- NASA 正在進行新測試以改善對過冷大水滴結冰的理解。
- 過冷大水滴的直徑可達 2,000 微米，與傳統結冰雲層不同。
- 新探針能夠實時測量水滴大小，提升數據準確性。
- 這項測試將為下一代商業飛機的設計提供支持。
在普通雲層與降雨之間，存在著一種航空工程師自 1994 年一起通勤飛機墜毀事件以來一直難以完全考量的危險。美國國家航空航天局（NASA）格倫研究中心正在進行一系列新測試，以改善業界對這一危險及設計能夠抵禦該危險之飛機的工具的理解。這一威脅被稱為「過冷大水滴結冰」，當飛機飛過含有異常大水滴的雲層時，便會發生該現象。這些水滴的溫度遠低於華氏 32 度，但因為缺乏結晶所需的灰塵或其他微小顆粒而未凍結。
一旦這些水滴撞擊飛機表面，便會迅速凍結。
過冷大水滴的危險性
尺寸的重要性在於，大多數飛機都是針對標準結冰雲層進行設計和認證的，這些雲層中的水滴直徑約在 2 至 100 微米之間。作為參考，人類的頭髮約為 70 微米寬。這些條件已經得到充分了解，航空工程師擁有成熟的工具來對其進行建模。過冷大水滴屬於不同的類別，它們的直徑可達 2,000 微米，這一尺寸更常與地面上凍雨相關。其質量和動量使其穿過機翼和穩定器的前緣，進入飛機更後方的區域，而傳統的防冰系統則無法運作。
這意味著，針對標準結冰條件所設計的保護措施在存在大水滴時可能會使飛機的某些部分暴露於危險之中。
新探針的測試與應用
NASA 正在進行的測試是在位於克里夫蘭的格倫研究中心的結冰研究隧道內進行的一項測試活動。NASA 研究人員使用新探針，旨在提供更好的實時水滴大小測量，這些水滴在人工生成的隧道內的雲層中。這些新探針能夠檢測直徑大於 45 微米的水滴，並進行其尺寸的實時分析。研究人員將把這些測量結果與另一個探針的結果結合，該探針測量小於 45 微米的水滴，以產生對於真實結冰雲層中整個水滴大小範圍的完整圖像。
NASA 描述了新探針與一種老式、勞動密集型技術進行交叉驗證的過程，該技術涉及在測試運行後對水滴大小影像數據進行後處理。這一比較將使該機構能夠確認新探針在捕捉水滴大小範圍的較大水滴端時的準確性，而這正是業界所使用的工程工具面臨最大不確定性的地方。
這一測試活動是亞音速飛行演示項目的一個里程碑，該項目屬於 NASA 的綜合航空系統計劃，隸屬於研究與技術任務局。NASA 表示，所收集數據的詳細分析正在進行中，並會在完成後與航空航天界分享。該項工作的根本問題在於，業界用於設計飛機的工程模型已經在典型結冰條件下得到了充分驗證，但在捕捉過冷大水滴的物理特性方面卻面臨疑問。隧道內更好校準的測量系統意味著更好校準的計算機模型，這將為開發下一代商業飛機的製造商提供更可靠的設計工具，並為設定這些飛機必須符合的認證標準的監管機構提供支持。
提升航空安全的關鍵測試
過冷大水滴結冰現象對航空安全構成重大威脅，尤其是當飛機飛行於異常大水滴的雲層中時。NASA 的新測試不僅能改善對這一危險的理解，還能提升現有防冰系統的有效性。透過新探針的實時測量，研究人員能夠更準確地捕捉水滴的大小，這對於設計能抵禦此類危險的飛機至關重要。這項研究的成果將有助於航空業界在未來開發更安全的飛行器，並為監管機構提供必要的數據支持，從而提高整體航空安全標準。