基于1936年以来进行的大量试验,第二次世界大战期间在英国15个机场建立了斐多(FIDO)地面加热消雾系统以保证皇家空军飞机在欧洲实施空中攻击后的安全着陆。这个地面消雾系统包含沿跑道方向安装的管道,用低压将航空油通过管道抽出,当其从管道的小孔中喷出时即行燃烧。尽管还存在烟尘多和点火有时失效等问题,斐多系统是非常成功的。1943年11月第一次保证了一架执行任务的飞机返回机场着陆。在战争末期,借助斐多系统保证了2500架飞机近一万人的着陆。有一次使用斐多系统在八小时内保证了85架飞机着陆。
第二次世界大战以后,美国海军在加利福尼亚阿卡塔辅助着陆试验站(LAES)进一步发展了斐多方法,在机电设备和点火设计等方面作了改进。使用了高压燃料输送系统以避免过去低压系统所必需的预温,并可使用较便宜的柴油或燃料油。使用了一种特殊的燃烧喷头,以减少烟尘,还使用了线圈点火装置以减少点火失效。1946—1950年间,将改进后的斐多系统作为综合性辅助着陆设备的一部分在阿卡塔机场进行试验。在试验成功的基础上于1949年在洛杉矶国际机场建立了斐多系统为民航服务。这个系统以后又作了改进,提供了自动点火设备和在中心地点监测能见度和风的设备。但它还存在燃料不足、点火、污垢以及烟尘等问题。至1953年12月停止使用,当时认为这种系统消不了能见度小于200米的浓雾。这主要是因为需要的热量太大和燃烧管线之间还存在间隙。总的结论是,将有效的斐多系统用于常规作业对民用航空来说是太贵了。
1947年美国空军着手发展一种消雾系统。针对在军事上使用斐多系统存在必须有永久性设施和在机场举火的缺陷,这种系统被设计成流动的、可以运走的。它利用喷气发动机排出的废热来消雾。1949年根据柏林空运演习的要求,建立了一个由七台J-33型喷气发动机组成的系统。在阿卡塔对一台发动机进行的预备试验是顺利的。1949年雾季以后将整个喷气发动机系统拿到阿拉斯加,在1950—1951年期间对冰雾再进行试验。这个系统对于消冰雾来说是失败的。燃料燃烧时气温每升高0.55℃便产生0.02克/立方米的液体含水量,这在-40℃时实际上使雾得以加强。可当时并没有认识到这就是J-33型喷气发动机试验失败的真正原因,而总结出了这个系统不能用来消冰雾的结论,从而使这项研究工作停顿了下来。
到1958年才又重新对利用喷气发动机排出的废热消雾的方法感兴趣。在美国和法国又开始了研究工作。1958年先进行试验确定了一台喷气发动机的消雾能力。此后,在有条件的美空军基地都把喷气发动机消雾的方法作为一种应急措施。当时没有考虑把喷气发动机固定安装在地下,因为觉得这样做在经济上是不合算的。20世纪60年代初法国曾用沿跑道停放的喷气式飞机进行试验,1968年美空军气象局也用四架C-141型四引擎飞机进行了类似的试验,都证明这种消雾方法是可行的。
到了喷气化时代,考虑到雾在经济上造成的损失越来越大,人们又认为把地面加热系统搞成固定设施在经济上也是很合算的,至少对于空运量比较高的机场是如此。法国通过对喷气发动机消雾方法的进一步研究,最后建立了一个完善的加热消雾系统,叫做涡轮加热消雾系统。1970年在巴黎奥来机场开始安装时有八台喷气发动机,分散安装在沿跑道上风方向一侧的地下室内,每一台都装有遥控的定向排气格栅,以便将排出的废热根据需要配送到跑道的某一部分去。这套设备可以在进场区300米宽和沿跑道300米长的范围内消雾。1972年又安装了四台发动机,对跑道着地点和滑行地段另一个600米的距离消雾。整个安装费用约三百万美元,每作业一小时约需3400美元。涡轮加热消雾系统的试验证明它可以使进场区和滑行段的能见度从最低能见度以下改善到至少是二级着陆条件。1970年,美国也重新开始研究固定安装的加热消雾系统。美空军正在研究发展的加热消雾系统,要求做到经济上合算,能满足空气质量标准,而且对飞机操纵比较安全。
四、消冰雾
目前,冰雾一旦形成以后,还没有什么实用的消雾方法。虽然消暖雾的方法原则上也适用于冰雾,但在很低的温度下需要很大的能量才能使这些方法行之有效,再加上后勤方面的问题,这些方法用来消冰雾在经济上是不可取的。但是,用控制人为造成的核和水汽源的办法可以防止冰雾的发生。在美国阿拉斯加艾尔森空军基地采取了许多防止的措施以减轻冰雾的威胁。这些措施包括消除不必要的水汽源,采用冷凝回收设备以减少水汽源放出的水汽,用现代化的发电厂代替柴油或燃油变电站,改进煤炉操作方法,提高锅炉的燃烧效率等。尽管如此,冰雾并没有完全消除,但其严重程度则大大减轻。
在新建航空基地时,大部分有利于冰雾生成的条件是可以避免的。跑道应该距基地其他部分尽量远一些,并应位于水汽源的上风方。这样惟一的水汽源就只剩下飞机本身了。
(第四节)展望
美国和欧洲都在各机场有条件地成功地开展了消过冷雾作业。在大型机场越来越多地倾向于使用固定安装在地面的丙烷作业系统,而较少使用飞机播撒干冰的作业系统。建立地面设施的初始投资比空中作业系统的投资大,但是操作起来比较简便。对于过冷雾出现次数不多,但一旦出现就要付出很大代价的小型机场或地方,还是倾向于采用飞机播撒干冰系统更为有利。对于经常被过冷层云笼罩的那些城市,也可以用飞机播撒干冰系统来增加冬季的日照。不管建立哪个系统所需的投资无疑地都小于使用单位因雾而蒙受的损失。
由于暖雾出现的次数最多,也最麻烦,人们付出了很大努力来研究消暖雾的方法。想用少量的能量达到大面积消暖雾的目的是不太现实的,目前主要是设法把新工艺应用到经过试验认为有效的消雾工程上来。三种消暖雾的方法都各有用处。用直升机下洗混合法消雾比较简单,也不贵,但只局限于消浅薄的辐射雾。对于不需要很大的雾消区就可执行任务的情况,如直升机着陆或执行营救任务等,或者对于需要的雾消区比较小但又十分拥挤的路段,这个办法是最可靠的。大面积播撒吸湿性粒子的办法适用于较深厚的(但不是所有的)暖雾。播撒设备不太贵,但花在播撒物质上的钱比较多,而且作业起来比较困难。这种办法对于必须把雾消掉,重要的是要保持机动性的情况下应用最为适宜。加热的办法对所有暖雾都有效。虽然它使用和维护比较简单,花钱又不太多,但是建立这套设备花钱特别多。所以它只能用于紧急的军事目的。
冰雾可以用控制人为水汽源和核源的办法来防止。然而,冰雾一旦生成,要想消掉它,就目前的技术发展水平来看,还是做不到的。
雾无疑是可以用人工的方法消掉的。要求对现有的方法进一步进行试验,确定更有成效地使用这些方法的技术标准,减少消雾开支和操作上的困难。也还可以在方法上和设备上提出一些新的想法,通过实践检验,最后一定能使消雾作业趋于正规化。