破甲除冰飛更高：飛機除冰的那些事兒

韓勇

飛機作為現代化高效率的運輸工具，給人們出行帶來了極大方便。保證飛行安全是各國航空公司最關心的頭等大事，也是每個乘機旅客最大的愿望。盡管飛機性能在不斷提高，地面保障設備在不斷改善，但天氣原因仍是影響飛行安全的重要因素之一。對于冬季飛行來講，影響飛行安全的重要“天敵”就是飛機積冰。

歷史上曾發生過多起飛機外部積冰，特別是機翼表面積冰嚴重影響飛行安全的事故。即使冰或雪或霜造成輕微污染也能損害翼面，相當于中粒砂紙的冰粗糙度可導致操縱品質降低到危險程度和失速范圍。根據風洞試驗數據，直徑1～2毫米、食鹽大小的細小霜粒或冰粒，按每平方厘米一個的密度稀疏分布在機翼上表面，造成機翼上表面粗糙，會使最大升力系數在地面效應和自由空氣兩種條件下分別損失22%和33%。其造成的升力損失之大，足以使具有高性能的超臨界翼型機翼的飛機無法起飛。

波音公司的試驗表明，砂紙般粗糙度的機翼表面使板條機翼的最大升力降低32%，而且在振桿器發出失速報警前失速。平直機翼螺旋槳飛機和有前緣增升裝置的后掠翼噴氣機都會受到薄冰的不利影響。試驗表明，翼面升力對翼弦最初20%的平滑繞流很敏感，哪怕很薄的一層冰也會妨害附面層，造成阻力增加導致早期氣流分離。

易積冰的天氣條件

飛機結冰是指飛機機體表面某些部位聚集冰層的現象。它主要由云中過冷水滴或降水中的過冷雨碰到飛機機體后結冰形成的，此外還有凍結的降水，如雪、雨夾雪或冰雹。也可由水汽直接在機體表面凝華而成。飛機在云中飛行時間過長易導致積冰。冰的積聚還可以來自其他地面運作或地面運行。

飛機積冰的概率取決于很多因素，其中最主要的因素是天氣條件，比如飛行高度上云的概率、云的含水量、氣溫、云中水滴和冰晶的大小及它們在單位時間內落在單位面積上的數量、水滴的冰結速度、氣流繞過飛機各部位的特點（飛機的空氣動力特性）以及飛行速度。過冷水滴組成的濃密云中積冰概率最大。

在各種天氣現象中，云是飛機產生積冰最主要的天氣現象。其中積云中水氣和水滴都比較大，會發生強烈積冰，同時，由于云中各部位的含水量和水滴大小的分布不同，中、上部是最強的積冰區域。而層狀云的水氣含量一般都較少，有時在較厚云層云頂附近會多一些，因此積冰強度通常為輕度或中度。由于高度高、溫度低、厚度薄、水量少，因而高積云積冰往往是輕度積冰。雨層云高層云這兩種云只會形成輕度的積冰，但這兩種云范圍廣、厚度大，沿鋒面伸展可達1000多千米，垂直鋒面伸展也可達200～400千米，其厚度可有1.5千米以上，因此，飛機穿過它們所需時間較長，有積厚冰層的危險。

云層溫度也是影響飛機積冰的主要參數之一。據有關報道顯示，飛機飛行在0～-40℃甚至更低的云溫條件下，都有積冰可能。飛機積冰一般發生在0～-20℃的溫度范圍內，尤其在-2～-10℃溫度范圍內遭遇積冰的次數最多，而強烈的積冰主要發生在-2～-8℃的溫度范圍內。

就季節而言，不同季節飛機的積冰頻率也不相同，在冬、秋兩季積冰頻率比較高。除此之外，飛行高度不同，飛機積冰頻率也不同。冬季在3000米以下（含3000米）高度飛行時，積冰幾乎占56%；在6000米以上高度上飛行時，積冰占21%。而在夏季3000米以下高度上，積冰現象減少，幾乎沒有；在6000米以上，積冰占62%。

積冰對飛機性能的影響

根據飛機積冰部位的不同，積冰對飛機的性能和安全主要產生以下危害：

升力面積冰 當機翼和尾翼積冰時，能使飛機的空氣動力特性和飛行特性顯著變壞。根據有關方面的飛行試驗，機翼、尾翼積冰時，其阻力增加占飛機因積冰引起總阻力增加約70%～80%，若在大迎角下飛行時將會更突出。如果積冰層較厚，還會使飛機的重心位置改變，從而影響飛機的安定性。由此可見，積冰對飛行安全的影響嚴重。

