破甲除冰飞更高：飞机除冰的那些事儿

韩勇

飞机作为现代化高效率的运输工具，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。尽管飞机性能在不断提高，地面保障设备在不断改善，但天气原因仍是影响飞行安全的重要因素之一。对于冬季飞行来讲，影响飞行安全的重要“天敌”就是飞机积冰。

历史上曾发生过多起飞机外部积冰，特别是机翼表面积冰严重影响飞行安全的事故。即使冰或雪或霜造成轻微污染也能损害翼面，相当于中粒砂纸的冰粗糙度可导致操纵品质降低到危险程度和失速范围。根据风洞试验数据，直径1～2毫米、食盐大小的细小霜粒或冰粒，按每平方厘米一个的密度稀疏分布在机翼上表面，造成机翼上表面粗糙，会使最大升力系数在地面效应和自由空气两种条件下分别损失22%和33%。其造成的升力损失之大，足以使具有高性能的超临界翼型机翼的飞机无法起飞。

波音公司的试验表明，砂纸般粗糙度的机翼表面使板条机翼的最大升力降低32%，而且在振杆器发出失速报警前失速。平直机翼螺旋桨飞机和有前缘增升装置的后掠翼喷气机都会受到薄冰的不利影响。试验表明，翼面升力对翼弦最初20%的平滑绕流很敏感，哪怕很薄的一层冰也会妨害附面层，造成阻力增加导致早期气流分离。

易积冰的天气条件

飞机结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，此外还有冻结的降水，如雪、雨夹雪或冰雹。也可由水汽直接在机体表面凝华而成。飞机在云中飞行时间过长易导致积冰。冰的积聚还可以来自其他地面运作或地面运行。

飞机积冰的概率取决于很多因素，其中最主要的因素是天气条件，比如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。

在各种天气现象中，云是飞机产生积冰最主要的天气现象。其中积云中水气和水滴都比较大，会发生强烈积冰，同时，由于云中各部位的含水量和水滴大小的分布不同，中、上部是最强的积冰区域。而层状云的水气含量一般都较少，有时在较厚云层云顶附近会多一些，因此积冰强度通常为轻度或中度。由于高度高、温度低、厚度薄、水量少，因而高积云积冰往往是轻度积冰。雨层云高层云这两种云只会形成轻度的积冰，但这两种云范围广、厚度大，沿锋面伸展可达1000多千米，垂直锋面伸展也可达200～400千米，其厚度可有1.5千米以上，因此，飞机穿过它们所需时间较长，有积厚冰层的危险。

云层温度也是影响飞机积冰的主要参数之一。据有关报道显示，飞机飞行在0～-40℃甚至更低的云温条件下，都有积冰可能。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，不同季节飞机的积冰频率也不相同，在冬、秋两季积冰频率比较高。除此之外，飞行高度不同，飞机积冰频率也不同。冬季在3000米以下（含3000米）高度飞行时，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%。

积冰对飞机性能的影响

根据飞机积冰部位的不同，积冰对飞机的性能和安全主要产生以下危害：

升力面积冰 当机翼和尾翼积冰时，能使飞机的空气动力特性和飞行特性显著变坏。根据有关方面的飞行试验，机翼、尾翼积冰时，其阻力增加占飞机因积冰引起总阻力增加约70%～80%，若在大迎角下飞行时将会更突出。如果积冰层较厚，还会使飞机的重心位置改变，从而影响飞机的安定性。由此可见，积冰对飞行安全的影响严重。

发动机积冰 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。进气道结冰将导致进气速度场分布不均并使气流发生局部分离，引起压气机叶片的振动，冰屑脱离，进入压气机，造成压气机的机械损伤，从而使发动机的推力降低。严重时，造成发动机损坏或熄火。

