飛機(jī)結(jié)冰對(duì)于飛行安全的重大危害分析

羅 茜 王亞莉

（?？诮?jīng)濟(jì)學(xué)院公共管理學(xué)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(fā)生墜落， 機(jī)上6 名機(jī)組人員、47 名乘客和2 名地面人員不幸遇難。 后事故調(diào)查證實(shí)飛機(jī)在包頭機(jī)場(chǎng)過(guò)夜時(shí)存在結(jié)霜的天氣條件，飛機(jī)起飛前沒(méi)有進(jìn)行除霜冰。 飛機(jī)起飛過(guò)程中，由于機(jī)翼污染使機(jī)翼失速臨界迎角減小。 當(dāng)飛機(jī)剛剛離地后，在沒(méi)有出現(xiàn)警告的情況下飛機(jī)失速，飛行員未能從失速狀態(tài)中改出，直至飛機(jī)墜毀。2006 年6 月3 日，我國(guó)空軍一架軍用運(yùn)輸機(jī)執(zhí)行任務(wù)中， 在安徽某地失事墜毀，機(jī)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(jié)冰區(qū)域，飛機(jī)空中結(jié)冰，導(dǎo)致失控墜毀。 由此可見(jiàn)飛機(jī)結(jié)冰對(duì)于飛行安全有致命威脅。 在國(guó)際、國(guó)內(nèi)航空飛行史上，曾多次出現(xiàn)因飛機(jī)結(jié)冰而引發(fā)的飛行事故。 因此，飛機(jī)結(jié)冰已被公認(rèn)為是一種危及航空飛行安全的重要天氣現(xiàn)象。

1 飛機(jī)結(jié)冰與結(jié)冰環(huán)境

飛機(jī)結(jié)冰是飛機(jī)機(jī)身表面的某些部位聚集冰層的現(xiàn)象。它是由云中存在的過(guò)冷水滴或過(guò)冷雨滴碰到機(jī)體后凍結(jié)而成的， 有時(shí)也可以由大氣中的水汽直接在機(jī)身表面凝結(jié)而成，特別是在云中溫度低于零攝氏度時(shí)，極易導(dǎo)致飛機(jī)結(jié)冰。飛機(jī)在氣溫?cái)z氏0℃至-10℃間之高空飛行，機(jī)體上最容易結(jié)冰；尤其是積狀云如積云、積雨云和層積云等存在過(guò)冷卻水滴，飛機(jī)飛過(guò)，空氣受擾動(dòng)，過(guò)冷卻水滴立刻結(jié)冰覆著于機(jī)體上，數(shù)秒鐘內(nèi)機(jī)體上就會(huì)有嚴(yán)重的結(jié)冰；空氣中若濕度大，含有過(guò)冷卻水，容易構(gòu)成升華作用，飛機(jī)穿越其間，空氣略受擾動(dòng)，迅速凝聚積冰。 全年中，飛機(jī)結(jié)冰主要出現(xiàn)在冬半年，且飛行高度在海拔3000 米左右的結(jié)冰概率最大。

飛機(jī)結(jié)冰從冰塊結(jié)構(gòu)、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(jié)十分堅(jiān)固，表現(xiàn)為飛機(jī)表面的強(qiáng)結(jié)冰，是對(duì)飛行安全影響最大的冰種。 它除了改變飛機(jī)的氣動(dòng)特性外，結(jié)冰較厚時(shí)，還可使飛機(jī)重心發(fā)生改變，產(chǎn)生附加的俯仰力矩，破壞飛機(jī)的穩(wěn)定性和操縱性；破碎后的明冰還可能吸入發(fā)動(dòng)機(jī)而損傷發(fā)動(dòng)機(jī)。 毛冰表面粗糙不平，凍結(jié)也比較牢固， 容易在溫度為-5～-15℃的云團(tuán)中形成，對(duì)飛機(jī)氣動(dòng)特性的改變也很明顯。 當(dāng)飛機(jī)由低于0℃的區(qū)域進(jìn)入較暖的區(qū)域時(shí)， 水汽會(huì)在機(jī)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(jié)構(gòu)松脆，較容易排除；霧凇和霜多出現(xiàn)在風(fēng)擋等部位，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響飛行員的視線,干擾飛機(jī)的正常起飛和著陸。 不管出現(xiàn)任何結(jié)冰狀態(tài)，本著民航運(yùn)行安全的要求，飛機(jī)需要凈形狀態(tài)運(yùn)行。

