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時間:2020-02-08 17:48來源:云端春秋 作者:中國航空
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    當飛機在爬升或下降中(有時候也可能在作業高度)穿越過冷水區域時很可能遭遇結冰現象。冰層如果附著在飛機主翼和尾翼等升力面上,就會破壞飛機的氣動特性,嚴重時可能導致飛機失控;如果結冰發生在飛機空速管這類大氣數據傳感器的開口部位,也會造成無法準確測量大氣數據,給飛行員操作帶來嚴重安全隱患。


    空速管通過測量迎面氣流的壓力來衡量速度,這個道理并不算復雜。

    冰層如果逗留在機翼部位,機翼就無法正常產生升力,這個道理應該不難理解。但是空速管如果結冰,究竟會產生怎樣的后果,可能有些人就不明就里。

    說起來,小小的空速管結冰還是個非常值得探究的問題,這一切都和空速管的功能相聯系。我們知道空速管是幫助你測定飛機空速的裝置,一旦它們結冰,空速的測定也就出了問題,說白了就是測不準了。那么空速測不準這種問題嚴重么?

    您還真說對了,空速測不準對于飛機而言絕對比跑車更可怕,跑車速度測不準,基本上出不了大事兒,因為你可以根據地物的相對位移速度推測車子的實際速度。即便你推測不出來,也盡可以停車檢修。速度不準不至于立即讓您翻車或撞車。但是飛機就完全不同,首先你沒法從1萬米的巡航高度上通過地物位移推斷速度,更要命的是,飛機的速度與飛機的合理構型、操縱手段/響應以及升力水平都密切相關,速度可謂是牽一發而動全身的關鍵技術參數。

    要知道飛機與跑車不同,跑車沒速度可以停在道邊,飛機沒速度就會變成秤砣。


    空速管通過軟管連接到膜盒來衡量壓力,另外靜壓孔也有專門的膜盒來衡量。

    先進的顯示系統也要依托這種基本的壓力測量方式來換算速度。

    如果想要知道空速管結冰之后究竟會造成怎樣的后果,你必須首先弄清楚空速管是如何工作的。

    你肯定有過跑步的經驗,你也肯定知道,自己跑動的速度越大,你的臉上身上感受到的風也就越大,這就是大氣產生的阻力,在空氣動力學上這種阻力有一個學術名字——動壓(Dynamic Pressure)。

    飛機也是如此,在空氣中高速運動的飛機,會遭遇大氣對其施加的強大阻力,通過測量動壓的大小,就能測得你相對于空氣的速度,對于飛機而言,這個速度就叫做空速,英文叫做AIRSPEED。但是要想測量到準確的動壓并不容易,因為動壓無法直接測量,要想測量足以換算出速度的動壓,你必須首先排除靜壓(Static Pressure)的干擾。

    飛機上的空速管測量到的是一個混合壓力,也就是動壓和靜壓聯合的結果。如果你的飛機還停在跑道邊,那么空速管測到的壓力只有靜壓(嚴格地說,前提必須是沒有狂風迎頭吹向空速管),如果飛機開始滑行,那么空速管測到的就是混合壓力。

    坐在駕駛艙里,你面前儀表板上那塊速度表,無論是機械指針式的還是炫酷的數字液晶式的,其內部機理都是一樣的:它們就是通過把空速管測得的組合壓力與真實靜壓(機身上有好多用于測量靜壓的開口,稱作靜壓口或靜壓管)進行比較,換算出真正的動壓,再依據空氣動力學公式轉換成空速(那個公式不算太復雜,十分鐘應該能記住)。


    純粹的動壓力=混合壓力–靜壓力,這個數值與飛機空速成正比。所以空速顯示系統必須在面板后把這道小學生都能算的加減法做好。

    如果空速管總壓孔和靜壓孔全部阻塞,那問題就來了。如果阻塞得十分徹底,那速度表指針會僵在某一個位置,或者歸零位,也可能緩慢地移動,但完全“不按常理出牌”。

    如果靜壓孔阻塞而空速管總壓孔暢通,那意味著你的混合壓力正常,但靜壓卻出了麻煩。如果周圍氣壓沒有發生變化,你的飛機也沒有爬升或下降,就維持平飛狀態,此時你的空速顯示還能正常。但是一旦你進入爬升或下降,問題就變得復雜起來。

    如果爬升,那么隨著飛機高度的升高,大氣靜壓應該隨之降低。但由于你的靜壓孔被堵塞,那么孔內的壓力會依然保持在較低高度的水平,也就是說靜壓孔測出的靜壓比實際偏大。這樣以來,空速管用混合壓力減去“測定靜壓”所得到的動壓就會偏小,由此換算出的空速也就會低于實際空速——嚴重時候這種過小的錯誤空速可能會觸發失速警告,想想多可怕!

    如果飛機下降,一切則正好相反,測定靜壓會比實際靜壓偏小,測定動壓相應偏大,換算空速會比實際空速更大。想想看,此時民航飛行員可能發現客機的速度正昂首逼近音速!

    如果空速管總壓孔堵塞,而靜壓孔暢通,那么情況又完全不同。在空速管結冰堵塞時,還會因結冰覆蓋部位的不同發生以下幾種可能性:

    先要說明的是,空速管上開有很小的泄水孔——如果有水進入或水汽凝結在組合壓力腔內,這些孔可以把水排出去。有些空速管內部本身就附帶有靜壓口/孔,但大多數運營飛機都會在機身兩側設置獨立的靜壓孔來測量靜壓,以保證數據的準確性和冗余性,因此空速管內部的靜壓孔有時并不會被接通到傳感器。
 
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