冰晶积冰可损害飞机引擎!
冰晶积冰可损害飞机引擎!
吴彦琳、罗晓辉
2018年2月
2014年在这里跟大家谈过飞机积冰[1],当时也提到高空「冰晶积冰」这个现象,那「冰晶积冰」又是什么一回事?
大部分的民航飞机除了在爬升或降落时,飞行高度通常会在三万英呎或以上。在这高度的气温一般低于摄氏零下40度,空气中的水汽含量很低,并会凝结成冰晶。当飞机飞进一个有很多冰晶的空域时,冰晶会被喷射引擎吸入,并在较暖的引擎内表面融化,形成一层水膜,由于水膜具“黏性”,令更多的冰晶累积起来变成冰块,影响引擎运作。更甚的是当冰块在引擎内脱落时,可能会损毁引擎或令引擎短暂失灵,影响飞行安全。这类事件航空界称为「冰晶积冰」(Ice Crystal Icing,简称ICI), 或「高冰晶水含量」(High Ice Water Content,简称HIWC)。
高浓度的冰晶会在何处出现?
关于高冰晶水含量的来源还在研究中,主流的理论认为,高冰晶水含量跟强对流天气有关。强对流云团中的上升气流把低层大气的水点带到高空并凝结成冰晶。当上升气流很强时,例如在高厚的积雨云中,因为水点迅速凝结,部分到达上空的冰晶体积还是很小,随高空风吹向下游。因此在厚积雨云顶部和附近空域出现高冰晶水含量的现象的机会较高(图一)。

图一 高冰晶水含量现象与上升气流关系示意图。某高度的云层可能引致飞机积冰现象发生。
机师知道哪里是「高冰晶水含量」区吗?
积雨云经常伴有雷暴和强对流,飞机师一般会利用机上的天气雷达监察飞机前方的积雨云分布,尽量避免飞进密布积雨云的空域。可是,机上的雷达并不能有效地探测已吹往积雨云下游的细小冰晶,飞机师亦不能单以目视来判断高空是否有高浓度的冰晶,故此这高冰晶水含量现象对飞机来说可算是「隐形」的危险天气。
如何令「隐者」现身?
我们现时利用气象卫星来识别具有高浓度小冰晶的区域。利用冰晶与水滴在不同红外线频道的光学特性有些微差异,通过分析气象卫星在不同红外线频道的讯号,我们能够划分有高冰晶水含量的区域(图二)。

图二 青色部分为经分析气象卫星不同红外线频道所探测到有高冰晶水含量的区域。由于研究显示冰晶积冰情况通常跟强对流天气有关,此图也显示强对流区域(红色部份),以供飞机师和航空公司参考。
参考资料:
[1] 飞机积冰
[1] 飞机积冰