飛機結冰對于飛行安全的重大危害分析

羅 茜 王亞莉

（海口經濟學院公共管理學院 海南 海口 571127）

2004 年11 月21 日，由包頭飛往上海的東航MU5210 航班起飛后不久就發生墜落， 機上6 名機組人員、47 名乘客和2 名地面人員不幸遇難。 后事故調查證實飛機在包頭機場過夜時存在結霜的天氣條件，飛機起飛前沒有進行除霜冰。 飛機起飛過程中，由于機翼污染使機翼失速臨界迎角減小。 當飛機剛剛離地后，在沒有出現警告的情況下飛機失速，飛行員未能從失速狀態中改出，直至飛機墜毀。2006 年6 月3 日，我國空軍一架軍用運輸機執行任務中， 在安徽某地失事墜毀，機上40 人全部遇難。 造成這起事故的直接原因是由于多次穿越結冰區域，飛機空中結冰，導致失控墜毀。 由此可見飛機結冰對于飛行安全有致命威脅。 在國際、國內航空飛行史上，曾多次出現因飛機結冰而引發的飛行事故。 因此，飛機結冰已被公認為是一種危及航空飛行安全的重要天氣現象。

1 飛機結冰與結冰環境

飛機結冰是飛機機身表面的某些部位聚集冰層的現象。它是由云中存在的過冷水滴或過冷雨滴碰到機體后凍結而成的， 有時也可以由大氣中的水汽直接在機身表面凝結而成，特別是在云中溫度低于零攝氏度時，極易導致飛機結冰。飛機在氣溫攝氏0℃至-10℃間之高空飛行，機體上最容易結冰；尤其是積狀云如積云、積雨云和層積云等存在過冷卻水滴，飛機飛過，空氣受擾動，過冷卻水滴立刻結冰覆著于機體上，數秒鐘內機體上就會有嚴重的結冰；空氣中若濕度大，含有過冷卻水，容易構成升華作用，飛機穿越其間，空氣略受擾動，迅速凝聚積冰。 全年中，飛機結冰主要出現在冬半年，且飛行高度在海拔3000 米左右的結冰概率最大。

飛機結冰從冰塊結構、種類和形狀可分為明冰、毛冰、霧凇和霜四種。 明冰光滑且透明，凍結十分堅固，表現為飛機表面的強結冰，是對飛行安全影響最大的冰種。 它除了改變飛機的氣動特性外，結冰較厚時，還可使飛機重心發生改變，產生附加的俯仰力矩，破壞飛機的穩定性和操縱性；破碎后的明冰還可能吸入發動機而損傷發動機。 毛冰表面粗糙不平，凍結也比較牢固， 容易在溫度為-5～-15℃的云團中形成，對飛機氣動特性的改變也很明顯。 當飛機由低于0℃的區域進入較暖的區域時， 水汽會在機體表面凝華, 從而形成霧凇或霜；霧凇和霜的表面粗糙，不透明，結構松脆，較容易排除；霧凇和霜多出現在風擋等部位，嚴重時會影響飛行員的視線,干擾飛機的正常起飛和著陸。 不管出現任何結冰狀態，本著民航運行安全的要求，飛機需要凈形狀態運行。

2 飛機結冰部位及危害

飛機機體結冰主要在飛機的突出部位，如，機翼尾翼的前緣、發動機葉片、發動機進氣口、空速管、飛機天線、風擋等。 飛機結冰會使飛機的空氣動力性能變壞，減小升力，增加阻力，減少推力。 機翼、尾翼前沿結冰使翼型改變，降低升力，破壞操縱性能；進氣道前緣結冰則會導致進氣不暢，影響發動機推力，如果冰層碎裂，冰塊吸入發動機還可能打壞發動機；空速管冰影響飛機速度表的正確指示；風擋結冰，妨礙飛行員實行目視飛行；天線結冰，影響正常陸空通訊或造成通訊導航信息的中斷。 總之，飛機各部位都不允許結冰。

