Meteoroloogia

Jäätumine

  

 

Jäätumine on põhjamaades levinud ilmastikunähtus ning elektriliinidele ja ehitistele kogunevat jääkihti on kaua uuritud. Niisamuti on hästi teada ka jäätumise mõjud mehitatud õhusõidukitele. Viimastel aastatel on taastuvenergia kasutuselevõtuga hakatud enam uurima ka tuuleturbiini labade jäätumist. 

Mehitamata õhusõidukite kasutuselevõtuga on kerkinud esile ka vajadus uurida jäätumise mõjusid mehitamata õhusõidukite süsteemidele. Uuringud on näidanud, et jää koguneb ka MÕS kerele, tiibadele ja labadele sarnaselt mehitatud õhusõidukitega. Jää kiht mõjutab oluliselt õhusõiduki käitamist ning seetõttu on toimunud MÕSide rikkeid. 

Jäätumisoludes (temperatuur alla 0, piisava õhuniiskuse olemasolu õhus) lendamisel tekib jääkiht esmalt propellerilabade/tiibade esiservadele. Tekkiv jääkiht takistab õhuvoolu propelleri/tiiva ümber ning muudab selle vähemefektiivseks. Kui ei teki piisavalt tõmmet ning tõstejõudu, ei ole MÕS võimeline edasi lendama. Kui akumuleerunud jää hulk muutub kriitiliseks, hakkab jää lahti murduma ning ehkki aerodünaamilised omadused lühiajaliselt sellest paranevad, võivad lenduvad tükid põrgata õhusõiduki kere või tüürpindade vastu. Ebaühtlaselt jaotunud jää põhjustab õhusõiduki tasakaalumuutusi ning tugevaid vibratsioone. 

Õhusõiduki suurus ning lendamise kiirus on olulised tegurid, mis määravad ära jäätumise intensiivsuse. Uurimused on näidanud, et ühesugustes jäätumisoludes koguneb rohkem jääd väiksemale õhusõidukile ning seetõttu on ohud väiksemale õhusõidukile oluliselt suuremad kui suuremale õhusõidukile. Seega väiksemad õhusõidukid on jäätumise osas tundlikumad. Võrreldes mehitatud ja mehitamata õhusõidukite lendamise kiirusi, on MÕS enamasti aeglasem ning seetõttu ei teki ka hõõrdumisest niipalju soojust, kui suurematel kiirematel õhusõidukitel. Seegi on jäätumist soodustav tegur. (täpsemalt on võimalik lugeda UAV Icing Lab postitusest ning seal viidatud uuringutest)

Hetkel on parim praktika olnud jäätumisoludes MÕS-i mitte käitada, kuid nõudlus iga ilmaga käitatavate lennumasinate järele on tinginud põhjalikke uuringuid. Videos viidatud Norra Tehnikaülikooli NTNU aastatepikkuse töö eesmärk on mõista, kuidas jää MÕSile tekib ja uurida selle mõjusid MÕS aerodünaamikale. Nende uurimuste tulemusel on välja töötatud D-ICE tehnoloogia, mis võimaldab tuvastada ja maandada jäätekke ohte. UBIQ Aerospace on NTNU haru, mille ülesanne on jätkuvalt D-ICE tehnoloogiat arendada. Täpsemalt saab nende tööga tutvuda UAV Icing Lab lehel: https://uavicinglab.com/

Soovi korral on võimalik tutvuda NTNU vanemuurija dr Richard Hanni tööga Atmospheric Ice Accretions, Aerodynamic Icing Penalties, and Ice Protection Systems on Unmanned Aerial Vehicles, 2020 https://ntnuopen.ntnu.no/ntnu-xmlui/handle/11250/2657638

Kui sageli võib aga jäätumisolusid meie laiuskraadidel kohata?
Kui seni on uuringuid läbi viies keskendutud mehitatud õhusõidukitele, siis nende lennukiirused ja kõrgused on mehitamata õhusõidukite omadest oluliselt erinevamad. Norras 2021. aastal tehtud uuringus Skandinaavia ja lähiala kohta on leitud, et mehitamata õhusõidukeid varitseb jäätumine enim talvekuudel, ehkki ka kevadel ja sügisel on tõenäosus küllalt suur. Statistika põhines viimase 10 aasta andmetel. Juuresolevalt animatsioonilt on näha jäätumise sagedus meie piirkonnas:
      
Allikas: https://uavicinglab.com/2021/05/26/climatological-icing-report-for-norway-and-surrounding-regions/ 
Kogu raportit saab lugeda SIIN