Không cần nhiều điều kiện để băng hình thành trên một máy bay. Chỉ cần có độ ẩm nhìn thấy được và một bề mặt ở hoặc dưới điểm đóng băng, và các giọt nước sẽ hóa rắn ngay khi chạm vào thân máy bay. Hai điều kiện này, cả hai đều thường gặp ở độ cao, kết hợp với nhau tạo nên một trong những mối đe dọa lâu đời và dai dẳng nhất trong hàng không.

Băng thực sự ảnh hưởng đến cánh như thế nào

Cánh hoạt động nhờ hình dạng của chúng, và băng làm suy yếu hình dạng đó. Khi băng tích tụ trên mép trước, nó làm gián đoạn luồng khí mượt mà mà cánh dựa vào, đồng thời giảm lực nâng trong khi tăng lực cản. Độ nhám do băng có thể tự nó làm tăng lực cản tới 50% ở mép trước và bề mặt trên của cánh, con số này có thể xấp xỉ tăng gấp đôi khi lớp tích tụ dày hơn và không đều. Nhìn chung, băng có thể làm giảm lực nâng tới 30% và tăng lực cản tới 40%, những con số đủ lớn để đẩy một máy bay vào trạng thái mất nâng bất ngờ.

Nguy hiểm còn vượt ra ngoài cánh

Băng không chỉ dừng ở các mặt cánh. Nó làm tăng trọng lượng, có thể làm dịch chuyển trọng tâm, và khi đóng băng không đều trên cánh quạt hoặc bề mặt điều khiển, sự mất cân bằng tạo ra rung động và khiến máy bay khó điều khiển hơn đáng kể. Một ống pitot bị tắc khiến chỉ báo tốc độ hiển thị sai, một lỗi đã góp phần vào các tai nạn thực tế. Động cơ cũng không tránh khỏi: băng có thể làm tắc cửa hút và khiến động cơ thiếu lưu lượng không khí, và trong những trường hợp nghiêm trọng điều này dẫn đến giảm công suất hoặc tắt máy hoàn toàn khi đang bay. Đáng chú ý là động cơ có thể đóng băng ngay cả trong điều kiện tương đối ấm. Hiện tượng đóng băng trong bộ chế hòa khí đã được ghi nhận trong không khí ấm tới 25°C, vì sự giảm áp suất bên trong bộ chế hòa khí làm lạnh không khí đủ để đóng băng độ ẩm bất kể nhiệt độ bên ngoài.

Bốn loại băng, bốn vấn đề khác nhau

Không phải mọi loại băng đều hành xử giống nhau. Băng trong hình thành trong mưa đóng băng, lan ra thành một lớp mịn, nặng và bám chắc, khó nhìn thấy và càng khó loại bỏ. Băng rime xuất phát từ các giọt siêu lạnh nhỏ đóng băng khi tiếp xúc trong các đám mây tầng, để lại một lớp phủ gồ ghề, trắng mờ tích tụ nhanh trên mép trước. Băng hỗn hợp kết hợp cả hai, vừa có trọng lượng của băng trong vừa chịu mức phạt lực cản của băng rime. Sương giá, loại kém rõ rệt nhất về mặt thị giác trong bốn loại, vẫn có thể ngăn cản cánh tạo đủ lực nâng để đạt tốc độ cất cánh bình thường.

Ngăn băng trước khi nó bắt đầu

Hệ thống chống đóng băng tồn tại để ngăn tất cả những điều này xảy ra, khác với tẩy băng, vốn chỉ loại bỏ băng đã hình thành. Hầu hết các máy bay phản lực lớn dựa vào chống đóng băng bằng nhiệt: không khí nóng lấy từ bộ nén động cơ (bleed air) được dẫn qua các ống piccolo chạy dọc mép trước của cánh và đuôi, giữ bề mặt trên điểm đóng băng để nước bốc hơi khi tiếp xúc thay vì dính lại. Một số hệ thống hoạt động hoàn toàn bằng cách làm bay hơi, loại bỏ mọi giọt, trong khi những hệ thống khác hoạt động ở chế độ ướt, cho phép nước kéo lê về phía sau, điều này lại tạo rủi ro tái đóng băng ở phía sau dưới dạng băng trôi.

Những bộ phận nhỏ hơn cần một phương pháp khác. Các ống pitot, cảm biến góc tấn và lỗ tĩnh thay vào đó sử dụng phần tử gia nhiệt điện, vì bleed air không thực tế cho các bộ phận có kích thước đó. Boeing 787 mở rộng điều này hơn nữa, nhúng các cuộn dây gia nhiệt điện trực tiếp vào cánh composite của nó, một hệ thống mà Boeing cho biết tiêu thụ khoảng một nửa năng lượng so với cấu hình bleed-air truyền thống. Trên những máy bay không có thặng dư công suất đủ cho một trong hai phương pháp đó, các hệ thống weeping wing bơm dung dịch gốc glycol qua một lưới ở mép trước, hạ điểm đóng băng của bất kỳ giọt nước nào rơi lên đó.

{{REC}}

Thời điểm là tất cả

Không công nghệ nào trong số này hoạt động hiệu quả nếu được kích hoạt quá muộn. Phi hành đoàn được huấn luyện kích hoạt hệ thống chống đóng băng trước khi vào điều kiện có băng, thường là khi nhiệt độ giảm đến 10°C hoặc thấp hơn và có độ ẩm nhìn thấy được, vì kích hoạt hệ thống sau khi băng đã hình thành sẽ biến nhiệm vụ thành tẩy băng, một quy trình chậm hơn và kém hiệu quả hơn. Ngay cả các hệ thống được chứng nhận cũng có giới hạn. Nhiệt không đủ, van hỏng hoặc bơm trục trặc có thể khiến máy bay bị phơi nhiễm, và phản ứng phù hợp trong trường hợp đó không phải là tiếp tục bay mà là leo lên, hạ xuống hoặc chuyển hướng thoát khỏi lớp có băng hoàn toàn.

Băng không hề bớt nguy hiểm kể từ những ngày đầu của hàng không. Điều đã thay đổi là mức độ chuẩn bị của máy bay hiện đại, và đó cuối cùng chính là mục đích của công nghệ này.