冰的洗禮 

經(jīng)常導(dǎo)致飛機(jī)事故的問(wèn)題之一是飛行過(guò)程中元件結(jié)冰。根據(jù)全世界空難數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，與氣候條件相關(guān)的結(jié)冰是導(dǎo)致大約40%空難的原因。當(dāng)飛機(jī)上升到 5,000米的高度并落入高濕度的冷云時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況。即使在大約 -40°C 的低溫下，這樣的云也可以由液滴組成，這些液滴在一分鐘內(nèi)就能夠覆蓋飛機(jī)表面形成具有 1~6 毫米厚冰殼。

對(duì)于民用燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，主要危險(xiǎn)在于進(jìn)氣道上長(zhǎng)出的冰板。如果除冰系統(tǒng)由于某種原因出現(xiàn)故障，積冰就會(huì)越來(lái)越大。達(dá)到臨界質(zhì)量后，它們會(huì)脫落并落入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，這可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)葉片損壞和停機(jī)。此外，風(fēng)扇和葉片本身容易結(jié)冰，在它們上面形成的冰會(huì)損害發(fā)動(dòng)機(jī)性能并干擾飛行。

不同飛行高度的氣溫波動(dòng)較大，即使地面溫度高于零，飛機(jī)也可能進(jìn)入結(jié)冰狀態(tài)。而如果飛機(jī)的機(jī)身沒(méi)有有效的結(jié)冰預(yù)警系統(tǒng)，那么發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)冰情況只能由飛行員通過(guò)間接手段來(lái)檢測(cè)，在這種情況下已經(jīng)可能為時(shí)已晚。因此，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)人員的主要出路是創(chuàng)建能夠抵抗結(jié)冰過(guò)程的推進(jìn)系統(tǒng)。

飛機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)必須遵守的參數(shù)在俄羅斯聯(lián)邦航空條例第 33 部分中進(jìn)行了描述。發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)冰測(cè)試裝置由冷凍機(jī)和水氣溶膠設(shè)備混合，并加入到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣氣流中，這是一個(gè)專門研制的特殊裝置，也是一個(gè)昂貴且相當(dāng)費(fèi)力的過(guò)程，在此過(guò)程中，專家們會(huì)檢查安裝的所有參數(shù)，然后檢查發(fā)動(dòng)機(jī)是否損壞。

在俄羅斯，此類測(cè)試由以俄羅斯中央航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究院 (CIAM)的測(cè)試臺(tái)為基礎(chǔ)，進(jìn)行了適航認(rèn)證。因此，最新的俄羅斯飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī) PD-14 于 2018 年在這里進(jìn)行了經(jīng)典的結(jié)冰和冰侵入測(cè)試，并確認(rèn)其符合俄羅斯航空法規(guī)的要求。

對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的新要求之一是冰晶測(cè)試。與發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)中的加熱部件碰撞，這些晶體粘附在它們上面，形成結(jié)冰。難點(diǎn)在于當(dāng)這些晶體滲入發(fā)動(dòng)機(jī)深處，在沒(méi)有特殊防結(jié)冰保護(hù)的發(fā)動(dòng)機(jī)元件上堆積并粘在一起，分離后結(jié)冰會(huì)損壞發(fā)動(dòng)機(jī)元件。2020 年，CIAM 和UEC-Aviadvigatel公司的專家開(kāi)發(fā)了一種方法，用于確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入結(jié)晶結(jié)冰條件時(shí)的性能。2021 年，UEC-土星公司在開(kāi)放式試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試 PD-14 發(fā)動(dòng)機(jī)期間對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了測(cè)試，2022 年將進(jìn)行進(jìn)一步適航認(rèn)證測(cè)試。

