飞机飞行时迎风面为什么容易结冰？
首先，我们得明白什么是“迎风面”。在飞机飞行中，迎风面就是飞机机身、机翼等部位与空气直接、持续接触的那一面。当飞机向前推进时，空气会以相对的速度流过这些表面。
1. 超冷水滴的存在：
大气层中，尤其是在云层或者潮湿的空气中，可能存在一种特殊的“超冷水滴”。顾名思义，这些水滴的温度实际上低于冰点（0摄氏度），但它们仍然保持液态。这是因为形成冰晶需要一个“成核点”，也就是说，需要一个微小的粒子（比如尘埃、盐粒等）作为“支架”，让水分子聚集并排列成冰晶结构。在某些条件下，即使温度很低，空气中也可能缺少足够的成核粒子，使得水滴即使低于冰点，也无法结冰，依然保持液态。
2. 撞击与能量释放：
当飞机以高速向前飞行时，这些超冷水滴就会以相对飞机的速度撞击到飞机的迎风面上。这种撞击会带来一个关键的能量释放过程。
动能转化为内能： 水滴在撞击瞬间，其高速运动的动能被转化为热能。这部分热能会加热接触到的飞机表面。
压缩与摩擦： 即使是非常光滑的表面，在微观层面也存在一定的粗糙度，空气流过时会产生微小的摩擦。同时，水滴在撞击瞬间，周围的空气也会受到压缩，产生一定的热量。
3. 结合效应：
现在我们来看迎风面结冰的“罪魁祸首”是如何形成的。
超冷水滴撞击： 当超冷水滴撞击到飞机迎风面上时，它们会瞬间与表面接触。
表面温度的诱导： 飞机在飞行中，虽然从外部环境吸热，但自身的材料（如金属）导热性较好。然而，关键在于，与周围空气相比，飞机表面的温度可能并没有外界那么低，或者说，在某些情况下，其表面温度会因为上述的动能释放而略微升高。
水的相变： 当超冷水滴撞击到表面，并且这个表面如果其温度足够低（即使是低于0度，但略高于超冷水滴的温度），或者撞击本身释放的热量不足以将所有水滴蒸发，那么这些水滴就会迅速地释放其“过剩”的能量，从液态转变为固态（冰）。
热量交换的不平衡： 飞机迎风面的温度受到两种主要力量的影响：一是被周围的低温空气冷却；二是来自水滴撞击的能量释放以及飞机自身的动力系统可能产生的热量（尽管后者对翼尖等区域影响不大）。当水滴撞击的能量释放，加上飞机本身表面温度足够低时，撞击到的水滴就来不及蒸发，而是迅速冻结。
为什么是迎风面？
直接接触： 迎风面是飞机与空气直接且最先接触的区域，也是水滴撞击最集中的地方。
流动特性： 在迎风面上，空气流速通常最高，这意味着单位时间内撞击到表面的水滴数量也最多，并且水滴的动能最大。
举个形象的例子：
你可以想象一下，当你用嘴巴对着一个冰冷的玻璃窗哈气时，玻璃窗是冷的，你哈出的气虽然是热的，但里面包含很多水蒸气。当这些水蒸气遇到非常冷的玻璃表面时，就会在上面凝结成水珠，然后如果玻璃足够冷，这些水珠就会结成薄冰。
飞机结冰的过程有些类似，只不过水滴不是水蒸气凝结，而是已经存在的液态超冷水滴。而飞机迎风面就像那个足够冷的玻璃窗，不过它之所以足够冷，是因为它在高速向前穿过低温环境，并且撞击到它的是高于其表面温度的超冷水滴，这些水滴撞击时会释放能量，但一旦超过某个临界点，它就会冻结。
不同类型的结冰：
透明冰（Rime Ice）： 这是最常见的，当超冷水滴撞击到表面后迅速冻结，形成不规则、半透明的冰层。
透明或半透明冰（Clear Ice）： 当超冷水滴撞击到表面后，有一部分会冻结，但大部分会缓慢地在表面流动并冻结，形成一层坚硬、光滑、透明的冰，这种冰通常更重、更危险。
总结来说，飞机迎风面容易结冰，是因为：
1. 空气中存在超冷水滴。
2. 飞机高速飞行导致这些水滴猛烈撞击迎风面。
3. 撞击释放的动能和空气压缩会产生热量，但这些热量不足以使所有水滴蒸发。
4. 当迎风面的温度足够低时，撞击到的超冷水滴就会迅速从液态转变为固态，形成冰层。
5. 迎风面是水滴撞击最集中的区域。
正是这些因素的共同作用，使得飞机迎风面成为了结冰的高发地带，而这对于飞行安全是极为不利的，因为结冰会改变飞机的气动外形，增加重量，影响控制。
网友意见
我们都知道海拔越高，气温也就越低。
