Khi nào và ở đâu cần chống băng cho chuyến bay siêu thanh?

Question

Nhiều máy bay có thiết bị sưởi để ngăn chặn nguy hiểm đóng băng. Máy bay siêu thanh nhanh chóng nén không khí, dẫn đến nhiệt độ tăng cao . Concorde và Tu-144 sử dụng nhiên liệu làm tản nhiệt.

Bạn cần bay nhanh đến mức nào để việc sưởi ấm khiến việc chống băng trở nên không liên quan? Nó phụ thuộc như thế nào vào bộ phận của máy bay? Có lẽ là phần cạnh đầu tiên là phần đầu tiên nóng lên mà không có chống đóng băng. Các điều kiện đóng băng có khác nhau ở độ cao siêu đặc điển hình không? Nước ở trên đó có ý nghĩa không?

Answer 1

Bạn cần bay nhanh đến mức nào để việc sưởi ấm khiến việc chống băng trở nên không liên quan?

Nhiệt độ không khí thực (TAT) mà da máy bay sẽ cảm nhận có thể được tính toán từ Nhiệt độ không khí tĩnh (SAT) và số Mach:

$$ \frac{\text{TAT}}{\text{SAT}} = 1 + \frac{\gamma - 1}{2} M^2 = 1 + \frac{1}{5} M^2 $$

(sử dụng $ \gamma = 1.4 $Cho không khí). SAT thường không xuống dưới -56,5 ° C trong Khí quyển Tiêu chuẩn Quốc tế , là nhiệt độ thông thường ở tầng bình lưu thấp hơn (nơi hầu hết các máy bay siêu thanh bay).

Với số Mach ở trên $ \sim 1.24 $ TAT kết quả sẽ trên 10 ° C, thường được định nghĩa là nhiệt độ trên, nơi tồn tại các điều kiện đóng băng.

Nó phụ thuộc như thế nào vào bộ phận của máy bay? Có lẽ là phần cạnh đầu tiên là phần đầu tiên nóng lên mà không có chống đóng băng.

Đúng, các cạnh đầu sẽ nóng lên hầu hết, nhưng chúng cũng là phần duy nhất của máy bay có thể tích tụ băng. Máy bay được chứng nhận để bay trong các điều kiện đóng băng đã biết thường có hệ thống khử đóng băng hoặc chống đóng băng trên cửa hút động cơ, cánh quạt và các cạnh đầu của cánh, bộ ổn định dọc và ngang. Nhưng không phải tất cả các máy bay đều có các hệ thống này trên tất cả các bề mặt này vì không phải tất cả chúng đều bị ảnh hưởng như nhau. Xem ví dụ: những câu hỏi sau:

• Tại sao chỉ một số máy bay yêu cầu chống đóng băng ở đuôi?
• Tại sao một số bộ phận của cánh không được bảo vệ bằng hệ thống chống băng trên cánh trong B737?

Các điều kiện đóng băng có khác nhau ở độ cao siêu đặc điển hình không? Nước ở trên đó có ý nghĩa không?

Độ ẩm thường khá thấp trong tầng bình lưu, có nghĩa là dù sao thì việc đóng băng thường không phải là vấn đề ở đây:

Các khối khí ở tầng bình lưu được lấy mẫu là khô, như mong đợi, có độ ẩm tương đối trung bình trên nước là 12% và trên băng là 23%, tương ứng. Tuy nhiên, 2% dữ liệu về tầng bình lưu cho thấy băng siêu bão hòa.

^{( Luật phân bố độ ẩm tương đối ở tầng đối lưu trên và tầng bình lưu dưới được rút ra từ các phép đo MOZAIC trong ba năm )}

Hầu hết các hiện tượng thời tiết chỉ xảy ra ở tầng đối lưu, có nghĩa là bạn bay phía trên thời tiết (mặc dù giông bão có thể đẩy mây lên độ cao cực lớn).