Uutiset

Tuulitunneli kertoo, miten siipi jäätyy

Huhtikuun 2. päivän aamuna vuonna 2012 venäläisen UTAir-lentoyhtiön ATR-72 -potkuriturbiinikone tuhoutui lentoonlähdössä Tjumenin lentoasemalta.

Tutkinnassa selvisi, että kone oli seissyt koko yön lentoasemalla lumi- ja räntäsateessa, ja sen siiville oli kertynyt lunta ja jäätä. Kapteeni päätti kuitenkin lähteä lentoon ilman, että koneelle oltaisiin tehty jäänpoistokäsittelyä.

Lento kesti noin minuutin: kone syöksyi maahan ja 43 matkustajasta sekä miehistön jäsenestä 33 sai surmansa.

Ennen UTAiria koneyksilö oli lentänyt liki vuosikymmenen Finnairin ja Aeron väreissä, suomalaisissa talvioloissa ilman suuria ongelmia.

Lumi ja jää tulee siis ottaa vakavasti, sillä se vaikuttaa koneen lento-ominaisuuksiin.

Lohdullista on, että jäätymisen vaikutuksia ei tarvitse kokeilla kantapään kautta. Liikenteen turvallisuusvirasto Trafi, Yhdysvaltain ilmailuhallinto FAA sekä avaruushallinto NASA tutkivat niitä tuulitunnelissa Espoon Otaniemessä.

Idea on yksinkertainen: tunnelissa on jäähdytysjärjestelmä sekä pätkä siipeä, jonka pinnalle luodaan huurretta. Sitten tuulta kiihdytetään noin puoli minuuttia kuin oikeassa lentoonlähdössä.

– Ilmavirran huippunopeus on noin 60 m/s, kertoo johtava asiantuntija Erkki Soinne Trafista.

Lopuksi siipeä vielä käännetään kuten silloin, kun kone nousee kiitotien pinnalta.

– Siiven tai huurteen pintaan kohdistetaan lasersäde, ja valokuvataan, missä kohdassa säde heijastuu takaisin pinnasta, Soinne selvittää.

Näitä laserkeilauksia tehdään yhdessä testissä kymmenen miljoonaa kappaletta kymmenen neliösenttimetrin aluetta kohti.

– Siitä muodostetaan laskennallisesti pinta, joka kertoo huurteen tarkan muodon.

Tuloksena on tietoa siitä, miten huurre alkaa irrota siiven pinnalta, kun nopeus kiihtyy. Huurretutkimus on Sointeen mukaan ainutlaatuista maailmassa.

Aikaisemmin tuulitunnelissa on tutkittu jäänpoistoaineen käyttäytymistä lentoonlähdön yhtey­dessä.

– Suomessa käytettävä jäänpoistoaine on niin paksua, että se pysyy siivellä rullauksen ajan. Lentoonlähdössä aineen viskositeetti romahtaa niin, että nousuhetkellä ei siiven pinnalla pitäisi olla mitään, kertoo tuulitunnelia operoivan Arteform Oy:n Pekka Koivisto.

Koivisto on diplomi-insinööri ja tohtoriopiskelija. Hän on tehnyt myös pitkän uran lentäjänä Finnairilla.

– Käytännössä ainetta kuitenkin jää sinne tänne. Tutkimme, onko huurre joissakin tilanteissa pienempi haitta.

Huurretta voi muodostua silloinkin, kun lämpötila on plussan puolella.

Lentokoneen siivissä oleva polttoaine jäähtyy lennon aikana niin, että vielä maassa sen lämpötila voi olla neljäkymmentä miinusastetta.

– Kun kaataa kylmää kaljaa lasiin, se huurtuu hienosti, Koivisto havainnollistaa.

Hänen mukaansa jäänpoisto on monimutkaista puuhaa siksikin, että jäänpoistoaine kestää lumisateessa vain tietyn ajan. Jos aikaikkuna menee umpeen, pitää käsittely tehdä uudelleen.

– Muistan sellaisia aamuja, kun lunta tulee oikein kunnolla, ja ohjaamossa ollaan hermot kireällä. Kiitotietä aurataan, joten lentotoiminta katkeaa usein, ja sitten Euroopan ilmatilassa on määräaikoja, joita tulee noudattaa.

Nämä niin kutsutut slottiajat määrittävät esimerkiksi, milloin Suomesta lähtevän lennon tulee olla perillä.

Ruuhkaisilla lentoasemilla tämä on varsin tarkkaa.

– Joskus kaverit tulevat neljättä kertaa pesemään konetta. Kyllä se vähän turhauttaa selittää matkustajille, että taidetaan ottaa uudestaan.

Suomalainen huurretutkimus on varsin ainutlaatuista, luonnehtii Nasan tutkimusinsinööri Andy Broeren.

– Mekin voisimme potentiaalisesti tehdä tätä, mutta kun tekniikka on jo olemassa, tutkimus on kustannustehokkaampaa kaikille osapuolille.

Työpaikallaan Clevelandissa Broeren tutkii esimerkiksi suurissa lentokorkeuksissa tapahtuvaa jäätymistä.

– Meidän tuulitunnelissamme ilmavirtauksen maksiminopeus on noin 150 m/s. Tunneli voidaan jäähdyttää noin 40 asteen pakkaseen, ja siellä on suihkutinjärjestelmä, jolla voidaan luoda jäätäviä pilviä.