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大気着氷は、空気中に浮遊する水滴が接触した物体上で凍結することによって発生します。これは、降水によって直接引き起こされる着氷性の雨とは異なります。
大気着氷は、航空機、塔、風力タービン、船舶、石油掘削装置、樹木に発生します。無人航空機は特に着氷の影響を受けやすいです。[ 1 ] 寒冷地、特に高地では、高地が過冷却雲と接触して着氷を引き起こす可能性があるため、冬に大気着氷がよく発生します。[ 2 ]氷の荷重は、送電線の壊滅的な故障の主な原因であり、送電線は蓄積した氷の重みで切断される可能性があります。したがって、送電線システムの構造設計において、氷の荷重に耐えられるように最大潜在氷荷重を推定することが非常に重要です。[ 3 ]これは、気象データを含む数値着氷モデルと例を使用して行うことができます。[ 4 ]
水は必ずしも0 °C (32 °F)で凍るわけではありません。この温度以下で液体の状態を保つ水は過冷却水と呼ばれ、過冷却水滴が航空機の着氷の原因となります。-20 °C (-4 °F)未満では、この温度の雲は通常、過冷却水滴ではなく氷の粒子で構成されているため、着氷はまれです。- 48 °C (-54 °F)未満では、過冷却水は常に凍結するため、このような状況下では着氷は不可能です。[ 5 ]
着氷状態は航空機にとって特に危険であり、付着した氷は飛行面や機体の空力特性を変化させ、構造的な着氷を引き起こし、失速や事故のリスクを高める可能性がある。
構造的な着氷には、氷結、透明（または釉薬）着氷、混合着氷の 3 種類があります。氷結は、表面が粗く、乳白色で不透明です。過冷却された小さな水滴から急速に形成され、最も多く報告されている着氷の種類です。低温、低い液体水含有量、小さな水滴は、氷結の形成を促進します。透明氷は、光沢があり、透明または半透明です。氷結と比較すると、透明氷は比較的ゆっくりと形成され、高温、高い液体水含有量、大きな水滴で発生する傾向があります。混合氷は、氷結と透明氷の混合物です。[ 6 ]
航空機の構造着氷は、主に次の 3 つの要因によって決まります。過冷却液体の水含有量。これは、着氷に利用できる水の量を決定します。気温。報告されている着氷の半分は、-8 °C (18 °F)から-12 °C (10 °F)の間で発生します。液滴のサイズ。小さな液滴は航空機のリーディングエッジに影響を与え、大きな液滴は翼型の後方に影響を与える可能性があります。対気速度も着氷に影響を与えます。一般的に、速度が速いほど氷の蓄積が多くなります。しかし、これは高速での機体表面によって相殺され、結果として、速度が575 kn (1,100 km/h; 660 mph)を超えると構造着氷は最小限になります。さらに、航空機の設計も着氷に影響を与えます。[ 6 ]
層状雲では、着氷はより穏やかです。一般的に、着氷は樹氷または混合着氷として形成され、厚さ3,000 ～ 4,000フィート (910 ～ 1,200 m)の層に限定される傾向があります。対照的に、積雲の着氷強度は、小さな積雲では微量から、大きな積雲では上層部の透明または混合着氷の形で深刻なものまで幅広く、非常に高い高度まで及ぶ可能性があります。[ 6 ]
飛行の安全性を確保するため、このような条件下での飛行を想定した航空機には、機内着氷防止システムが開発されている。