冬季飞行的“杀手”：发动机结冰

姚永强

飞机作为现代化的高效率的运输工具，给人们出行带来了极大方便。保证飞行安全是各国航空公司最关心的头等大事，也是每个乘机旅客最大的愿望。尽管飞机的性能在不断提高，地面保障设备也不断改善，但天气原因仍是影响飞行安全的重要因素之一。而对于冬季飞行来说，影响飞行安全的重要天敌就是飞机积冰。而在我们平时接受的教育和培训中，飞行员都会非常重视雪后机翼机身的除防冰，但往往会忽视在冬季飞行里最容易引发事故的飞行“杀手”——发动机结冰。

发动机结冰的危害

看看我们熟悉的经常出现在教科书的飞机结冰引发空难，1982年的佛罗里达航空90号航班波托马河中空难，几乎所有的飞行员都知道，飞机在大雪中滑行了1个小时，大大超过了飞机除冰的有效期，飞行员固执得没有滑回除冰，而是异想天开的跟在另外一架飞机后面，用前面飞机发动机的尾气去吹掉飞机机翼的浮雪。飞行员严重违章，但是所有人都没有注意到的是，飞行员为什么会有这样的侥幸心理？是因为华盛顿机场因为大雪封闭重新开放后，所有的飞机都在大雪中滑行等待起飞，而没有一架飞机要求滑回二次除冰的。

飞行员在这样的心理下，看着前面13架飞机起飞而安然无恙，机长也想当然的认为，运气会站在自己这一边。没想到长时间的大雪中滑行，飞机发动机的转速探测系统被冰雪覆盖，提供了错误的发动机推力读数，而飞机机翼被前面飞机吹化的雪水在机翼后部结冰，飞行员在整个起飞过程中判断失误。这一系列的事故链让飞机在起飞后失速，掉进冰封的波托马河中。

让我们再看几次飞行事故：

1986年12月5日，一架安-24飞机在兰州坠毁，其事故原因就是飞机在起飞后2号发动机结冰并造成发动机停车。

2014年12月28日，QZ8501航班发生坠海空难。这架空客A320-200型客机从印尼泗水飞往新加坡途中失事。而事后的事故调查报告说，飞机可能穿入一片雷雨云，“基于飞机失去联系位置的（气象）数据，天气是空难背后的触发因素”。在此情况下，“最有可能触发的天气现象是结冰。飞机表面结冰可能引发冰体脱落，进而对飞机发动机造成破坏”。

2013年11月23日，波音公司发布运行安全通告，通知航空公司，避免飞机在可能含有冰晶的雷雨层50海里以内长时间飞行。原因是飞机发动机的飞机存在发动机结冰的风险，应防患于未然。

从以上几起事故中可以看出，飞机发动机结冰造成的发动机损害或者停车并伴随飞机结冰的其他情况会严重影响飞行安全。即使冰或雪或霜造成发动机轻微污染当结冰脱落后也能损害发动机叶片，可导致飞机发动机性能下降或者造成飞机叶片失速。

笔者几天前在乌鲁木齐冻雾下飞行，因为天气的能见度不够，在地面发动机慢车等待20分钟，因为天气不够起飞标准滑回关车，飞机的叶片上已经结了一层薄冰。而这些薄冰，飞机的机务用热空气化了很长时间才消除。虽然没有起飞，但还是让人倒吸一口冷气，这些结冰，明显会影响飞机发动机的工作效率，而如果结冰现象严重，就有可能会引发更严重的故障，甚至影响飞行安全。

发动机结冰形成的原因

飞机积冰的概率取决于很多因素，主要是：天气条件、飞行高度上云的概率、云的含水量、气温、云中水滴和冰晶的大小及它们在单位时间内落在单位面积上的数量、水滴的冰结速度、气流绕过飞机各部位的特点（飞机的空气动力特性）以及飞行速度。过冷水滴组成的浓密云中积冰概率最大。飞行实践表明，在锋面云中，当飞行高度上温度适宜时，积冰频率比较大。而锋面中度积冰的频率比均匀气团中高一倍，而强烈积冰则高8倍。