空速管和静压孔积冰 空速管和静压孔积冰，会使一些重要驾驶仪表指示度失真，甚至完全失效，导致自动系统会提供错误信息，使飞行员失去判断飞行状态的依据。

天线积冰 天线积冰可能会使无线电通信失效，中断联络。强烈积冰能使天线同机体相接，发生短路，会造成无线电导航设备失灵。

风挡积冰 风挡积冰会大大降低其透明度，使目视条件大大恶化，严重影响飞行员视线。

操纵面积冰 如果操纵面的主要区域有冰、霜、雪，会导致操纵面冻结在原有位置或运动受阻。

起落架装置结冰 起落架装置上的结冰，会在收轮时损坏起落架装置或设备，积聚在起落架上的冰雪在起飞时脱落，会损坏飞机。

地面积冰 地面积冰时，冰的聚积是不对称的。当积冰的飞机起飞时，气流会从机翼上过早地和明显地分离。所以积冰的飞机离地升力系数比正常飞机小15%～20%，相当危险。

因此，民航局规定，任何飞机都不能带冰、雪、霜起飞。

积冰的预防及对策

虽然积冰对飞行的危害很大，但只要我们飞行人员按照规章规定严格做好每一阶段的工作，完全可以避免或者把其影响降到最低。

1、运行要求

除非飞机设备符合MEL的要求，否则无论是机长还是签派员都不应在已知或预报的结冰条件下放行飞机。机长和签派员还必须了解防冰设备在中度或严重结冰条件下的使用限制。在起飞前，机长对飞机是否需要除冰做最后决定，当机翼或操纵面上有霜、雪或冰时，不允许起飞。

2、地面除冰操作及注意事项

如果存在冰、雪、霜，要认真执行飞机除冰程序，严禁带冰、雪、霜起飞。另外，要掌握不同型号除冰液的作用时间，与管制部门协调好以保证在除冰液有效时段内起飞。如果由于延误造成超出除冰液的作用时间，一定要重新进行除冰。

3、发动机起动

如果飞机在外界温度-40°C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。在起动发动机时，必须事先指定机组中有一人向外观察，以防止飞机停在滑溜的地面上，一台发动机的慢车推力使飞机向前滑动与地面障碍物相撞。发动机起动后，当存在结冰条件或预计存在结冰情况，发动机起动后必须立即接通发动机防冰。当全温TAT高于10°C时，不要使用发动机防冰。

4、滑行

寒冷天气操作时，滑行期间前轮转弯需向两个方向转动。这将使转弯作动筒中的液压油循环加热，从而减小因低温造成转弯迟缓的现象。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。滑行时要控制滑行速度，避免大速度和大侧风情况下飞机打滑，所有转弯都要减速，同时控制好与前机滑行的距离，防止前机尾流和吹雪削弱飞机防冰保护层，滑行速度不宜大于10KT。当寒冷天气有结冰条件存在时，起飞前应对操纵系统进行再次检查，襟/缝翼可做一次全过程的收放后再恢复到起飞位，确认无冻结、卡阻现象后再起飞。

5、起飞

起飞前应根据跑道存在冰雪情况下的起飞侧风限制数据和刹车效应进行起飞决断。当存在结冰条件并且跑道湿滑时，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。

滑跑方向应严格控制在中心线。在起飞滑跑的起始部分（速度低于80节），前推操纵杆以增加前轮转弯的效应。方向舵在40节到60节时开始生效。如果在开始起飞滑跑时或方向舵生效前飞机偏离中心线无法控制，应立即中断起飞。

中断起飞时应注意，不要单纯根据速度和发动机仪表指示中断起飞。中断起飞时如果跑道湿滑，应使用最大反推和最大刹车，同时检查并拉出减速板。如果在侧风情况下发生打滑，应减小反推到慢车反推。尽可能使用方向舵控制方向，必要时还可以使用前轮转弯、方向舵以及差异刹车控制方向，如果飞机减速过程中方向打滑、飞机侧偏，应考虑减小刹车力。

