飞机的皮肤保养之道
刘海涛
很多人到了冬天都更加注重皮肤的保养,因为干风凛冽的冬季总是让我们的皮肤感觉不舒服。所以,大家都会采用一些护肤用品对皮肤进行保养。同样,我们生活中的一些用品和工具也要在冬季进行“保养”才能保证更好的工作,飞机就是其中之一。
冬天飞机的皮肤会怎样,也会像人类的皮肤一样干燥而难受吗?不是的,但是飞机的皮肤保养更为重要。我们先看一下近些年来的一些飞机因皮肤保养不好而引起的事故:
1986年12月15日,一架安-24RV飞机在兰州坠毁,原因为飞机结冰导致2号发动机停止工作;1989年3月10日,一架福克F-28飞机因机翼结冰导致起飞失败坠毁;1992年3月22日,全美航空405号班机空难,事后,调查人员发现机场的除冰措施不符合规定;同年,佛罗里达航空90号班机由于机体结构结冰造成空难;1994年美鹰航空4184号班机由于飞入未预见的结冰环境中造成空难;2004年中国东方航空5210号班机由于机翼冰层污染且未有除冰而造成空难。
安全是民航永恒的话题,所有的航空运行都是以安全为前提的。而冬季的“冰”则成为了飞机皮肤的最主要威胁之一,也成为了飞机安全的梦魇。所以,飞机的皮肤保养要从除冰防冰开始。
首先,冰会对飞机造成怎样的威胁呢?
我们先看一下机翼的形状。机翼的表面是很光滑的,而且上表面部分是呈弧形的,这样,飞机在空气中前进,由于机翼上曲下平,流过上曲面的气流比较快,气压较低,上下表面形成了压力差,飞机就飞起来了。所以,飞机的升力主要是靠机翼来提供的。飞机之所以能在天空飞行,主要靠的就是由机翼产生的升力将飞机“托起”。因此,升力对飞机的正常飞行极为重要。
如果有冰雪凝结在飞机上,机翼的表面就会变得粗糙、形状变形,直接导致原有的升力减小、阻力增大。这就好比给飞机套了个冰壳子。而当机翼、尾翼积冰时,飞机的总阻力会增加70-80%;巡航时还会影响飞机的升限和最大飞行速度,使失速速度增大,燃料消耗增加。机翼积冰若在大迎角下飞行时,还会使机动性能和着陆性能变得更差。根据有关飞行试验,在机翼上有0.1英寸(2-3毫米)一层霜,会使失速速度增加约35%,起飞滑跑距离增长一倍。当积冰的飞机起飞时,气流会从机翼上过早地分离。所以积冰的飞机离地升力系数比正常飞机小15-20%。还有研究发现,食盐大小的细小颗粒或冰粒,按每平方厘米一个的密度稀疏地分布在机翼表面,造成的升力损失之大,足以使飞机无法起飞。
除了机翼外,飞机其它部位的积冰也会对飞机的起降和飞行造成危害:
机身积冰:飞机机身上的积冰并不“牢固”,在起飞滑跑阶段,很容易在振动作用下从机身脱落,但倘若积聚在起落架上的冰雪脱落,也会损坏地面设施和砸伤地面人员。
风挡积冰:飞机风挡积冰会严重影响飞行员的目视飞行,给起飞、着陆造成困难。特别是在着陆时,如果由于判断着陆的高度不够准确,可能会影响着陆安全。
水平尾翼积冰:水平尾翼积冰会使飞机的重心位置改变从而导致飞机的重心前移,影响飞机的航向和安定性能,在起飞和着陆时还可能产生下俯力矩,导致机头下俯。
发动机积冰:积冰出现在飞机发动机的进气道口,会阻碍气流,使气流发生局部分离,积冰还可以在道口产生大的冰圈,改变空气的动力学特性。如果冰屑脱落,进入发动机叶片,会造成叶片损伤,使发动机的功率降低,影响发动机的正常工作,严重时,还会造成发动机损坏或熄火。
