因为飞机有防雷系统。飞机飞在云层当中,云层的分布是有规律的。大气中的水蒸气在海拔达到一定高度的时候,遇到空中的冷空气会液化成非常多细小的小水珠,或者凝华成一整片的小冰晶,汇集成了漂浮在空中的大片的聚合物,那就是云。在整个地球庞大的水系统的循环过程当中,云是一个有形的可见的结果,水蒸气蒸发水分子,在空中与空中的微粒微尘等细小的物质结合,就产生了云厚重的云层。
云层当中的水滴带有不同的电荷,分别是正电荷和负电荷,其中负电荷是向着宇宙太空那一个方向的。而正电荷,是向着地球这一个方向的,因为地球大地是一个负极的大磁场。
我们都知道一朵云需要凝结是非常的水珠和小冰晶,达到一定的重量后,才会释放出它里面包含的水珠落向地面。同时,云层里面所含的电荷也会向地面释放电量。正负电荷的冲击和碰撞发出了闪电和雷声。
我们都知道飞机在飞行的过程当中,就是穿梭在各个云层之间的。如果飞机的飞行正好遇上了正在下落的正负电荷,那么就会被雷打到。但是飞机本身有它自己的防雷系统,它的外壳也是带有静电的金属体,可以把飞机表面的静电排到大气当中。这样就可以避免机身自身的电荷吸引了云层当中的电荷,导致飞机被雷劈中坠毁。
但是人在河边走,哪能不湿鞋?飞机被雷击中是非常常见的一件事情,但是基本上没有飞机会因为被雷劈到了,就发生坠毁等重大意外。最多就是好在飞机的机身上留下一点小伤口罢了。
首先,从结冰的条件来看,除了温度需要在零度以下,还需要充足的水气。大型运输机在10000米~12000米高度的平流层飞行,空气稀薄,水蒸气非常少,所以即便温度很低也看不到飞机的舷窗上结冰。
其次,飞机舷窗结冰的概率比迎风面结冰概率小得多。飞机的迎风部位包括机翼前缘、水平尾翼和垂直尾翼的前缘、动力装置、驾驶室风挡和特殊设备的外露部分。迎风面“撞”到过冷水滴(负温下未冻结的液态水滴)或冰粒的概率更高,因为无论过冷水滴还是比面粉还细的冰粒,都不会绕开前缘去“撞”后缘的。
不过,飞机飞到巡航高度之前和之后,结冰并非不可能发生。这就要说到飞机表面结冰的本质了。水气凝结成冰伴随着热量交换,结冰与其说与温度有关,不如说与热量交换有关。高空气象条件多样,可能分布着大量固态冰晶,有些比沙还细,悬浮在空中,遇到飞机时,如果飞机表面的温度比它的温度高,细小的冰晶就会融化成水,有些附着在飞机表面,有些被高速空气吹散,有些进入发动机或飞机上的特殊装置,一旦热能条件适宜,就可能结成比之前的冰粒更大的冰。
飞机穿梭云层时,也可能遇到云中散布着的大量水滴,水滴有大有小,其中不乏液态的过冷水滴。
过冷水,简单来说,就是在0℃以下,因为缺乏凝结核或处于平衡状态而保持液态的水。当飞机高速通过过冷水滴,就成为过冷水的凝结核,或大量过冷水滴发生震荡,凝结于飞机表面迅速结冰。
飞机结冰会怎样?我们大都不知道飞机有多怕结冰,飞机结冰对飞行有什么危害。
空中气象条件复杂,雷雨大风、风切变、低温云、低能见度等都属于极端恶劣天气,容易造成飞机结冰,尤其是当飞机从更冷的高空中下降高度时,冰冷的飞机外壳如果遇到高空中的过冷水,就更容易结冰。
气象雷达能够帮助飞行员尽量避开坏天气,绕开过冷水和冰晶。否则,飞机机翼表面结冰后,粗糙的机翼表面会使机翼阻力增加40%,升力损失可能达到30%。飞机表面结冰后,纵向和横向的动、静稳定性都会受影响,飞机变得不好操纵,如果结冰过多改变飞机的质量分布,飞机的操纵性还会进一步恶化。操纵面结冰后操纵的杆力和效率都会发生变化,如果操纵面缝隙结冰还有可能出现卡死,使操纵系统失效。如果发动机进气部件结冰,会导致入口流场特性不佳,进气量减小,引起发动机喘振,如果发动机进气道桨叶结冰,严重时可能导致发动机效率降低近20%,高速旋转的叶片还有可能将冰甩出,冰脱落后进入涵道可能破坏机械结构……
