冻雨

文摘   2024-01-22 09:46   北京  

本文非原创,全部摘抄自《航空器驾驶员低温冰雪运行指南》(AC-9-18),希望对防御近期南方冻雨有所帮助。

定义

冻雨:雨在地面以降水、空中以液态水滴存在的,其直径大于 0.5 毫米。冻雨是气温低于 0°C(过冷)的雨,仍以液态的形式存在,在地面或空中冻结在接触物上。

过冷大水滴(SLD)。直径超过 50 微米(0.05 毫米)的过冷液滴。SLD 条件包括冻毛毛雨滴和冻雨滴。

措施

进近和着陆阶段确定是否有冻雨或冻毛毛雨的报告,禁止飞入这些区域。地面观测到的冰颗粒表明高高度可能存在冻雨冻或毛毛雨区,所以要避免进入这些区域。

起飞爬升阶段:附件的防冻液表格包含了冻雨的情形,但仅用于地面除防冰当飞机离地后防冰液将不再提供任何保护。即使存在冻毛毛雨和轻型冻雨的保护时间取得在结冰条件下飞行认证的飞机(指的是25部飞机,即121部所有飞机),并没有得到在冻毛毛雨或冻雨中飞行的评估。

巡航阶段如果飞机遇到了冻雨或冻毛毛雨,机组人员应告知ATC,不要试图在这种条件下继续飞行。最终保障飞行安全的权力和责任掌握在飞行员手上。脱离方法:
冻雨当雨水通过低于冰点的空气层时会形成冻雨,因此,可以通过爬升到较暖的空气层来脱离冻雨。

冻毛毛雨由于冻毛毛雨是在碰撞合并过程中形成的,飞行员不应该假设飞机飞行高度以上存在一个温暖的空气层。一旦遇到冻毛毛雨,无论是垂直或水平方向,飞行员应尽快脱离结冰区。有三种方法脱离结冰区,第一,上升到一个冻毛毛雨不是很强烈的高度,第二,下降到较暖的空气层,第三,水平转弯,脱离冻毛毛雨区域。

着陆后在冻雨或冻雾中着陆后,如果怀疑有积冰,可以暂缓收上襟缝翼等操纵面,待到位后再确认是否可以收上这些操纵面,以防止结构损伤。

原理和机制

1)当雨水下落经过低于冰点的气层时会形成过冷的冻雨。通常而言,温度随着高度增高而降低,但是当暖气团覆盖了冷气团时就会产生逆温层,冻雨的形成就需要这种逆温层。沿着暖锋就会出现暖气团超过冷气团的情况。当飞入冻雨中时,通常意味着在较高的高度有暖空气(高于 0℃)。

2)冻雨滴常被定义为直径大于等于 500 微米(0.5 毫米)的雨滴。其典型的直径是 2 毫米,很少能发展到尺寸大于 6 毫米,因大尺寸容易破碎。典型的云滴直径为 20 微米(0.02 毫米),雨滴和云滴直径相差大约 100 倍(参见图 2-1)。液滴质量会影响液滴能撞击到距离飞机滞点(前缘表面)以后多远的位置。典型的冻雨质量是云滴的 1,000,000 倍。正因为此,冻雨在机身表面形成的结冰区域比普通的过冷云形成的大得多

3)冻毛毛雨可以通过与冻雨相同的过程形成。它由直径小于 500 微米(0.5 毫米)、大于 50 微米(0.05 毫米)的过冷液态水滴组成。

4)然而,冻毛毛雨更多的时候是通过碰撞合并过程形成。经过凝结后,云中有一些液滴直径增大至大约 30 微米,这些液滴开始积淀并快速下降以便于和一些更小的液滴碰撞。如果液滴合并,会得到更大的液滴,也更有机会俘获更小的液滴。靠近云顶通常有更大的液滴,因此在适宜条件下,该过程通常能在过冷云顶部附近产生毛毛雨大小的雨滴。虽然统计结果不一,但是有些研究指出在非对流云中,80%以上的冻毛毛雨是通过碰撞合并过程形成的。因此,在冻毛毛雨中飞行,飞行员不能假设在飞机上方存在一个暖层(气温高于 0℃)。

5)典型的云滴和毛毛雨滴在直径上差大约 10 倍,在体积和质量上,差大约 1000 倍。毛毛雨滴更大的惯性和冲击效率将导致超越正常云滴结冰界限的结冰现象。当过冷云中存在毛毛雨滴时,会形成一种冲击层,对于一些飞机而言,可能导致极快且危险的失速速度和阻力的增加,对其他飞机而言,会导致横滚控制不正常。这些情况可能由形成的冲击层的粗糙度、形状和范围引起。这就是之前所述的 SLD(过冷大水滴)结冰的一个例子。

有兴趣的可以点击“原文链接”,查阅AC全部内容。

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