飛機結冰的特性與對策

李函珂

[摘要]結冰是飛機在飛行過程中的常見問題，飛機結冰嚴重威脅著飛機的飛行安全因此，必須要合理設置防冰系統。本文從影響飛機結冰的因素及結冰部位等方面介紹了飛機結冰的特性，并闡述飛機結冰給飛機帶來的危害，并針對飛機結冰這一問題提出了與之對應的結局方案，解決這一問題。

[關鍵詞]飛機結冰 特性 對策

飛機結冰現象是指飛機在結冰氣象條件下飛行時遇到過冷雨滴或者長時間穿越云層遇到云中過冷水滴而在飛機機體表面的某些部位產生的冰層聚集的現象。了解飛機結冰的原因、特性以及結冰現象對飛機飛行的危害，找到預防結冰以及除冰的方法和對策，對飛機的安全飛行極為重要。

一、飛機結冰的特性

（一）影響結冰的因素

一般來說，在5℃的氣溫條件下，空氣達到一定濕度時，飛機在飛行過程中就會產生結冰現象。冰的類型、結冰程度、結冰部位的不同，對飛機飛行產生的影響和危害也不一樣。而飛機表面的實際結冰情況則受到飛機外形形狀，（尤其是飛機機翼前緣所呈現的幾何形狀）、飛機的飛行姿態、高度、速度等飛行狀態以及液態水的含量、水滴直徑、云層范圍以及云層溫度等飛行的氣象條件來決定的。

（二）結冰的部位

飛機的各個部件的迎風面都有結冰的可能，如機翼、擋風玻璃、發動機進氣道和平尾等。

（三）結冰的類型

飛機飛行所處的物理條件不同會出現不同類型的結冰現象如霜冰、明冰以及混合冰等。按照結冰的幾何形狀可以把結冰分為粗糙度冰、展向冰脊、流向冰以及角狀冰等不同的類型。

（四）衡量結冰危害程度的標準

結冰對飛機飛行安全的危害程度可以通過結冰強度和結冰程度來進行衡量。結冰強度也就是結冰速率，是指單位時間內、單位面積上的結冰量，是衡量結冰現象對飛機安全飛行危害程度的標準。結冰程度是指在結冰氣象條件下，飛機飛行全程時飛機表面所結冰層的最大厚度。在實際的飛行過程中，結冰程度比結冰強度更能反映出結冰對飛機飛行的危害程度。

二、結冰對飛機飛行的危害

飛機在飛行過程中產生結冰現象以后，會增加飛機飛行的重量并影響飛機的氣動特性、操穩特性和起降特性，影響飛機的飛行性能，容易造成飛行員判斷失誤，甚至引發飛行事故。

飛機在產生結冰現象以后會改變并破壞飛機的氣動外形，造成氣流提前分離。氣流的流動變化會增大飛行的阻力，減小升力，提高失速速度，改變俯仰力矩，飛機飛行的穩定度就會降低，一旦飛行員沒有收到失速預警，可能造成飛行事故的發生。

結冰對飛機的操穩特性有很大的影響。結冰現象會影響飛機的質量分布和質心的位置以及翼型焦點，對飛機的縱向靜穩定性產生影響；同時飛機的氣動外形的改變會對飛機的縱向動穩定性能和響應特性產生影響，從而降低飛機的操作穩定性。平尾和操縱面發生結冰現象也會降低飛機的操縱效率，甚至可能引發卡死現象，造成飛機的操縱性能的失效，導致飛行事故的發生。

飛機產生結冰現象以后，飛機的重量增加，飛機的起飛速度無法滿足起飛時對升力和重力平衡的條件要求，升力的減小和阻力的增大，增加了滑跑距離和時間，飛機起飛加速度的減小容易引起因起飛空中段飛機速度小，仰角大而造成的飛機失速現象。飛機結冰也會造成飛機的著陸性能明顯下降，進場和接地速度增大，延長著陸地面的滑跑距離和時間。而平尾一旦結冰會增加飛機的著陸速度，平尾的配平就會存在一定的困難。如果放下襟翼，則平尾嚴重下洗，容易導致因附加的抬頭力矩而產生的駕駛員推桿誤操作問題，引發飛機著陸事故的發生。

三、飛機結冰的對策

為了消除飛機結冰對飛機安全飛行的危害，可以采用飛機防冰和除冰技術。

防冰技術的實施是通過在飛機的某些部位裝配電加熱或者熱氣加熱的裝置以保證飛機在整個飛行過程中任何時刻都不會受到氣象條件的影響而產生結冰現象。這種防冰技術可分為液體防冰技術、電熱防冰技術、氣熱防冰技術以及蒸發防冰與流濕防冰技術等。除冰技術是指在飛行時段允許飛機產生結冰現象，但是可以通過氣動帶除冰技術或者電脈沖除冰技術來進行間斷除冰，保證飛機結冰后仍能安全飛行。

在實際的飛行過程中，結冰強度和結冰程度、帶保護表面的大小以及飛機的動力裝置以及防冰的重要程度等都會影響防冰、除冰技術的采用，需要飛行員具體問題具體分析。

總而言之，飛機在結冰氣象條件下飛行會產生結冰現象，對飛機的氣動特性、操穩特性和起降特性產生很大的影響，對飛機的安全飛行有著很大的危害。飛行員可以根據實際的飛行情況采用適當的防冰與除冰技術來預防結冰現象的發生或者有效地去除冰層以保證飛機的安全飛行。