A320系列飛機結冰特性和所造成影響及除防冰綜述

陳旭光

東航技術西北分公司-生產技術部維修控制中心MCC

A320系列飛機結冰特性和所造成影響及除防冰綜述

陳旭光

東航技術西北分公司-生產技術部維修控制中心MCC

本文論述航空器結冰對飛行的危害，及結冰的特性。闡述結冰的形成及其嚴重程度度量方法，分析結冰對飛機氣動、操縱穩定及起降特性的影響，總結現有飛機的防冰與除冰技術，并對A320飛機防冰系統多發性故障進行綜述。

結冰；除防冰；嚴重程度；影響

1. 引言：

世界民航史上曾發生過多起由于飛機結冰導致的嚴重航空事故，我國也多次發生因航空器結冰導致的重大惡性事故。分析航空器結冰的成因和造成的后果，能幫助我們更有效的避免重大事故的發生。

2. 航空器的結冰問題嚴重危害飛機的安全性：

2.1 民用航空器結冰的危害：1機體結冰、2機翼前緣結冰、3在旋翼和螺旋槳葉上結冰、4 風擋結冰、5天線結冰；

3.航空器結冰的形成及其嚴重程度度量方法：

3.1 航空器結冰的原因：高空飛行飛機的迎風表面通常會伴隨三種不同形式的結冰現象，即“水滴積冰”，“干結冰”和“升華結冰”。“水滴積冰”成為本文討論的主要內容。

3.2 航空器結冰的類型：飛機表面積冰的形狀則主要取決于云層中的水滴直徑、大氣溫度及飛行速度。高速飛行，飛經單位體積內過冷水滴多而大、過冷卻程度較小的云中時，易形成如圖l(A)所示的“雙角狀冰”。低速飛行，飛經單位體積內過冷水滴少而小、過冷卻程度較大的云中時，飛機表面的積冰形狀通常呈現粒狀或多孔的白色不透明冰層，稱作“矛狀冰”(圖1(C))。介于兩者之間的，多形成所謂的“中間冰”(圖1(B))。

圖1 飛機高速飛行中表面冰形狀

3.3 航空器結冰的強度：結冰強度是衡量結冰對飛行安全危害的量度，通常用結冰速率(冰在飛機部件表面形成的速度)來表示。分別為弱結冰(trace)、輕度結冰(light)、中度結冰(moderate)和強結冰(severe)，所謂結冰程度，是指飛機在結冰條件下飛行的整個時間內，表面上所結冰層的最大厚度。

4.結冰對飛機氣動、操穩性及起降特性的影響：

4.1 對起飛性能的影響：結冰后飛機的離地速度增大，這是由于升力減小，阻力增加，導致起飛加速度也相應減小。表1起飛階段的速度及距離，可以看出結冰對相關參數的具體影響。據統計，在由于結冰造成的飛行事故中，起飛階段約占1/3。

4.2 著陸性能的影響：結冰使飛機的著陸性能明顯下降，見表2

5.現代航空器防冰、除冰技術：

表1 冰對起飛性能的影響

表2 結冰對著陸性能的影響

當飛機在結冰條件下飛行時，為了防止飛機某些部位結冰，或結冰時能間斷地除去冰層，保證飛機結冰時安全飛行，需要采取適當的防冰與除冰技術。

按照工作方式，可將飛機防冰與除冰技術分為機械除冰技術、液體防冰技術和熱力防冰技術等。

6.對A320飛機防冰系統介紹及多發故障綜述：

6.1 系統介紹：A318/A319/A320/A321飛機防冰防雨系統在結冰條件下或大雨天氣下，都可以使用。熱氣防冰部位有：大翼前緣、發動機進氣道前緣；電防冰部位有：風擋玻璃、各種探頭、排水口。

6.2 常見故障分析：

6.2.1 發動機引氣壓力低導致大翼防冰失效：2012年12月31日，B-6172飛機(A319高原型)，在執行MU2335航班，西安-拉薩段時，出現左大翼防冰故障警告，當時飛機在11000英尺爬升階段，機組通過衛星電話聯系地面工程師尋求幫助。由于大翼防冰使用發動機壓氣機引出的高溫氣流作為熱源，發動機在低功率下使用高壓壓氣機提供引氣、而在高功率下使用低壓壓氣機提供引氣，當時正是高低功率轉換的臨界點，判斷為發動機引氣壓力低導致防冰活門動作慢，產生的故障警告。指導機組重置左側發動機引氣，故障消失。

6.2.2 常見故障總結：經過對東方航空A320機隊共235架飛機，自2006年1月1日至2015年1月1日，防冰系統的數據統計來看：因防冰系統造成的的航班延誤82次，占全部航班延誤的2.7%，占全部故障原因延誤的7.3%，屬于導致航班不正常的重點故障源。民航總局、生產制造廠家、營運人，自上至下都對該系統的完好性十分重視。依照東方航空“除防冰大綱”要求：起飛前不得有冰、雪、半融雪或霜的飛機表面。在日常維護中，對除防冰系統的個項故障也要慎重對待，細心維護，才能做到防患于未然。

[1]蔣天俊.結冰對飛機飛行性能影響的研究[D].南京：南京航空航天大學[碩士論文]，2008.

[2]航空工程技術有限公司 除防冰大綱 2015.R07