Phá tan lớp băng bám dính vào cánh máy bay là một bước an toàn quan trọng được các hãng hàng không thực hiện vào những ngày mùa đông giá rét, vì tuyết và băng có thể ảnh hưởng đến các yếu tố vật lý của chuyến bay, ảnh hưởng đến an toàn bay.
Vào mùa đông giá lạnh, băng tuyết phủ kín trên mặt đất, trên các toà nhà, các phương tiện giao thông. Với ô tô, thường chỉ cần sử dụng các dụng cụ như một chiếc xẻng là có thể gạt bỏ chúng. Thế nhưng khi có băng bám trên máy bay, việc phá bỏ lớp băng này là quy trình rất quan trọng. Quá trình này được gọi là làm tan băng, ngăn băng tích tụ trên máy bay trước khi cất cánh. Vậy quy trình này diễn ra như thế nào và tại sao lại cần thiết?
Việc phá băng là cần thiết vì tuyết và băng trên cánh máy bay có thể làm giảm lực nâng lên tới 30%. Lực nâng là lực đẩy thẳng đứng hướng lên, giúp máy bay giữ được trạng thái bay trong không trung.
Băng và tuyết có thể làm thay đổi dòng không khí chảy qua cánh máy bay, từ đó ảnh hưởng đến khả năng điều khiển và kiểm soát máy bay của phi công. Ngoài ra, chúng còn có thể làm tăng tốc độ thất tốc rất nguy hiểm. Tốc độ thất tốc là tốc độ tối thiểu mà máy bay cần đạt được để tạo đủ lực nâng giúp máy bay duy trì trạng thái bay.
Lớp băng trên cánh máy bay cũng có thể bong ra khi đang bay, gây hư hại cho một hoặc nhiều cánh hoặc thậm chí là động cơ máy bay.
Chính bởi vậy, việc phá băng là cần thiết trong quy trình bay, đặc biệt là vào những tháng mùa đông.
Chất phá băng chuyên dụng cho máy bay thường là dung dịch nước pha với glycol — một chất lỏng hữu cơ không màu, không mùi — kết hợp với nhiều phụ gia khác nhau như: chất làm đặc, chất chống ăn mòn, chất hoạt động bề mặt (giúp giảm sức căng bề mặt), chất chống cháy và phẩm màu.
Glycol có khả năng làm tan băng rất tốt. Propylene glycol và ethylene glycol là hai loại phổ biến nhất, thường chiếm từ 30% đến 70% thành phần dung dịch dùng để phá băng máy bay.
Trong nhiều năm, chỉ có ethylene glycol được sử dụng làm chất phá băng vì chi phí thấp. Tuy nhiên, propylene glycol ít độc hại hơn đối với động vật và con người, nên từ những năm 1980, việc sử dụng hóa chất này trong ngành hàng không thương mại đã gia tăng.
Các hãng hàng không sử dụng 4 loại chất lỏng tiêu chuẩn để phá băng. Những chất lỏng này có độ nhớt khác nhau — độ nhớt là thước đo mức độ cản trở dòng chảy của chất lỏng — và có thời gian hiệu lực khác nhau, tức là khoảng thời gian mà chất lỏng được kỳ vọng sẽ bảo vệ máy bay trong điều kiện có tuyết hoặc băng giá.
Chất lỏng loại I có độ nhớt thấp, thường có màu cam, nhanh chóng loại bỏ băng tuyết đã hình thành trên bề mặt máy bay. Loại dung dịch này dễ dàng lan rộng trên bề mặt máy bay do có độ nhớt thấp nhất. Vì chúng đủ loãng để có thể chảy khỏi máy bay khi máy bay đứng yên hoặc di chuyển chậm, nên có thể sử dụng cho mọi loại máy bay.
Tuy nhiên, vì thời gian hiệu lực tương đối ngắn, nên nếu điều kiện thời tiết vẫn tiếp tục có tuyết hoặc băng, bước tiếp theo sẽ được thực hiện với một loại chất khác để bảo vệ lâu hơn.
Phá băng là quá trình loại bỏ lớp băng và tuyết đã hình thành trên cánh máy bay, vì vậy các hãng hàng không thường làm nóng dung dịch phá băng trong khoảng 140 -150 độ F (tương đương 60 đến 66 độ C) trước khi sử dụng.
