טיפ בטיחות 2/26 - התקרחות

מהי התקרחות ?

התקרחות היא הצטברות קרח על חלקי המטוס (כנפיים, מדפים, מדחף, חיישנים, שמשות וכד׳) כתוצאה מטיסה בעננים, ערפל או במשקעים בטמפרטורות קרובות או מתחת לאפס, ויש טיפות מים בקירור-על (super cooled) הקופאות במגע עם המטוס.

בסרטון הבא ניתן לראות הדגמה של תהליך ההתקרחות עם טיפות בקירור על הפוגעות במשטח קר ולהתרשם כמה מהר הקרח יכול להצטבר.

התקרחות אינה תופעה שכיחה בטיסה בישראל אך בימי החורף הקרים הסיכון עולה ולכן מצאנו לנכון לרענן את הנושא.

למה התקרחות מסוכנת?

התקרחות פוגעת ישירות בביצועי המטוס ובבטיחות הטיסה:

• פגיעה בעילוי: הקרח משנה את פרופיל הכנף ופוגע ביעילותה

• תוספת משקל: הקרח המצטבר על הכנפיים ומבנים נוספים, מוסיף למטוס משקל

• עלייה בגרר: המשטחים הופכים מחוספסים, המטוס “נלחם באוויר”, ויחסי הגרר מתדרדרים.

• פגיעה בביצועי המטוס: קרח עלול להצטבר על המדחף או להגביל כניסת אוויר למנוע

• עלייה במהירות ההזדקרות

• התקרחות צינור הפיטו או הפתח הסטטי עלולה להוביל נתוני מהירות/גובה שגויים

• התקרחות במאייד עלולה להוביל לכביית המנוע

במרבית מטוסי התעופה הכללית והאז״מ אין מערכות להפשרת קרח מהכנפיים. במטוסי תעופה כללית יש חימום פיטו וכן מערכת לחימום קרבורטור (גם בחלק מהאזמ"ים) למניעת התקרחות קרבורטור.

מומלץ לקרוא את סיפורו של טייס תעופה כללית שנקלע לתנאי התקרחות ושרד בקושי כדי לספר.

סוגי התקרחות עיקריים

1. קרח מחוספס, חלבי ואטום - Rime Ice

נוצר כאשר טיפות קטנות של מים בקירור-על קופאות כמעט מיידית ברגע הפגיעה במשטח המטוס.

סוג קרח זה נפוץ לרוב בענני שכבה (Stratus) ונוצר בטמפרטורות נמוכות, מינוס 10° עד מינוס 20°, אך יכול להיווצר גם בטמפרטורות גבוהות יותר, כל עוד הן מתחת לנקודת הקיפאון.

2. קרח שקוף וחלק -  Clear Ice

קרח שקוף וחלק (דמוי זכוכית), הנוצר כתוצאה מקפיאה איטית יחסית של מים נוזליים בקירור-על (supercooled). סוג קרח זה נפוץ לרוב בענני קומולוס ונוצר בטמפרטורות קרובות לנקודת הקיפאון, בטווח של 0 עד מינוס 10 מעלות.

3.      שילוב של השניים – Mixed Ice 

לרוב מצטבר מהר מאוד ונחשב למסוכן במיוחד, משום שהוא גם מעוות משמעותית את הפרופיל וגם מוסיף משקל וגרר בקצב גבוה.

התקרחות קרבורטור (מאייד)

התקרחות המאייד היא אחת הסכנות החמקניות בטיסה במטוסי בוכנה עם קרבוראטור. מדובר בתופעה העלולה להתרחש גם בטמפרטורות שמעל נקודת הקיפאון, במיוחד בתנאי לחות גבוהה, ולעיתים ללא סימנים חיצוניים מוקדמים. נתוני ה-FAA מצביעים על מאות תאונות שנגרמו כתוצאה מהתקרחות מאייד, מה שמדגיש את חומרת הסיכון.

התופעה מתבטאת לרוב בירידת סל״ד, לצד פעולה לא חלקה של המנוע.

טמפרטורת האוויר החיצונית אינה חייבת להיות מתחת לנקודת הקיפאון כדי שתתרחש התקרחות מאייד. הסיבה לכך היא שהמאייד עצמו גורם לירידת טמפרטורה משמעותית: צינור הוונטורי במאייד פועל כאמצעי קירור, משום שהאצת הזרימה בו גורמת לנפילת לחץ, וירידת לחץ גוררת ירידת טמפרטורה. בנוסף, אידוי הדלק במאייד צורך חום מהאוויר ומהדפנות, ומעמיק עוד יותר את הירידה בטמפרטורה.

