飛機發動機積冰的原因與對策

陳至銳

摘 要：飛機的誕生是人類社會科技發展的里程碑，給人們的出行帶來了極大的便捷，為了保證飛機的飛行安全，需要針對積冰問題采用科學合理的解決策略。現如今，我國的飛機發動機積冰預報技術還不夠成熟。本文主要針對飛機發動機的工作原理，與現有的飛機積冰實例進行簡要分析，探討積冰形成的原因，并針對存在的問題總結合理的除冰方法。

關鍵詞：飛機結冰 發動機對策 除冰分析

中圖分類號：V321.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）11（b）-0078-02

通常大家所說的飛機積冰，其實就是飛行中的飛機遇到云中低溫的氣水而形成的水滴結冰現象。飛機分為活塞式和噴氣式，發動機結冰主要發生在噴氣式飛機上，而飛機其他部位像飛機翅膀、飛機尾部、旋轉槳葉、擋風玻璃和總壓管等結冰容易發生在普通飛機上，因為飛機發動機結冰比飛機其他部位結冰復雜。現實中，研究人員對這方面的研究也少，對積冰的預報十分困難，如果積冰現象嚴重，容易造成事故，所以，對飛機發動機積冰的原因研究以及如何防范顯得尤為重要，以下就針對這一問題做進一步的探討。

1 造成飛機發動機結冰的因素

1.1 云中的溫度、濕度、氣流以及地形的變化

飛機發動機的結冰一般形成于溫度低于0℃的云層中，當溫度越來越低，會導致過冷水滴越來越少，所以說，在低于-20℃的云層中，飛機是不容易出現積冰的，當氣溫在0℃以上20℃以下時，發生積冰的概率是80%；當氣溫在-2℃以下-10℃以上時，發生積冰的概率是68%，這個溫度段也是強積冰段。如果濕度大，也會形成結冰，而濕度又與溫度露點息息相關，溫度露點越小，濕度越大，積冰一般是發生在露點值小于7℃的環境中，其中0℃～5℃最容易發生積冰。另外，云中的氣流大也容易造成積冰，因為氣流大會導致水量和水滴都增大，這時候容易形成明冰，由于積冰水平方向的范圍比較窄，當它處于水量大且水滴多的環境中，最容易形成積冰，還有顛簸因素也會引發結冰，研究顯示，積云的發展階段直接影響了積冰的強弱。此外，地形對積冰的影響也不可忽視，飛機經常需要穿越山峰，而此時如果遇到地形被抬升，風力增大，導致云層大量生成的話，過冷水滴也被迫增多，這時積冰就會非常嚴重了。

1.2 飛機的飛行動態以及發動機的工作動態

當飛機飛行速度比壓氣機的進口速度還小時，氣流會降溫，如果氣流潮濕，并且氣溫降到一定溫度時，就會發生積冰。飛行速度變小一般發生在飛機的下降階段，或者登陸地面階段，還有一些階段，像飛機起飛的初始時刻、飛起時地面滑行時刻和地面試飛時刻都會導致飛機飛行速度減小，歷史上曾經發生過多次相關的事件。在1984年的冬季，某飛機在穿梭云層的下降過程中出現了發動機積冰，在1982年的冬季，某戰斗機在地面試飛時刻，當發動機的油門減小到一定程度，然后飛機的進氣道出現了2mm的冰，當油門增大到最大程度時，冰又發生融化。

1.3 大氣的溫度變化和水汽充沛情況的影響

大氣的溫度變化和水汽充沛情況也是引起飛機發動機積冰的重要因素，這兩者都是在大氣無云的情況下，這兩類航空氣象的預報難度也較高。在目前的情況下，還無法完成發動機結冰的預報，能做的只是根據飛機的羽翼結冰位置進行預報。

2 飛機發動機積冰前的防御措施

在飛機飛行前，相關人員需要先了解清楚飛機的天氣情況，詳細分析飛行區的降水量、飛行路線的高度以及區域的氣溫變化，尤其注意0℃到-20℃的溫度。飛機起飛前必須檢查清楚防冰裝置是否損壞，如果冬天飛行時飛機表面已經有積冰了，必須要清除之后，才能起飛。飛行中，想達到防止結冰的目的，必須提前啟動飛機的防冰裝置，如果出現嚴重積冰情況，防冰裝置不能起作用時，應該及時脫離積冰區域。

