在航空領域,結冰是指水冰在飛機上形成的現象。結冰現象使航空歷史上發生了許多致命事故,影響飛機的安全性。因此,了解結冰形式及其不同特徵變得至關重要。
結冰現象的形成需有超冷水霧的出現。當濕潤的空氣中存在這些超冷水滴時,水滴會直接在潛在的成核位置上結冰,如飛機的表面。這種現象受到平均水滴大小、液態水含量和空氣溫度的影響,每個參數對結冰的速度和類型都有所不同。
「結冰狀態的定義在聯邦航空管理局的法規中進行了詳細描述,包括清冰、霜冰、混合冰等多種情況。」
清冰是由於超冷水滴或凍雨撞擊表面而形成的,常呈現光滑明亮的外觀。在此過程中,冰會通過表面上的突起或“角”來平滑氣流。這一類型的冰比其他類型更加致命,因為它可以迅速擴展到飛機未保護的部位。
霜冰在飛機靜止時產生,通常是難以區分的,不透明且粗糙。由於飛機未經過適當的除冰,這類冰的存在會嚴重影響飛行的空氣動力性能,可能造成早期失速和顯著升阻力的增加。
混合冰是清冰和霜冰的組合,具有兩者的特徵。這使得飛機在面對這種類型的結冰時,無法明確地預測其行為特徵,增加了遭遇極端天氣的挑戰。
超冷大水滴(SLD)冰是發生在特殊條件下,水滴尺寸較大,使得結冰速度更快。這一現象在許多事故中都是主要原因之一,如美國鷹航班4184的墜毀。
冰的形成與三個主要因素相關:
「在高空雲中,積冰的強度可能會變化,造成從微弱至嚴重不等的影響。」
結冰現象會導致機翼失速的角度降低,提升了失速風速,並且增加了空氣動力學上的阻力。即使是微量的結冰,對飛行性能也是不容忽視的。此時,飛行員應適當增加進場速度以減少冰的影響,這一做法依賴於飛機型號和冰的程度。
無人機對冰的敏感度高於載人飛機,因其體積小、重量輕且在低速飛行中不容易通過加熱來抵抗結冰。因此,無人機必須面對更大的結冰風險。
多種方法可用於減少結冰的危險,其中最簡單也是最有效的就是避免進入結冰區域。但是,很多航班的計劃並不便於這樣做。
「使用適當的防冰液體可以在起飛前減少機翼和機身表面的結冰。」
考慮到結冰對飛行安全的重大影響,對於飛行員和航空公司來說,了解結冰的形式及其特徵至關重要。面對結冰條件,我們應該如何進一步加強飛行安全措施以保護乘客和機組人員呢?