空速管堵了,飞机会咋样?

空速管堵了,飞机会咋样?
2020-02-04 16:12:07 航空知识杂志王亚男
空速管堵了,飞机会咋样?

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。

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。

空速管堵了,飞机会咋样?
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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)。

空速管堵了,飞机会咋样?

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同时被阻塞,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!

空速管堵了,飞机会咋样?

如果空速管完全被冰封,那么混合压力等于被固化。如果飞机爬升,那么空速显示会偏大,如果飞机下降,那么空速显示又会偏小。

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已下几种可能性。

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。

如果迅猛积累的冰层覆盖了整个空速管外部,而静压孔保持幸免,那么你的混合压力等于被冻结了,无论您是加速还是减速,速度表都像僵尸一样纹丝不动——前提是你的飞行高度保持不变的话。如果你进入爬升,幸免的静压孔测得的静压会开始下降,而空速管内的混合压力中的静压力因为冰封保持不变,传递给空速表的修正动压也就会偏大,空速显示就偏大。这意味着你飞得并没有速度表显示的那样快。如果下降,那么速度表会显示给你一个偏低的速度,你飞得比速度表显示得要快。

空速管堵了,飞机会咋样?

如果静压孔被冰封,那么飞机爬升时,显示空速会因为虚高的静压而变得低于实际空速。

如果冰层仅覆盖了空速管的进气口,而排水孔和静压孔仍然畅通,那么情况又有所不同。这种情况下,空速管事实上变成了一个不够精准的静压管。此时空速管测得的“虚假混合压力”实际上基本等同于静压,这样的数值再减掉正常静压孔测得的静压,结果基本接近于零,甚至有时是负数。此时你的速度表显示给你的应该是一个极小到匪夷所思的数值,你可能会以为你是在步行、骑自行车或是开汽车。当然,失速警告可能正在咆哮不止。

如果冰层覆盖了整个空速管和全部静压孔,其结果并不难预测:所有的压力都被“封装”了,你的空速表会僵硬地停留在某一个位置。无论你上升还是下降,加速还是减速,都不能让僵尸般的指针复苏。

空速管堵了,飞机会咋样?

空速管有多重要?看看它的联通仪表。空速表、升降速度表和高度表都要依靠它来提供数据。如果它被冰雪冻僵了,就麻烦了。

保持空速管和静压孔清洁和不被阻塞是件大事情。并不是只有结冰会阻塞这些至关重要的传感器数据源(启动空速管加热装置可以有效对付结冰危险),外来的灰尘、碎屑、虫子等异物也会惹大麻烦,记得使用口盖并及时检查清理。

不要忘记,许多飞机的静压孔是没有防冰装置的,虽然静压孔不止一个,但结冰等危险仍不能完全排除,要千万小心,避免进入结冰环境。如果你的飞机有获准挑战结冰环境的资质,那没关系,您的空速管和静压孔肯定有把握应付这种环境。

总之,善待飞机上这些小管子和小开口,它们直接关系到你对飞机状态的掌握,操纵手段的选择,处置措施的决策,和你及飞机上所有人的生命安危。极端案例?其实挺多。2009年法航AF447航班,就是因为空速管被冰晶阻塞造成两侧空速读数不一致,结果计算机断开自动驾驶,交给人工造作。两名飞行员又没能及时执行空速显示不一致的应对操作,结果手忙脚乱一顿折腾,把飞机硬是弄失速了,3分多钟时间里从万米高空直坠大海,全机人员罹难。

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