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飛行員職業風險 飛機結冰威脅飛安

飛機結冰會影響性能,甚至導致失控,對飛安構成風險、威脅。(Shutterstock)
飛機結冰會影響性能,甚至導致失控,對飛安構成風險、威脅。(Shutterstock)

文/記者陳俊村
巴西一架民航機日前在維涅杜市(Vinhedo)住宅區墜毀,機上62人全數罹難,而失事原因可能是機翼結冰。此一事故不免讓人們擔心飛機結冰對飛行安全的威脅。究竟飛行員該如何應對這個問題?

據航空新聞網站「簡單飛行」(Simple Flying)報導,飛機結冰是指飛機表面有冰積聚。這可能會導致性能下降、油耗增加,在最壞的情況下會造成飛機失控和墜毀。因此,防冰和除冰系統是飛機安全飛行的關鍵部分。

過冷水滴惹禍

飛機表面結冰是過冷水滴(supercooled water droplets)所引起的。過冷水滴因為缺乏結冰核(freezing nuclei),可能在非常低的溫度下保持液體形態。

當純水滴被冷卻到非常低的溫度或遇到結冰核時,就會變成冰。結冰核可能是一粒灰塵或任何其他形式的雜質,水會在其周圍凍結。

過冷水滴是純水滴,所以能夠保持液態。這種水滴對飛機來說最危險。因為飛機的表面會變成結冰核,當過冷水滴與飛機接觸時,它們會立即結冰。

過冷水滴可以存在於攝氏0度至-40度的溫度範圍之內。在0度至-20度之間有很多過冷水滴,這些水滴給飛機帶來相當多的麻煩。在-20度至-40度之間的過冷水滴很少。

當溫度低於-40度時,過冷水滴無法保持液態,所以會凍結,不會造成飛機結冰,除非溫度驟降至攝氏-40度以下。

飛機結冰有多危險?

當機翼前緣結冰時,它會擾亂飛機產生升力所需的平穩氣流。這會造成升力損失和阻力增加,使飛機的性能變得效率非常低。這也會因為失速攻角(angle of attack,飛機飛行時氣流和機翼所形成的角度)變小而增加飛機的失速速度。

飛機起飛前進行除冰作業。(Shutterstock)飛機起飛前進行除冰作業。(Shutterstock)

在配備傳統無動力飛行控制裝置的飛機中,空氣動力平衡裝置(如控制喇叭)之間可能會結冰,進而讓控制裝置堵塞。結冰也會增加飛機的重量,這和額外的阻力都會增加飛機整體燃油消耗。

飛機結冰也可能對引擎構成危險。結冰通常發生在引擎的進氣口。它們有時會與進氣口分離並可能進入引擎內。這些冰碎片可能會撞擊引擎的風扇葉片,使其嚴重受損。葉片損壞還可能擾亂引擎內部氣流,導致失速。

當水滴從機身掉落的過程中結冰,會形成冰脊。飛機感測器(如皮託管)附近形成的冰脊可能會致使氣流中斷,讓感測器給出錯誤資料。

清冰對飛機威脅最大

冰的種類包括清冰(clear ice)、霧凇冰(rime ice)、混合冰(mixed ice)、凍雨(freezing rain)和白霜(hoar frost)等,其中對飛機最危險的是清冰。

當過冷水滴撞到飛機時會形成清冰。這些冰在形成時會釋放熱量,進而減緩水滴的凍結過程。這會導致一些水滴流回表面並結冰。因此,清冰往往會大面積的覆蓋飛機。

由於清冰是透明的,一旦在飛機表面形成就很難被注意到,而且能凍結飛機的大部分區域,所以會顯著增加飛機的重量,同時導致平衡和控制問題。

飛機機翼覆蓋薄冰,正在清除結冰。(Shutterstock)飛機機翼覆蓋薄冰,正在清除結冰。(Shutterstock)

四種結冰類型及處理方式

飛機結冰的狀況可分為4種:

● 微量結冰
當結冰開始變得看可見時,稱為微量結冰。此時,冰的積聚速率通常大於昇華(指冰氣化)速率。即使不使用除冰和防冰系統,這種類型的結冰也不是很危險,除非長時間遭遇。

● 輕微結冰
在輕微結冰的情況下,如果飛機持續飛行超過一個小時,冰的積聚可能會造成問題。使用除冰和防冰系統可以輕鬆去除輕微結冰或防止其形成。

● 中度結冰
中度結冰即便在短時間內積聚也可能是危險的。飛行員可能需要讓飛機改變高度、航道並持續使用除冰和防冰系統。

● 嚴重結冰
當除冰和防冰系統未能減少積冰時,這種情況稱為嚴重結冰。這時候飛行員必須立即讓飛機脫離結冰條件,刻不容緩,才能確保飛行安全。◇