当我们坐飞机的时候，飞行高度通常在3万英尺（9000米以上），温度也相应降到零下几十度，可能就会有人疑问，为什么没看到窗户或者机翼上结冰呢？
首先来看下结冰的条件——
- 零度以下的温度；2. 充足的水汽。
我们可以看到除了需要足够低的温度，充足的水汽也是必要的条件。飞机巡航时一般在平流层，空气较为稀薄相应的水汽含量也变得极少，所以在大部分情况下我们是看不到飞机出现结冰的状况。
但是在整个飞行途中，飞机的部分位置（特别是迎风面）可能会出现结冰的现象，通常会发生在飞到巡航高度之前。
为什么迎风面容易结冰呢？
飞机的迎风面相比飞机舷窗结冰几率大很多，飞机的迎风面包括机翼前缘、发动机进气部件、驾驶室风挡等等，这些位置大多数是我们视线看不到的位置。
之所以这么说的原因很简单——水撞到迎风面表面的几率要高很多，无论是过冷水滴还是冰粒。
其次，当水滴撞击迎风表面后会部分冻结，而冻结时释放的相变潜热会使冰层表面温度升高，这会进一步加快结冰的速度。
所以无论是固态的冰晶还是液态的过冷水滴，都会在飞行途中且热能条件事宜的情况下导致结冰。特别是过冷水滴，一旦飞机碰到过冷水滴时，迎风面就可能会迅速凝结出冰来。
过冷水，简单来说就是在0℃以下因为缺乏凝结核或者其他原因依然保持液态的水。我们在家可以做个小实验也可以复现飞机迎风面结冰的状况——
把一瓶纯净水静置在冷冻室大约两个半小时，当水的温度低于0℃又没有结冰时轻轻的把水从冰箱中拿出。此时，当我们剧烈晃动水瓶，我们会发现它迅速会由水转变为冰。
出现这样的现象是因为过冷水非常的不稳定，往往震动就能使其迅速结冰。所以在飞行途中一般都会避开过冷水滴产生的区域，这也是飞机不穿越积雨云的原因之一。
结冰的危害性
如果机翼出现结冰，会影响附面层里的气流流动，而且还会改变机翼的气动外形（结冰会造成表面粗糙），相应的阻力增大，同一迎角下升阻比（飞行时升力与阻力之比）变小。
如果发动机进气部件结冰，堵塞入口从而导致进气量减小，出现发动机性能问题、温度升高、油耗增加等等。此外冰块脱落可能会进入发动机内部破坏构造。
飞机结冰后会变得不容易操控，纵向和横向的动、静稳定性都会受影响。如果飞机操纵面（升降舵、尾翼等等）的缝隙处结冰，会出现卡死的状况导致操纵失效。
空速管（通过感受空气压力来反映飞机速度）结冰会影响飞机的数据显示。不过空速管本身具有加温功能，使其能在结冰气象条件下也能正常使用。
在航空历史上有不少因为飞机结冰而导致空难事故，其中就有当时震惊世界的「佛罗里达航空90号班机空难/波托马克河空难」——1982年1月一架波音737客机，在起飞阶段由于结冰导致发动机接收到错误的数据，结果因起飞马力不足而掉进离白宫仅两英里的波托马克河中。
如今，大多数的飞机在起飞前都会进行除冰，特别是在冬天，同时飞机也会特意避开积雨云等容易产生结冰现象的情况。
如果结冰的话也不用慌张，大部分的飞机会配有结冰防护装置，采用加热的方式来防止结冰。但是由于对发动机的消耗过大，通常只会在一些容易结冰的位置做防护。
其中例外的是波音787，在全机翼上做了电加热防/除冰系统，在民用飞机上仅其使用。
感谢阅读Garmin佳明的第55个回答~我们未来会持续在知乎和大家分享关于运动的干货知识/故事。期待诸位的关注和互动！
知乎专栏：Garmin佳明独家
知乎机构号：Garmin佳明
类似的话题
-
飞机在飞行过程中，迎风面之所以容易结冰，主要可以从以下几个方面来理解，这并非是单一因素造成的，而是多种条件的叠加效应。首先，我们得明白什么是“迎风面”。在飞机飞行中，迎风面就是飞机机身、机翼等部位与空气直接、持续接触的那一面。当飞机向前推进时，空气会以相对的速度流过这些表面。1. 超冷水滴的存在：大............. -
飞机和鸟儿的相遇，本是天空中的寻常事，但当这种“寻常”发生在高速飞行的飞机与小巧的鸟类之间时，后果却可能变得惊心动魄，甚至导致机毁人亡的悲剧。这其中的原因，并非仅仅是“鸟撞上了飞机”，而是多个因素叠加作用的结果。首先，我们得理解飞机在高空飞行时的状态。一架大型客机，动辄数吨甚至上百吨重，以每小时八九.............
