积冰对飞机飞行的影响及除冰方法

桑龙

摘要：飞机在飞行过程中或在露天环境下停放时，如遇降水或水气直接凝华，在机翼、机身、发动机及螺旋桨、动静压孔等部位会形成冰雪霜等附着物。附着物在飞机机体表面上形成粗糙面，使飞机气动外形不光滑、飞机的空气动力特性受到影响，严重的情况下将导致同样速度下飞机飞行的阻力增大，升力减小，起飞距离变长，还会导致提供给仪表系统的数据出现错误，飞行员无法准确接收到相应的飞行数据和参数，进而使飞机飞行操控受到影响。本论述分析了飞机上积冰形成的原因与条件、机体积冰对飞机飞行安全的的影响、积冰的预防与应对和地面除冰操作规程，以供实际飞行准备时参考使用。

关键词：飞机结冰;飞行准备;除冰方法;飞行安全

中图分类号：v212.13 文献标志码：A

1积冰的形成

飞机结冰是指其机体表面附着冰层的一种现象，是飞机处于低温云层中时机体表面与低于0℃的液态水滴相撞击快速形成积冰。由水汽在机体表面直接凝华而成，或由降水中的过冷雨或云中过冷水滴碰到机体后结冰形成。长时间的飞行机体较容易形成积冰。当飞机在空中飞行过程中如果遇到含有过冷水滴的云时，要及时对受风面进行加热，否则过冷水滴和机体相接触会快速形成积冰层，同时在机体表面形成了足够的凝结核，致使过冷水滴在机体表面快速形成积冰。在气温较低时，飞机停放在露天环境中也会形成积冰。

1.1结冰条件

1.1.1天气条件

（1）降水冻结，如冰雹、雨夹雪或雪。温度和露点决定雪的种类，即湿雪与干雪的重要因素。当露点和温度相差小于1°C、外界温度处于-4°C到1°C的时候是湿雪状态;当露点和温度相互之差在5°C以上时是干雪状态。

（2）冻雨、细雨。当温度低于0°c时，雨滴在过冷状态下与地面物体接触形成结冰。

（3）当相对湿度很高，而温度处于冰点以下环境时，霜聚集于机体表面上。当飞机下降着陆后或者停场过夜时，燃油温度处于冰点以下，也会在机体表面形成霜的聚集。

1.1.2地面條件

（1）在有水气、雪水或雪地停机坪、滑行道和跑道上停放、拖行或开车等。

（2）由于地面风、其他飞机或地面设备不断把雪吹起来。

1.2飞机在地面积冰

飞机在地面积冰时，冰的形成状态是不规则的，在迎风一侧会先形成冻结的冰层，并且厚度不一，这会严重影响飞机的安全性，有研究试验显示，机翼2.5 mm左右的霜层将会导致飞机失速速率增长大约35%左右，起飞滑跑的长度也会翻一倍。飞机机体积冰后起飞会使气流过早从机翼上分离。导致飞机离地升力系数仅为正常飞机的80%-85%，使得飞行安全性降低。

2结冰对飞机飞行的影响

飞机机体积冰将会对飞行安全造成极大的影响，不仅会使飞行阻力升高，还会导致升力降低，流线型也受到破坏，飞机性能操纵也会随之下降;如果积冰部位处于发动机进气口处时，可能使气体的流场发生变化，进而堵塞进气通道，使得发动机的性能变差;在除冰过程中，如果去除的积冰块通过进气口吸入发动机内部时，将会导致发动机内部的叶片发生损伤;当传感器表面形成积冰或者霜雪等附着物时，飞行员将不能及时确切的接收到相应的飞行数据和参数，进而使飞行操控受到影响。所以，机体一旦结冰将会对飞行安全造成及其严重的威胁。

机翼与空气相对运动形成升力从而使飞机起飞，其升力的大小取决于机翼的翼型。飞机的空气动力特性受机翼表面的霜雪积冰等附着物影响，故起飞时机翼表面不允许附着有污染物，否则严重影响飞行安全。

冰、雪以及霜对飞机的具体影响如下。

（1）积冰以附着物的形式附加在机体表面，其自身的重量将会影响飞机的总体重量甚至加大飞机阻力，还会使飞机的上升力减小，机体脱落的透明冰可能损坏发动机或机体。

（2）当机体关键通气口处有积冰等污染物堆积时，将会严重影响飞机的正常工作，导致部件发生故障甚至飞机系统不能工作，当外部传感器类部件被积冰等污染物覆盖时，会将错误的飞机参数传递给驾驶员。

（3）当机体蒙皮表面存在有积冰霜等妨碍物时，飞机操纵性能下降，平衡性能受到影响。

飞机机体表面如果发生积冰现象将会对飞行安全产生严重的影响。即便是机体表面由少许霜雪产生的轻微积冰层也有可能会对机体表面产生损害，当机体表面形成的霜雪冰粗糙都较大时（中粒砂纸般粗细），将可能会造成飞机的操纵品质下降，使飞机进入失速范围。有数据表明，当积冰冰粒直径处于1 mm-2mm之间时，然后按1个/m³均匀的分布在机体表面上时，将会导致最大升力系数在自由空气条件下下降约1/3，同时在地面效应条件下升力系数约损失1/5，在这种情况下可能使飞机无法正常起飞。

3积冰的预防和应对

按照正常除冰作业规范，是可以将积冰等污染物对飞行安全的影响降到最小甚至可以避免，除冰规范与标准的操作程序是飞机安全飞行的前提与保障，所以，在飞机起飞前应严格按照除冰作业规范对机体表面进行除冰雪处理。

3.1实施要求

（1）通常在紧急情况下，飞机不应在预报或已知的结冰条件下被放行。

（2）放飞人员和机长需熟知防冰设备在正常作用中的作用机理。

（3）当机组人员判别出机体表面积冰霜将会导致正常飞行受到影响时，飞机应不允许起飞。

（4）飞机放飞前，驾驶员应对是否要做清除作业做最终决策。

（5）飞机在机体表面堆积有积冰时不被允许放飞。

3.2机组的预先准备

机组的预选准备是通过获取积冰预报资料，确定在积冰条件下根据所飞航线区域的天气情况制定应急措施和预防措施，比如备降、返航等脱离结冰区的办法。

3.3机组起飞前准备

机组人员需对机体表面进行全面彻底的检查，尤其是在气温低且伴有雨雪天气时，确保积冰霜影响较大的关键部件和部位无积冰等堆积物存在。对于机体因积冰霜比较敏感的部位或者狭窄的细小夹缝要严格确保没有积冰霜的堆积现象。检查起落架有无渗漏油现象，尤其是在气温较低的时候，管道连接处由于热胀冷缩现象较容易发生。