בשל שני מנגנוני הקירור האלה (ונטורי + אידוי דלק), הטמפרטורה בתוך המאייד יכולה לרדת בעשרות מעלות ביחס לטמפרטורת האוויר החיצונית, לעיתים עד 15–20 מעלות ואף יותר. התקררות זו מוציאה מהאוויר את אדי המים והם מתעבים, מצטברים על דפנות המאייד ועל שסתום הפרפר וכאשר הטמפרטורה בתוך המאייד יורדת מתחת ל־0°, הם קופאים לקרח. לכן אין זה חריג שהתקרחות מאייד תתרחש כאשר הטמפרטורה החיצונית מעל 20° צלזיוס, במיוחד בתנאי לחות גבוהה.

מהשרטוט המצורף ניתן לראות שהתקרחות מאייד אפשרית בטווח רחב של טמפרטורות, ובפרט כאשר האוויר לח והרווח בין הטמפרטורה לנקודת הטל קטן, כלומר כאשר האוויר קרוב לרוויה. במילים אחרות, ככל שהאוויר לח יותר, כך נדרש שינוי קטן יותר בטמפרטורה בתוך המאייד כדי להגיע לקפיאה ולהתחלת הצטברות קרח.

בשנת 2011 אירעה בישראל תאונה של ססנה 182 באזור ראש פינה. שני הטייסים במטוס נהרגו. חקירת התאונה העלתה שהתרחיש הסביר לתאונה היה אובדן כוח מנוע עקב התקרחות מאייד, למרות מזג האוויר החמים ששרר באותו היום (14-15 מעלות).

כיצד להתמודד עם התקרחות מאייד ? 

במטוסים עם חימום מאייד :

• בכל חשד להתקרחות מאייד יש להפעיל חימום מאייד באופן מיידי (חימום המאייד משנה בדרך כלל את נקודת כניסת האוויר למנוע כך שהאוויר יעבור ליד צינורות הפליטה ויתחמם).

• בחלק מהמטוסים קיימת המלצה פרטנית להפעיל חימום מאייד בתנאי גשם (על מנת שהאוויר למאייד ייכנס למנוע מתחת למטוס, כך שהאוויר שייכנס לא יהיה רווי במים).

• במקרה של התקרחות מאייד, ניתן לצפות שהפעלת חימום מאייד תחמיר את אובדן הכוח וגמגום המנוע למשך מס' שניות. הדבר נגרם כתוצאה מהמסת הקרח במאייד ובליעתו במנוע.

במטוסים ללא חימום מאייד, ואם יש חשד להתקרחות מאייד (ירידת סל״ד ומנוע מגמגם):

1.      להגביר כוח מנוע ככל שמתאפשר (כדי לפתוח את פרפר המצערת ולהעלות את הלחץ במאייד)

2.      להנמיך לגובה נמוך יותר, אשר בו הטמפרטורה גבוהה יותר.

3.      לצאת מאיזור לחות (עננים, ערפל, גשם וכו')

בכל מקרה, מומלץ להכיר את הבד״ח הפרטני של המטוס להתמודדות עם תופעה של חשד להתקרחות מאייד.

איך להימנע?

במטוסי אז״מ, התשובה הפשוטה והנכונה היא: לא לטוס בתנאי התקרחות.

התקרחות היא סיכון משמעותי. לא כדאי ״לנסות קצת״, ״לראות מה יהיה״ או לחשוב שנוכל לעבור את השכבה מהר.

אם יש סיכוי להתקרחות, לא ממריאים (לשמחתנו, זה לא מצב שכיח בישראל).

כללי אצבע:

• תחזית לעננים, גשם או ערפל בגובה הטיסה יחד עם טמפרטורות קרובות או מתחת ל־0° - לא טסים

• דיווחי התקרחות באזור - לא טסים

• טיסה לתוך עננות חורפית - לא טסים

• ואם יש ספק? אין ספק - לא טסים

חומר קריאה נוסף:

• הסבר של ה National Weather Service האמריקאי בנושא התקרחות

• הסבר של Bold Method על האופן בו ההתקרחות משפיעה על העילוי ומובילה להזדקרות מוקדמת

• הסבר מצוין של Pilot Institute בנושא התקרחות

מנע את הסיכונים בשליטתך וטוס בביטחה