“飞”回家过年的宝宝们,请查收“低温天气空乘安全指南”!
来源:科普中国
发布时间:2024-02-01
浏览次数:1190

一年一度声势浩大的“人类大迁徙”——春运已经拉开帷幕。根据预测,今年春运期间,我国民航旅客运输量将突破8000万人次,有望创历史新高。

安全是航空运输中永恒的第一主题,如今数九寒天,全国大部分地方随时都可能出现不同程度的雨雪天气,着实给民航飞机的起降与飞行安全带来不小压力,也给回家心切的旅客们带来许多困扰。

冬季的低温天气对民航飞行安全的不利影响主要体现在两方面:其一是对飞机自身的影响,其二是对飞行环境的影响。

1. 积冰对飞机的影响及解决措施

(1)飞机上有哪些可能结冰的地方?结冰后又会带来哪些影响?

在冬季的严寒环境之下,飞机面临的最大考验就是积冰。当飞机在室外露天停放时,如果遭遇雨雪天气或夜间湿度很大,很容易在机身表面形成积冰。如若不及时清除积冰,将给飞行安全带来诸多不利影响。

不及时清除积冰,将给飞行安全带来诸多不利(来源:新华社)

1)机翼积冰

冰层可以改变飞机的气动外形,机翼和尾翼结冰后会使表面粗糙度增大,从而增加了飞行阻力,减小了升力。试验分析发现,即使机翼前缘的积冰厚度只有一毫米,也会使飞机的飞行阻力陡增40%,而升力骤降30%。

此外,机翼积冰还对飞机的操纵性造成严重影响。比如,一旦操纵面结冰,机身的质量分布即发生改变,操纵杆上的作用力也会随之变化,操纵效率将大大降低。而藏在操纵面缝隙间的积冰则更为危险,它能够导致操纵面卡死,甚至能让飞机完全丧失操纵性能。

贵阳龙洞堡国际机场的工作人员正给机翼除冰(来源:新华社)

2)发动机积冰

当周围的环境温度低于5°C时,飞机的发动机进气道、压气机等部位就极可能结冰。一方面,进气道积冰会使发动机的气动性能大为恶化,而另一方面,压气机叶片上的积冰还可能会随着振动而脱落,造成发动机零部件的结构损伤。这些都会令发动机的工作效率降低、有效推力下降,严重时甚至可导致发动机损毁或停机,威胁航行安全。

3)其他部位积冰

除了机翼与发动机这两个最关键的部位之外,严冬的低温还可能会使飞机其他暴露在环境中的装置结冰。比如,积冰可能会让飞机上用于接发无线电波的天线失灵,机上无线导航设备无法正常工作;如果空速管存在积冰,很可能会使空速表、气压高度表等重要仪表的示数失真,飞行员难以判断飞机的实际飞行状态;起落架积冰则更为危险,如果起落架因积冰而无法收放,将直接影响飞机在起飞和降落阶段的安全。

长春龙嘉国际机场的工作人员给飞机除冰雪(来源:新华社)

(2)飞机如何清除积冰?

1)人工除冰

为了确保冬季飞行安全,航空公司都会在飞机起飞前进行积冰检查和除冰作业。如果发现机身存在积冰,地勤人员会采用专门的除冰车进行处理。地勤人员首先通过除冰装置除去机翼等部位的积冰,然后将由乙烯乙二醇或丙烯乙二醇制作的防冻剂以较高速度喷洒到机身上。这种防冻剂需加热后喷洒,能有效降低飞机表面湿气的冰点,即使在零下16°C也不会结冰。不过,人工作业无疑会增加地勤保障时间,很可能导致航班延误,机场每天能够安排的飞行架次也会有所降低。

长安航空开展冬季除防冰工作(来源:新华网)

2)机械除冰

现代飞机在最初设计和制造时已经将防冰问题纳入其中,机翼、尾翼、发动机进气道前缘等易结冰的部位都会安装加热装置,以保证无论在何种气象条件下飞行,这些部位都不会结冰。例如,空客320、波音737等多数客机均通过引气系统将发动机的热气引至机翼前缘,而波音787等则在机翼前缘内壁贴上电加热垫,通过电子调节器实现精确加热。

