飛機積冰與飛行安全

摘要：飛機積冰多發生在飛機外露突出的迎風部位。任何部位的積冰都會使飛機的空氣動力性能變壞，影響其穩定性和操縱性，嚴重時可造成航空事故。飛機上聚集冰層的機制，飛機積冰的種類，積冰對飛行的影響及積冰飛行的安全保障。

關鍵詞：飛機積冰飛行安全

隨著中國經濟的飛速發展，中國的民航的發展也踏上了中國經濟發展的快車道，飛行安全也成了影響民航發展的重要因素。飛機結冰是影響飛行安全的主要因素之一。自人類開展航空活動以來，飛機結冰就一直困擾著我們。隨著航空工業技術的發展，飛機性能得到很大的改善，防冰裝置日趨完善，但是飛機結冰問題依存，仍然是危及飛行安全的嚴重問題。

飛行中，在機身的某些部分聚積冰層的現象，稱飛機積冰。

飛機積冰多發生在飛機外露突出的迎風部位。任何部位的積冰都會使飛機的空氣動力性能變壞，影響其穩定性和操縱性，嚴重時可造成航空事故。隨著航空技術的發展，飛機性能不斷改進，速度大，升限高，常配有防冰設備，使飛機積冰的影響大為減少。但飛機積冰對航空活動仍然是一種危險現象，因飛機積冰造成的飛行事故仍時有發生，飛機積冰仍然是空氣動力、航空氣象、航空技術裝備等科學研究的重要問題。

1 飛機上聚集冰層的機制

在大氣中，經常存在著溫度在0℃以下仍未凍結的過冷水滴，這種過冷水滴多出現在0-20℃的云和降水中。實踐表明，過冷水滴的狀態是不穩定的，稍受震動，即凍結成冰。

在過冷水滴中飛行時，如果機體表面的溫度也低于0℃，過冷水滴就有可能在機體表面凍結并聚集成冰層。

過冷水滴在機體上的聚集速度與水滴的密度、大小、飛機空速以及這部分機體的形狀等因素有關，水滴的密度和直徑越大、空速越快、機體迎風面越突出(如薄翼型)，單位時間內聚集的水滴就越多。過冷水滴在機體上的凍結速度則主要決定過冷水滴的溫度。如果過冷水滴的溫度較高(接近0℃)，先凍結的部分放出的潛熱可使未凍結部分升溫到0v或0℃以上，然后再蒸發吸熱，使水滴溫度又下降并凍結。這樣，過冷水滴的凍結速度較慢。如果過冷水滴的溫度很低，凍結速度就較快。

另外，有時水汽能直接在機體表面凝華而生白色小冰晶層，這就是霜。這種情形是在飛機由寒冷的空間(如高空)飛到較暖的空間(如低空)，飛機表面的溫度不但大大低于0℃，也低于環境空氣的露點溫度時產生的。飛機成霜常在晴空飛行時發生，一般不會給飛行造成困難(駕駛艙玻璃結霜可影響視野)，所以在這里只說的積冰主要是指過冷水滴產生的積冰。

2 飛機積冰的種類

過冷水滴的含量、大小、溫度和凍結的快慢不同，飛機積冰的結構、堅實程度和外觀也各不相同，大致可分為明冰、霧凇和毛冰三種類型(對空速在600公里/小時以下的低速飛行而言)

2.1 明冰

明冰是光滑透明、結構堅實的結冰。這種結冰通常是在0--10℃。過冷水滴較大的云和降水中形成的。由于溫度較高，過冷水滴較大，因而凍結過程較慢，凍結的主要部位機翼和水平安定面前緣。機頭整流罩和進氣口。如果冰層凍結的比較厚，即使用除冰裝置，也不易使它脫落，對飛行危害很大。

2.2 霧凇

霧凇是灰白色、不透明、結構松脆、表面呈斑駁狀的積冰。常形成在0--20℃左右的云中。由于云中過冷水滴溫度低、直徑小，凍結速度快，凍結后仍保持顆粒狀，并有空隙，表面粗糙不平。霧凇積聚較厚時，容易被氣流吹走，故一般對飛行影響不大。