在起飞时可采用减少初始抬前轮仰角、降低抬前轮速率（约2度/秒），来提高离地速度。

6、起飞后爬升、巡航和下降防冰的使用

避免长时间在中度到严重结冰条件下飞行。通常可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。当温度低于-40℃SAT时，爬升和巡航期间不要使用发动机防冰。下降前及下降过程中在所有结冰条件下，包括温度低于-40°CSAT时都必须接通发动机防冰。

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，对双发飞机要进行下列程序，一次完成一台发动机：减推力到慢车位大约5秒钟，然后将推力加大到90%N1，这样有助于将冰摔落。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。

空中机翼防冰系统可用作除冰器或防冰器，但用作除冰只能在空中使用。驾驶舱风挡框架、风挡中柱或风挡雨刷臂上出现结冰现象时，可认为是机身存在结冰情况的暗示。

7、等待和进近

在结冰条件下等待时，无论何时都要尽可能保持襟翼在收上位。在进近时，可能要考虑到结冰情况，应适当增加进近速度，并按需使用防冰系统。

8、着陆

着陆时，要考虑到侧风限制和刹车效应对在湿滑跑道上的影响，当预报刹车效应差时，除非有必须着陆的紧急情况，在湿滑和积雪跑道上着陆是不适当的。要注意上述因素影响滑跑距离，必要时在下降进近准备时要查有关检查单和性能图表进行计算。

如果在极寒冷的天气条件下着陆，要考虑使用气压高度修正表对决断高度或最低下降高度和进近各点高度进行高度表修正。在强侧风和吹雪的情况下着陆，可能造成视觉模糊，在飞机平飘过程中看不清地面，在这些情况下，可要求打开跑道灯光作为着陆参考。

9、着陆后滑跑

使用反喷 结冰条件下在跑道上着陆，按正常使用反喷即可；当跑道两侧有积雪时，在宽度为45米的跑道上着陆要注意跑道两侧的堆雪的高度，使用反喷（对宽体大型客机而言）要考虑到发动机下的雪堆，可能情况下只使用慢车反喷；在松雪的情况下，速度低于60海里/时，仍然使用反喷可能造成雪花飞扬影响前方能见度。

使用刹车 结冰条件下在跑道上着陆，自动刹车应选择3或更高；当自动刹车不可用，使用人工刹车时应注意：在湿、滑、积冰雪的道面上人工刹车效应大大降低，应在着陆后柔和踩刹车到最大刹车压力，直到保持足够的刹车效应使飞机减速到安全地滑行速度；还要注意防滞刹车的工作情况，防止飞机刹车失效。

着陆滑跑方向的控制 着陆后在侧风情况下使用反喷时，要注意反喷的推力会增加侧风影响使飞机偏出跑道。发现飞机偏离跑道中心线时，应采取以下操作方法：如果使用自动驾驶着陆，立即脱开自动驾驶；解除自动刹车；使用慢车反推，不要试图使用不对称反推达到方向控制，可能会造成暂时使用慢车前推力；当飞机回到跑道中心线时，使用适当的方向舵操纵保持方向，必要时使用差异刹车。

10、滑进和停机

在结冰条件下完成进近或在雪或雪水覆盖跑道上着陆后为减小襟翼受损的可能，不要将襟翼收至15°C以下，防止收襟翼过程造成损坏。在湿滑的跑道或倾斜坡度的停机坪上停机时，要先放上轮档，再松开停留刹车。

如果在寒冷机场过夜，挡好轮挡后松开停留刹车以防止刹车片结冰冻死。所有水箱和储水器的水应放尽，所有厕所的污水要全部放完。如果电瓶暴露在-18℃（0°F）以下，应将电瓶取下，放在高于-18t（0°F）但低于40℃（104°F）的地方。

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。

飞机积冰严重影响飞行安全，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，同时合理并及时使用机上的除防冰设备，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。