Pilot James 航空筆記

1. Weight 重量 冰會增加飛機的重量使飛機的性能 (performance) 下降 有可能改變飛機的重心，破壞平衡 2. Induction Icing  冰堵住引擎(piston 活塞引擎) 進氣口，導致馬力降低甚至引擎失效 3. Pitot tube / Static port Blockages 無法測量空速、高度、垂直速度 Auto pilot 可能會自動停止(disconnect) 4.  Drag 阻力(可能增加高達40%) 冰附著在飛機上會破壞流線型，造成 寄生阻力 ( parasite drag )增加 因為流線型的設計會漸進的改變物體的截面積，目的是為了減少形狀阻力(寄生阻力的一種)。 形狀阻力和速度的平方呈正比，因此在高速飛行中的影響很顯著 5.  Increased Stall Speed 失速速度增加 冰結在機翼的前緣( leading edge )，造成 邊界層 提早剝離機翼 臨界攻角變小 攻角會提早到達臨界攻角( critical AOA ) 飛機的空速需要提高，避免達到臨界攻角 因為 升力 = 空速 x 攻角 x 機翼面積 失速詳細解釋WIKI 6. Compressor Stalls 發動機入口處的冰會破壞氣流，進入引擎的氣流就會跟設計的不一樣，壓縮機可能會失速 7. Turbine Blade Damage 如果在結冰後才開除冰系統的話冰塊會脫落，引擎吸入冰塊可能會損壞 8. Uncommend Roll 左右機翼結的冰形狀、厚度不同，導致2邊產生的升力不一樣。飛機會在飛行員沒操作駕駛桿的情況下產生無預警的滾轉( Roll ) 可能會結冰的情況 < 10°C visible moisture  Pilot 如何避免飛機結冰？ 從發動機抽出熱空氣 ，將熱空氣導到要除冰或防止結冰的地方。但是這種方法的缺點是抽太多空氣，引擎性能會降低，所以像Boeing 787 已經不用這種方法了 通電加熱 ，將飛機上的電通到需要除冰或防冰的地方 噴 除冰 化學液體( 註1 ) 在飛機表面，使飛機表面無法結冰。但是缺點就是飛機上要帶著這些化學液體，增加了飛機的重量 用細管子沿著機翼的

基本上所有的亂流都是因為風向的突然改變造成的，只是形成的原因不同而已 一、亂流的成因 Unstable air 參考雷暴雨 Strong wind Rough terrain https://www.flickr.com/photos/cwkarl/15363887085 二、不同種類的亂流 Clear Air Turbulence 晴空亂流 通常發生在15000feet MSL以上的高空。由高空噴射氣流(jet stream)的風切(wind shear)造成 為什麼叫晴空亂流呢？因為氣象雷達是透過水氣來觀測天氣的，晴空亂流因為幾乎不含水氣，所以很難被偵測。 亂流基本上不太會損害飛機，不必太過擔心。下次坐飛機的時候記得沒事就繫好安全帶，這樣就不用擔心晴空亂流了。 Thermal Turbulence 影響的範圍比較廣。因為地表被加熱而形成 Temperature Inversion Turbulence 逆溫層。因為某些原因造成空氣上熱下冷(通常高度越高溫度越低)空氣無法對流，汙染物堆積在逆溫層頂 當飛機經過逆溫層時，可能因為溫度、風向、空氣密度不同，而產生亂流 Mechanical Turbulence 由於風吹過障礙物產生，像是山、樹、建築物等 會隨風速增加、地表變熱而變得更劇烈 Frontal Turbulence 因為冷鋒、暖鋒等，造成暖空氣抬升而形成 其中最劇烈的是快速移動的冷鋒 Mountain Wave Turbulence 風吹過山區，在下風處形成最遠幾百英里的 山岳波(mountain wave) ，因而產生亂流 如果山岳波夠強，他會在下風處形成一個 旋轉的亂流 ，這種亂流強度比山岳波本身強很多，甚至可以破壞機翼或引擎 Thunderstorm Turbulence 雷暴雨 的雲只是我們能看見的部分，在我們看不到的雲的外圍，可能還有強烈的上升和下沉氣流。 所以FAA建議，飛行時最好離雷雨雲20miles 以上，因為在20miles內很可能遇到強烈的亂流或冰雹 參考(想看圖片或英文的可以點下面連結)： 7 Types Of Turbulence That Can Rock Your Flight

