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冰雪天气降低飞机空气动力性能

   一般来说,寒冬季节经常出现冰、雪、霜等天气情况。它们会给飞机的空气动力性能带来严重影响,主要包括:升力明显减少,失速提前,失速速度增大;临界迎角减小,起飞滑跑距离增长;飞机的重量增加,阻力增加,耗油率增加;升力中心位移,操纵品质变差。比如,机翼上表面如果出现大量可见积冰,将造成飞机空气动力性能显著降低,引起操纵困难。根据风洞试验,直径1毫米-2毫米(即食盐大小)的颗粒以大约每平方厘米一颗的密度分布在机翼上表面,会造成机翼上表面粗糙,使升力在地面效应和自由空气两种条件下损失22%33%

  在上世纪70年代中期发展起来的超临界翼,虽然对高速飞行非常有利,但对冰、雪、霜等尤其敏感。如果装这种机翼的飞机又没有前缘增升装置,在低速飞行时,若机翼失速,则会产生机翼前缘气流分离,使机翼上表面陷入分离区,机翼升力突然损失。一般来说,升力系数曲线在失速前没有明显异常,但超过临界迎角后会突然减小。来自某著名飞机制造公司的数据表明,受诸多因素的影响,飞行中两边机翼通常不会同时对称失速。当一边机翼先失速时,不对称升力作用在机翼外侧会产生大的滚转力矩。这类飞机如果意外失速,有可能导致飞机快速滚转。

  如果左右机翼上表面的冰、雪、霜积存的程度、污染的区域不一致,必然会造成左右升力大小不一样,这种升力差会对飞机纵轴形成明显的滚转力矩。在起飞过程中,飞机速度本来不大,一旦滚转力矩超过了操纵力矩,在低高度、小速度、大载重的情况下,飞机将很难逃出坠毁的命运。因此,从空气动力学角度来看,必须严格确保飞机的关键表面在起飞离地时无结冰污染。