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为了保证读者的思维连贯性，有些问题并没有进行深究。例如，文中说：伸出机身外的所有排放管路都需要进行除防冰设计，其实，油液排放管路就是个例外。希望大家可以理解我的用意。 图文与视频内容一致(推荐观看视频)： 飞机结冰是指在特定气象条件下机体表面聚集冰层的现象。只要遇到高湿度和低温两个条件，就可能产生结冰现象。据资料统计，由结冰导致空难事故超过15%。由此可见，结冰对飞行安全有致命威胁，结冰也被航空界认定为影响飞行的六大气象因素之一。现代飞机又该如何应对结冰现象？ 欢迎收看本期节目，作为冰学家，今天就为大家深度剖析——飞机的除防冰系统。 回答这个问题之前，首先必须了解结冰探测系统。说出来你可能不信，很多飞机甚至都没有安装结冰探测系统，探测结冰完全依靠人的眼睛。当结冰发生时，会首先出现在风挡雨刷上；机翼照明灯的设计也帮助飞行人员观察机翼结冰情况，后来开始慢慢出现了震荡式、压差式、放射式等等自动信号探测器。 回到正题，飞机应对结冰情况有两种思路。要么在冰形成后将其清除；要么直接防止冰的形成，就是除冰deicing和防冰antiicing。任何打破冰与表面结合的机械手段或以周期性循环的工作设计都是除冰系统，除冰系统效益较高，但在非循环期内，却很难预料到结冰对飞机造成何种影响，是一种被动的工作方式；防冰系统具有相对的主动性，但是却需要消耗较大能量。 我们明白了这两个概念，就按这个思路来聊聊除防冰系统。对比除防冰时，我们都提到了一个词——能量消耗。对于一个空中独立飞行的物体，在没有外部能源供给的情况下，能飞多远很大程度上取决于它的能源转化率。 为了让飞机可以飞得更远，我们并不需要给飞机所有部位都设计除防冰系统。飞机在空中飞行时，迎风面必然会首当其冲，机翼、风挡、发动机进气道、各种伸出机身外的探头与排放管路，都需要进行除防冰设计。当然，平行于机身静压孔就没有得到这项福利。 其实，除冰与防冰是一个相对的概念。以地面除防冰工作为例，喷洒液体都是加热后的化学溶液，因为第一次喷洒的目的是融化冰层，第二次喷洒的目的是降低表面冻结温度。虽然喷洒的是同一种物体，我们依旧会习惯性地将前面的溶液叫做除冰液，后面的溶液叫做防冰液。 通过上面的例子，你就会发现，除冰与防冰说的不是某一种具体的事物，而是这种事物的使用方法。今天我们就以时间维度来讲讲，除防冰技术经历了什么？我们又是如何与结冰斗智斗勇的？这些除防冰技术又有什么优劣性？ 如果你是一家公司的飞机设计师，让你设计新飞机的除防冰系统，我敢拿保证你会选择电加热。因为，电加热的思路十分简单，电流通过电阻产生热量，电也相对容易控制。但是如果想在机翼前缘铺一块巨大的电阻，使它发热需要巨大的电能，当年的机械发展现状还远达不到这个要求。所以，早期的电加热只会出现在一些小型部件上，风挡、排水管路、皮托管等等。 1923年，goodrich公司发明了气动除冰罩。这是一种机翼胶管收缩式的机械除防冰设计，当表面结冰时，胶管充气膨胀，使冰破碎。机翼结构的改变使飞机阻力大大增加，除冰罩也只能安装在某些低速飞机上。其次，除冰不彻底、维护难度大等诸多问题都摆在人们的面前，机械除冰也慢慢退出了历史舞台，现在只能在一些小型的涡轮喷气飞机上看到。 机械式改变机翼结构的硬伤还历历在目，人们又打起了除冰液的主意。地面可以喷洒除冰液对吧？空中也给它喷洒除冰液，这事儿不就成了吗？前缘有多孔面板，渗出了除冰液，形成液体薄膜，降低了机翼的凝结点。这种方法主要缺点是，系统很大程度上受到了除冰液容量的限制，加大储存箱又会增加飞机重量，这个矛盾似乎比机械式更加严重。 回顾到这里，你会发现机械式的阻力限制、机载除冰液的容量限制，迫使除防冰系统只能周期性工作以减少损耗。此时，设计思维依旧只停留在被动的除冰阶段，想从被动的除冰到主动的防冰，人们必须找到一项可持续供应的免费资源——空气。 飞机飞行时，发动机会持续吸入空气，在压气机的做功下，温度会上升，导入机翼中，就可以达到除防冰的目的。但是，引气温度在200度以上，对机翼的寿命有很大的考验。所以，在导入机翼之前，必须经过预冷器的降温，冷却后的空气可以将机翼温度保持在10度以上。 冷却后的空气会进入机翼的热空气管道，管道内有很多小孔，小孔溢出热空气并加热前缘，管道内特殊的结构设计，使热空气向后移动，并通过下表面的孔排出机身。这种技术被广泛应用于波音737、747、757，空客319、320、340等机型中。
技术发展到这里，人们已经找到一种相对完美的解决方案，但是如果非要鸡蛋里挑骨头的话，引气的气热防冰会一定程度损失发动机推力。 达到了可用的目的，人们开始向好用迈进。如果跳不住气热的思维框架，除防冰系统也只能有一些挤牙膏式的进步。这么一挤，40年过去了。直到材料科学进步，电热重新回到了设计师的视野中。 787的机翼中新的电热除防冰电路耗能仅为气热的一半，并且，电的控制也更加容易。科学发展过程就是这样，真正改变历史轨迹的伟大发明，往往不是天花乱坠的设计，而是基础科学脚踏实地的进步。
用了80年的时间，除防冰系统经历了电热、机械、液体、气热，又回到电热的循环中，此时电热已经不是当年只用在小型部件上的工具人，它早就可以独当一面。但是，即便它再优秀，它依旧需要控制系统，依旧需要能量消耗。 如果有一天，人们可以找到一种像荷叶一样完全斥水的材料。即便环境介质再差，没有了本体，那么飞机表面就永远不会结冰了，就是未来除防冰的发展方向——材料仿生。
相信总有一天，我们会完成从除冰到防冰的跨越。 转载自“画说飞机” 编审：武 晨 监制：王 兰 看航空融媒体工作室出品
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来自： 宋子鑫xd47wiaf > 《飞机》
