寒冷天气对飞机性能影响研究

杨文博 张云鹏

摘 要：寒冷天气对飞机性能的威胁与危害是不容小觑的，本文针对寒冷天气对飞机性能影响进行了仔细的分析和论述。

关键词：寒冷天气;飞机性能;影响

1.飞机结冰条件

（1）飞机表面温度低于0摄氏度，并且低于0摄氏度的过冷水滴存在。

（2）湿雪一般不会经常出现于室内外界外线大气表层露点而其温度和室内外界大气露点外线大气表层温度之差在1摄氏度以内的情况，外界大气外线露点大气表层露点内的温度通常在零下4摄氏度-1摄氏度。

（3）飞机经由停场过夜以及飞机从巡航下降着陆后，飞机表面和燃油温度仍保持在冰点以下时，霜的积聚是很常见的。当飞机机翼下表面结霜厚度小于3毫米时，可放行飞机。

（4）在降雨的时候机翼温度在结冰温度及以下时，机翼上表面就容易结冰。

（5）全温度（TAT）为10摄氏度或低于此温度时，出现目视可见湿气（云、能见度少于1英里的雾、雨、雪、冻雨、冰晶等），或者停机坪、滑行道或跑道上有积水、冰、雪时，存在结冰条件。

2.寒冷天气对飞机性能的影响

2.1积冰使得飞机升力减小

飞机机翼升力面如果被霜、雪或者结冰污染，飞行起降过程中，空气阻力面也会随之增加，升力会降低，失速的机会就会增加。升力面的冻结会显著降低飞机的空气动力学和飞行特性。由于结冰，流线形状发生变化，机翼变形，摩擦阻力和压差阻力同时增加。根据试飞结果，当尾翼和机翼结冰时，阻力的增加解释了为什么飞机结冰引起的总阻力增加70% 到 80%。机翼和尾翼的临界迎角因结冰而降低，这对于低速飞行是非常危险的，尤其是起飞和着陆时，会迅速产生强烈的狂风放电爆炸现象，飞机无法进入这一放电区域继续航行时，就存在有可能遭到狂风雷电猛烈轰击和雹打砸的危险可能。强烈的下降螺旋风、上升气流风和飞机下降时的螺旋上升气流，会导致一至多架飞机同时旋转进而产生多个机身轻微左右摇摆，前后舵对方向舵的冲击，上下高速旋转时的颠簸和震动，同时引起机身轻微左右震抖的不良现象，强大的风和下降螺旋气流甚至会导致一至多架飞机上下高速旋转，将飞机左右抛动五十米以上。对于那些没有安装自动除冰防冻设备的中小型民用飞机来说，如果飞机积冰严重，飞机本身暴露在冰部位的一些机械制动部件，则可能会因受到冰雪的覆盖从而完全失去制动功能，导致小型飞机的绝对空气压和动力系统性能发生改變，飞行员甚至无法控制他的飞机，这些都是极其危险的。

早些年某航飞机在兰州机场着陆（兰州机场地面人员下了早班，兰州机场跑道在前一晚被结霜）。由于没有清除跑道上结起的霜。飞机降落后，发生了倾斜角度高达45度的混乱滚动，造成了严重的事故。早些年某航编号为abae-146的飞机从武汉飞往呼和浩特，在降落过程中，意识到地面积冰的飞行员开始减速，但由于地面结冰太滑飞机无法控制，此次事件最终发展为无法控制的大型飞机事故。

2.3 飞机动、静压孔及探头积冰

飞机动、静压探头发生积冰，会直接使得飞机速度计量表、高度表、迎角指示器、M 数指示器和速度表等重要驾驶仪器失效或变形，进而导致飞行员无法做出飞行决策。 由于以上驾驶仪器的异常状态所以飞行员无法检测飞机可能处于危险之中。因此，如果向自动驾驶仪系统提供不正确的信息，就会出现非指令飞行条件。

2.4进气道口和动力装置有积冰

由于进气口以及入口处放置了堆积物，造成了气流的部分分割，并阻挡了来自外域的气流。从而直接使得这层冰又不被粘附又落在了水的交叉处，并由此形成一个大面积冰的环圈，改变了室内空气的各种动态变化特性。当一块水晶冰开始破裂时，整个发动机的叶片并不会引起振动叶片。发动机上的机械部件损坏可能会直接降低发动机工作功率，影响发动机正常运行工作，危及飞行安全，造成发动机机械损坏或起动失速。早在1985年2月15日，一架客机的波音dc9客机在机场起飞后因为吸入大量冰块而迅速发生巨大浪声和涌声而坠毁。

2.5显着降低浓见度

显着降低浓见度，难以看清周围环境，使起飞和降落变得困难。尤其是在着陆过程中，着陆高度的不准确判断会影响着陆的安全性，尤其是在飞机起飞和着陆阶段等严重情况下，这是非常危险的。某航空公司B747-200货机降落在安克雷奇的那一刻，冰块突然在左侧挡风玻璃上积聚，不得不交给右侧座位控制，之后拖车拖走了飞机。

2.6飞行时;天线上如果形成了结冰现象会影响通信系统

如果结冰严重，天线将连接到主机，这可能会导致无线电导航设备短路或故障。

2.7如果飞机在地面存在冻结，也会有因除冰导致的航班延误率

总之，寒冷天气以及结冰现象会对飞机造成很大的伤害，但也可以人为地避免。清楚地分析结冰的原因和条件有助于避免飞机结冰。

3 寒冷天气的预防措施

3.1地面预防

有冰、雪以及可见的霜，这就要求在起飞前执行飞机除冰程序，严禁带冰、雪和霜起飞。如果由于延误进而造成超出除冰液的作用时间，必须要重新进行除冰。另外，要掌握不同型号和类型除冰液的作用时间，并且与管制部门做好沟通，以保证除冰液在有效时段内起飞。附表2 ISO I 型混合液持续时间指南如下：

3.2飞行预防

在飞行的过程中，经常抬高座位从挡风玻璃上看天气，所以如果听到以前的飞机或管制员的天气预报或空中交通管制员绕道，拍下云图并及时检查，如果没有云就打开飞机和天气雷达，选择一条路线来避开或进入更亮更冷的区域。

此外，还有两点需要注意。

1.预计长时间停场或过夜，如果有冰雨或湿雪，如果温度低（低于0°C），检查是否有积水。 拆下发动机进气口、霜冻后，盖上进气口盖，关闭舱门、货舱门和电子窗门，排干所有水和污水，擦干排水管以防结冰。

2.飞机结冰往往涉及到地面结冰，所以在起降过程中要多注意侧风和污染跑道的规定。

4.总结

寒冷天气下的运行需要民航管理局、机场当局、航空公司以及机组共同协作配合，以高度负责的精神才能确保航班安全运行。机组作为把握飞行安全的最后关口，一定要有正确理论知识作为基础，冷静决策，谨慎操作，精细飞行，才能保证在恶劣天气情况下航班安全，运行顺利。

参考文献：

[1] 李斌.飞机除冰/防冰液及除冰技术[J].清洗世界，2012（1）.

（1. 西北国际货运航空有限公司，710000;2. 上海华东民航飞行程序设计研究院，上海200000）