跟胖哥學物理 飛機積冰現象

同學們學過了物體變化，知道自然界中一些物體變化，知道了空氣中有大量的水蒸氣，這些水蒸氣在一定條件會發生物態變化，是水迴圈一種表現方式。

最近，天氣轉涼，我們每天早上會在窗子的玻璃上發現小水珠，當然是室內熱的水蒸氣在玻璃液化上形成的，其實冬天你從教室外面進入教室戴眼鏡人都會發現這種現象。不過北方氣溫低於零度，所以在窗戶玻璃上看見就是水蒸氣凝華形式冰花，如果去北方，你仔細觀察，那種冰花是六邊形構成圖案，美極了!其實，作為南方我們也會在不久將來在室外的草地上發現，只有冬天室外的草地上溫度低於零度，水蒸氣就會在草地上遇冷凝華成小冰晶成霜，大家也會發現美麗圖案。不過這些自然現象無非是給我們生活添了許多情趣而已，但是有時候這些物態變化會給我們生活帶來麻煩。

大家都熟悉一種麻煩是，冬天晚上溫度低於零度，我們汽車水箱裡水會結冰，當第二天車啟動時就很麻煩，我們學過物理後知道解決這個問題很簡單，就是在水箱裡水加防凍液或者酒精，因為凝固點與物質裡雜質有關，這樣使它的凝固點很低，水箱裡水就不會凝固了。不過事物是兩面性的，這個也為我們解決生活中一些問題，譬如北方下雪後公路上積雪就阻礙交通，所以我們在雪上撒工業鹽，這是鹽就是融雪劑，因為冰加鹽後熔點變低，而當時北方氣溫比加鹽後雪溫度要高，所以公路上雪就熔化了，從而解決積雪帶來交通問題。

同學在學習物理過程中，應該把所學物理知識解決實際生活問題，這是科學之所以迷人的地方。汽車、輪船和飛機都會隨著水迴圈會帶來許多問題，特別是飛機因為飛在高空中，常年與水蒸氣打交道，因此水蒸氣遇到飛機也會發生物態變化，特別是飛機積冰問題，往往是飛機安全重要問題。

飛機積冰是指飛機機體表面某些部位聚集冰層的現象。它主要由雲中過冷水滴或降水中的過冷雨碰到飛機機體後結冰形成的，也可由水汽直接在機體表面凝華而成。飛機在雲中飛行時間過長易導致積冰。

有很多同學會奇怪，飛機在高速運動，不是要和空氣摩擦生熱麼?怎麼還好出現冰呢?這種現象形成原因是什麼呢?飛機結冰是指飛機機體表面某些部位聚集冰層的現象。它主要由雲中過冷水滴或降水中的過冷雨碰到飛機機體後結冰形成的，也可由水汽直接在機體表面凝華而成。飛機在雲中飛行時間過長易導致積冰。

導致飛機積冰，主要有兩個原因，最主要因素是天氣。天氣條件：（1）凍雨毛毛雨：外界溫度在0°C以下時，過冷狀態的雨滴一旦與地面物體接觸便容易結冰；（2）凍結的降水，如雪、雨夾雪或冰雹。雪的種類（溼雪/幹雪）與溫度、露點有關。溼雪、溫度和露點相。互之差通常在1°C以內，外界溫度大約在-4°C至1°C之間。幹雪出現於、露點相差5°C以上，兩者的外界溫度在-8°C以下；（3）過冷的地面霧的冷低雲：在寒冷天氣條件下，帶有過冷水滴的雲會在物體表面結冰；（4）溫度在冰點或以下，相對溼度很高的情況下，飛機表面會形成霜。飛機停場過夜時以及飛機從巡航高度下降著陸後，飛機表面、燃油溫度仍保持在冰點以下時，霜的積聚是很常見的。

另一個因此就是地面條件：冰的積聚還可以來自其它地面運作或地面執行；面露天停放的飛機也會形成積冰。（1）在有水氣、雪水或雪地停機坪、滑行道和跑道上運作；（2）.由於地面風、其它飛機或地面輔助裝置不斷把雪吹起來。

當飛機出現積冰時對飛行會有什麼影響，這是應該考慮到的很重要的問題。總的來說，當飛機空氣動力表面出現積冰時，對空氣動力的影響是很大的。風洞試驗表明，當機翼前緣有半英寸厚的積冰時，會減少50%的升力和增加60%的阻力。