-
这事儿说起来，还真得看具体情况，没一个绝对的“能”或“不能”。每个国家、每家航校的管理规定都有自己的细致之处。不过，咱们可以把那些最常见、最可能遇到的情况给你掰扯掰扯。一般情况下的考量点： 安全第一，永远是第一： 这是航空业的黄金法则。任何可能干扰飞行安全的东西，都会被严加管控。GoPro 本身.............
-
夜幕低垂，星光点点，然而此刻的万米高空，却没有丝毫宁静可言。一架大型客机，原本平稳地巡航在预定航线上，却突然被一阵剧烈的颠簸撕裂了往日的沉寂。发动机的咆哮声变得嘶哑而无力，客舱内响起此起彼伏的惊呼声，空气中弥漫着恐惧和不安。在这混乱的时刻，一位年轻的身影正坐在驾驶舱内，他的心跳如战鼓般擂动，汗水浸湿.............
-
我想，你这是在问一个很有趣、也很容易让人产生误解的问题。关于飞机“倒着飞”产生的升力，实际上是基于伯努利定律在特定情况下的应用，但它和我们平时理解的“倒飞”有所不同，而且很多人对此有些概念上的混淆。首先，我们要明确一点：飞机倒着飞时，机翼产生的升力方向是朝向机翼的“上方”（相对于机翼本身），而这个“.............
-
这可真是一个令人兴奋的问题！想象一下，以光速在宇宙中穿梭，那种速度感简直无法想象。不过，要实现这样的壮举，避免撞上什么东西确实是头等大事。毕竟，宇宙不是空无一物的真空，里面充满了恒星、行星、星云，甚至还有一些我们尚未了解的神秘物质。首先，我们要明白，以光速飞行可不是开着一辆超跑在公路上飙车那么简单。.............
-
乘坐飞机时Apple Watch的高度一直显示1300米，这确实有点奇怪，但并不一定意味着手表坏了。这里面涉及到一些技术原理和实际情况，咱们一点点捋清楚。首先，要明白Apple Watch是怎么知道高度的。它主要依靠一个叫做“气压计”的传感器。这个气压计可以感知周围空气的压力。大家知道，海拔越高，空.............
-
飞行时长两个半小时，对于机长来说，写flight log（飞行日志）的时间是有的，但绝对谈不上“充裕”。这其中涉及不少门道，咱们就掰开了揉碎了聊聊。首先，得明白flight log是啥。它可不是那种随手记几句“今天天气不错”的流水账。这是一份非常正式、需要严谨记录的飞行报告。里面要包含的内容非常多，.............
-
这个问题很有意思，涉及到不少物理学和工程学的知识。简单来说，战斗机在俯冲时，机载雷达 不太可能 直接将地面上的物体“烤熟”，至少不是我们通常理解的烹饪那种程度。但雷达的能量对物体确实会产生一些影响，只是这个影响更多是加热和潜在的损伤，而非“烤熟”。我们来详细拆解一下为什么是这样。首先，什么是雷达？雷.............
-
在御剑飞行时遇上骤雨，这可是个让人头疼的境遇。毕竟，御剑讲究的就是一个洒脱飘逸，再被雨淋得像落汤鸡，那份潇洒劲儿可就荡然无存了。那么，这雨天御剑，到底该如何装备才能既保暖避雨，又不失风度呢？说实话，一般的油纸伞、蓑衣，虽说能挡雨，但握在手里或是披在身上，多少有点累赘，而且一遇上大风，那伞骨的吱呀声和.............
