復聯4已經下映，超級英雄們又一次集結在大熒幕上拯救世界。全球影迷狂歡的同時，還有一絲絲傷感，一批超級英雄在復聯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。

                                                               《復仇者聯盟4 海報》

作為開啟漫威宇宙的關鍵人物，鋼鐵俠對于漫威的意義不言而喻。然而就是

這樣一個硬剛滅霸、飛天遁地的超級英雄，在剛出道的時候，竟然差點因為一項技術問題而喪生。到底是何技術如此可怕呢？

                                                            差點扼殺了鋼鐵俠的結冰問題

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

                                                                     《鋼鐵俠1》片段

      幸好地面小伙伴反應及時、操作得當外加托尼主角光環照耀，才沒有“機毀人亡”，不然后面就沒有復聯的事兒了。撿回一條命的鋼鐵俠，專門針對結冰問題對戰甲進行了升級，造出二代戰甲。后來反派偷走第一代戰甲進行升級，然而他們并不知曉一代和二代的根本區別，以為穩操勝券。這一點被鋼鐵俠利用，將他引到高空結冰。

                                                                   《鋼鐵俠1》片段

      連結冰都不懂，就敢號稱先進的反派在機體表面凍結后，電子系統和機械系統失效，一頭跌落，成為鋼鐵俠反敗為勝的關鍵。編劇們設計的這段劇情，是純拍腦袋胡謅出來的嗎？當然不是，這段很明顯是借鑒了飛機設計領域的結冰問題，是有著現實基礎的。有人可能會問了，結冰問題差點整死鋼鐵俠又干倒了大反派，現實中飛機結冰問題有這么可怕嗎？

                                                                     結冰有多可怕

      據統計，1975 年到1980 年僅6 年的時間內，美國就因為飛機結冰造成178起事故，1999 年到2009 年的十年間國內外因為飛機結冰造成飛行事故68 起。這些數字的背后意味著成百上千的人因為飛機結冰而喪生。特別是我國預警機的重要平臺—運八飛機，因為結冰事故極大阻礙了其發展進程。

                                                                               運八飛機

    飛機結冰問題之所以可怕，是因為結冰對飛機的氣動和操穩特性有著重要的影響，一旦結冰達到一定程度，造成機翼提供的升力不足，飛機就會掉落，若是再造成平尾提供的配平力矩不足，飛機將無法操控，造成不可挽回的災難。能被漫威編劇看重，并作為《鋼鐵俠1》的壓軸關鍵技術，結冰除了本身的可怕，更可怕的是結冰研究本身的難度。

                                                                        結冰設計“四大難”

    搞工程的都知道，理論、計算和試驗是解決問題的三大法寶。可是若是這三個法寶都不完善，那問題的難度可想而知。很不幸，結冰就是這樣的一個問題，不止如此，作為飛機設計領域的問題，結冰還多了一項—試飛難。

理論難

    目前關于飛機結冰機理尚無準確清晰的認知，盡管有了一些假說，但是仍缺乏可靠的試驗支撐和理論體系。因此關于過冷水滴的特性、微觀層面冰的生長、冰與機體的粘附等等基礎理論仍存在諸多未解之謎，這也是阻礙結冰研究的關鍵之處。

計算難

    下面這個圖是AC20-73A 中給出的八種不同結冰計算程序得到冰形與試驗結果的對比。稍微看下圖中的結果就能得出一個結論：不同程序得到的冰形可謂千奇百怪，差別甚大。計算想要跟試驗對的上，是很難的。由于對結冰機理的認知程度不深，當前尚無法建立可靠的結冰預測模型。

 試驗難

    既然計算預測難，那么做冰風洞試驗總可以了吧？抱歉，試驗的限制更大。大型民用飛機的機翼弦長動輒三五米，連當前世界最大的冰風洞都裝不下，更何況很多結冰氣象參數條件是目前的冰風洞無法實現的。除此之外，冰風洞試驗成本還高的嚇人。因此結冰研究的試驗也不是個輕松的事兒。

                                                                        機翼冰風洞試驗

試飛難

    飛機結冰試飛難，難于上青天。這個難體現在兩點，一是找到合適的結冰氣象很難。中國商飛的ARJ21-700 飛機，追冰四年，最終跨過大半個地球到加拿大才完成自然結冰試飛科目。第二是試飛的風險高，飛機結冰本身就是考驗飛機在極端情況下性能，通常飛機航線運營，碰到結冰氣象都得避開，而結冰試飛卻要迎頭而上，其中的風險可想而知。

計算難—軟件開發

    針對計算難的問題，320科技工作室聯合航空院校及研究所，開發了一套基于Matlab的結冰軟件，該軟件經過NASA冰形數據庫的校準，能夠很好的預測不同翼型的冰形。一些計算結果如下圖所示，下一期文章會對軟件進行詳細的介紹。

                                                              GLC305翼型結冰結果對比

                                                          NACA0012翼型結冰結果對比

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