NASA studion burimin e kristaleve të akullit në vende të larta

Një ekip studiuesish të NASA-s po përdorin edhe një herë laboratorin ajror të NASA-s DC-8 për të studiuar kristalet e akullit – dhe më shumë – në zemrën e stuhive të mëdha në një përpjekje për të përmirësuar dizajnet e motorëve të avionëve dhe për të rritur sigurinë e fluturimit.

Puna është pjesë e aktivitetit kërkimor të NASA-s për përmbajtjen e lartë të ujit të akullit (HIWC), e cila ka kryer më parë dy fushata kërkimore fluturimi: e para nga Florida në 2015 dhe e dyta jashtë Florida, Kaliforni dhe Hawaii në 2018.

Tani, ekipi është kthyer sërish në të, duke kryer një fushatë fluturimi gjatë korrikut në brigjet juglindore të Shteteve të Bashkuara dhe Gjirit të Meksikës.

Këtë herë, ekipi – i cili përfshin Administratën Federale të Aviacionit (FAA) dhe partnerët japonezë – po përdor aeroportin Cecil në Jacksonville, Florida, si bazën e tyre të operacioneve.

“Për këtë fushatë ne po bëjmë diçka pak më ndryshe. Prioriteti ynë është të kryejmë fluturime në rajone me aerosole të prodhuara nga njeriu për të kuptuar më mirë se çfarë efekti kanë ato në zhvillimin e përqendrimeve të larta të kristaleve të akullit, “tha Thomas Ratvasky, hetuesi kryesor i HIWC nga Qendra Kërkimore Glenn e NASA-s në Cleveland.

Aerosolet janë grimca të vogla në atmosferë që rezultojnë nga një shumëllojshmëri burimesh natyrore dhe të krijuara nga njeriu. Djegia e lëndëve djegëse fosile, emetimet industriale dhe aktiviteti bujqësor janë vetëm disa shembuj.

Këto aerosole ndotëse, pasi lëshohen në ajër, lëvizin nëpër atmosferë dhe përfundimisht mund të barten mbi oqean.

Pasi ato ndërveprojnë me sistemet konvektive, një teori sugjeron se ata mund të rrisin përqendrimet e kristaleve të akullit të pranishëm në një stuhi – megjithëse saktësisht se si funksionon ky ndërveprim kompleks është përgjithësisht i panjohur.

Në këto stuhi, veçanërisht sistemet konvektive mezoshkallëzore, formohen përqendrime të larta të kristaleve të akullit. Kur një avion fluturon nëpër to, fuqia dhe performanca e motorëve të tij reaktiv mund të ulen.

Kjo është arsyeja pse studiuesit e HIWC kanë mbledhur të dhëna për kristalet e akullit, përhapjen e tyre dhe efektin e tyre në motorët e avionëve.

Me këtë fushatë shtesë fluturimi që përpiqet të studiojë aerosolet, HIWC po kapërcen një hendek në të dhënat ekzistuese që organet rregullatore do të përdorin për të marrë në konsideratë standardet e reja të sigurisë për zbutjen e kristaleve të akullit.

“Ne duam të sigurohemi që mjediset me aerosol të lartë të përfaqësohen në këtë grup të dhënash. Shumë prej motorëve të sotëm nuk u kërkohej të demonstronin aftësinë për të fluturuar në këto kushte kristal akulli, por atyre të së ardhmes do t’u kërkohet, “tha Ratvasky.

Gjatë 30 viteve të fundit, ka pasur më shumë se 170 incidente të raportuara të humbjes së fuqisë dhe dëmtimit të motorit në avionët e transportit komercial, siç janë avionët e linjës ajrore, kur fluturojnë përmes sistemeve konvektive.

Ja se si ndodh: avionët fluturojnë nëpër një zonë me një përqendrim të lartë kristalesh akulli. Disa nga kristalet e akullit hyjnë në thelbin e motorit – aty ku gjenerohet fuqia e tij.

Në disa kushte, kristalet e akullit formojnë një shtresë uji me baltë brenda komponentëve kritikë si kompresori. Transferimi i nxehtësisë nga motori në llucën e akullt shkakton akumulimin e akullit në kompresor. Kur ky akull derdhet, mund të ndodhë humbje ose dëmtim i fuqisë së motorit.

Diku tjetër në avion, instrumentet që mbledhin informacione të rëndësishme për pilotët, si shpejtësia e avionit, gjithashtu mund të pengohen nga kristalet e akullit, duke çuar në lexime të gabuara dhe të pasakta në kabinë.

