淺談結冰包線在民機引氣系統設計中的應用

白穆

【摘 要】本文對運輸類飛機適航標準25部附錄C結冰包線內發動機引氣系統設計進行了說明；對超出CC25部附錄C結冰包線的環境條件進行了總結，說明了自然界中存在超出CCAR25部附錄C結冰包線的結冰條件。

【關鍵詞】結冰包線；發動機引氣系統；結冰條件

0 引言

運輸類飛機適航標準25部1419條款中規定，如果申請結冰條件下的飛行驗證，飛機必須能在其附錄C確定的連續和間斷的最大結冰狀態（即結冰包線）下安全運行。飛機防冰系統的設計和驗證需要表明對規章附錄C結冰包線的符合性。

機翼防冰系統一般由發動機熱氣提供熱源。當在結冰條件下，發動機引氣系統供給空調系統和防冰系統熱氣；當在非結冰條件下，僅供給空調系統熱氣。因此，在結冰條件下的發動機引氣設計和驗證，僅需要表明結冰包線內發動機引氣系統滿足空調、防冰系統的溫度和壓力需求。

1 結冰包線和結冰條件的實際應用

1.1 結冰包線的適用性

適航標準25部附錄C規定的結冰包線主要由液態水含量、水滴平均有效直徑和環境溫度等決定，包括連續最大結冰條件和間斷最大結冰條件。結冰限制包線有2種表現形式，一種是由液態水含量、水滴平均有效直徑和環境溫度表示，另一種由環境溫度和高度表示。兩種表現形式可確定云層液態水含量同水滴直徑及高度間的相互關系。

這些結冰條件根據美國FAA等組織在北美等地區的結冰云層數據測量統計獲得，已經得到FAA、EASA和CAAC適航當局認可，為國際公認的結冰氣象條件。同時，根據咨詢通告AC20-73A，適航當局認為附錄C的結冰包線可以覆蓋99%的結冰條件。即，認為結冰條件和適航標準25部附錄C規定的結冰包線一致。

1.2 結冰探測系統結冰告警和結冰條件的關系

結冰探測系統作為輔助飛行員判斷結冰條件的一種手段，飛行環境處于結冰條件內時，結冰探測系統應發出結冰告警時。某結冰探測系統為磁致伸縮結冰探測系統，有較高的靈敏度和準確度[1，2]。其通過布置在機頭兩側風擋下的結冰探測器探測結冰條件，當任一支結冰探測器探測到結冰發出結冰告警時，即認為飛機遇到結冰條件。同時，為使結冰探測系統先于防冰部位結冰，早期探測到結冰，起到結冰探測作用，保證結冰探測的安全余度，結冰探測器的安裝位置也應進行精確分析和驗證[3]。

2 自然界超出附錄C包線的結冰條件

2015年夏天飛行期間共遭遇了7次結冰告警。結冰告警時環境溫度較高，筆者整理了結冰告警發出時對應的飛行高度、環境溫度，在附錄C結冰包線中示意出飛行高度-環境溫度點。從圖1可以看出，結冰告警時：

a）飛行高度約為17700ft時，環境溫度約為-8.2℃（總溫6.8℃），對應間斷最大、連續最大結冰包線的環境溫度為-14.4℃、-11.7℃

b）飛行高度約為20700ft時，環境溫度約為-7.3℃（總溫9℃），對應間斷最大、連續最大結冰包線的環境溫度為-20.5℃、-16.7℃；

c）飛行高度約為21700ft時，環境溫度約為-12.3℃（總溫7℃），對應間斷最大、連續最大結冰包線的環境溫度為-22.7℃、-20℃；

d）飛行高度約為23600ft時，環境溫度約為-15℃，對應間斷最大結冰包線的環境溫度約為-26.5℃；

e）飛行高度約為24200ft時，環境溫度約為-15℃（總溫5℃），對應間斷最大結冰包線的環境溫度約為-26.8℃；

f）飛行高度約為24600ft時，環境溫度約為-13.2℃（總溫9.8℃），對應間斷最大結冰包線的環境溫度為-28.7℃；

g）飛行高度約為29100ft時，環境溫度約為-25.2℃（總溫-2℃），對應間斷最大結冰包線的環境溫度約為-36.4℃。

無論在間斷最大結冰條件還是在連續結冰條件中，結冰探測系統發出結冰告警時的環境條件均超出附錄C結冰包線。也就是說，超出附錄C結冰包線的結冰條件在自然界環境中是真實存在的。

3 總結

通過實際飛行過程中結冰探測系統告警時的環境進行總結，并和適航規章25部附錄C結冰包線進行對比，發現自然界中存在超出CCAR25部附錄C結冰包線的結冰條件。因此判斷目前的通常做法：在結冰條件下的發動機引氣設計和驗證，僅需要表明結冰包線內發動機引氣系統滿足空調、防冰系統的溫度和壓力需求，是不充分的。發動機引氣系統設計和驗證時應充分考慮超出結冰包線的環境條件。

【參考文獻】

[1]張杰，周磊，張洪，葉林.飛機結冰探測技術[J].儀器儀表學報，2016-12：1578-1586.

[2]李航航，周敏.飛機結冰探測技術及防除冰系統工程應用[J].航空工程進展，2010-5：112-115.

[3]史獻林，王大偉.民用飛機結冰探測器安裝位置研究[J].科技信息，2011-8：806-807.

[責任編輯：湯靜]