空速管和静压孔积冰:空速管积冰会使速度表失效,静压孔积冰会使高度表失效。这些重要的驾驶仪表失效或者失真,会使飞行员失去判断飞行状态的依据,飞机可能已经进入危险状态而飞行员却无法觉察。如果因此而给自动驾驶系统提供了错误信息,就会出现非指令性的飞行状态。
而事实上,在冬天湿度比较大的情况下,即便是没有下雪,飞机也要除冰。确切地说,是给飞机除霜。这种霜是灰白色的,通常是凝结在隔夜的飞机机身上,尤其是当空气清澈的条件下,由于机身的温度低于室外温度而造成飞机的表面结霜。不过,对飞行安全最具“杀伤力”的还是“透明冰”。那是一种极薄的冰,用眼睛几乎看不出来,但它却在飞机表面上形成了一层坚硬的壳。通常情况下,除冰人员都是靠目视来检查,但对于这种透明冰,就只能用手来触摸检查了。
所以,为了安全飞行,我们必须要对飞机进行一次皮肤的保养:除冰,防冰。
为飞机除冰,使用的是专用的除冰车。车上除了配有一名驾驶员之外,还有一名在吊舱式全封闭的小房子里操作的除冰员。整个除冰车的构造很像是大象的鼻子,需要清除哪一部分的冰,就把长长的鼻子伸过去,这样吊舱内的除冰员就能马上开始工作了。
除冰的步骤也是很有讲究的。通常所说的除冰,其实是包括除冰和防冰两步。除冰,是通过喷洒除冰液等方法来清除飞机表面的冰雪污染物,而防冰则是采用一定的措施,防止飞机在一定的时间内再次结冰。飞机除冰防冰的方法中通常采用乙二醇除冰液经混合配比和加热喷洒到飞机上需要处理的部位以清除冰冻层,再用经过测定、配比的防冰液喷洒到飞机需要处理的部位上防止再次形成冰冻层或冰堆积,两步操作完成除冰和防冰工作。更形象地说,除冰是给飞机“洗澡”,而防冰则是给飞机涂上一层“护肤霜”。在不同的气象条件下,“护肤霜”的功效也有所不同。通常长一点的能保持25分钟,短的就只能保持15分钟。如果刚除完冰的飞机不能在有效时间内起飞,就很容易发生二次结冰的现象。
除了采用液体除冰液以外,还有其它几种方法除冰,如压缩空气除冰法是一种使用历史较长的操作方法,它可以快速地清除机身外表上没有冻结的积雪,绿色环保,但是对于飞机的活动部件尤其是活动部件的连杆、转轴等有外层护板和遮挡的部分效果不好,所以只是适用于低温下干雪的清除。此外,还用红外线加热除冰法,它是一种新的除冰法,利用集束式安装的大功率红外发生器发射的红外线照射到飞机身上,加热机身融化冰雪来实现除冰作业。由于作业过程中没有污染物残留在飞机上,因此这种方法属于环保型作业法,但是设备投资大,适用于冬季降雪周期长、航班较大的机场。
此外,为了提高效率,通常会采用3辆除冰车同时定点作业。其中,两辆用于飞机的左右大翼和机身,一辆用于水平尾翼和垂直尾翼。定点除冰的机位是在跑道头,这样飞机一除完冰,就可以滑入跑道,准备起飞,能够有效地避免二次除冰。对于像波音737这样的飞机,一辆满载的除冰车最多能完成6-7架次的除冰工作。但是“绿巨人”空客A380是个例外,它不仅个头大,而且垂直尾翼特别高,普通的除冰车是够不到这个高度的,所以必须用特制的除冰车,而且至少需要使用4辆。
由此可见,飞机的皮肤保养很重要,无论是对飞机的安全,还是对飞机上乘客的安全都很重要。同时,我们也看到了飞机皮肤保养过程的复杂和困难,所以,当我们乘坐飞机时,由于下雪需要除冰从而耽误起飞时,我想我们不应该埋怨我们的时间被耽误了,我们更应该感谢我们的生命安全因此而得到了更好的保障。