發動機積冰 飛行實踐證明，當外界氣溫等于小于+5℃時，噴氣式發動機進氣口部分可以發生結冰。進氣道結冰將導致進氣速度場分布不均并使氣流發生局部分離，引起壓氣機葉片的振動，冰屑脫離，進入壓氣機，造成壓氣機的機械損傷，從而使發動機的推力降低。嚴重時，造成發動機損壞或熄火。

空速管和靜壓孔積冰 空速管和靜壓孔積冰，會使一些重要駕駛儀表指示度失真，甚至完全失效，導致自動系統會提供錯誤信息，使飛行員失去判斷飛行狀態的依據。

天線積冰 天線積冰可能會使無線電通信失效，中斷聯絡。強烈積冰能使天線同機體相接，發生短路，會造成無線電導航設備失靈。

風擋積冰 風擋積冰會大大降低其透明度，使目視條件大大惡化，嚴重影響飛行員視線。

操縱面積冰 如果操縱面的主要區域有冰、霜、雪，會導致操縱面凍結在原有位置或運動受阻。

起落架裝置結冰 起落架裝置上的結冰，會在收輪時損壞起落架裝置或設備，積聚在起落架上的冰雪在起飛時脫落，會損壞飛機。

地面積冰 地面積冰時，冰的聚積是不對稱的。當積冰的飛機起飛時，氣流會從機翼上過早地和明顯地分離。所以積冰的飛機離地升力系數比正常飛機小15%～20%，相當危險。

因此，民航局規定，任何飛機都不能帶冰、雪、霜起飛。

積冰的預防及對策

雖然積冰對飛行的危害很大，但只要我們飛行人員按照規章規定嚴格做好每一階段的工作，完全可以避免或者把其影響降到最低。

1、運行要求

除非飛機設備符合MEL的要求，否則無論是機長還是簽派員都不應在已知或預報的結冰條件下放行飛機。機長和簽派員還必須了解防冰設備在中度或嚴重結冰條件下的使用限制。在起飛前，機長對飛機是否需要除冰做最后決定，當機翼或操縱面上有霜、雪或冰時，不允許起飛。

2、地面除冰操作及注意事項

如果存在冰、雪、霜，要認真執行飛機除冰程序，嚴禁帶冰、雪、霜起飛。另外，要掌握不同型號除冰液的作用時間，與管制部門協調好以保證在除冰液有效時段內起飛。如果由于延誤造成超出除冰液的作用時間，一定要重新進行除冰。

3、發動機起動

如果飛機在外界溫度-40°C以下停放了3小時以上，不要起動或冷轉發動機，維護人員應根據惡劣氣候起動發動機的維護要求完成相應的程序。在起動發動機時，必須事先指定機組中有一人向外觀察，以防止飛機停在滑溜的地面上，一臺發動機的慢車推力使飛機向前滑動與地面障礙物相撞。發動機起動后，當存在結冰條件或預計存在結冰情況，發動機起動后必須立即接通發動機防冰。當全溫TAT高于10°C時，不要使用發動機防冰。

4、滑行

寒冷天氣操作時，滑行期間前輪轉彎需向兩個方向轉動。這將使轉彎作動筒中的液壓油循環加熱，從而減小因低溫造成轉彎遲緩的現象。在延長的地面操作期間，應定期運轉發動機將冰的積累減到最小。滑行時要控制滑行速度，避免大速度和大側風情況下飛機打滑，所有轉彎都要減速，同時控制好與前機滑行的距離，防止前機尾流和吹雪削弱飛機防冰保護層，滑行速度不宜大于10KT。當寒冷天氣有結冰條件存在時，起飛前應對操縱系統進行再次檢查，襟/縫翼可做一次全過程的收放后再恢復到起飛位，確認無凍結、卡阻現象后再起飛。

5、起飛

起飛前應根據跑道存在冰雪情況下的起飛側風限制數據和剎車效應進行起飛決斷。當存在結冰條件并且跑道濕滑時，應采取靜止起飛，并預先加大發動機推力觀察發動機工作狀態，特別要檢查N1以確保達到所需要的推力。

滑跑方向應嚴格控制在中心線。在起飛滑跑的起始部分（速度低于80節），前推操縱桿以增加前輪轉彎的效應。方向舵在40節到60節時開始生效。如果在開始起飛滑跑時或方向舵生效前飛機偏離中心線無法控制，應立即中斷起飛。

中斷起飛時應注意，不要單純根據速度和發動機儀表指示中斷起飛。中斷起飛時如果跑道濕滑，應使用最大反推和最大剎車，同時檢查并拉出減速板。如果在側風情況下發生打滑，應減小反推到慢車反推。盡可能使用方向舵控制方向，必要時還可以使用前輪轉彎、方向舵以及差異剎車控制方向，如果飛機減速過程中方向打滑、飛機側偏，應考慮減小剎車力。