总之,飞机结冰是悬在飞行安全上方的剑,它既能让我们在飞机性能允许的范围内安全飞行,又可能成为隐形杀手。
飞机制造商和航空公司做了啥?为了防止运输飞机的空速管、发动机、机翼前缘、尾翼前缘等迎风关键部位结冰,飞机制造商的工程师们在设计研发时即展开研究,包括易结冰部位和严重冰型,冰型对气动力、飞行性能的影响等,在影响飞行安全的部位设计必要的防冰、除冰系统。
驾驶室风挡玻璃采用金属涂层电热方式防冰,这一点和空速管防冰方式一样。发动机会引流热空气防止前缘和进气道结冰。现代运输机还做不到全机防护,毕竟每多一块防护区域都会带来显著的能耗,尽管如此,还是有像波音787这样的机型,做了全机翼电防护。
热空气防冰、电热防冰、液体防冰都是适航允许范围内常见的防冰方法。除冰系统通常针对允许少量结冰,定期清除的部位,目前普遍采用的有气囊除冰和电磁机械除冰。
飞机的防除冰系统保证了在起飞、爬升、巡航、下降、落地各个阶段的飞行安全,地面停放和滑行阶段同样毫不含糊。
我国北方的冬天,每逢雨雪天气,航站楼的玻璃墙边就会有乘客驻足,看雪,也看飞行区“热烈”的工作场面。飞机不能带着冰雪起飞,跑道、滑行道的积雪要清除,地面标识、导航灯具也要清扫。
对于在机场飞行区、地面服务公司、维修企业从事除冰雪工作的员工来说,下雪从来不是一件浪漫的事,而意味着连续的紧张工作,他们的家人最后都会习惯他们与“雪”的这种联系。
如果您有过在大雪天飞行的经历,且恰好坐在窗边座位,飞机起飞前,可能见过一个通过悬臂伸向飞机的吊车,里面的工作人员手里拿着喷枪,像洗车时喷洒洗涤溶液一样喷洒飞机表面,区别是他们喷向飞机的是除冰I型液和防冰II型液。
国内比较主流的II型防冰液的防冰效果能持续15分钟~25分钟。如果定点除冰后飞机没能起飞,就需要再次除冰。上个世纪末,那架在雪中等待35分钟没有再次除冰的DC-9起飞后再也没能飞上天空……
为了缩短等待时间,工作人员想出了慢车除冰的方法——飞机不用返回定点除冰机位,在不关闭发动机的情况下就能完成除冰,这样,能为每架飞机节约3分钟~5分钟,特殊天气容易延误,每分每秒都很宝贵。只是工作人员需要特别留意发动机前后的气流危险区。
会,由于空气高速流动在进气口和机翼前缘都容易结冰
在机翼或者尾翼表面的结冰,最直接的影响就是会破坏环绕翼切形四周的正常气流,所造成的结果是升力减小、阻力增加并让飞机在飞行情况下发生失速。尤其是机翼的前缘最易结冰,会降低缝翼及前缘襟翼等装置的使用效能。通常一个沉重而且迅速累积的结冰,会增加飞机的重量,但仅仅是重量的增加,尚不至于使飞机出现下沉的情况。严重的问题是,只要机翼的翼前缘有半寸的结冰,就足以使飞机损失约50%的生举动力,并增加相同数量的阻力。所以在非常普通的情况下,当结冰发生时,可在两分钟内将结冰量累积到危险的程度,其结果会使飞机失速比预期的时间还要早发生,会将飞行员推向危险状况。
尾翼的结冰会导致飞机突然失速。据一项由FAA(美国联邦航空管理局)和NASA(美国国家航空航天总署)提供的有关危害飞行安全的资料分析,在任何足以快速累积结冰的天气状态中,由于尾翼的面积比侧翼小,因此在其表面上的结冰时间要比侧翼早且更快速。尾翼上的结冰厚度,通常是侧翼结冰厚度的3至6倍。就具有先天稳定性设计的飞机而言,由于飞机重心位于升力中心的前方,因此为求飞机的纵向稳定性,尾翼必须以负的攻角产生向下的升力,这与机翼以正攻角产生向上升力的情况相反。因此,将会减低飞机的总升力。当尾翼的负攻角超过某一极限值时,就会在其下表面发生气流分离的现象,而使尾翼失速。任何尾翼上的结冰会增加其失速的可能性,并影响飞机纵向稳定性的操控。