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时间:2020-02-08 17:48来源:云端春秋 作者:中国航空
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    当飞机在爬升或下降中(有时候也可能在作业高度)穿越过冷水区域时很可能遭遇结冰现象。冰层如果附着在飞机主翼和尾翼等升力面上,就会破坏飞机的气动特性,严重时可能导致飞机失控;如果结冰发生在飞机空速管这类大气数据传感器的开口部位,也会造成无法准确测量大气数据,给飞行员操作带来严重安全隐患。


    空速管通过测量迎面气流的压力来衡量速度,这个道理并不算复杂。

    冰层如果逗留在机翼部位,机翼就无法正常产生升力,这个道理应该不难理解。但是空速管如果结冰,究竟会产生怎样的后果,可能有些人就不明就里。

    说起来,小小的空速管结冰还是个非常值得探究的问题,这一切都和空速管的功能相联系。我们知道空速管是帮助你测定飞机空速的装置,一旦它们结冰,空速的测定也就出了问题,说白了就是测不准了。那么空速测不准这种问题严重么?

    您还真说对了,空速测不准对于飞机而言绝对比跑车更可怕,跑车速度测不准,基本上出不了大事儿,因为你可以根据地物的相对位移速度推测车子的实际速度。即便你推测不出来,也尽可以停车检修。速度不准不至于立即让您翻车或撞车。但是飞机就完全不同,首先你没法从1万米的巡航高度上通过地物位移推断速度,更要命的是,飞机的速度与飞机的合理构型、操纵手段/响应以及升力水平都密切相关,速度可谓是牵一发而动全身的关键技术参数。

    要知道飞机与跑车不同,跑车没速度可以停在道边,飞机没速度就会变成秤砣。


    空速管通过软管连接到膜盒来衡量压力,另外静压孔也有专门的膜盒来衡量。

    先进的显示系统也要依托这种基本的压力测量方式来换算速度。

    如果想要知道空速管结冰之后究竟会造成怎样的后果,你必须首先弄清楚空速管是如何工作的。

    你肯定有过跑步的经验,你也肯定知道,自己跑动的速度越大,你的脸上身上感受到的风也就越大,这就是大气产生的阻力,在空气动力学上这种阻力有一个学术名字——动压(Dynamic Pressure)。

    飞机也是如此,在空气中高速运动的飞机,会遭遇大气对其施加的强大阻力,通过测量动压的大小,就能测得你相对于空气的速度,对于飞机而言,这个速度就叫做空速,英文叫做AIRSPEED。但是要想测量到准确的动压并不容易,因为动压无法直接测量,要想测量足以换算出速度的动压,你必须首先排除静压(Static Pressure)的干扰。

    飞机上的空速管测量到的是一个混合压力,也就是动压和静压联合的结果。如果你的飞机还停在跑道边,那么空速管测到的压力只有静压(严格地说,前提必须是没有狂风迎头吹向空速管),如果飞机开始滑行,那么空速管测到的就是混合压力。

    坐在驾驶舱里,你面前仪表板上那块速度表,无论是机械指针式的还是炫酷的数字液晶式的,其内部机理都是一样的:它们就是通过把空速管测得的组合压力与真实静压(机身上有好多用于测量静压的开口,称作静压口或静压管)进行比较,换算出真正的动压,再依据空气动力学公式转换成空速(那个公式不算太复杂,十分钟应该能记住)。


    纯粹的动压力=混合压力–静压力,这个数值与飞机空速成正比。所以空速显示系统必须在面板后把这道小学生都能算的加减法做好。

    如果空速管总压孔和静压孔全部阻塞,那问题就来了。如果阻塞得十分彻底,那速度表指针会僵在某一个位置,或者归零位,也可能缓慢地移动,但完全“不按常理出牌”。

    如果静压孔阻塞而空速管总压孔畅通,那意味着你的混合压力正常,但静压却出了麻烦。如果周围气压没有发生变化,你的飞机也没有爬升或下降,就维持平飞状态,此时你的空速显示还能正常。但是一旦你进入爬升或下降,问题就变得复杂起来。

    如果爬升,那么随着飞机高度的升高,大气静压应该随之降低。但由于你的静压孔被堵塞,那么孔内的压力会依然保持在较低高度的水平,也就是说静压孔测出的静压比实际偏大。这样以来,空速管用混合压力减去“测定静压”所得到的动压就会偏小,由此换算出的空速也就会低于实际空速——严重时候这种过小的错误空速可能会触发失速警告,想想多可怕!

    如果飞机下降,一切则正好相反,测定静压会比实际静压偏小,测定动压相应偏大,换算空速会比实际空速更大。想想看,此时民航飞行员可能发现客机的速度正昂首逼近音速!

    如果空速管总压孔堵塞,而静压孔畅通,那么情况又完全不同。在空速管结冰堵塞时,还会因结冰覆盖部位的不同发生以下几种可能性:

    先要说明的是,空速管上开有很小的泄水孔——如果有水进入或水汽凝结在组合压力腔内,这些孔可以把水排出去。有些空速管内部本身就附带有静压口/孔,但大多数运营飞机都会在机身两侧设置独立的静压孔来测量静压,以保证数据的准确性和冗余性,因此空速管内部的静压孔有时并不会被接通到传感器。
 
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