浅谈结冰包线在民机引气系统设计中的应用

白穆

【摘 要】本文对运输类飞机适航标准25部附录C结冰包线内发动机引气系统设计进行了说明；对超出CC25部附录C结冰包线的环境条件进行了总结，说明了自然界中存在超出CCAR25部附录C结冰包线的结冰条件。

【关键词】结冰包线；发动机引气系统；结冰条件

0 引言

运输类飞机适航标准25部1419条款中规定，如果申请结冰条件下的飞行验证，飞机必须能在其附录C确定的连续和间断的最大结冰状态（即结冰包线）下安全运行。飞机防冰系统的设计和验证需要表明对规章附录C结冰包线的符合性。

机翼防冰系统一般由发动机热气提供热源。当在结冰条件下，发动机引气系统供给空调系统和防冰系统热气；当在非结冰条件下，仅供给空调系统热气。因此，在结冰条件下的发动机引气设计和验证，仅需要表明结冰包线内发动机引气系统满足空调、防冰系统的温度和压力需求。

1 结冰包线和结冰条件的实际应用

1.1 结冰包线的适用性

适航标准25部附录C规定的结冰包线主要由液态水含量、水滴平均有效直径和环境温度等决定，包括连续最大结冰条件和间断最大结冰条件。结冰限制包线有2种表现形式，一种是由液态水含量、水滴平均有效直径和环境温度表示，另一种由环境温度和高度表示。两种表现形式可确定云层液态水含量同水滴直径及高度间的相互关系。

这些结冰条件根据美国FAA等组织在北美等地区的结冰云层数据测量统计获得，已经得到FAA、EASA和CAAC适航当局认可，为国际公认的结冰气象条件。同时，根据咨询通告AC20-73A，适航当局认为附录C的结冰包线可以覆盖99%的结冰条件。即，认为结冰条件和适航标准25部附录C规定的结冰包线一致。

1.2 结冰探测系统结冰告警和结冰条件的关系

结冰探测系统作为辅助飞行员判断结冰条件的一种手段，飞行环境处于结冰条件内时，结冰探测系统应发出结冰告警时。某结冰探测系统为磁致伸缩结冰探测系统，有较高的灵敏度和准确度[1，2]。其通过布置在机头两侧风挡下的结冰探测器探测结冰条件，当任一支结冰探测器探测到结冰发出结冰告警时，即认为飞机遇到结冰条件。同时，为使结冰探测系统先于防冰部位结冰，早期探测到结冰，起到结冰探测作用，保证结冰探测的安全余度，结冰探测器的安装位置也应进行精确分析和验证[3]。

2 自然界超出附录C包线的结冰条件

2015年夏天飞行期间共遭遇了7次结冰告警。结冰告警时环境温度较高，笔者整理了结冰告警发出时对应的飞行高度、环境温度，在附录C结冰包线中示意出飞行高度-环境温度点。从图1可以看出，结冰告警时：

a）飞行高度约为17700ft时，环境温度约为-8.2℃（总温6.8℃），对应间断最大、连续最大结冰包线的环境温度为-14.4℃、-11.7℃

b）飞行高度约为20700ft时，环境温度约为-7.3℃（总温9℃），对应间断最大、连续最大结冰包线的环境温度为-20.5℃、-16.7℃；

c）飞行高度约为21700ft时，环境温度约为-12.3℃（总温7℃），对应间断最大、连续最大结冰包线的环境温度为-22.7℃、-20℃；

d）飞行高度约为23600ft时，环境温度约为-15℃，对应间断最大结冰包线的环境温度约为-26.5℃；

e）飞行高度约为24200ft时，环境温度约为-15℃（总温5℃），对应间断最大结冰包线的环境温度约为-26.8℃；

f）飞行高度约为24600ft时，环境温度约为-13.2℃（总温9.8℃），对应间断最大结冰包线的环境温度为-28.7℃；

g）飞行高度约为29100ft时，环境温度约为-25.2℃（总温-2℃），对应间断最大结冰包线的环境温度约为-36.4℃。

无论在间断最大结冰条件还是在连续结冰条件中，结冰探测系统发出结冰告警时的环境条件均超出附录C结冰包线。也就是说，超出附录C结冰包线的结冰条件在自然界环境中是真实存在的。

3 总结

通过实际飞行过程中结冰探测系统告警时的环境进行总结，并和适航规章25部附录C结冰包线进行对比，发现自然界中存在超出CCAR25部附录C结冰包线的结冰条件。因此判断目前的通常做法：在结冰条件下的发动机引气设计和验证，仅需要表明结冰包线内发动机引气系统满足空调、防冰系统的温度和压力需求，是不充分的。发动机引气系统设计和验证时应充分考虑超出结冰包线的环境条件。

【参考文献】

[1]张杰，周磊，张洪，叶林.飞机结冰探测技术[J].仪器仪表学报，2016-12：1578-1586.

[2]李航航，周敏.飞机结冰探测技术及防除冰系统工程应用[J].航空工程进展，2010-5：112-115.

[3]史献林，王大伟.民用飞机结冰探测器安装位置研究[J].科技信息，2011-8：806-807.

[责任编辑：汤静]