在航空领域,结冰是指水冰在飞机上形成的现象。结冰现象使航空历史上发生了许多致命事故,影响飞机的安全性。因此,了解结冰形式及其不同特征变得至关重要。
结冰现象的形成需有超冷水雾的出现。当湿润的空气中存在这些超冷水滴时,水滴会直接在潜在的成核位置上结冰,如飞机的表面。这种现象受到平均水滴大小、液态水含量和空气温度的影响,每个参数对结冰的速度和类型都有所不同。
「结冰状态的定义在联邦航空管理局的法规中进行了详细描述,包括清冰、霜冰、混合冰等多种情况。」
清冰是由于超冷水滴或冻雨撞击表面而形成的,常呈现光滑明亮的外观。在此过程中,冰会通过表面上的突起或“角”来平滑气流。这一类型的冰比其他类型更加致命,因为它可以迅速扩展到飞机未保护的部位。
霜冰在飞机静止时产生,通常是难以区分的,不透明且粗糙。由于飞机未经过适当的除冰,这类冰的存在会严重影响飞行的空气动力性能,可能造成早期失速和显著升阻力的增加。
混合冰是清冰和霜冰的组合,具有两者的特征。这使得飞机在面对这种类型的结冰时,无法明确地预测其行为特征,增加了遭遇极端天气的挑战。
超冷大水滴(SLD)冰是发生在特殊条件下,水滴尺寸较大,使得结冰速度更快。这一现象在许多事故中都是主要原因之一,如美国鹰航班4184的坠毁。
冰的形成与三个主要因素相关:
「在高空云中,积冰的强度可能会变化,造成从微弱至严重不等的影响。」
结冰现象会导致机翼失速的角度降低,提升了失速风速,并且增加了空气动力学上的阻力。即使是微量的结冰,对飞行性能也是不容忽视的。此时,飞行员应适当增加进场速度以减少冰的影响,这一做法依赖于飞机型号和冰的程度。
无人机对冰的敏感度高于载人飞机,因其体积小、重量轻且在低速飞行中不容易通过加热来抵抗结冰。因此,无人机必须面对更大的结冰风险。
多种方法可用于减少结冰的危险,其中最简单也是最有效的就是避免进入结冰区域。但是,很多航班的计划并不便于这样做。
「使用适当的防冰液体可以在起飞前减少机翼和机身表面的结冰。」
考虑到结冰对飞行安全的重大影响,对于飞行员和航空公司来说,了解结冰的形式及其特征至关重要。面对结冰条件,我们应该如何进一步加强飞行安全措施以保护乘客和机组人员呢?