美國宇航局（NASA）的DC-8機載實驗室夜間在佛羅里達州杰克遜維爾的塞西爾機場接受檢查和保障。NASA的高冰水含量研究活動在2022年7月飛過雷暴區(qū)域，研究冰晶的形成機理及其如何影響飛機發(fā)動機性能。

據(jù)美國宇航局網(wǎng)站2022年7月30日公告，近日，美國宇航局（NASA）的研究團隊再次使用其DC-8機載實驗室來研究大型雷暴中心的冰晶，以改善噴氣發(fā)動機的設(shè)計并提高飛行安全性。

(資料圖片僅供參考)

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

NASA格倫研究中心HIWC項目首席調(diào)查員Thomas Ratvasky表示，“這次活動首要任務(wù)是在有人為產(chǎn)生氣溶膠的地區(qū)進行飛行，以了解其對高濃度冰晶發(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源產(chǎn)生，人為來源包括化石燃料燃燒、工業(yè)排放和農(nóng)業(yè)活動等。這些污染物氣溶膠一旦釋放到空氣中，就會在大氣中移動，并最終被帶到海洋上空。有理論認(rèn)為，當(dāng)其與對流系統(tǒng)相互作用時，可以增加雷暴中冰晶的濃度，但相互作用如何進行仍然未知。

在這些風(fēng)暴——特別是中等規(guī)模對流系統(tǒng)中，會形成高濃度冰晶。當(dāng)飛機飛過這些區(qū)域時，其噴氣發(fā)動機的功率和性能會下降。HIWC的研究人員一直在收集關(guān)于冰晶的形成機理和活動規(guī)律，以及對噴氣發(fā)動機產(chǎn)生影響的數(shù)據(jù)。通過此次研究氣溶膠的額外飛行活動，HIWC正在彌補現(xiàn)有數(shù)據(jù)的不足，監(jiān)管機構(gòu)將利用這些數(shù)據(jù)來考慮減輕冰晶影響的新安全標(biāo)準(zhǔn)。

冰晶影響發(fā)動機及其他傳感器

在過去30年中，有170多起關(guān)于商業(yè)運輸噴氣機（如客機）在飛過對流區(qū)域時發(fā)生動力損失和發(fā)動機損壞的報告。

因為噴氣機飛過冰晶高度集中的區(qū)域時，一些冰晶進入了發(fā)動機的核心區(qū)域。在某些情況下，冰晶會在壓縮機等關(guān)鍵部件內(nèi)形成一層泥水，當(dāng)發(fā)動機的熱量轉(zhuǎn)移到這些泥水中時，會導(dǎo)致壓縮機中的冰塊堆積。當(dāng)這些冰脫落時，就可能會發(fā)生發(fā)動機動力損失或損壞。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)錯誤。

HIWC 的工作正是利用NASA的DC-8飛機，以加州NASA阿姆斯特朗飛行研究中心為基地，飛過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，以及如何對飛機性能產(chǎn)生影響。

飛行實驗室

HIWC團隊用他們的數(shù)據(jù)收集儀器和其他技術(shù)對NASA的DC-8飛行實驗室進行了改裝，使機上研究人員能夠?qū)崟r監(jiān)測環(huán)境。

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

為這次飛行活動添加到飛機上的一個新儀器是無源腔氣溶膠光譜儀探頭，該罐狀裝置測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。

飛機右舷有一個進氣口，將空氣導(dǎo)入機身內(nèi)，流經(jīng)一系列儀器，然后再從機身排出。

DC-8飛機內(nèi)部布置為由監(jiān)測儀、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)。

每次飛行大約七個小時，以不同的速度和高度飛行數(shù)千英里。

飛機典型的飛行過程是以普通客機的飛行高度穿過冰晶區(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

研究團隊各成員之間密切合作，為HIWC項目提供專業(yè)知識和項目資金。

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

一旦研究完畢，將對相對較新的噴氣發(fā)動機認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)進行評估，并可能完全消除因?qū)α飨到y(tǒng)中的冰晶而導(dǎo)致的動力損失事件。

關(guān)鍵詞： 航空發(fā)動機