積冰的速度是非常快的，有時在嚴重積冰的情況下，5分鐘內的積冰厚度可達2－3英寸。最嚴重的積冰情況一般發生在雲外飛行時、在結冰溫度下遇到降雨的時候。

飛機積冰中最嚴重是機翼結冰。飛機外部結冰，特別是機翼表面結冰嚴重影響飛行安全。即使冰或雪或霜造成輕微汙染也能損害翼面，相當於中粒砂紙的冰粗糙度可導致操縱品質降低到危險程度和失速範圍。根據風洞試驗資料，直徑1~2毫米、食鹽大小的細小霜粒或冰粒，按每平方釐米一個的密度稀疏分佈在機翼上表面，造成機翼上表面粗糙，會使最大升力係數在地面效應和自由空氣兩種條件下分別損失22%和33%。其造成的升力損失之大，足以使具有高效能的超臨界翼型機翼的飛機無法起飛。

其次、飛機積冰會使尾翼失速

當尾翼前緣出現積冰時，有可能導致尾翼失速。積冰引起的尾翼失速一般發生在五邊進近階段，這是因為五邊進近時襟翼全部伸出，作用在平尾上的氣動力載荷達到最大。由於前緣積冰對氣流的干擾引起平尾失速，平尾上負升力突然消失，機頭急劇下俯。

從這種失速中改出的操作程式與機翼失速的情況不同，機翼失速時是應用全動力和向前推杆的方法來改出，但在只是尾翼失速而機翼不失速的情況下用這種方法則會帶來問題。

就連在轉動的螺旋槳偶爾也會有積雪產生情況，螺旋槳積冰會減小動力和降低空速，同時增加燃油消耗。螺旋槳積冰還會破壞螺旋槳平衡。造成嚴重的振動。

不過，由於飛機積雪會帶來安全隱患，所以飛行員也總結關於飛機積雪形成一些區域，在飛行是特別小心，那是透過會通知乘客一定繫好安全帶，所以同學們乘坐飛機時一定聽從空姐指令，保重飛機和自己安全。

通常情況下，飛機會發生在這些區域和時間。一般認為，積冰的環境條件是可見溼度（雲、霧、雨和雪）和結冰溫度。有的事故記錄表明，上述積冰條件中的結冰溫度並不是絕對的，出現積冰時的環境溫度不一定要限制在冰點以下。以下3種情況就是應該注意的積冰危險區域。

1 下降階段。當飛機在較高航線飛行時，飛機表面溫度可以是在0℃以下。如飛機下降過程中遇到潮溼空氣，即使此時環境溫度在冰點以上也可能形成透明冰或霜。

2 即使周圍環境溫度在冰點以上，機翼油箱部位的表面溫度也有可能低於0℃，當遇到降雨時就可能形成冰並粘附在機翼上。

3 雖然在飛行高度上的溫度在冰點以上，但如遇到過冷雨，也可能在飛機上形成透明冰。

近年來的一些嚴重事故和大量的事故徵候表明上述的環境條件是造成事故或事故徵候的一個因素。

因為航空公司為了保證飛機在航程不發生積雪，通常會根據氣象部分發布資訊改變起飛時間，有時候會晚點，大家在機場候機時由於晚點會很焦躁。但是，記住不管怎麼樣，航空情況比動車在天氣上要求高很多，為了保證安全的遲飛應該能獲得大家諒解。至少讀過書的你，應該保持一種良好心態，畢竟安全才是更重要的!

2018年11月14日於宜昌市夷陵區吾同齋。

結冰是飛機飛行過程中最大的安全威脅！

因為飛機機翼結冰造成的飛機空難很多！

飛機飛行過程中，一旦在進入低溫積雨雲層，極容易發生結冰現象機翼結冰後，氣動外型發生變化阻力曾經甚至於機翼升力失效造成失速。

為了防止飛機結冰，現代飛機都安裝有氣象雷達提醒飛行員繞過積雨雲，飛機機翼設計有加溫除冰系統這些措施。

但是，嚴重的結冰現象還是會造成飛行事故！

可見，結冰現象對飛行的嚴重威脅！