云层温度是影响飞机积冰的主要参数之一，据有关报道，飞行在0～-40℃甚至更低的云温条件下，都有积冰可能。不过综合英、美、日及前苏联的有关积冰发生率统计报告，可以得出下述结论：飞机积冰一般发生在0～-20℃的温度范围内，尤其在-2～-10℃温度范围内遭遇积冰的次数最多，而强烈的积冰主要发生在-2～-8℃的温度范围内。

就季节而言，不同季节飞机积冰频率不同，在冬、秋两季积冰频率比较高。飞行高度不同，飞机积冰频率也不同。根据有关记载分析：冬季在3000米以下（合3000米）各高度上飞行时，积冰几乎占56%，在6000米以上高度上飞行时，积冰占21%，而在夏季3000米以下高度上，积冰现象减少，几乎没有。在6000米以上，积冰占62%。

从以上的论述可以看到，飞机结冰包括飞机发动机防冰，并不是仅仅只存在冬季飞行中，只要是高空飞行，飞机都有可能会进入“结冰条件”。

在飞机其他部位没有结冰时，喷气式发动机进气道有时会有积冰。因为机翼和尾翼前部的动力增温，比喷气式发动机进气口处要大得多，飞行实践证明，当外界气温等于小于+5℃时，喷气式发动机进气口部分可以发生结冰。

发动机结冰多发生在混合云中，因为在这些云层中存在温度低于0摄氏度但仍未冻结的液态水——过冷水滴。过冷水滴是不稳定的，当其受到发动机前缘的撞击扰动时便会迅速冻结从而形成冰。发动机容易结冰的部件主要有：发动机进气道前缘及内壁、发动机整流罩、整流锥等。当发动机发生结冰时，它不仅直接导致进气道气动外型的破坏，降低发动机推力，增大飞行负载，还可能会造成压气机的机械损伤，严重时甚至导致整台发动机的破坏，直接引发飞行事故。因此，为了保证飞行安全，正确及时的使用发动机防冰十分重要。

发动机防冰的预防及应对

发动机防冰主要采用的是气热防冰，也是利用热空气加热飞机发动机前缘部件防冰表面的热力防冰技术。常用于待保护表面积较大、防冰要求较高的机翼、发动机进气道前缘等部件。当我们在空中打开发动机防冰后，发动机的前缘就会采用连续加热，该技术系统使用维护简单，工作可靠，但热利用率较低。

虽然发动机积冰对飞行的危害如此之大，但只要我们按照规章和SOP做好每一阶段的飞行工作，完全可以避免或者把其影响减到最低。

1、运行要求

除非飞机设备符合MEL的要求，否则不应在已知的或预报的严重结冰条件下放行飞机；机长和签派员必须了解防冰设备在中度或严重结冰条件下的使用限制；飞行员应该了解自己所飞航线区域的天气情况（特别是冬季飞行），收集积冰预报资料，确定可能积冰条件，制定出预防措施和应急措施（如脱离结冰区的办法、返航、备降等）。

2、发动机起动

笔者曾经参加波音驻场代表举办的发动机防冰讲座，在讲座上，波音专家强烈建议，所有的飞机发动机，在冬季运行过程中，从起动到起飞都要有一个暖车过程，而这个过程不应该少于5分钟。

（1）在下列条件下限制完成正常发动机起动：如果飞机在外界温度-40℃以下停放了3小时以上，不要起动或冷转发动机，维护人员应根据恶劣气候起动发动机的维护要求完成相应的程序。如果外界温度低于-35℃，在改变推力手柄位置之前要让发动机在慢车位工作2分钟。可用3.5分钟使滑油压力到达最低使用压力。在这期间，LOW OILPRESSURE灯可能保持亮，压力会超出正常范围，并且FILTER BYPASS灯也可能会亮，但在滑油温度和压力恢复正常后会自动消失。在滑油压力回到正常范围之前使发动机在慢车推力工作。在正常情况下，起飞时滑油最低温度没有规定。

