飞机积冰形成的主要条件及其影响

飞机积冰形成的主要条件及其影响

侯鹏涛,于晓,张国一,郭杰

郑州航空工业管理学院 河南省郑州市 450018

摘要：气侯要素是影响飞机安全性、平稳航行的关键要素之一。本文关键以积冰为例，首先详细介绍了飞机积冰构成的关键标准，然后剖析了积冰对飞机航行的影响，最后得出了科学合理的处理策略，以期保证飞机的安全性、平稳运作。

关键词：积冰；飞机飞行；影响；处理对策

1飞机积冰形成的主要条件

飞机积冰的形成主要包含2个条件：其一为大气中可见的雾、降水等水滴引起的，其二是适宜的温度条件造成的，即0℃。在标准大气中，海平面气温通常是15℃。结合温度的垂直下降速率，每增加1000英尺，温度就会下降2℃。因此，产生积冰的高度大约为8000英尺，即8000英尺的温度为0℃，若飞机进入雨天、云层区域，空气中的水滴就会与飞机机体上进行碰撞，形成冰晶，这些冰晶会附着在飞机机体表面，导致飞机积冰。当飞机从高空航线下降的过程中，尽管环境温度升高至0℃以上，但因为飞机的长期环境在0℃以下，所以飞机机身表面的温度仍不超过0℃，这是因为若碰到降水、云层等天气导致飞机积冰。

2积冰对飞机飞行的影响

2.1发动机积冰对飞机飞行的影响

发动机积冰包括汽化器积冰与进气口积冰。其中，汽化器积冰会导致发动机出现熄火问题；一般情况下，吸气式发动机汽化的时候，外面吸入的空气温度往往会降低15℃。若空气中有足够的水分子，则极易结冰。 积冰会在转盘、文丘里管的内壁上积聚，逐渐导致管口越来越小，吸入的空气量也随之变少，这会应汽发器的稳定运行，还可能会使得动机熄火。进气口积冰会导致进气口被阻塞，空气没有办法进入发动机，这可能造成发动机引擎熄火。

2.2操纵面积冰对飞机的影响

副翼、升降舵以及方向舵均属于飞机的操纵面。在飞机出现积冰之后，会对其重心的位置带来改变，这将使得飞机的杠杆力以及控制效率带来不利影响，从而影响飞机的横向、纵向动态稳定性以及静态稳定性。若长期处于积冰环境中，还会使得操作系统出现故障。此外，小型飞机基本上无任何除冰设备，假如控制面板失效，则极易引发安全事故。

2.3升力面积冰对飞机飞行的影响

飞机的升力面积若面临积冰会给飞机正常飞行升力不足，还会造成飞机失速。机翼表面积冰会导致飞机无法平稳飞行。假如机翼的形状因为积冰而被破坏，带来的升力将比以前小。在飞机起飞中，其没有办法获得充足的地面升力，飞机将再次撞击地面。另一个影响是尾翼失速。在进近阶段，飞机的襟翼完全伸展，此时在水平稳定器上的空气动力学负载最大。因为积聚在水平稳定器上的冰的左右两侧通常是不对称的，因此飞机会由于不均匀的力而偏向一侧，水平稳定器上的结冰会代转公飞机的俯仰和静态稳定性变差。俯仰操作性能下降。飞行员若没有办法观察到尾翼上的积冰，一旦操作失误，极有可能会酿成惨剧。

2.4皮托管静压孔积冰对飞机飞行的影响

皮托管的静压孔与飞机的空速表、垂直升降率表、高度表具有紧密关联性。这里以空速表为例。空速表是一种对飞机速度进行测量的仪器。若积冰使得飞机的皮托管和静压孔发生阻塞，则会对空速表造成不利影响。只有当皮托管被阻塞时，空速指示器值才伴随着飞机高度的增加有所上升，防止则变小。若皮托管静压孔同时被堵住，则空速表会失效，影响飞机正常操作。