防鳥(niǎo)試駕 

飛機(jī)與鳥(niǎo)類相撞是一件非常令人不快的事件，這種情況并不少見(jiàn)。一只鳥(niǎo)可以進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)并使其失效，但這對(duì)現(xiàn)代飛機(jī)來(lái)說(shuō)并非致命——飛機(jī)仍可以用一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)飛行、著陸甚至起飛。然而，鳥(niǎo)類經(jīng)常成群結(jié)隊(duì)地飛行，因此可能會(huì)同時(shí)損壞所有發(fā)動(dòng)機(jī)，從而多次導(dǎo)致嚴(yán)重事故。除了對(duì)動(dòng)力裝置本身造成損壞外，與鳥(niǎo)的碰撞還會(huì)損壞飛機(jī)機(jī)身的發(fā)動(dòng)機(jī)部件、起火甚至損壞飛機(jī)機(jī)艙。

飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的防鳥(niǎo)測(cè)試是一項(xiàng)強(qiáng)制性的認(rèn)證要求，各國(guó)的《航空條例》對(duì)此也有規(guī)定，一般使用特殊槍在支架上進(jìn)行測(cè)試。在這種情況下，首先發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入運(yùn)行模式，通常是起飛狀態(tài)，這時(shí)遇到鳥(niǎo)類是最危險(xiǎn)的，一只鳥(niǎo)向發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)射。發(fā)動(dòng)機(jī)直徑越大，用于測(cè)試的家禽應(yīng)該越大越重。

根據(jù)規(guī)定，如果鳥(niǎo)撞對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的損壞是局部的，則大型鳥(niǎo)類的測(cè)試被認(rèn)為是成功的。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)被小鳥(niǎo)和一群中鳥(niǎo)模仿“開(kāi)火”，MS-21客機(jī)的PD-14發(fā)動(dòng)機(jī)在2018年順利通過(guò)了這樣的“考試”。

據(jù)俄羅斯測(cè)試人員稱，發(fā)動(dòng)機(jī)在測(cè)試?guó)B撞時(shí)并不是最令人愉快的測(cè)試時(shí)刻，因?yàn)樗鼈兪褂玫氖钦嬲镍B(niǎo)類。按照俄羅斯的要求，他們必須在測(cè)試前半小時(shí)還活著。這種情況下的道德困境是通過(guò)不斷提醒自己所有這一切都是為了人們的生命安全和保護(hù)而解決的。

應(yīng)對(duì)火山灰的測(cè)試 

飛機(jī)撞上火山灰云并不常見(jiàn)，但在航空實(shí)踐中仍會(huì)發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，民用飛機(jī)平均每年有幾次進(jìn)入火山灰污染區(qū)域。在其中一些情況下，觀察到發(fā)動(dòng)機(jī)故障，這可能導(dǎo)致災(zāi)難。

火山灰對(duì)航空運(yùn)營(yíng)影響的研究在 2010 年之后得到加強(qiáng)，當(dāng)時(shí)歐洲因埃亞菲亞德拉冰蓋火山噴發(fā)而被云層覆蓋。然后數(shù)以萬(wàn)計(jì)的航班被取消，航空公司蒙受了數(shù)百萬(wàn)美元的損失，事情發(fā)生后，人們開(kāi)始熱烈討論火山灰對(duì)航空的真正危險(xiǎn)。根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)，2015 年所有新發(fā)動(dòng)機(jī)必須通過(guò)火山灰測(cè)試。

在高濃度下，懸浮在空氣中的火山灰會(huì)對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行造成危害?；鹕交沂菈核榈膸r漿，由固體巖石、礦物質(zhì)和玻璃的最小顆粒組成。一旦進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部，灰燼會(huì)撞擊發(fā)動(dòng)機(jī)部件，當(dāng)暴露在高溫下時(shí)，它會(huì)熔化并粘在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部流道壁上，從而破壞發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。這會(huì)限制空氣流動(dòng)，并可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率損失。此外，灰燼具有磨蝕性，會(huì)損壞飛機(jī)表面。

今年夏天，PD-14 發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)進(jìn)行了火山灰測(cè)試，其在惡劣的環(huán)境中暴露了一個(gè)小時(shí)，而其特性幾乎保持不變，俄羅斯對(duì)此采用了真正的堪察加火山灰，值得注意的是，此類認(rèn)證測(cè)試在全球和俄羅斯均是首次進(jìn)行。