（2）发动机起动后，当存在结冰条件或预计存在结冰情况时必须立即接通发动机防冰。

（3）当全温TAT高于10℃时，不要使用发动机防冰。

3、滑行时候应该正确使用发动机防冰

（1）在积冰条件下（+10℃/TAT及以下）时使用发动机防冰。

（2）在延长的地面操作期间，应定期运转发动机将冰的积累减到最小。运转发动机应按使用手册中规定的具体要求进行。若在跑道外等待时间较长，适当增大N1转速等待，一般情况下，每10分钟加马力使N1到70%，并保持15秒。

（3）当存在结冰条件并且跑道是湿滑时，应采取静止起飞，并预先加大发动机推力观察发动机工作状态，特别要检查N1以确保达到所需要的推力。当调整好双发N1后，检查N1一致，发动机工作稳定，再按压起飞/复飞电门使双发N1同步上升，直至最大马力调定后再松刹车起飞。

（4）水雪或积水会对飞机造成损伤。推荐的跑道上水雪、积水或湿雪的最大深度是0.5英寸（12.7毫米）。干雪的最大深度是4英寸（102毫米）。在小冻雨和小毛毛雨天气条件下起飞是允许的，但在中到严重的冻雨和毛毛雨是不允许起飞的。冷天在积雪跑道起飞前建议将APU打开，并将APU的左右汇流条供电开关接通以作为备份电源。

4、起飞后爬升、巡航和下降防冰的使用

飞行员应避免长时间在结冰条件下飞行。按需使用防冰系统，并按照飞行手册要求定期变化发动机推力而防止发动机叶片结冰。在进近时，可能要考虑结冰情况，适当增加进近速度（一般10海里/时）。

（1）空中出现或预计出现结冰情况时，在所有的飞行操作过程中都必须接通发动机防冰，但是当温度低于-40℃ SAT时，爬升和巡航期间不要使用发动机防冰。下降之前及下降过程中在所有结冰条件下，包括温度低于-40℃SAT时都必须接通发动机防冰。

（2）避免长时间在中度到严重结冰条件下飞行。通常可以用改变高度或空速的方法避开严重结冰，如果可能的话，尽量绕开严重结冰区。万一不慎发动机进气道已经结冰，切忌慌忙同时打开发动机防冰，应先开一侧，待其发动机工作稳定后，再打开另一侧。

（3）存在发动机严重抖动情况时，要考虑到发动机风扇结冰的可能，应延迟将N1减小到70%N1以下。如果要除掉风扇上的冰块，对双发飞机而言要进行下列程序，一次完成一台发动机：减退力到慢车位大约5秒钟，然后将推力加大到90%N1，这样有助于将冰摔落。

注意：除严重结冰条件外，一般将推力拉回到慢车时，冰便会脱落，这时可将推力加回到所需位置，而不必过多的加推力。

5、着陆

我曾经和一名有经验的管理局领导一起飞行，大雪后天气晴朗，他还是要求在五边打开发动机防冰，因为预判跑道上有浮雪，这是发动机防冰使用的条件。而相反的是，我们一个机组在冬季浓雾中落地，没有使用发动机防冰，在落地拉反喷的时候，一台发动机停车，飞机方向偏转，飞机没有脱离跑道，造成了安全隐患。

飞行机组切记：所有的地面结冰条件下运行（起飞前和着陆后），都必须进行发动机防冰操作。我们曾经和日航机组飞行过，他们要求只要地面有雪就必须使用发动机防冰。

综上所述，飞机积冰严重影响飞行安全，尤其是我们飞行员会因为发动机防冰操作简单和忽略发动机防冰的使用。中国大部分地区处于温带，冬季寒冷漫长，每个飞行人员都应重视冬季飞行的特点，及早对各种天气做出正确评估，与签派和空中管制部门做好沟通，同时合理并及时地使用飞机的防冰设备，严格遵守法规和机组操作手册的规范，从而保证飞行的顺利与安全。