美國(guó)宇航局（NASA）的DC-8機(jī)載實(shí)驗(yàn)室夜間在佛羅里達(dá)州杰克遜維爾的塞西爾機(jī)場(chǎng)接受檢查和保障。NASA的高冰水含量研究活動(dòng)在2022年7月飛過(guò)雷暴區(qū)域，研究冰晶的形成機(jī)理及其如何影響飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)性能。

據(jù)美國(guó)宇航局網(wǎng)站2022年7月30日公告，近日，美國(guó)宇航局（NASA）的研究團(tuán)隊(duì)再次使用其DC-8機(jī)載實(shí)驗(yàn)室來(lái)研究大型雷暴中心的冰晶，以改善噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)并提高飛行安全性。

(資料圖片僅供參考)

這項(xiàng)工作是NASA“高冰水含量”（HIWC）研究項(xiàng)目的一部分，該項(xiàng)目之前已經(jīng)進(jìn)行兩次飛行研究：第一次于2015年在佛羅里達(dá)州進(jìn)行，第二次于2018年在佛羅里達(dá)州、加利福尼亞州和夏威夷進(jìn)行。今年7月，該團(tuán)隊(duì)（包括聯(lián)邦航空管理局（FAA）和日本合作伙伴）使用佛羅里達(dá)州杰克遜維爾的塞西爾機(jī)場(chǎng)作為行動(dòng)基地，再次在美國(guó)東南海岸和墨西哥灣附近進(jìn)行飛行活動(dòng)。

NASA格倫研究中心HIWC項(xiàng)目首席調(diào)查員Thomas Ratvasky表示，“這次活動(dòng)首要任務(wù)是在有人為產(chǎn)生氣溶膠的地區(qū)進(jìn)行飛行，以了解其對(duì)高濃度冰晶發(fā)展的影響"。

氣溶膠101

氣溶膠是大氣中的微小顆粒，由各種天然和人為來(lái)源產(chǎn)生，人為來(lái)源包括化石燃料燃燒、工業(yè)排放和農(nóng)業(yè)活動(dòng)等。這些污染物氣溶膠一旦釋放到空氣中，就會(huì)在大氣中移動(dòng)，并最終被帶到海洋上空。有理論認(rèn)為，當(dāng)其與對(duì)流系統(tǒng)相互作用時(shí)，可以增加雷暴中冰晶的濃度，但相互作用如何進(jìn)行仍然未知。

在這些風(fēng)暴——特別是中等規(guī)模對(duì)流系統(tǒng)中，會(huì)形成高濃度冰晶。當(dāng)飛機(jī)飛過(guò)這些區(qū)域時(shí)，其噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和性能會(huì)下降。HIWC的研究人員一直在收集關(guān)于冰晶的形成機(jī)理和活動(dòng)規(guī)律，以及對(duì)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生影響的數(shù)據(jù)。通過(guò)此次研究氣溶膠的額外飛行活動(dòng)，HIWC正在彌補(bǔ)現(xiàn)有數(shù)據(jù)的不足，監(jiān)管機(jī)構(gòu)將利用這些數(shù)據(jù)來(lái)考慮減輕冰晶影響的新安全標(biāo)準(zhǔn)。

冰晶影響發(fā)動(dòng)機(jī)及其他傳感器

在過(guò)去30年中，有170多起關(guān)于商業(yè)運(yùn)輸噴氣機(jī)（如客機(jī)）在飛過(guò)對(duì)流區(qū)域時(shí)發(fā)生動(dòng)力損失和發(fā)動(dòng)機(jī)損壞的報(bào)告。

因?yàn)閲姎鈾C(jī)飛過(guò)冰晶高度集中的區(qū)域時(shí)，一些冰晶進(jìn)入了發(fā)動(dòng)機(jī)的核心區(qū)域。在某些情況下，冰晶會(huì)在壓縮機(jī)等關(guān)鍵部件內(nèi)形成一層泥水，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量轉(zhuǎn)移到這些泥水中時(shí)，會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)中的冰塊堆積。當(dāng)這些冰脫落時(shí)，就可能會(huì)發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力損失或損壞。此外，為飛行員收集重要信息的傳感器，如空速管等也可能被冰晶阻擋，從而導(dǎo)致駕駛艙內(nèi)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

HIWC 的工作正是利用NASA的DC-8飛機(jī)，以加州NASA阿姆斯特朗飛行研究中心為基地，飛過(guò)有大量冰晶和氣溶膠的風(fēng)暴區(qū)域，以了解氣溶膠與高濃度冰晶如何相互作用，以及如何對(duì)飛機(jī)性能產(chǎn)生影響。

飛行實(shí)驗(yàn)室

HIWC團(tuán)隊(duì)用他們的數(shù)據(jù)收集儀器和其他技術(shù)對(duì)NASA的DC-8飛行實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了改裝，使機(jī)上研究人員能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境。

在DC-8的左翼和機(jī)頭，有測(cè)量飛機(jī)飛過(guò)云層時(shí)總水含量的裝置，以及一個(gè)用于測(cè)量較小的云狀液滴的探針；飛機(jī)右翼裝配有能夠測(cè)量較大冰粒大小和形狀的粒子儀器；機(jī)頭內(nèi)部是一個(gè)改良的天氣雷達(dá)，NASA弗吉尼亞州蘭利研究中心的研究人員使用該雷達(dá)探測(cè)DC-8飛行路線前方的風(fēng)暴狀況。

為這次飛行活動(dòng)添加到飛機(jī)上的一個(gè)新儀器是無(wú)源腔氣溶膠光譜儀探頭，該罐狀裝置測(cè)量空氣中氣溶膠的數(shù)量。該裝置由日本名古屋大學(xué)提供，配合其他氣溶膠儀器，與HIWC合作研究。

飛機(jī)右舷有一個(gè)進(jìn)氣口，將空氣導(dǎo)入機(jī)身內(nèi)，流經(jīng)一系列儀器，然后再?gòu)臋C(jī)身排出。

DC-8飛機(jī)內(nèi)部布置為由監(jiān)測(cè)儀、顯示屏和工作站組成的架子，研究人員可以在飛行中坐在旁邊查看數(shù)據(jù)。

每次飛行大約七個(gè)小時(shí)，以不同的速度和高度飛行數(shù)千英里。

飛機(jī)典型的飛行過(guò)程是以普通客機(jī)的飛行高度穿過(guò)冰晶區(qū)域，然后下降到低于1000英尺（305米）的高度，在氣溶膠上升到風(fēng)暴中并與云和冰晶相互作用之前捕獲它們。

高空飛行伙伴關(guān)系

研究團(tuán)隊(duì)各成員之間密切合作，為HIWC項(xiàng)目提供專業(yè)知識(shí)和項(xiàng)目資金。

飛行活動(dòng)之后主要工作是處理數(shù)據(jù)，并將其傳遞給FAA和其他機(jī)構(gòu)，如冰晶結(jié)冰航空規(guī)則制定咨詢委員會(huì)。

一旦研究完畢，將對(duì)相對(duì)較新的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)估，并可能完全消除因?qū)α飨到y(tǒng)中的冰晶而導(dǎo)致的動(dòng)力損失事件。

關(guān)鍵詞： 航空發(fā)動(dòng)機(jī)