电加热防除冰原理示意图(来源:《民用飞机机翼电加热防/除冰应用现状及技术难点》)

近年来,航空工程师们还从荷叶上找到了新的防冰灵感。生活中我们常会看到,当水滴落到荷叶表面时并不会粘附在荷叶上,而是聚成球状滚落,这便是荷叶效应。如果能制造出类似荷叶那样不粘水滴的飞机结构表面,无疑是最直接有效的防冰手段。不过,这种防冰技术目前还只存在于实验室中,距离成熟的工程化应用仍需一段时间。

2. 冬季低温天气对飞行环境的影响及解决措施

1)冬季低温天气还可能影响跑道与能见度

在冬季强冷空气的威力之下,地表温度急剧下降,如果雨雪较多,机场跑道也难免结冰。跑道积雪或积冰会使飞机轮胎与地面间的摩擦力骤减,起降距离随之大大增加,容易发生飞机偏离方向或冲出跑道等危险情况。

此外,雨雪还会严重降低能见度,影响飞行员的视线。在这方面,大雾天气也不遑多让。能见度是机组判断能否正常起飞的主要依据之一,也是机场能否正常运行的关键因素之一。飞机在整个航程中,最危险的即是起飞与降落阶段,这一阶段飞机的操纵性会下降。由于冬季升温缓慢,大雾消散速度也更慢,其带来的低能见度无疑会妨碍飞行员看清周围物体和跑道标线,进一步威胁飞机的起降安全。

2021年11月,哈尔滨机场因跑到结冰关闭(来源:网页截图)

2)如何应对跑道结冰与大雾天气?

对于跑道积雪与积冰,各大机场都有完备的除冰雪方案。比如,通过装备有刮雪板、扫雪刷和除冰剂的除冰车对跑道进行清扫,采用高温热风将冰雪融化,或采用高压水流将跑道表面的冰雪冲洗掉。

然而,如果雨雪持续很长时间,无法及时清除跑道上的冰雪,又或者雨雪与大雾使能见度过低,就只能取消或推迟航班,待天气好转后再放行。

机场工作人员在停机坪除雪(来源:新华社)

3. 冬季安全乘机小贴士

当前,民航飞行应对冬季雨雪和大雾天气的举措已经十分完善,航班在确保飞行安全的前提下才会放行,旅客无需过度担心。以下提供一些冬季安全乘机小贴士,希望大家都能平平安安回家、和和美美过年。

(1)及时关注乘机当天出发地与目的地的天气情况。如果遇到雨雪天气,地面公共交通的通行速度势必减缓,建议尽量乘地铁出行。如果自驾或乘专车前往机场,一定要比平常更早出门。如果雨雪或雾气较大,还需做好航班延误甚或取消的准备。

大连地铁5号线大连站(来源:新华社)

(2)飞机进行除冰作业前是需要旅客先登机的,因此旅客在客舱内的等待时间会比平日更长。这是因为飞机除冰后虽然会喷洒防冻剂,但防冻剂的有效期限却不长,除冰后需要尽快起飞,无法再等待旅客登机。还需要多说一句的是,飞机除冰期间并不会开启客舱内的空调,旅客在耐心等待时客舱内温度可能较低,一定要随身带上备用衣物保暖防寒哦。


(3)冬季历来就是呼吸道疾病的高发期,也是机上旅客突发疾病的高发期。当前多种呼吸道疾病肆虐,候机厅内人多拥挤,室内外温差较大,飞机巡航阶段又处于高空低压区,旅客乘机时可能会出现身体不适的情况,建议佩戴口罩并准备一些常用药品。


(4)雨雪天气行走在道路上或上下摆渡车廊桥客梯时,旅客需格外注意握紧栏杆、缓行防滑,女士尽量不要穿高跟鞋哦。

(5)冬季大风天气较多,飞机在飞行时可能会出现颠簸现象,旅客在登机后应及时固定好行李及衣物,乘机时务必系好安全带,防止突发颠簸带来的危害。

作者:朱磊 南京航空航天大学航空宇航推进理论与工程博士

审核:邓晓涛 中国航发湖南动力机械研究所 高级工程师

出品:科普中国

监制:中国科学技术出版社有限公司、中科数创(北京)数字传媒有限公司


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