การต่อต้านน้ำแข็งจำเป็นสำหรับเที่ยวบินความเร็วเหนือเสียงเมื่อใดและที่ไหน?

Jan 15 2021

เครื่องบินหลายลำมีอุปกรณ์ทำความร้อนเพื่อป้องกันไอซิ่งที่เป็นอันตราย เครื่องบินเหนืออย่างรวดเร็วบีบอัดอากาศที่นำไปสู่อุณหภูมิสูง Concorde และ Tu-144 ใช้เชื้อเพลิงเป็นตัวระบายความร้อน

คุณต้องบินเร็วแค่ไหนเพื่อให้ความร้อนทำให้การต่อต้านน้ำแข็งไม่เกี่ยวข้อง? มันขึ้นอยู่กับส่วนของเครื่องบินอย่างไร? สันนิษฐานว่าขอบนำเป็นส่วนแรกในการอุ่นเครื่องโดยไม่ต้องต่อต้านน้ำแข็ง เงื่อนไขของไอซิ่งแตกต่างกันที่ระดับความสูงการล่องเรือทั่วไปหรือไม่? มีน้ำที่มีความหมายอยู่ที่นั่นหรือไม่?

คำตอบ

3 Bianfable Jan 15 2021 at 15:59

คุณต้องบินเร็วแค่ไหนเพื่อให้ความร้อนทำให้การต่อต้านน้ำแข็งไม่เกี่ยวข้อง?

อุณหภูมิอากาศจริง (TAT) ที่ผิวหนังของเครื่องบินจะรู้สึกได้สามารถคำนวณได้จากอุณหภูมิอากาศคงที่ (SAT) และหมายเลข Mach:

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

(โดยใช้ $ \gamma = 1.4 $สำหรับอากาศ). SAT มักจะไม่อยู่ต่ำกว่า -56.5 ° C ในบรรยากาศมาตรฐานสากลซึ่งเป็นอุณหภูมิปกติในชั้นบรรยากาศชั้นล่าง (ที่เครื่องบินความเร็วเหนือเสียงส่วนใหญ่บินได้)

ที่หมายเลข Mach ด้านบน $ \sim 1.24 $ ผลลัพธ์ที่ได้จะมีค่าสูงกว่า 10 ° C ซึ่งโดยปกติจะกำหนดให้เป็นอุณหภูมิส่วนบนซึ่งมีเงื่อนไขของไอซิ่ง

มันขึ้นอยู่กับส่วนของเครื่องบินอย่างไร? สันนิษฐานว่าขอบนำเป็นส่วนแรกในการอุ่นเครื่องโดยไม่ต้องต่อต้านน้ำแข็ง

ใช่ขอบชั้นนำจะอุ่นขึ้นมากที่สุด แต่ก็เป็นเพียงส่วนเดียวของเครื่องบินที่อาจสะสมน้ำแข็งได้ เครื่องบินที่ได้รับการรับรองสำหรับการบินในสภาพน้ำแข็งที่ทราบโดยทั่วไปแล้วจะมีระบบขจัดไอซิ่งหรือระบบป้องกันไอซิ่งที่ช่องทางเข้าของเครื่องยนต์ใบพัดและขอบด้านบนของปีกโคลงแนวตั้งและแนวนอน แต่ไม่ใช่ว่าเครื่องบินทุกลำจะมีระบบเหล่านี้บนพื้นผิวเหล่านี้ทั้งหมดเนื่องจากไม่ได้รับผลกระทบเท่ากันทั้งหมด ดูเช่นคำถามเหล่านี้:

  • เหตุใดเครื่องบินบางรุ่นจึงต้องมีการต่อต้านไอซิ่งหาง?
  • เหตุใดบางส่วนของปีกจึงไม่ได้รับการปกป้องจากระบบต่อต้านน้ำแข็งของปีกใน B737?

เงื่อนไขของไอซิ่งแตกต่างกันที่ระดับความสูงการล่องเรือทั่วไปหรือไม่? มีน้ำที่มีความหมายอยู่ที่นั่นหรือไม่?

ความชื้นมักจะค่อนข้างต่ำในสตราโตสเฟียร์ซึ่งหมายความว่าโดยทั่วไปแล้วไอซิ่งไม่ได้เป็นปัญหาที่นี่:

มวลอากาศสตราโตสเฟียร์ที่สุ่มตัวอย่างแห้งตามที่คาดไว้มีความชื้นสัมพัทธ์เฉลี่ยเหนือน้ำ 12% และน้ำแข็ง 23% ตามลำดับ อย่างไรก็ตาม 2% ของข้อมูลชั้นสตราโตสเฟียร์บ่งชี้ถึงความอิ่มตัวของน้ำแข็ง

( กฎการกระจายสำหรับความชื้นสัมพัทธ์ในโทรโพสเฟียร์ชั้นบนและสตราโตสเฟียร์ชั้นล่างที่ได้จากการวัด MOZAIC สามปี )

ปรากฏการณ์สภาพอากาศส่วนใหญ่เกิดขึ้นเฉพาะในชั้นโทรโพสเฟียร์ซึ่งหมายความว่าคุณบินอยู่เหนือสภาพอากาศ (แม้ว่าพายุฝนฟ้าคะนองจะผลักเมฆไปที่ระดับความสูงมากก็ตาม)