PART 01

飛機作為當今社會一個十分普及的長距離運輸工具，已經(jīng)成為了無數(shù)人不可或缺的交通方式了。

但是貌似最近好像看起來有點不大太平……

5月19日，伊朗總統(tǒng)萊希的直升機在東阿塞拜疆省山區(qū)墜毀，包括總統(tǒng)在內的多名高級官員不幸罹難。

5月21日，新加坡航空一架客機飛行途中遭遇嚴重氣流顛簸，緊急降落在泰國曼谷素萬那普機場。據(jù)泰國媒體報道，該事故造成1人死亡30人受傷。

新航事件飛機機艙一片狼藉

PART 02

Q：為何造成如此嚴重的事故？

A：從表象進行分析，引起這兩起事故的重大因素中，惡劣的外部飛行環(huán)境占很大的比重。但在討論之前我們得分為直升機和飛機兩個維度，因為他們的飛行方式和飛行環(huán)境都不相同。

飛機

此次新航的事故的罪魁禍首就是“湍流”——由于大氣中熱力分布不均、地勢阻擋等產(chǎn)生不穩(wěn)定氣流。因為這些不穩(wěn)定氣流范圍有大有小，方向和速度也各不相同，所以飛機一旦遇到“湍流”，其飛行狀態(tài)會發(fā)生改變，這種改變直接的表現(xiàn)就是飛機的顛簸。

飛機在高空中經(jīng)歷的氣流示意圖

通常，強烈的顛簸出現(xiàn)在進入和離開高空急流帶以及積雨云和濃積云的周圍，但事發(fā)時飛機所處區(qū)域為低緯度地區(qū)，這個季節(jié)通常沒有形成強烈顛簸的急流帶，所以這種急流引起的晴空顛簸可能性很小。資深機長陳建國機長分析稱“據(jù)現(xiàn)有資料看，這架飛機誤入積雨云或濃積云的可能性較大?！?/span>

直升機

相較于固定翼飛機，直升機主要飛行在低空，在山區(qū)飛行風險更大，由于地形、天氣和氣流的影響，會面臨不同氣溫、濕度的組合變化，影響直升機的性能，惡劣天氣（比如團霧、強對流天氣）或風切變，都有可能造成事故。此次伊朗事故的官方說明為“直升機由于惡劣的天氣和大霧被迫硬著陸”。由于航線位于阿塞拜疆山區(qū)，周圍環(huán)繞水庫、森林，充足的水汽進一步促成了大霧天氣和其他惡劣飛行條件。

搜救隊在阿塞拜疆山區(qū)的惡劣天氣下搜索墜機

Q：這些環(huán)境因素是怎么影響飛行的？

A：能夠給飛行造成困擾的環(huán)境因素眾多，其中“大霧”和“積冰”是危險系數(shù)較高的兩種：

積冰

飛機積冰是機身表面一些部位產(chǎn)生冰層聚積的現(xiàn)象，飛機在云中或降水區(qū)中飛行時，云中的過冷云滴或降水過程中的雨滴與機身碰撞后凍結而形成，也可直接由水汽在機體表面凝華而形成。飛機積冰多發(fā)生于對流層內，尤其是FL100-250（飛行高度3000—7500m）的飛行器更易遭遇較強積冰。具體物理量分析可以通過K指數(shù)來進行積冰預測，其定義為： 

其中T850和Td850代表850hPa上的溫度和露點溫度，而(T-Td)700代表700hPa上的溫度露點差。歷史數(shù)據(jù)表明，高K指數(shù)區(qū)或K指數(shù)增大區(qū)的積冰概率高。舉個例子，在500hPa、700hPa航線上，我國四川境內的溫度露點差平均為1.3℃和0.7℃，飛機穿越溫度在-4℃至-10℃范圍內出現(xiàn)積冰的概率最大。

一旦積冰產(chǎn)生，將產(chǎn)生以下影響：

破壞飛機飛行中的空氣動力性能，使升力減少，阻力增大，并可能破壞飛機的安定性，致使飛行進入不穩(wěn)定狀態(tài)，嚴重的積冰將使得飛機操縱變得困難。 

積冰產(chǎn)生的受力影響示意圖

積冰將降低動力裝置的效率，甚至出現(xiàn)故障。發(fā)動機進氣口積冰使得進氣量減少；槳葉積冰使拉力減??；脫落的冰塊還可能打壞發(fā)動機和機身。

影響儀表和通訊。如空速管積冰影響空速表工作；天線積冰影響通訊質量甚至通訊中斷；風擋積冰影響視線等。

大霧

相較于積冰，霧的形成、發(fā)展比較難以判斷。霧是在水汽充足、微風及大氣層穩(wěn)定的情況 下，當接近地面的空氣冷卻至某程度而達到飽和時，水汽在氣溶膠粒子上凝結（或凝華）為水滴（或冰晶）懸浮于空中的天氣現(xiàn)象。按霧的物理成因來分類，霧可分為輻射霧、平流霧、蒸發(fā)霧、鋒面霧、云接地霧等。其中云接地霧是低云下沉到與地面接觸而產(chǎn)生的，隨著其中溫度、相對濕度、能見度量值的變化，在湍流的越來越強的基礎上加上逆溫層未破壞，而脫離下墊面逐漸抬升為低云霧；重力沉降再使低云下沉至地面又形成霧，云霧轉換頻繁且觀測不易，易給飛行帶來危害

