整理谈飞机积冰与飞行安全Word格式文档下载.docx

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6）1994年10月31曰，美利坚鹰航空公司一架ATR72飞机，在结冰气象条件下等待批准下降高度37分钟。

向机场进近时，机翼除冰设备后面形成冰脊造成飞机急速滚转坠毁。

7）1995年12月13曰，巴纳特航空公司一架安-24飞机，起飞后爬升到大约500英尺时，失去高度并坠毁。

当时机场下着雪并有强风，专家们分析，有可能是机翼结冰造成的。

在第一起事故中，航空公司的驾驶员很显然认为飞机外部6-13毫米厚的积雪在飞机起飞时会被吹掉，而福克28飞机的低温适应油箱造成机翼上的湿雪结冰。

在第二起事故中，机组人员没有认识到干燥的高吹雪是一种威胁，DC-9飞机飞行中机翼防冰系统产生的热，融化了机翼上的雪，装载邮件的35分钟后，机翼冷却，融化的积雪又重新结成了冰。

在第三起事故中，麦道-81飞机在机场停放一夜，虽然进行了除冰，但是没有注意到低温造成内翼油箱上结成透明的冰。

飞机起飞前抬前轮时，透明的冰马上破裂并被吸入尾部发动机。

第四起事故中，福克28飞机起飞前曾在拉瓜迪亚机场两次除冰。

在第二次除冰后，又在雪暴中排队等候30分钟才起飞，使用的除冰液有效时间没有这么长。

从以上几起事故中可以看出，飞机外部结冰，特别是机翼表面结冰严重影响飞行安全。

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受薄冰的不利影响。

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，造成阻力增加并导致早期气流分离。

（如下图正常翼面气流图与结冰时的气流分离图）：

二、了解飞机积冰

1、积冰的形成

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，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。

在寒冷季节，地面露天停放的飞机也会形成积冰。

（一）结冰条件

（1）天气条件：

a.在地面，飞机容易积聚结冰的天气条件：

（a）冻雨毛毛雨：

外界温度在0°

C以下时，过冷状态的雨滴一旦与地面物体接触便容易结冰；

（b）冻结的降水，如雪、雨夹雪或冰雹。

雪的种类（湿雪/干雪）与温度、露点有关。

湿雪、温度和露点相互之差通常在1°

C以内，外界温度大约在-4°

C至1°

C之间。

干雪出现于、露点相差5°

C以上，两者的外界温度在-8°

C以下；

（c）过冷的地面雾的冷低云：

在寒冷天气条件下，带有过冷水滴的云会在物体表面结冰；

（d）温度在冰点或以下，相对湿度很高的情况下，飞机表面会形成霜。

飞机停场过夜时以及飞机从巡航高度下降着陆后，飞机表面、燃油温度仍保持在冰点以下时，霜的积聚是很常见的。

（2）地面条件：

冰的积聚还可以来自其它地面运作或地面运行；

a.在有水气、雪水或雪地停机坪、滑行道和跑道上运作；

b.由于地面风、其它飞机或地面辅助设备不断把雪吹起来。

2、冰的类型

飞机积冰主要分为三种：

冰、雾凇、霜.