Chất lỏng loại II và IV chứa các chất làm đặc, giúp tăng độ nhớt. Các chất làm đặc này cho phép dung dịch bám trên bề mặt máy bay lâu hơn, giúp làm tan lớp băng hoặc sương giá mới hình thành. Nhờ đó, thời gian duy trì hiệu quả kéo dài hơn — thường là trên 30 phút trong điều kiện có tuyết. Tuy nhiên, điều này cũng đồng nghĩa rằng máy bay cần đạt tốc độ nhất định để lớp dung dịch này bị gió cuốn hoặc tách ra khỏi bề mặt máy bay.
Sau khi được phun lên, chất lỏng loại II và IV thường sẽ bám lại trên máy bay cho đến khi máy bay bắt đầu chạy khởi động trên đường băng để cất cánh. Lúc đó, máy bay đã đạt đủ tốc độ để tạo ra một lực cần thiết loại bỏ lớp dung dịch này khỏi bề mặt.
Chất lỏng loại II thường có màu trong suốt hoặc vàng nhạt, trong khi loại IV thường có màu xanh lục. Việc thêm thuốc nhuộm màu vào dung dịch giúp các kỹ thuật viên mặt đất dễ dàng nhận biết những khu vực nào trên máy bay đã được phủ dung dịch và khu vực nào vẫn chưa.
Chất lỏng loại III hiện nay không còn được sử dụng phổ biến. Loại này được điều chế sao cho có thể bị tách ra ở tốc độ thấp hơn, vì vậy đôi khi được dùng cho các máy bay chở khách cỡ nhỏ, do các máy bay này thường không đạt đến tốc độ cao như máy bay phản lực thương mại.
Glycol – thành phần chính trong dung dịch phá băng – cần rất nhiều oxy để phân hủy sinh học, điều này có thể dẫn đến suy giảm lượng oxy hòa tan trong các con suối hoặc hồ. Hệ quả là đe dọa đến sự sống của các loài thủy sinh, như cá và các sinh vật khác, vốn cần oxy hòa tan để hô hấp.
Ngoài ra, ethylene glycol là một chất độc đối với động vật hoang dã, do đó Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (EPA) yêu cầu các sân bay phải giám sát lượng nước thoát ra từ khu vực phá băng. Vì lý do này, hầu hết các sân bay đều thu gom và xử lý nước thải tại chỗ, hoặc chuyển đến các nhà máy xử lý nước thải đô thị.
Ngày càng nhiều các sân bay sử dụng hệ thống thu hồi dung dịch phá băng để tái chế glycol và thu giữ các chất phụ gia trong các dung dịch này – vốn cũng thường có độc tính cao. Họ thường thiết lập khu vực riêng bên ngoài để thực hiện việc phá băng máy bay, giúp dễ dàng thu gom dung dịch sau khi chảy khỏi máy bay, lưu trữ trong các bể chứa ngầm dưới lòng đất cho đến khi có thể tái chế.
Hầu hết các máy bay hiện đại sử dụng hệ thống khí nóng từ động cơ, dẫn không khí nóng từ bộ nén của động cơ qua các ống dẫn bên trong đến các mép trước của cánh và các khu vực trọng yếu khác, nhằm ngăn chặn sự hình thành băng khi máy bay đang ở trên không.
Một số máy bay khác sử dụng các tấm gia nhiệt bằng điện được gắn vào bên trong cánh máy bay để tạo nhiệt. Tuy nhiên, các hệ thống kiểm soát này thường không thể sử dụng khi máy bay đang ở trên mặt đất, vì chúng phụ thuộc vào luồng không khí lạnh di chuyển qua bề mặt cánh. Luồng khí này thường chỉ đạt được khi máy bay đã bay ở độ cao nhất định, và cần thiết ngăn bề mặt máy bay trở nên quá nóng.
Một số hãng hàng không cũng sử dụng lớp phủ chống băng để ngăn băng mới hình thành và bám dính vào bề mặt ngoài của máy bay. Những lớp phủ này giúp làm chậm quá trình hình thành băng mới, đồng thời giảm độ bám dính của băng lên bề mặt máy bay.
Có thể nói phá băng là một quá trình cần thực hiện bài bản và tuân thủ một cách nghiêm ngặt các quy định để đảm bảo an toàn trong quá trình thực hiện cũng như an toàn bay.