Për të mësuar rolin që luajnë aerosolët në zhvillimin e përqendrimeve të larta të kristaleve të akullit që ndikojnë në performancën e një avioni, HIWC po përdor avionin DC-8 të NASA-s, i bazuar në Qendrën Kërkimore të Fluturimeve Armstrong të NASA-s në Kaliforni, dhe duke fluturuar nëpër stuhi me një sasi të madhe të të dyjave. kristalet e akullit dhe aerosolet.

Ekipi HIWC ka krijuar DC-8 të NASA-s me instrumentet e tyre të mbledhjes së të dhënave dhe teknologji të tjera, duke lejuar studiuesit në bord të studiojnë mjedisin në kohë reale.

Në krahun dhe hundën e majtë të DC-8 ka pajisje për të matur përmbajtjen totale të ujit të reve nëpër të cilat fluturon avioni, si dhe një sondë për të matur pikat më të vogla të madhësisë së reve.

Ndërkohë, krahu i djathtë është shtëpia e instrumenteve të grimcave të afta për të matur madhësinë dhe formën e grimcave më të mëdha të akullit.

Brenda hundës është një radar i modifikuar i motit, i përdorur në bashkëpunim me studiuesit në Qendrën Kërkimore Langley të NASA-s në Virxhinia, për të zbuluar kushtet e stuhisë përpara shtegut të fluturimit të DC-8.

Një instrument i ri i shtuar në avion për këtë fushatë fluturimi është sonda e spektrometrit aerosol të zgavrës pasive. Kjo pajisje si bombola mat numrin e aerosoleve në ajër.

Universiteti Nagoya në Japoni zotëron dhe operon këtë dhe instrumente të tjera aerosol dhe po bashkëpunon me HIWC në hulumtim.

Në anën e djathtë të avionit është një hyrje që e drejton ajrin në vetë aeroplanin, ku ai rrjedh përmes një sërë instrumentesh përpara se të shterohet nga avioni më poshtë.

Brenda DC-8 janë raftet e monitorëve, ekraneve dhe stacioneve të tjera ku studiuesit ulen dhe shohin të dhënat ndërsa fluturojnë.

Çdo fluturim zgjat afërsisht shtatë orë, dhe mijëra milje janë fluturuar me shpejtësi dhe lartësi të ndryshme.

Në një profil tipik fluturimi, ekipi fluturon në të njëjtat lartësi më të larta si avionët për të fluturuar nëpër kristalet e akullit. Më pas, ata zbresin në lartësi shumë të ulëta – madje edhe nën 1000 këmbë – për të gjuajtur aerosolet përpara se të ngrihen në stuhi dhe të ndërveprojnë me retë dhe kristalet e akullit.

Jini të sigurt; siguria është parësore. Avioni është në duart e ekspertëve që dinë se çfarë të presin dhe si të merren me kristalet e akullit.

“Ne nuk po fluturojmë askund ndryshe nga sa do të fluturonte një aeroplan, në mënyrë që të marrim të dhëna që janë të zbatueshme për operimet normale. Pilotët tanë dhe i gjithë ekipi janë të vetëdijshëm për rreziqet për performancën e sistemit të të dhënave të motorit dhe ajrit të shkaktuar nga HIWC dhe ne përdorim procedurat për t’i minimizuar ato rreziqe, “tha Ratvasky.

Bashkëpunimi i ngushtë midis disa organizatave që kontribuan me ekspertizën dhe financimin e projektit e bëjnë të mundur punën e HIWC.

“Ne nuk mund ta bënim këtë pa të gjithë bashkëpunimin e brendshëm dhe të jashtëm me NASA-n. Ne kemi grupin shkencor nga Langley, grupin e kremit nga Glenn dhe aeroplanin nga Armstrong. FAA po mbështet instrumentet dhe Universiteti Nagoya dhe Agjencia Meteorologjike e Japonisë kanë ofruar ekspertizën e tyre dhe instrumentet e aerosolit, “tha Ratvasky.

Pas fushatës së fluturimit, hapi tjetër është përpunimi i të dhënave dhe më pas kalimi i tyre tek FAA dhe organe të tjera si Komiteti Këshillues i Rregullave të Aviacionit të Kristalit të Ice Crystal.

Pasi të studiohen, standardet relativisht të reja për certifikimin e motorëve reaktiv do të vlerësohen dhe mund të eliminojnë të gjitha incidentet e humbjes së energjisë për shkak të kristaleve të akullit në sistemet konvektive.