水凝固為冰是我們熟悉的物理過程， 一旦溫度低於冰點， 液態的水往往就會變作固態的冰。 比如現在的天兒， 結冰現象更是十分常見。
冰， 可以讓人們體驗到酣暢淋漓的滑冰運動， 還能幻化成異彩紛呈的絕美冰雕。
然而， 冰也常常令人苦不堪言， 比如路面結冰會影響行車安全， 水管結冰會導致爆裂， 電線電纜結冰會使基站坍塌……對於飛機而言， 結冰是個麻煩事兒。
一架穿上冰衣的飛機
飛機為啥會結冰？
提到飛機結冰， 小夥伴們或許會想到這樣的景象：雨雪天氣裡， 停機坪上的飛機個個都穿上了一層冰衣。
其實， 多數情況下飛機結冰並不發生在地面， 而是在天上。
機翼上掛滿冰溜的飛機
我們知道， 在大氣對流層下半部的雲層中， 有很多過冷水滴， 即溫度低於冰點卻仍未凝固的液態水滴。
過冷水滴的狀態十分不穩定， 只需受到外界一點點擾動， 就會迅速結成冰。
當飛機在雲層中高速飛行時， 如果飛機部件表面溫度低於冰點， 過冷水滴撞擊後就會很快聚積成冰。
這種現象被稱為“水滴積冰”， 它是導致飛機結冰的罪魁禍首。
過冷水滴經過機翼時的運動軌跡
此外， 飛機偶爾還會遇到“幹結冰”和“凝華結冰”的問題。
當飛機穿過雨夾雪或含有大量冰晶的雲層時， 發動機等溫度較高的部件會使冰晶融化沉積， 然後再凝固成冰， 這便是“幹結冰”。
至於“凝華結冰”， 顧名思義， 它和霧凇的形成原理相同， 指的是空氣中的水汽在機身表面凝華成冰的現象。
總體來說， 影響飛機結冰的因素主要有3個↓↓
其一， 飛機的外形形狀， 這是由於飛機外形直接影響流場分佈， 從而影響了撞擊在飛機表面上的水滴分佈情況。
其二， 飛機的飛行狀態， 研究發現， 當飛行速度在亞音速以下或附近、飛行高度介於3至7千米時， 最易結冰。
其三， 飛行的氣象條件， 如環境溫度、雲層形式、雲層範圍、空氣中液態水含量等， 通常， 積雲和積雨雲最易導致飛機發生嚴重的結冰現象。
積雲雖美， 卻易使飛機結冰
飛機結冰有何危害？
飛機結冰對飛行安全有諸多不利影響， 首先就表現在改變飛機的氣動外形。
當機翼和尾翼結冰後， 表面粗糙度會變大， 從而增加了飛行阻力， 減小了升力。
科學家們通過風洞和飛行試驗證明， 即使機翼前緣的積冰厚度只有一毫米， 也會使阻力驟增40%， 升力銳減30%。
結冰還嚴重影響飛機的操縱性。 例如， 若操縱面結冰， 由於品質分佈改變， 操縱杆上的力也會隨之變化， 操縱效率大為降低。
最令人頭大的還屬隱匿在操縱面縫隙間的冰， 它能誘發操縱面卡死， 使飛機的操縱性能完全喪失。
發動機轉子葉片上的積冰，它會降低發動機效率
除了影響氣動和操縱性能，結冰還增加飛機的起降距離、降低發動機的工作效率和有效推力、干擾正常的通訊導航資訊，因此常會釀成嚴重的飛行事故。
2006年6月，我國一架軍用運輸機在安徽墜毀，機上5名機組人員及35名空軍專家全部罹難，堪稱我軍歷史上最嚴重的空難。
調查結果顯示，此次空難正是由飛機多次穿越結冰雨雲，機身結冰失控所致。
據估計，在過去的50年中，因結冰引起的飛行事故已造成至少500人喪生。
飛機風擋結冰，嚴重影響飛行員的視線
怎麼預防飛機結冰？
既然飛機結冰貽害無窮，難道就不能避免嗎？答案是肯定的。
現代飛機在設計時會在機翼、尾翼、發動機進氣道前緣等易結冰的部位安裝加熱裝置，以保證無論在何種氣象條件下飛行，這些部位都不會結冰。
例如，空客320、波音737等多數客機均通過引氣系統將發動機的熱氣引至機翼前緣，而波音787等則在機翼前緣內壁貼上電加熱墊，通過電子調節器實現精確加熱。
波音737的防冰裝置示意
近年來，一些科學家還從荷葉上找到了新的防冰靈感。
生活中我們常會看到，當水滴落到荷葉表面時，水滴並不會粘附在荷葉上，而是聚成球狀滾落，這就是“荷葉效應”。
如果能製造出不粘水滴的飛機表面，無疑是最直接有效的防冰手段。不過，這種防冰技術目前還只存在於實驗室中，距離應用仍很遙遠。
版權聲明
蝌蚪五線譜原創文章。如欲轉載請聯繫授權，盜轉必究。
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使飛機的操縱性能完全喪失。發動機轉子葉片上的積冰，它會降低發動機效率
除了影響氣動和操縱性能，結冰還增加飛機的起降距離、降低發動機的工作效率和有效推力、干擾正常的通訊導航資訊，因此常會釀成嚴重的飛行事故。
2006年6月，我國一架軍用運輸機在安徽墜毀，機上5名機組人員及35名空軍專家全部罹難，堪稱我軍歷史上最嚴重的空難。
調查結果顯示，此次空難正是由飛機多次穿越結冰雨雲，機身結冰失控所致。
據估計，在過去的50年中，因結冰引起的飛行事故已造成至少500人喪生。
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怎麼預防飛機結冰？
既然飛機結冰貽害無窮，難道就不能避免嗎？答案是肯定的。
現代飛機在設計時會在機翼、尾翼、發動機進氣道前緣等易結冰的部位安裝加熱裝置，以保證無論在何種氣象條件下飛行，這些部位都不會結冰。
例如，空客320、波音737等多數客機均通過引氣系統將發動機的熱氣引至機翼前緣，而波音787等則在機翼前緣內壁貼上電加熱墊，通過電子調節器實現精確加熱。
波音737的防冰裝置示意
近年來，一些科學家還從荷葉上找到了新的防冰靈感。
生活中我們常會看到，當水滴落到荷葉表面時，水滴並不會粘附在荷葉上，而是聚成球狀滾落，這就是“荷葉效應”。
如果能製造出不粘水滴的飛機表面，無疑是最直接有效的防冰手段。不過，這種防冰技術目前還只存在於實驗室中，距離應用仍很遙遠。
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