樂亭站2010年12月21、22日的爆發(fā)性大霧

溫度、相對濕度、能見度的時間演變

大霧對航空飛行安全的影響主要有以下幾個方面：

大霧產(chǎn)生的高濕環(huán)境會導致空氣密度降低，從而減小飛行器的升力和機翼的升力系數(shù)。發(fā)動機的進氣系統(tǒng)受濕氣的影響，降低燃燒效率和推進效果，從而降低飛機機動性能。

霧同樣在航路上威脅航空器的飛行安全，當霧不斷發(fā)展抬升形成低云后，會增加航空器在云中遭遇積冰和顛簸的風險。

大霧引發(fā)的低能見度現(xiàn)象嚴重妨礙飛行，使飛行員和管制員的視線下降，增大其工作負荷，容易導致決策錯誤，從而產(chǎn)生航空事故。

大霧下的能見度示意圖

PART 03

Q：那么怎么才能提高飛行安全性？

A：提高飛行器的可靠性

像前面提到的積冰問題，在功能正常的飛機上都是有相應的除冰手段的，例如：

1、空氣加熱系統(tǒng)——從機翼的前端到引擎的進氣口，都布有引氣通道，引擎會把加熱后的空氣通過氣道送到機體的各個關鍵部位，從而來保證機體上的冰霜能快速融解。

2、機械除冰——用機械的方法使冰破碎，利用氣動力、離心力或振動使冰脫離機體表面。

飛機除冰示意圖

但飛機的老化不可避免的會帶來一些線路老化、結構疲勞和結構腐蝕等問題，從而會導致加熱除冰效率下降、機械振動加劇結構的疲勞等問題。因此有效的維護和保養(yǎng)是提高可靠性和飛機壽命的關鍵。

例如螺旋槳機構，潤滑油的質量與其使用壽命和可靠性有極大關聯(lián)，其中水對油品的質量有著巨大的影響。水分的存在，會促使油品氧化變質，破壞潤滑油形成的油膜，加速有機酸對金屬的腐蝕作用，加速機械零件的磨損；水分還會使添加劑發(fā)生水解反應而失效，產(chǎn)生沉淀，堵塞油路，妨礙潤滑油的循環(huán)和供應。在溫度低時，潤滑油的水分，會導致潤滑油流動性變差，粘溫性變壞；在溫度高時，水會汽化，破壞油膜并產(chǎn)生氣阻，影響潤滑油的循環(huán)。要定期監(jiān)測判斷水的存在形態(tài)及數(shù)量，以及控制水的進入和盡快分離去除。

油中水示意圖

IST AG作為擁有超過30年經(jīng)驗的創(chuàng)新傳感器技術公司，一直致力于為客戶提供新創(chuàng)新傳感器解決方案，以確保最大的準確性、耐用性和可靠性。

為實現(xiàn)此類監(jiān)測功能，IST AG開發(fā)了新型油中微水分探頭

油中微水分探頭

這是一種結構緊湊的數(shù)字式濕度和溫度模塊 (RH/T)，集成了HYT271濕度模組和MK33濕度傳感器，用于測量油品和燃料中水的相對飽和度，單位為 %RH（水活度 aw，單位為 %）。這種測量方法與絕對含水量（以 ppm H2O 為單位）的測量方法相比具有顯著優(yōu)勢，因為它能實時反映油品的當前狀態(tài)和性能。

HYT 271

MK 33

該探頭采用堅固耐用、結構緊湊的旋入式不銹鋼外殼，非常適合在工業(yè)環(huán)境中使用。通過通用的數(shù)字電子接口（I2C），該模組可輕松集成到各種測量和監(jiān)控系統(tǒng)中。交付的傳感器已經(jīng)經(jīng)過溫度補償和校準，還可提供帶模擬（0-10V）輸出的測試板用于評估

該探頭能夠實時連續(xù)監(jiān)測溫度和油中水的飽和度，在0至100%的相對濕度和-40至120°C的溫度范圍內均可正常工作，其中相對濕度的再現(xiàn)性為±0.2%，溫度的再現(xiàn)性為±0.1°C，溫度精度為±0.2°C（在0至60°C范圍內），相對濕度精度為±3%（在23°C時0至90%RH的區(qū)間），相對濕度分辨率可達0.03 %RH，溫度分辨率為0.015 °C