2.5 燃油积冰对飞机飞行的影响

飞机所要用到的燃料通常难以冻结，但是在有些状况下，燃料箱中的燃料会与水混合。这些水可能会在低温环境中结冰，并且小冰块可能会堵塞燃油口并使得燃油没有办法正常运输。在航班运行中，若发生此类问题，发动机势必会熄火，从而严重威胁到航班运行安全。

2.6天线结冰对飞机飞行的影响

飞机的通讯导航设备均要凭借天线工作。某些天线不仅是接收器也是发射器。可以说飞机设备的运行中发挥着十分关键的作用。天线上若出现积冰则往往会使得天线破裂并对雷达通信造成极大干扰，从而对飞机安全稳定运行带来不利影响。

3飞机积冰处理对策

3.1飞行之前采取有效预防措施

在飞机飞行之前，需要分析起飞、降落地点和航线的天气状况，熟悉掌握飞机飞行的航线区域的天气候状况，并了解积冰预报信息，分析判断可能的结冰状况，以及制定有些的预防措施。与此同时，要认真查看飞机的除冰仪器设备是否完好，并做好积冰防御以及除冰的准备。若飞机机身已经有结霜，那么需要及时进行清洁。对于起飞前已停放很长时间的飞机，建议在滑行前检查飞机的控制系统。起飞前完成发动机测试，确保飞机安全飞行。

3.2飞行过程中关注气象条件的变化

在碰到积冰天气的时候，需要及时将防冰除冰设备开启，并及时了解飞机除冰的状况。除冰的时候，需要注意冰块掉落也会导致发动机出现损坏。应对各种发动机性能参数的变化情况进行监控，并进行特殊处理，确保航班安全运行。

3.3现代防冰、除冰技术

3.3.1电热防冰技术

电动防冰是对飞机积冰进行控制的科学方法。电加热防冰是指在飞机上易于积冰的零件中使用发热量高的零件，并使用周期电的方法消除积冰。这种方法主要以热空气作为能源，并不断加热以确保飞机的温度，防止飞机积冰，此方法不仅可以有效为飞机保温，而且还能够使能耗大幅下降。

3.3.2气热除冰技术

为了防止飞机在飞行过程中结冰，还可以对采取气热除冰技术措施。飞机在运行过程中，发动机运转期间会带来热空气。此时可以将这部分热空气引入机翼、尾翼等易形成积冰的部分，使其温度更高，进而能够较好地防止积冰的形成，确保飞行安全。

3.3.3液体除冰

液体防冰的方法就是对易于结冰的飞机部件施加一层防冻剂，以便在空气中的气流非常冷时保护飞机部件的温度不会下降，从而防止出现积冰现象。在工作中，通常将乙醇、异丙醇、乙烯乙二醇等用作防冻剂​​。当使用液体防冰方法时，需要注意采取科学合理的方法将液体施加到易冻结的部件上。一般可使选择雾气分布的方法将防冻剂通过中心管引导到排泄孔，然后与空气混合，然后再进行高速喷头在飞机上喷洒了一层防冻膜以避免飞机产生积冰。

3.3.4机械除冰

机械除冰也是处理冰块的一种非常可靠的技术措施。机械除冰包括电脉冲除冰以及气动除冰。这两种除冰技术措施的原理就是利用飞机震动装置来震碎飞机上的积冰，然后利用气流将其吹走，从而达到除冰的目的。如今，大多数飞机都使用气动除冰系统。在飞机碰上复杂天气并且在飞行过程中遭遇积冰时，便能够启动飞机上的除冰装置以及时将积冰消除，确保飞行安全。

结束语

总之，积冰常常会给飞机造成不同程度的危害，还会对航班公司造成巨大的经济损失。飞机不同的部位遭遇积冰，对飞机飞行的影响也有所区别，但都不利于飞机安全运行。因此，加强飞机积冰现象的有效预防工作十分重要。不管是起飞前还是起飞后均应关注天气预报，一旦遭遇积冰，要及时采取科学合理的措施进行应对，尽可能保障飞机安全飞行，保护人们生命财产安全。

参考文献：

[1]张宇飞.浅析飞机积冰与航空安全[J].科技风,2013(7):194-197.

[2]杜丽娟.飞机积冰对飞行安全的影响研究[J].科技视界，2017（01）.