復(fù)聯(lián)4已經(jīng)下映，超級(jí)英雄們又一次集結(jié)在大熒幕上拯救世界。全球影迷狂歡的同時(shí)，還有一絲絲傷感，一批超級(jí)英雄在復(fù)聯(lián)4 后將退役，特別鋼鐵俠的犧牲，讓一眾粉絲在電影院里痛哭流涕。

                                                               《復(fù)仇者聯(lián)盟4 海報(bào)》

作為開啟漫威宇宙的關(guān)鍵人物，鋼鐵俠對(duì)于漫威的意義不言而喻。然而就是

這樣一個(gè)硬剛滅霸、飛天遁地的超級(jí)英雄，在剛出道的時(shí)候，竟然差點(diǎn)因?yàn)橐豁?xiàng)技術(shù)問題而喪生。到底是何技術(shù)如此可怕呢？

                                                            差點(diǎn)扼殺了鋼鐵俠的結(jié)冰問題

    這個(gè)問題就是結(jié)冰！讓我們回到《鋼鐵俠1》，鋼鐵俠托尼第一次穿上戰(zhàn)甲翱翔空中，由于過于興奮不顧地面小伙伴的警告，一直爬升高度，結(jié)果遭遇結(jié)冰氣象，穿云后結(jié)冰，就像這樣：

                                                                     《鋼鐵俠1》片段

      幸好地面小伙伴反應(yīng)及時(shí)、操作得當(dāng)外加托尼主角光環(huán)照耀，才沒有“機(jī)毀人亡”，不然后面就沒有復(fù)聯(lián)的事兒了。撿回一條命的鋼鐵俠，專門針對(duì)結(jié)冰問題對(duì)戰(zhàn)甲進(jìn)行了升級(jí)，造出二代戰(zhàn)甲。后來反派偷走第一代戰(zhàn)甲進(jìn)行升級(jí)，然而他們并不知曉一代和二代的根本區(qū)別，以為穩(wěn)操勝券。這一點(diǎn)被鋼鐵俠利用，將他引到高空結(jié)冰。

                                                                   《鋼鐵俠1》片段

      連結(jié)冰都不懂，就敢號(hào)稱先進(jìn)的反派在機(jī)體表面凍結(jié)后，電子系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)失效，一頭跌落，成為鋼鐵俠反敗為勝的關(guān)鍵。編劇們?cè)O(shè)計(jì)的這段劇情，是純拍腦袋胡謅出來的嗎？當(dāng)然不是，這段很明顯是借鑒了飛機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的結(jié)冰問題，是有著現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)的。有人可能會(huì)問了，結(jié)冰問題差點(diǎn)整死鋼鐵俠又干倒了大反派，現(xiàn)實(shí)中飛機(jī)結(jié)冰問題有這么可怕嗎？

                                                                     結(jié)冰有多可怕

      據(jù)統(tǒng)計(jì)，1975 年到1980 年僅6 年的時(shí)間內(nèi)，美國(guó)就因?yàn)轱w機(jī)結(jié)冰造成178起事故，1999 年到2009 年的十年間國(guó)內(nèi)外因?yàn)轱w機(jī)結(jié)冰造成飛行事故68 起。這些數(shù)字的背后意味著成百上千的人因?yàn)轱w機(jī)結(jié)冰而喪生。特別是我國(guó)預(yù)警機(jī)的重要平臺(tái)—運(yùn)八飛機(jī)，因?yàn)榻Y(jié)冰事故極大阻礙了其發(fā)展進(jìn)程。

                                                                               運(yùn)八飛機(jī)

    飛機(jī)結(jié)冰問題之所以可怕，是因?yàn)榻Y(jié)冰對(duì)飛機(jī)的氣動(dòng)和操穩(wěn)特性有著重要的影響，一旦結(jié)冰達(dá)到一定程度，造成機(jī)翼提供的升力不足，飛機(jī)就會(huì)掉落，若是再造成平尾提供的配平力矩不足，飛機(jī)將無法操控，造成不可挽回的災(zāi)難。能被漫威編劇看重，并作為《鋼鐵俠1》的壓軸關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)冰除了本身的可怕，更可怕的是結(jié)冰研究本身的難度。