在起飛時可采用減少初始抬前輪仰角、降低抬前輪速率（約2度/秒），來提高離地速度。

6、起飛后爬升、巡航和下降防冰的使用

避免長時間在中度到嚴重結冰條件下飛行。通常可用改變高度或空速的方法避開嚴重結冰，如果可能的話，盡量繞開嚴重結冰區。當溫度低于-40℃SAT時，爬升和巡航期間不要使用發動機防冰。下降前及下降過程中在所有結冰條件下，包括溫度低于-40°CSAT時都必須接通發動機防冰。

存在發動機嚴重抖動情況時，要考慮到發動機風扇結冰的可能，應延遲將N1減小到70%N1以下，如果要除掉風扇上的冰塊，對雙發飛機要進行下列程序，一次完成一臺發動機：減推力到慢車位大約5秒鐘，然后將推力加大到90%N1，這樣有助于將冰摔落。除嚴重結冰條件外，一般將推力拉回到慢車時，冰便會脫落，這時可將推力加回到所需位置，而不必過多的加推力。

空中機翼防冰系統可用作除冰器或防冰器，但用作除冰只能在空中使用。駕駛艙風擋框架、風擋中柱或風擋雨刷臂上出現結冰現象時，可認為是機身存在結冰情況的暗示。

7、等待和進近

在結冰條件下等待時，無論何時都要盡可能保持襟翼在收上位。在進近時，可能要考慮到結冰情況，應適當增加進近速度，并按需使用防冰系統。

8、著陸

著陸時，要考慮到側風限制和剎車效應對在濕滑跑道上的影響，當預報剎車效應差時，除非有必須著陸的緊急情況，在濕滑和積雪跑道上著陸是不適當的。要注意上述因素影響滑跑距離，必要時在下降進近準備時要查有關檢查單和性能圖表進行計算。

如果在極寒冷的天氣條件下著陸，要考慮使用氣壓高度修正表對決斷高度或最低下降高度和進近各點高度進行高度表修正。在強側風和吹雪的情況下著陸，可能造成視覺模糊，在飛機平飄過程中看不清地面，在這些情況下，可要求打開跑道燈光作為著陸參考。

9、著陸后滑跑

使用反噴 結冰條件下在跑道上著陸，按正常使用反噴即可；當跑道兩側有積雪時，在寬度為45米的跑道上著陸要注意跑道兩側的堆雪的高度，使用反噴（對寬體大型客機而言）要考慮到發動機下的雪堆，可能情況下只使用慢車反噴；在松雪的情況下，速度低于60海里/時，仍然使用反噴可能造成雪花飛揚影響前方能見度。

使用剎車 結冰條件下在跑道上著陸，自動剎車應選擇3或更高；當自動剎車不可用，使用人工剎車時應注意：在濕、滑、積冰雪的道面上人工剎車效應大大降低，應在著陸后柔和踩剎車到最大剎車壓力，直到保持足夠的剎車效應使飛機減速到安全地滑行速度；還要注意防滯剎車的工作情況，防止飛機剎車失效。

著陸滑跑方向的控制 著陸后在側風情況下使用反噴時，要注意反噴的推力會增加側風影響使飛機偏出跑道。發現飛機偏離跑道中心線時，應采取以下操作方法：如果使用自動駕駛著陸，立即脫開自動駕駛；解除自動剎車；使用慢車反推，不要試圖使用不對稱反推達到方向控制，可能會造成暫時使用慢車前推力；當飛機回到跑道中心線時，使用適當的方向舵操縱保持方向，必要時使用差異剎車。

10、滑進和停機

在結冰條件下完成進近或在雪或雪水覆蓋跑道上著陸后為減小襟翼受損的可能，不要將襟翼收至15°C以下，防止收襟翼過程造成損壞。在濕滑的跑道或傾斜坡度的停機坪上停機時，要先放上輪檔，再松開停留剎車。

如果在寒冷機場過夜，擋好輪擋后松開停留剎車以防止剎車片結冰凍死。所有水箱和儲水器的水應放盡，所有廁所的污水要全部放完。如果電瓶暴露在-18℃（0°F）以下，應將電瓶取下，放在高于-18t（0°F）但低于40℃（104°F）的地方。

飛行機組切記：所有的地面結冰條件下運行（起飛前和著陸后），都必須進行發動機防冰操作。

飛機積冰嚴重影響飛行安全，每個飛行人員都應重視冬季飛行的特點，及早對各種天氣做出正確評估，與簽派和空中管制部門做好溝通，同時合理并及時使用機上的除防冰設備，嚴格遵守法規和機組操作手冊的規范，從而保證飛行的順利與安全。