3 飛機結冰對飛行性能影響

飛機結冰使向飛機主要系統提供的數據不準確： 飛機的速度、高度可能因此被扭曲，求助系統陷入癱瘓。 首先，飛機積冰后冰塊污染機翼尾翼會破壞飛機的空氣動力性能。 當機翼和尾翼積冰時，能使飛機的空氣動力特性和飛行特性顯著變壞，由于積冰，機翼翼型破壞,摩擦阻力和壓差阻力都增大。根據有關方面的飛行試驗，機翼、尾翼積冰時，其阻力增加占飛機因積冰引起總阻力增加約70%～80%， 若在大迎角下飛行時，更突出，如果積冰層較厚，還會使飛機的重心位置改變，從而影響飛機的安定性，若在機翼后緣積成冰脊還會使飛機發生滾轉大速度下失速，引起飛機事故。 結冰可使得飛機的起飛過程變得艱難，可能導致飛機離地后墜毀、或者用盡跑道都不能離地升空等現象。

其次，飛機積冰后嚴重影響發動機正常工作，降低發動機工作效率，甚至使發動機產生故障引起發動機停車。 當飛機處于空氣含水量較大的霧、云或降水中，如果外部溫度低于0℃，則會在發動機進氣口上出現積冰。 這樣就會使進氣量減少，進氣氣流不順暢，造成飛機推力損失，甚至發動機停車。 在飛機其他部位沒有結冰時，噴氣式發動機進氣道有時會有積冰。 因為發動機高速運轉吸入空氣，實現絕熱空氣膨脹做功降低溫度，飛行實踐證明，當外界氣溫等于小于+5°C時，噴氣式發動機進氣口部分可以發生結冰。

最后，飛機積冰后影響儀表和通訊，妨礙飛行員目視飛行。飛機風擋上一旦結冰，會影響到飛行員的視野，干擾飛行員的正常飛行，乃至飛機的正常起降。 飛機的空速管、天線等儀表、設備部件通常裸露在飛機的外表面，較容易結冰。 空速管結冰后,會導致速度表顯示錯誤,影響飛行員對飛機狀態的判斷；天線積冰可能會使無線電通信失效，中斷聯絡。 強烈積冰能使天線同機體相接，發生短路，會造成無線電導航設備失靈。

4 飛機積冰現有的處置措施

在寒冷環境中的飛機在起飛前需接受除冰防冰處理，通常做法是使用機場除冰車對飛機機身、特別是機翼噴射除冰液，化學除冰，使用防凍液噴灑到防冰表面進行防冰或除冰。但客機除冰防冰方式有多種，除化學除冰外還有發動機熱氣除冰、電熱除冰。 氣熱防冰中噴氣飛機的熱氣源引自發動機壓氣機，活塞發動機則要用加熱器加熱空氣，把熱空氣通過導道送到需防冰的部位防止結冰。 氣熱防冰用于機上防冰面積較大的部位，如機翼前緣、尾翼前緣、發動機進氣道前緣。電熱防冰主要是利用電阻把電能轉化為熱能進行防冰。 主要用于面積較小、又較為突前的部位。 如空速管和風擋玻璃的防冰。 空速管內裝有功率很大的電阻絲，在結冰時通電把冰融化；風擋玻璃則通過玻璃上的金屬涂層加熱。 同時，德國科研人員2007 年研制出一種魚蛋白涂料，涂在飛機機翼表面，可有效地防止飛機在高空飛行中結冰。

飛機結冰在飛機飛行過程中全年都容易出現，特別是夏季，大氣中含水量偏高。 飛機結冰嚴重威脅飛行安全，為了保障飛行安全，飛機在地面停靠時一定要做到嚴格防冰，凈形狀態起飛，空中飛行時嚴格執行防冰除冰程序，確保運行全程的飛行安全。S

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