-
乘坐飞机时，如果察觉到有乘客携带枪械，且他们之间有联系，甚至有劫机意图，这无疑是最危急的情况。在这种极端情况下，你的首要目标是最大限度地提升生存几率。以下是一些详细的应对策略，务必记住，你的冷静和观察力至关重要。首先，保持绝对的冷静和观察：1. 不要立刻制造恐慌： 你的第一反应可能是尖叫、起身或直.............
-
钢铁侠的飞行：空气动力学的魔力与现实的界限关于钢铁侠在电影中的飞行，许多人都惊叹于他那流畅而又不可思议的动作。从悬停、急转弯到超高速俯冲，他的每一次飞行都充满了力量感和精准度。那么，从空气动力学的角度来看，钢铁侠的飞行真的可以实现吗？这背后又隐藏着怎样的科学原理和挑战呢？动力学的基石：推力与阻力首先.............
-
飞机失事时的飞行员违抗跳伞命令，试图保护战机的行为，这是一个非常复杂且充满争议的话题，需要从多个维度进行审视。这不仅仅是关于个人选择，更牵扯到军事纪律、责任、战术考量，甚至是对飞行员心理状态的深刻剖析。首先，我们要理解这个行为背后的核心动机：保护珍贵的军事装备。现代战斗机，尤其是先进的型号，其研发和.............
-
这是一个非常有趣且令人担忧的场景！让我们来详细分析一下，如果一个人在超音速飞机上突然弹射出去，会发生什么。答案是：是的，很有可能在瞬间被撕裂成碎片，尤其是在穿过音障的那一瞬间。要理解这一点，我们需要分解几个关键因素：1. 音障是什么？音障并非一个实体存在的“墙”，而是一个空气动力学现象。当飞机飞行速.............
-
这确实是个挺有意思的现象，明明咱们在车厢里或者机舱里坐得稳稳当当，腿脚都没怎么使劲，但下车之后却感觉比跑完一场马拉松还累。这事儿细琢磨起来，还真不是简单的心理作用，背后有一堆生理和心理上的“小动作”在默默消耗我们的精力。首先，我们得说说那个最直观的，也是最普遍的原因：环境的改变和不确定性。想象一下，.............
-
哎呀，这个问题问得太棒了！你看那些大雁，它们飞起来可有意思了，为什么它们不像我们自己随便走那样，而是要排成整齐的队伍呢？这背后呀，藏着不少学问呢！首先呢，最最重要的一点，就是为了省力气！你想啊，你一个人往前跑，是不是要使出浑身解数才能跑得快？如果有人在你前面帮你挡着风，你是不是觉得轻松多了？大雁飞的.............
-
5月12日，一名女子在湖南张家界天门山进行翼装飞行时失踪，这起事件引起了广泛关注和讨论。对于这一事件，我们可以从多个角度来分析和看待，包括事件本身、失踪原因的可能性、救援情况、以及背后所引发的社会思考。事件经过：根据公开报道，失踪者是一位经验丰富的翼装飞行员，名叫“斯嘉丽”（英文名 Scarlett.............
-
飞机坠毁时的乘客，那种感受，很难用简单的词语概括，它像是被抛入一个失控的、黑暗的漩涡，时间似乎被拉长又被压缩。一开始，或许是那种突如其来的剧烈晃动。原本平稳的飞行，突然间像是在乘坐一辆失控的过山车，只不过这辆车不是在你掌控之中，你只是其中的一个点。身体会被猛地向上抛起，然后又重重落下。安全带虽然紧紧.............
-
飞机降落时的慢速飞行，可不是大家想象中的简单收油门滑翔那么回事，这背后可是涉及了一系列精密的物理原理和复杂的操控技巧，目的就是为了让飞机能够安全、平稳地进入跑道。 你之所以觉得慢，其实是因为飞机在降落过程中，为了获得足够的升力来对抗重力，同时又需要抵消掉大部分的水平速度，所以它就需要在特定的速度范.............
-
飞机在加速时，发动机喷口会经历一个收缩的过程。这可不是随便发生的，而是背后有挺硬核的物理原理在支撑。咱们先从最基本的地方说起，就是飞机发动机，尤其是我们常见的涡轮风扇发动机，它的核心工作流程是：吸气、压缩、燃烧、膨胀，最后通过喷口高速喷出。这个喷口可不是一个简单的“洞”，它是一个经过精密设计的可变截.............
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有