2.3 毛冰

毛冰是明冰和霧凇的混合體。一般產生的條件是：氣溫-5--20℃，過冷水滴大小并存或水滴與冰晶并存在云中。

因此毛冰也兼有明冰和霧凇的特點：色白，不透明，外表粗糙，內部結構不勻稱。由于毛冰表面粗糙不平，同時凍結的也比較牢固，對飛行的危害基本與明冰相同。

3 積冰對飛行的影響

飛行中，比較容易出現積冰的部位主要有：機翼、尾翼、風擋、發動機、槳葉、空速管、天線等，無論什么部位積冰都會影響飛機性能，主要可分為以下三個方面．

3.1 破壞飛機的空氣動力性能

飛機積冰，增加了飛機的重量，改變了重心和氣動外形，從而破壞了原有的氣動性能。機翼和尾翼積冰，使升力系數下降，阻力系數增加，并可引起飛機抖動，使操縱發生困難。高速飛行時機翼積冰的機會雖然不多，但一旦積了槽狀冰，這種影響就更大，仍不能忽視。

3.2 降低動力裝置效率，甚至產生故障

發動機前緣積冰，使進氣量減少，槳葉積冰，減少拉力，這些都使飛機推力減小。同時，脫落冰粒還可打壞發動機和機身。

3.3 影響儀表和通訊，甚至使之失靈

空氣壓力受感部位積冰，可影響空速表、高度表等儀表的正常工作，若進氣口被冰堵塞，可使這些儀表失效。天線積冰，影響發射和吸收效率，甚至中斷通訊。另外，風擋結冰，增加目視困難，特別在進場著陸時，對安全威脅很大。

4 影響飛機積冰的因素

飛機積冰強度主要取決于過冷水滴在機體聚積和凍結的速度，在一般情況下，主要與過冷水滴的含量和大小，飛機的空速以及積冰部位的形狀三個因素有關。

4.1 過冷水滴含量越多，直徑越大，在其他條件相同時，飛機積冰就越強。

由于一般氣溫于越低，過冷水滴的含量越少，故強積冰常發生在-2—-8℃的云和降水中。

4.2 在低速飛行條件下（空速600公里/小時以下），飛行速度越大，飛機積冰越強。

4.3 機體積冰部位曲率半徑小的地方，與過冷水滴相碰的機會多，故積冰也強。例如，飛機積冰常最先在機翼前緣，空速管，天線，鉚釘等部位，薄型機翼（曲率半徑小）積冰常比曲率半徑大機翼積冰強。

5 積冰飛行的安全保障

5.1 飛行前的準備

5.1.1 飛行員和航管人員都應了解飛行區域可能產生飛機積冰的氣象條件，一般主要了解云層和降水區的分布，以及O℃和—20℃等溫線的高度。

5.1.2 結合飛機性能、結構和計劃的飛行狀態等因素，判斷飛行區域積冰的可能性冰強度。同時，確定避開積產區或安全通過積冰區的最佳方案。

5.1.3 檢查防冰裝置，清除機面已有積冰、霜或雪。

5.2 飛行中的措施

5.2.1 密切注意積冰的出現和強度

除觀察積冰信號器和可目視的部位外，出現發動機抖動，轉速減小，操縱困難等，也是出現積冰的征兆。

5.2.2 如果積冰強度不大，預計在積冰區飛行時間很短，對飛行影響不大，可繼續飛行。如積冰嚴重，防冰裝置不能除掉，應迅速采取措施脫離積冰區。當判斷積冰水平范圍較大時，可采取改變高度的方法，水平范圍較小(如孤立的積狀云中)，則可改變航向。通常以改變高度為好，因強烈積冰的厚度一般不超過1000米。

5.2.3 飛機積冰后，應避免做劇烈的動作，盡量保持平飛，保持安全高度，帶冰著陸時不要收盡油門，要特別注意安全。

總之，飛機積冰是飛行中重要的不安全因素，只要熟悉和掌握積冰的規律和特點，才能在實踐中做到主動預防，迅速判斷和正確果斷處置，保證飛行安全。