飞机结冰的危害

时间:2014年04月28日 13:26   来源:www.8455.con企业澳门葡京赌博游戏

  飞机部件的几何外形是严格按照空气动力学的原理来设计的,如果表面积聚了冰层,其空气动力学外形就会被破坏,使正面阻力增大,升力和推力减小,从而导致飞机的飞行性能和气动性能的下降,甚至影响飞机的稳定性,使操纵困难,造成失速的危险,严重时会造成飞机失事;而且,积聚在飞机表面的冰层或冰块由于飞机飞行时气动力的吹拂还有可能脱落,撞击到机身表面或被发动机吸入,造成机毁人亡的重大事故。

  大量的风洞试验和飞行试验表明,机翼上表面或前缘的积冰、霜、雪,即使厚度和粗糙度不如一片薄薄的砂纸,也可产生大约30%的升力损失,最大导致40%的阻力增加。更大、更临界的冰积聚可能产生80%的升力损失和阻力增加。结冰对飞行危害非常大,事实证明,结冰不但使失速提前而且更加剧烈。当机翼和尾翼的临界迎角由于结冰而减小时,低速飞行,特别是着陆,非常危险,极易出现尾翼失速使飞机失控,同时结冰还易造成操纵面操纵性降低或卡死,造成事故。

  发动机进气道及动力装置结冰进气道结冰可以导致内表面气动特性恶化,如果有冰块脱落进入压气机,还会造成压气机机械损伤。叶片上的结冰会因离心力作用而脱落,严重会造成发动机损坏或熄火。总之,发动机进气道及动力装置结冰,轻则会导致发动机功率下降,重则能造成发动机损坏。

  飞机风挡上一旦结冰,会影响到飞行员的视野,干扰飞行员的正常飞行,乃至飞机的正常起降。飞机的空速管、天线等仪表、设备部件通常裸露在飞机的外表面,较容易结冰。空速管结冰后,会导致速度表显示错误,影响飞行员对飞机状态的判断;天线结冰可能会使无线电通信失效,中断联络。强烈结冰能使天线同机体相接,发生短路,会造成无线电导航设备失灵。

  地面结冰飞机在地面停放和滑行时,也会结冰。当结冰飞机起飞时,气流会从机翼上表面过早明显地分离,飞机在爬升开始时,都用较大的迎角飞行,而结冰飞机以较大迎角飞行是相当危险的,极易造成失事,结冰飞机的升力系数比正常飞机小15%-20%,而增大迎角会造成提前到达临界迎角,造成气流分离,使升力下降。

  飞机结冰的严重后果还可以从以下案例中得以体现。1991年12月27日,斯德哥尔摩一架麦道飞机在刚起飞后不久,两台发动机因吸入了从机翼上脱落的冰块而停车,飞机紧急迫降,在机场外着陆,机体断为三截,所幸没有人员死亡。1994年10月31日,西蒙斯航空企业一架从印第安纳波里斯飞往芝加哥的航班,由于在利于积冰的气象条件下飞行了30分钟,突然失速并从大约10000英尺的高度坠落,机上68人全部罹难。2002年12月21日,台湾复兴航空编号为GE791的ATR72-200飞机由于机翼严重结冰而失速坠海。

  

  自然结冰试飞是什么

  

  自然结冰试飞,是民用飞机型号合格审定试飞中十分重要也是试飞风险大的验证科目。飞机在飞行中,如果机体表面积聚冰层,气动外形就会被破坏,从而导致飞机飞行性能和气动性能下降,阻力增大,飞行员操作困难。冰层或冰块从飞机上脱落,撞击到机身表面或被发动机吸入,就有可能造成机械损伤。上述两种情况严重时,还有可能造成飞机失速或飞行事故。

  自然结冰试飞,就是要检测飞机的机翼、风挡、发动机短舱等部位的防、除冰功能。一般采用的防、除冰办法是:机翼前缘、驾驶舱风挡玻璃采用电加温方式防、除冰;发动机短舱采用唇口热气防、除冰;飞机有些部位采用橡胶气囊充气、收缩的办法防、除冰。

  

  难在哪儿

  

  CCAR-25部(《运输类飞机适航标准》)有关条款明确规定,民用运输机必须在极其苛刻的特殊气象条件下进行自然结冰的试验试飞。

  自然结冰试飞同失速试飞等同属一类,也是最高的风险试飞科目,是民机型号合格审定试飞中非常重要且需要满足特殊气象条件、试验要求的试飞科目。根据CCAR-25部的条款要求,ARJ21飞机必须而且能够在规定的(大气结冰状态的最大连续强度由云层液态水含量、云层水滴平均有效直径和周围空气温度三个变量决定)连续和间断的最大结冰状态下安全运行。能满足这个规定的气象系统对云层的液态水含量、云层水滴直径和周围空气的温度都有很高的要求。试验的云层温度最好是零度左右,因为有冷空气,且在零度左右,水滴突遇金属物体穿越时才能结冰。

  

  自然结冰试飞为什么这么难?

  

  第一,自然结冰的气象条件要满足图表和航线的要求。这样的试验条件、气象要求很难碰到。

  第二,大家可飞的地方屈指可数:有“雨城”之称的四川宜宾和江城重庆,及新疆的乌鲁木齐等。但宜宾、重庆大多为雷雨天气,且伴有电闪雷鸣,不适合做自然结冰试飞;乌鲁木齐气候干燥,有可能出现自然结冰气象的时间段非常短,仅为每年的11月和来年冬、春交接的2月底3月初。

  第三,基于条件限制,国内的自然结冰试飞,采取的是地面监控,等待合适气象出现后,飞机再飞上去做试验。这种“守株待兔”的方式,遇到能满足自然结冰试飞特殊气象的概率太低,试验的难度自然就大。美国、加拿大、英国、法国等做自然结冰试验,是试飞工程师、数据分析人员坐在飞机上与飞机同行,在广阔的可试范围内以“追云”而不是“待云”的方式进行,所以比大家容易得多。

  第四,大家是支线机试飞,留空时间不到4个小时,而波音777、787是干线机试飞,留空时间是8-9个小时,因此自然结冰试验成功的机会比大家高得多。

  第五,美国、英国、法国研制民机的历史比大家长,做自然结冰试验的经验比大家丰富。

  上述各种因素叠加在一起,大家做自然结冰试飞的难度就很大。为了圆中国民机的梦,为了ARJ21飞机的交付营运安全,自然结冰试飞再难也得做,想方设法也要把它做好。

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