飛機爬升到某個高度時，一加速就會超音速，一減速則會失速 這種現象通常發生在 transonic 穿音速飛機，像是747、777、A320等 先來介紹幾個名詞 Mach number馬赫數  : 幾倍的音速，Mach 1.0就是一倍音速 critical mach number臨界馬赫數  : 飛機上有任何一個部位超過音速 Maximum mach number(MMO)  : 防止飛機超過臨界馬赫數 Speed of sound音速  : 音速會隨溫度下降而變慢 攻角 AOA  : 翼弦chord line 與 相對風relative wind的夾角。攻角越大升力(係數)會越大 Stall失速  : 但是，當攻角大到一定的程度時，空氣會從機翼剝離，機翼就無法產生升力，造成失速 V s失速速度 : 飛機維持升力所需要的最低速度，所以越重的飛機失速速度越高 V s失速速度 | MMO 最大馬赫數 從上圖可以看到，飛機飛得越高就越接近coffin corner。 為什麼呢？ 大家應該知道 高度越高，空氣越稀薄 。而飛機為了維持足夠的升力，就必須加速，所以可以看到失速速度(V s)隨著高度上升而升高。 由於 溫度越低，音速越慢 。所以可以看到圖中的MMO隨高度而下降。 最後兩者會交會在一點 這代表了什麼？ 在這個點，飛機如果飛的慢一點就會失速 氣流經過機翼的加速之後，可能會超過音速產生震波shock wave。 如過飛機再繼續加速，震波會往機翼後方延伸，造成升力中心向後移動，飛機會變成機鼻朝下pitch down的姿態。(high speed stall) 升降舵可能也因為震波的影響，而變得不太能控制飛機的俯仰，所以飛機可能就會持續俯衝。 參考資料： Mach tuck 分解解說(比較好懂) coffin corner Mach tuck What happens if an aircraft climbs too high?!

雷雨形成的條件 sufficient water vapor 充足水氣 initial lifting action 初始的上升力 unstable lapse rate 不穩定的氣溫遞減律 -> deep layer (*註1) 雷雨發展的3階段 1 Cumulus 暖濕空氣開始上升 > 溫度下降到達露點 > 水氣凝結成雲 釋出潛熱(latent heat) > 空氣溫度升高 > 繼續上升 unstable air 夠厚的話就會一直repeat這個過程 如果濕氣足夠而且有不穩定的氣溫遞減律，雲就可以持續成長，甚至可以到對流層頂 雲成長的速度甚至比大多數的飛機爬升還快 2 Mature 雷雨最劇烈的階段 在雲的附近形成強烈的turbulence(亂流) 發展到很高的高度時開始降水(雨、雪…)，冷卻了周圍的空氣，產生downdrafts(下沉氣流) ice下降的過程中跟雲摩擦會產生靜電，雲的上方是正電、底部是負電，當累積電荷差距越來越大時就會discharge(也就是閃電) 下沉氣流會在雲的底部形成surface wind，且會降低底部溫度 cb是 cumulonimbus積雨雲 3 Dissipating 由於雲底溫度降低，上升氣流會逐漸消失，而由下沉氣流取代 較低的雲會消散 較高的雲會散開形成鐵砧狀(anvil-like shape)，並停留一段時間 註 1：什麼是不穩定的 溫度遞減率( unstable lapse rate)? ELR — Environmental lapse rate 環境溫度遞減率 DALR — Dry adiabatic lapse rate 乾絕熱直減率 (氣團上升的溫度遞減率) SALR — Saturated adiabatic lapse rate 飽和絕熱直減率 (氣團上升到達dew point 之後的遞減率) DALR 3℃ per 1000 feet SALR 1.5℃ per 1000 feet Stable : ELR < SALR Unstable : ELR > DALR Conditionally unstable : DALR <