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Icing 結冰 對飛機造成什麼影響?


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
  • 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前緣排列,當管子充氣時就會膨脹,利用機械式的方式來除冰

註1 除冰液體的種類

  • Type 1 除冰 : 橘色,經過加熱的液體 
  • Type 2 防冰 : 跟Type1相同液體,但是沒有加熱
  • Type 3 防冰 : 亮黃色,螺旋槳飛機用,因為起飛速度比jet慢
  • Type 4 防冰 : 綠色,黏性較大,可以在機翼上停留比較久
Holdover time: 除冰液體有效的時間,超過有效時間才起飛會有危險。holdover time不是固定的,他會受到OAT、降水強度、液體濃度的影響。FAA表格

參考

書:
網站:

影片:

除冰液體、程序(De-Icing)

除冰液體、程序(De-Icing)

防冰系統介紹(Anti-Ice)

補充

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