飞机结冰影响以及除防冰探讨

飞机积冰是指飞机机体表面某些部位聚集冰层的现象。它主要由云中过冷水滴或降水中的过冷雨碰到飞机机体后结冰形成的，也可由水汽直接在机体表面凝华而成。飞机结冰会对飞行性能会产生较大的影响，严重时导致坠机事故。飞机在结冰气象条件下飞行时,在飞机机翼前缘,发动机进气道和压气机叶片上,在涡轮螺旋桨发动机的螺旋桨桨叶上,在驾驶舱风档玻璃上,以及在测温、测压的各种传感仪器探头上,常常会遇到结冰的现象。机翼、尾翼前沿结冰可以使翼型改变，破坏操纵性能，使升力降低；进气道前缘结冰则会导致进气不畅，影响发动机推力，如果冰层碎裂，冰块吸入发动机还可能打坏发动机；空速管或天线结冰影响仪表的指示；风挡结冰妨碍驾驶员视线。飞机结冰后,不仅增加了飞机的重量,而且破坏了飞机的气动外形,因而阻力增加, 飞机操纵性、稳定性下降;仪表、仪器结冰后,会导致指示失常,如结冰严重时,还可能出现严重的飞行事故。

总之，飞机各部位都不允许结冰。

那具体什么才算是结冰气象条件呢？结冰天气条件主要由结冰云层范围、液态水含量（LWC）、过冷水滴平均有效直径（MVD）和空气温度（T）等参数确定。满足连续最大强度结冰天气条件的云层的液态水含量（LWC）、过冷水滴平均有效直径（MVD）和空气温度（T）三个变量的相互关系见图1所示。在进行连续最大结冰试飞验证时，结冰云层必须满足以下几个条件：

（1）LWC在0~0.8g/m3范围内；

（2）MVD在15~40μm范围内；

（3）云层水平范围达到17.4海里（32.3km）。

图1：连续最大结冰天气条件参数

　　图2给出了连续最大结冰天气条件的高度-温度包线范围，由图可知这种结冰天气的云层只可能在海拔高度7km以下以及飞行高度处大气温度-30℃~0℃范围内出现，这对于寻找这种结冰条件有一定指导作用。

图2：连续最大结冰天气高度-温度包线

　　2. 间断最大结冰

大气结冰状态的最大间断强度（间断最大结冰） 的液态水含量（LWC）、过冷水滴平均有效直径（MVD）和空气温度（T）三个变量的相互关系见图3所示。在进行间断最大结冰试飞验证时，结冰云层必须满足以下几个条件：

（1）LWC在0~3.0g/m3范围内；

（2）MVD在15~50μm范围内；

（3）云层水平范围达到2.6海里（4.8km）。

由上述参数可知这是一种短时而又非常严重的结冰天气条件，稍不留意就可能在飞机表面迅速形成影响致命的冰层，因此其危害性较大，需重点防范。

 图3：间断最大结冰天气条件参数

　　图4给出了间断最大结冰天气条件的高度-温度包线范围，由图可知这种结冰天气的云层可能在海拔高度9km以下以及飞行高度处大气温度-40℃~0℃范围内出现，这比连续最大结冰条件可能出现的高度-温度范围大。

图4：间断最大结冰天气高度-温度包线

      下面来说说结冰对飞机机体几个重要部分的影响：

（一）机翼结冰

翼型阻力增加,升阻比降低翼型阻力是由摩擦阻力和压差阻力两部分组成的。

摩擦阻力的产生是由空气具有粘性,在空气流经机翼表面时,会形成附面层而产生摩擦阻力。摩擦阻力的大小,主要取决于附面层的性质,层流附面层的阻力远比紊流附面层阻力小,机翼表面都设计成流线型截面,就是为了避免出现紊流附面层的

（二）发动机结冰

发动机进气道及进气部件结冰,破坏了他们原来的气动外形,减小了进气道面积同时也减小了压气机每相邻叶片间的空气流通面积,使进入发动机的空气流量减少,因而发动机功率下降。对进气道入口装有格栅的发动机,结冰时气体流通面积减小更多,可能导致功率严重下降。为了保障发动机的转速和推力,这时必须加大燃油比流量,这样除增大燃油比消耗外,还会使涡轮前燃气温度升高,若超过允许值则会烧坏涡轮叶片,导致发动机停车。

由于结冰的不对称性及压气机叶片上冰层的不均匀脱落,都会破坏转子的动平衡,它除造成动力装置及飞机的振动外,严重时还会导致发动机轴承的损坏;脱落的冰层随高速气流进入压气机,打在叶片上还可能造成压气机损坏。

       关于除防冰工作：

除冰工作开展前，肯定是要对飞机整体进行结冰状况的检查啦！当发现机翼、发动机进气道、水平安定面和机身等关键表面有结冰、积雪/积霜或明冰时候，或者接到机长对飞机的除冰需求时，就有必要除冰。还要对除冰车辆性能进行检查，保证沟通顺畅，确保安全带等工具的完好，检测除冰液浓度比是否符合标准。（这么多专业设备，还以为是检查铲子好不好使~）

与机长沟通，除冰人员监控飞机到位情况并使用接机棒指挥飞机进入除防冰机位，并与机长联系确定进行除冰/防冰的最佳时机。

除防冰检查负责人根据外界温度、气象条件等负责选择除冰液、 除冰方法和除冰设备；选择除冰液应依据除冰/防冰工作单中除冰液的特点、使用说明和保持时间，并告知机组。2型和4型液除冰加热、防冰液不需要加热，冷喷、把喷枪出口的角度旋转至最广角，防止破坏防冰液粘度里的剪切力，均匀喷洒，一般防冰的压力要低一些。

一切准备就绪，我们就要开始除冰了！从哪里开始除冰，除冰液的喷速都是有讲究的！要避免垂直喷洒！在气温非常低的地区，如热溶液除冰无效时，除防冰人员可以采用人工方法除冰。

除防冰工作结束，检查人员对飞机状况进行确认，检查是否有再次除冰的必要，如果没有，清理现场工具设备。除防冰负责人或其指定的除防冰人员向机长通报使用的除冰/防冰液的类型、浓缩比例和开始、结束时间。除冰车回到停车位。

对机组成员的要求：

飞机起飞前,无论是否超出预除冰防冰工作的保持时间,都应完成起飞前5分钟内污染物的检查工作(必要时采用手触摸的方法),并将检查结果报告机组确认,由机组或放行人员将检查结果写入飞机技术记录本(签署内容举例:完成起飞前污染物检查,确认飞机清洁。报告人:Xxx)。

1触摸检查:是指在飞机外部检查中用手触摸以确认机翼前缘有无冰冻污染物的检查。

2起飞前检查:对飞机进行除/防冰工作后,在预计的保持时间内起飞应当完成的检查,以确认飞机典型表面的实际状况是否与预计的保持状态时间一致.（此检查通常由飞行机组在机舱内进行。）

3起飞前污染物检查:对飞机进行除防冰工作后,如超过了预计的保持时间在起飞前5分钟内应当完成的起飞前污染物检查,确认飞机机翼、舵面等关键表面没有影响飞机起飞性能的污染物存在。此项检查通常由有资格的人员在机舱外进行。

4污染物:污染物是指附着在飞机关键表面上的结冰或半冻状态的湿气。例如:霜、冰、雪或半融雪。