                                                                        結(jié)冰設(shè)計(jì)“四大難”

    搞工程的都知道，理論、計(jì)算和試驗(yàn)是解決問題的三大法寶。可是若是這三個(gè)法寶都不完善，那問題的難度可想而知。很不幸，結(jié)冰就是這樣的一個(gè)問題，不止如此，作為飛機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的問題，結(jié)冰還多了一項(xiàng)—試飛難。

理論難

    目前關(guān)于飛機(jī)結(jié)冰機(jī)理尚無準(zhǔn)確清晰的認(rèn)知，盡管有了一些假說，但是仍缺乏可靠的試驗(yàn)支撐和理論體系。因此關(guān)于過冷水滴的特性、微觀層面冰的生長(zhǎng)、冰與機(jī)體的粘附等等基礎(chǔ)理論仍存在諸多未解之謎，這也是阻礙結(jié)冰研究的關(guān)鍵之處。

計(jì)算難

    下面這個(gè)圖是AC20-73A 中給出的八種不同結(jié)冰計(jì)算程序得到冰形與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比。稍微看下圖中的結(jié)果就能得出一個(gè)結(jié)論：不同程序得到的冰形可謂千奇百怪，差別甚大。計(jì)算想要跟試驗(yàn)對(duì)的上，是很難的。由于對(duì)結(jié)冰機(jī)理的認(rèn)知程度不深，當(dāng)前尚無法建立可靠的結(jié)冰預(yù)測(cè)模型。

 試驗(yàn)難

    既然計(jì)算預(yù)測(cè)難，那么做冰風(fēng)洞試驗(yàn)總可以了吧？抱歉，試驗(yàn)的限制更大。大型民用飛機(jī)的機(jī)翼弦長(zhǎng)動(dòng)輒三五米，連當(dāng)前世界最大的冰風(fēng)洞都裝不下，更何況很多結(jié)冰氣象參數(shù)條件是目前的冰風(fēng)洞無法實(shí)現(xiàn)的。除此之外，冰風(fēng)洞試驗(yàn)成本還高的嚇人。因此結(jié)冰研究的試驗(yàn)也不是個(gè)輕松的事兒。

                                                                        機(jī)翼冰風(fēng)洞試驗(yàn)

試飛難

    飛機(jī)結(jié)冰試飛難，難于上青天。這個(gè)難體現(xiàn)在兩點(diǎn)，一是找到合適的結(jié)冰氣象很難。中國(guó)商飛的ARJ21-700 飛機(jī)，追冰四年，最終跨過大半個(gè)地球到加拿大才完成自然結(jié)冰試飛科目。第二是試飛的風(fēng)險(xiǎn)高，飛機(jī)結(jié)冰本身就是考驗(yàn)飛機(jī)在極端情況下性能，通常飛機(jī)航線運(yùn)營(yíng)，碰到結(jié)冰氣象都得避開，而結(jié)冰試飛卻要迎頭而上，其中的風(fēng)險(xiǎn)可想而知。

計(jì)算難—軟件開發(fā)

    針對(duì)計(jì)算難的問題，320科技工作室聯(lián)合航空院校及研究所，開發(fā)了一套基于Matlab的結(jié)冰軟件，該軟件經(jīng)過NASA冰形數(shù)據(jù)庫的校準(zhǔn)，能夠很好的預(yù)測(cè)不同翼型的冰形。一些計(jì)算結(jié)果如下圖所示，下一期文章會(huì)對(duì)軟件進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

                                                              GLC305翼型結(jié)冰結(jié)果對(duì)比

                                                          NACA0012翼型結(jié)冰結(jié)果對(duì)比

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