（一）冰：

冰有明冰、毛冰（半透明混合体）、白冰（颗粒状冰）。

（1）明冰：

通常是温度0～-10°

C含有大的过冷水滴的云中或过冷却雨区中飞行时形成的。

呈透明玻璃状，平滑而坚固，主要出现在机翼水平安定面的前缘，飞机机头整流罩和发动机的进气口。

（2）毛冰：

这种冰通常是在温度为-6～-10°

C的大量过冷水滴、冰晶和雪花组成的混合云中飞行时产生的，其表面粗糙而不透明，色泽如白瓷，冻结得坚固而不透明，是最危险和最严重的一种积冰。

（3）白冰：

其温度在-10°

C以下有比较均匀的小水滴组成的云中飞行时产生的，呈白色，比较疏松，附在飞机表面，不太牢固。

如果飞行时间长，以及冰层厚度增大，也能造成严重威胁。

（二）雾凇：

温度通常低于-10°

C的云中飞行时形成的一种白色大颗粒冰晶层，表面粗糙不平，附在飞机表面不牢固，容易被气流吹走。

（三）霜：

这是由于水气凝结产生的白色小冰晶层，振动时容易从飞机表面脱落。

霜对机翼空气动力性能有显著影响，当出现在座舱风挡玻璃上时，影响视野，使飞机操纵发生困难。

3、结冰的种类

积冰的形状主要取决于冰的种类，飞行速度和气流绕过飞行器的不同部位的情况。

积冰的形状一般分为槽状冰、楔形冰和混合冰。

根据空勤人员获得的喷气式飞机积冰统计数据：

槽状冰约占30%、楔形冰约占15%，而混合冰约占55%左右。

（1）轻度结冰：

如果在这种环境下长时间飞行的话（超过1小时），可能会影响飞行。

如果间断使用除冰/防冰设备除掉/防止冰的积聚，则不会影响飞行；

（2）中度结冰：

积聚率很快，甚至短时间内就会构成危险，因此需要使用除冰/防冰设备或改航；

（3）严重结冰：

积聚率非常快，除冰/防冰设备也不能减少或控制危险，必须立即改航。

这种情况需要向ATC报告。

4、空中积冰天气和积冰概率

云是积冰的主要天气现象。

（1）积云（CU、CU＋）积雨云（CB）

积云是由从近地面层向上抬升的垂直气流形成的，上行前的气温和湿度比较高，由于垂直运动的绝热变化，使未达到饱和的空气达到饱和，形成云，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。

在夏季，由于0°

C等温线较高，在积云中飞行时，一般不会发生积冰，只有在积雨云（CB）和浓积云（CU＋）的中、上部才有积冰，在纬度比较低的地区，0°

C等温线的高度更高，在厚度较小的浓积云也不会积冰。

在春秋季节，北方的积状云中，通常在云的下部也可能积冰，而在南方，开始积冰的高度通常在云的中部。

冬季，由于积云和积雨云出现的机会较少，所以由它们引起的积冰机会也不多。

（2）层云（ST）和层积云（SC）

层状云的水气含量一般都较少，有时在较厚云层云顶附近多一些。

因此，积冰强度为轻度或中度，层云和层积云是我国冬季常见的降雨云系，飞行中遇到的机会较多，积冰的机会也随之增多，如果整个云层有过冷却的降水，则云中都可能有中度以上的结冰。

（3）高积云（AC）

由于高度高、温度低、厚度薄、水量少，因而积冰往往是轻度积冰。

（4）雨层云（NS）高层云（AS）

这两种云只会形成轻度的积冰，但雨层中和高层云多在锋线上形成，范围广、厚度大，沿锋面伸展可达1000多公里，垂直锋面伸展也可达200～400公里，其厚度可有1．5公里以上，因此，飞机穿过它们所需时间较长，有积厚冰层的危险。

由于这两种云的含水量和水滴的分布是随高度的增加而减少的，因而积冰强度也随高度增高而逐渐减弱，在夏、秋季节云中的积冰均在上部，而冬、春季云的各个部位都可能有积冰出现。

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，而强烈积冰则高八倍。

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°

C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°

C的温度范围内，尤其在-2～-10°

C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°

C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%。

5、积冰对飞机性能的影响

（一）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，由于积冰，流线形部位的形状发生变化，翼型失真（变型），导致摩擦阻力和压差阻力都增大。

积冰使翼状变形，破坏空气绕过翼面的平滑流动，使升力明显地减少，失速加快，失速速度增大，临界迎角减小；

同时会使飞机的重量增加，阻力增加，耗油率增加。

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，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，升力中心位移，操纵品质变差。

当机翼前缘有1.3厘米的积冰时，飞机升力就会减小50%，阻力增加50%。

由此可见，积冰对飞行安全的影响严重。

（二）发动机积冰

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°

C时，喷气式发动机进气口部分可以发生结冰。

进气道结冰将导致内表面气动特性的恶化，使进气速度场分布不均匀和使气流发生局部分离，引起压气机叶片的振动，冰屑脱离，进人压气机，而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。

（三）空速管和静压孔积冰

空速管和静压孔积冰，会使空速表、气压高度表、迎角指示器、M数指示器、升降速度表等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。

（四）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。

（五）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。

特别是在起飞、着陆阶段，由于影响目视，会使起飞着陆发生困难，