尋冰，為何舍近求遠

莊敏

在中國自主研制的ARJ21飛機所有試飛項目中，有一項特別受人關注，那就是自然結冰試飛。為了完成這項試飛，中國的項目團隊駕駛著ARJ21飛機，不遠萬里，遠赴加拿大完成了這項試飛。

許多人也許會覺得奇怪，中國960多萬平方千米的國土面積，難道就沒有符合自然結冰試驗條件的地方嗎？為何要遠赴加拿大完成試驗？這個試驗究竟有多重要？

自然結冰試飛是什么

飛機在飛行中，如果機體表面積聚冰層，氣動外形就會被破壞，從而導致飛機飛行性能和氣動性能下降，阻力增大，飛行員操作困難。冰層或冰塊從飛機上脫落，撞擊到機身表面或被發動機吸入，就有可能造成機械損傷。情況嚴重時，還有可能造成飛機失速或飛行事故。

自然結冰試飛，就是要檢測飛機的防冰、除冰功能。一般采用的防冰、除冰辦法是：機翼前緣、駕駛艙風擋玻璃采用電加溫方式防冰、除冰，發動機短艙采用唇口熱氣防冰、除冰，飛機有些部位采用橡膠氣囊充氣、收縮的辦法防冰、除冰。

為什么如此重要

美國聯邦航空局最新的統計資料顯示：目前，每年全球約有30起因結冰引發的安全事故。1991年12月27日，一架MD81飛機從瑞典斯德哥爾摩機場起飛后不久，兩臺發動機因吸入了從機翼上脫落的冰塊而停機，飛機緊急迫降，在機場外著陸，機體斷為三截；1994年10月31日，西蒙斯航空公司一架從美國印第安納波里斯飛往芝加哥的航班，由于在利于積冰的氣象條件下飛行了30分鐘，突然失速并從大約10 000英尺 （1 英尺約為0.3048米）的高度墜落，機上68人全部罹難；2002年12月21日，臺灣復興航空的一架ATR72-200飛機由于機翼嚴重結冰而失速墜海。

難在哪兒

《運輸類飛機適航標準》CCAR-25部的有關條款明確規定，民用運輸機必須在極其苛刻的特殊氣象條件下進行自然結冰的試驗試飛。

自然結冰試飛是風險最高的試飛科目之一，是民機型號合格審定試飛中非常重要且需要滿足特殊氣象條件、試驗要求的試飛科目。根據CCAR-25部的條款要求，ARJ21飛機必須而且能夠在規定的連續和間斷的最大結冰狀態下安全運行。能滿足這個規定的氣象系統對云層的液態水含量、云層水滴直徑和周圍空氣的溫度都有很高的要求。其目的在于檢測飛機的機翼、風擋、發動機短艙等部位的防冰與除冰功能，是否能夠保證飛機在嚴酷的自然條件下正常工作。

ARJ21飛機的自然結冰試飛更加難

自然結冰的氣象條件非常苛刻，國內可飛的地方屈指可數，僅有“雨城”之稱的四川宜賓和江城重慶，及新疆的烏魯木齊等。但宜賓、重慶大多為雷雨天氣，且伴有電閃雷鳴，不適合做自然結冰試飛；烏魯木齊氣候干燥，有可能出現自然結冰氣象的時間段非常短，僅為每年的11月和來年冬、春交接的2月底3月初。

基于條件限制，國內的自然結冰試飛，采取的是地面監控，等待合適氣象條件出現后，飛機再飛上去做試驗。這種“守株待兔”的方式，遇到能滿足自然結冰試飛特殊氣象條件的概率太低，試驗的難度非常大。

波音777、787等干線飛機的留空時間至少是8個小時，而ARJ21是支線飛機，設計的留空時間不到4個小時，因此自然結冰試驗成功的機會就低得多。也正是這個原因，在遠赴加拿大時，ARJ21需要在中途多次降落、加油。因為如果從中國以最短距離直飛北美西海岸，橫跨整個太平洋，需要持續飛行超過10小時。

為完成自然結冰試驗試飛，ARJ21飛機從2010年開始，曾4次奔赴新疆，卻僅在2012年3月19日抓住了一次符合條款規定的氣候，完成了部分自然結冰條件下的機翼、風擋、短艙防冰相關的試飛內容，遺憾的是未能完成全部內容。

因此，在國內捕捉合適天氣無望的情況下，ARJ21項目團隊經過考察，決定去北美五大湖地區進行試驗。