飞机结冰的特性与对策

李函珂

[摘要]结冰是飞机在飞行过程中的常见问题，飞机结冰严重威胁着飞机的飞行安全因此，必须要合理设置防冰系统。本文从影响飞机结冰的因素及结冰部位等方面介绍了飞机结冰的特性，并阐述飞机结冰给飞机带来的危害，并针对飞机结冰这一问题提出了与之对应的结局方案，解决这一问题。

[关键词]飞机结冰 特性 对策

飞机结冰现象是指飞机在结冰气象条件下飞行时遇到过冷雨滴或者长时间穿越云层遇到云中过冷水滴而在飞机机体表面的某些部位产生的冰层聚集的现象。了解飞机结冰的原因、特性以及结冰现象对飞机飞行的危害，找到预防结冰以及除冰的方法和对策，对飞机的安全飞行极为重要。

一、飞机结冰的特性

（一）影响结冰的因素

一般来说，在5℃的气温条件下，空气达到一定湿度时，飞机在飞行过程中就会产生结冰现象。冰的类型、结冰程度、结冰部位的不同，对飞机飞行产生的影响和危害也不一样。而飞机表面的实际结冰情况则受到飞机外形形状，（尤其是飞机机翼前缘所呈现的几何形状）、飞机的飞行姿态、高度、速度等飞行状态以及液态水的含量、水滴直径、云层范围以及云层温度等飞行的气象条件来决定的。

（二）结冰的部位

飞机的各个部件的迎风面都有结冰的可能，如机翼、挡风玻璃、发动机进气道和平尾等。

（三）结冰的类型

飞机飞行所处的物理条件不同会出现不同类型的结冰现象如霜冰、明冰以及混合冰等。按照结冰的几何形状可以把结冰分为粗糙度冰、展向冰脊、流向冰以及角状冰等不同的类型。

（四）衡量结冰危害程度的标准

结冰对飞机飞行安全的危害程度可以通过结冰强度和结冰程度来进行衡量。结冰强度也就是结冰速率，是指单位时间内、单位面积上的结冰量，是衡量结冰现象对飞机安全飞行危害程度的标准。结冰程度是指在结冰气象条件下，飞机飞行全程时飞机表面所结冰层的最大厚度。在实际的飞行过程中，结冰程度比结冰强度更能反映出结冰对飞机飞行的危害程度。

二、结冰对飞机飞行的危害

飞机在飞行过程中产生结冰现象以后，会增加飞机飞行的重量并影响飞机的气动特性、操稳特性和起降特性，影响飞机的飞行性能，容易造成飞行员判断失误，甚至引发飞行事故。

飞机在产生结冰现象以后会改变并破坏飞机的气动外形，造成气流提前分离。气流的流动变化会增大飞行的阻力，减小升力，提高失速速度，改变俯仰力矩，飞机飞行的稳定度就会降低，一旦飞行员没有收到失速预警，可能造成飞行事故的发生。

结冰对飞机的操稳特性有很大的影响。结冰现象会影响飞机的质量分布和质心的位置以及翼型焦点，对飞机的纵向静稳定性产生影响；同时飞机的气动外形的改变会对飞机的纵向动稳定性能和响应特性产生影响，从而降低飞机的操作稳定性。平尾和操纵面发生结冰现象也会降低飞机的操纵效率，甚至可能引发卡死现象，造成飞机的操纵性能的失效，导致飞行事故的发生。

飞机产生结冰现象以后，飞机的重量增加，飞机的起飞速度无法满足起飞时对升力和重力平衡的条件要求，升力的减小和阻力的增大，增加了滑跑距离和时间，飞机起飞加速度的减小容易引起因起飞空中段飞机速度小，仰角大而造成的飞机失速现象。飞机结冰也会造成飞机的着陆性能明显下降，进场和接地速度增大，延长着陆地面的滑跑距离和时间。而平尾一旦结冰会增加飞机的着陆速度，平尾的配平就会存在一定的困难。如果放下襟翼，则平尾严重下洗，容易导致因附加的抬头力矩而产生的驾驶员推杆误操作问题，引发飞機着陆事故的发生。

三、飞机结冰的对策

为了消除飞机结冰对飞机安全飞行的危害，可以采用飞机防冰和除冰技术。

防冰技术的实施是通过在飞机的某些部位装配电加热或者热气加热的装置以保证飞机在整个飞行过程中任何时刻都不会受到气象条件的影响而产生结冰现象。这种防冰技术可分为液体防冰技术、电热防冰技术、气热防冰技术以及蒸发防冰与流湿防冰技术等。除冰技术是指在飞行时段允许飞机产生结冰现象，但是可以通过气动带除冰技术或者电脉冲除冰技术来进行间断除冰，保证飞机结冰后仍能安全飞行。

在实际的飞行过程中，结冰强度和结冰程度、带保护表面的大小以及飞机的动力装置以及防冰的重要程度等都会影响防冰、除冰技术的采用，需要飞行员具体问题具体分析。

总而言之，飞机在结冰气象条件下飞行会产生结冰现象，对飞机的气动特性、操稳特性和起降特性产生很大的影响，对飞机的安全飞行有着很大的危害。飞行员可以根据实际的飞行情况采用适当的防冰与除冰技术来预防结冰现象的发生或者有效地去除冰层以保证飞机的安全飞行。