3 飛機發動機結冰時的處理方法

飛機發動機結冰時，應該通過變化飛機運行路線和飛機高度來避開結冰的區域。如果未能及時避開結冰區，可以利用除冰的裝置來除冰。這時如果發動機積冰不是很嚴重，而且飛機運行的時間短可以考慮繼續飛行；如果發動機積冰很嚴重，已經影響到飛行的正常時，要想辦法脫離積冰區域。目前，常用的脫離方法有兩種類型，即變化飛行高度和改變飛機方向，在云層密度小的情況下可以改變飛機方向，在云層密度大的情況下，需要改變飛行的高度。

在飛機發動機結冰的情況下，必須要重點關注飛機的運行狀態，這時不能急轉彎、突然上升或旋轉飛機。將要登陸地面時如果收緊油門會導致飛機失控，造成嚴重的后果。飛行員在處理發動機積冰時，首先要做好飛行地天氣情況、氣象預報和飛行匯報的收集工作，從中了解到相關區域的積冰狀況；其次需要時刻關注飛機周圍的環境，尤其是夜晚的氣溫，是否造成飛機部件的積冰；對于飛機上的防冰設備，做到熟練使用。總之，飛行員必須清楚積冰的嚴重性，提高警惕性。

4 解決飛機發動機積冰的其他對策

安全是衡量一個國家航空業發展成效的一個重要標志，要實現從民航大國朝著民航強國的轉變，必須要采取科學的措施提高安全水平，關于飛行安全的問題，是一個系統、復雜的工程。整個飛行安全體系由“人”“機”“環”三個部分有機組成，三者是相互作用、息息相關的，要保證飛行安全，需要關注各個細節內容，從系統、整體、全面的角度來分析問題、思考問題，制定出整體的安全防御體系。在飛行安全中，發動機積冰是一個重點關注的問題，為此，各個航空公司要加強相關人員安全與應急技能的培訓，實現國內外培訓資源的整合，科學設置培訓內容，為地面人員、機組人員提供系統、專業的教育培訓，如可以借助基于視覺的多媒體培訓教材，提高相關人員應對特殊情況的操作水平。此外，還要大力推廣安全管理系統（SMS），從系統論角度出發，以現有積冰安全管理模式作為基礎，實現組織結構、安全方針、安全管理程序、內部監督機制的有機結合，構建出獨具特色的安全管理系統，提升我國民航業的發展水平。

此外，還要積極開展新型除冰設備的研究，就我國的發展情況來看，關于飛機發動機除冰技術的研究還存在一定的缺陷，現行的積冰探測系統，只能夠感知到積冰的速率與積冰厚度，無法預測到發動機積冰對飛行穩定性、飛機性能、操作性的影響，更難將相關信息傳遞給機組人員。因此，相關部門要加強技術創新，積極研發先進的探測系統，保證飛行安全。

5 結語

發動機積冰問題嚴重影響著飛機的飛行安全，目前，現代化噴氣式飛機的發動機中，一般都配備了防冰系統，但是，這種裝置的功能只是防冰而不是除冰。為了盡可能減小積冰因素的影響，在飛行過程中，提前打開防冰系統，做到防患于未然。

參考文獻

[1] 孫晨赫.淺談飛機積冰對飛機安全的影響[J].軍民兩用技術與產品，2015（16）.

[2] 王天奎，關春玲.飛機積冰預報方法淺析[J].中國科技博覽，2016（6）：138.

[3] 杜麗娟.飛機積冰對飛行安全的影響研究[J].科技視界，2017（1）：207.

[4] 劉風林，孫立潭，李士君.飛機積冰診斷預報方法研究[J].氣象與環境科學，2011，34（4）：26-30.

[5] 劉開宇，張云瑾，龔婭.一次飛機積冰氣象條件的診斷分析[J].云南大學學報：自然科學版，2008（S1）：344-346.endprint