2 飛機(jī)結(jié)冰部位及危害

飛機(jī)機(jī)體結(jié)冰主要在飛機(jī)的突出部位，如，機(jī)翼尾翼的前緣、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口、空速管、飛機(jī)天線、風(fēng)擋等。 飛機(jī)結(jié)冰會(huì)使飛機(jī)的空氣動(dòng)力性能變壞，減小升力，增加阻力，減少推力。 機(jī)翼、尾翼前沿結(jié)冰使翼型改變，降低升力，破壞操縱性能；進(jìn)氣道前緣結(jié)冰則會(huì)導(dǎo)致進(jìn)氣不暢，影響發(fā)動(dòng)機(jī)推力，如果冰層碎裂，冰塊吸入發(fā)動(dòng)機(jī)還可能打壞發(fā)動(dòng)機(jī)；空速管冰影響飛機(jī)速度表的正確指示；風(fēng)擋結(jié)冰，妨礙飛行員實(shí)行目視飛行；天線結(jié)冰，影響正常陸空通訊或造成通訊導(dǎo)航信息的中斷。 總之，飛機(jī)各部位都不允許結(jié)冰。

3 飛機(jī)結(jié)冰對(duì)飛行性能影響

飛機(jī)結(jié)冰使向飛機(jī)主要系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確： 飛機(jī)的速度、高度可能因此被扭曲，求助系統(tǒng)陷入癱瘓。 首先，飛機(jī)積冰后冰塊污染機(jī)翼尾翼會(huì)破壞飛機(jī)的空氣動(dòng)力性能。 當(dāng)機(jī)翼和尾翼積冰時(shí)，能使飛機(jī)的空氣動(dòng)力特性和飛行特性顯著變壞，由于積冰，機(jī)翼翼型破壞,摩擦阻力和壓差阻力都增大。根據(jù)有關(guān)方面的飛行試驗(yàn)，機(jī)翼、尾翼積冰時(shí)，其阻力增加占飛機(jī)因積冰引起總阻力增加約70%～80%， 若在大迎角下飛行時(shí)，更突出，如果積冰層較厚，還會(huì)使飛機(jī)的重心位置改變，從而影響飛機(jī)的安定性，若在機(jī)翼后緣積成冰脊還會(huì)使飛機(jī)發(fā)生滾轉(zhuǎn)大速度下失速，引起飛機(jī)事故。 結(jié)冰可使得飛機(jī)的起飛過(guò)程變得艱難，可能導(dǎo)致飛機(jī)離地后墜毀、或者用盡跑道都不能離地升空等現(xiàn)象。

其次，飛機(jī)積冰后嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作，降低發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率，甚至使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生故障引起發(fā)動(dòng)機(jī)停車。 當(dāng)飛機(jī)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(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口上出現(xiàn)積冰。 這樣就會(huì)使進(jìn)氣量減少，進(jìn)氣氣流不順暢，造成飛機(jī)推力損失，甚至發(fā)動(dòng)機(jī)停車。 在飛機(jī)其他部位沒(méi)有結(jié)冰時(shí)，噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道有時(shí)會(huì)有積冰。 因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)吸入空氣，實(shí)現(xiàn)絕熱空氣膨脹做功降低溫度，飛行實(shí)踐證明，當(dāng)外界氣溫等于小于+5°C時(shí)，噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口部分可以發(fā)生結(jié)冰。

最后，飛機(jī)積冰后影響儀表和通訊，妨礙飛行員目視飛行。飛機(jī)風(fēng)擋上一旦結(jié)冰，會(huì)影響到飛行員的視野，干擾飛行員的正常飛行，乃至飛機(jī)的正常起降。 飛機(jī)的空速管、天線等儀表、設(shè)備部件通常裸露在飛機(jī)的外表面，較容易結(jié)冰。 空速管結(jié)冰后,會(huì)導(dǎo)致速度表顯示錯(cuò)誤,影響飛行員對(duì)飛機(jī)狀態(tài)的判斷；天線積冰可能會(huì)使無(wú)線電通信失效，中斷聯(lián)絡(luò)。 強(qiáng)烈積冰能使天線同機(jī)體相接，發(fā)生短路，會(huì)造成無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備失靈。

4 飛機(jī)積冰現(xiàn)有的處置措施

在寒冷環(huán)境中的飛機(jī)在起飛前需接受除冰防冰處理，通常做法是使用機(jī)場(chǎng)除冰車對(duì)飛機(jī)機(jī)身、特別是機(jī)翼噴射除冰液，化學(xué)除冰，使用防凍液噴灑到防冰表面進(jìn)行防冰或除冰。但客機(jī)除冰防冰方式有多種，除化學(xué)除冰外還有發(fā)動(dòng)機(jī)熱氣除冰、電熱除冰。 氣熱防冰中噴氣飛機(jī)的熱氣源引自發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)，活塞發(fā)動(dòng)機(jī)則要用加熱器加熱空氣，把熱空氣通過(guò)導(dǎo)道送到需防冰的部位防止結(jié)冰。 氣熱防冰用于機(jī)上防冰面積較大的部位，如機(jī)翼前緣、尾翼前緣、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道前緣。電熱防冰主要是利用電阻把電能轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)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(fēng)擋玻璃的防冰。 空速管內(nèi)裝有功率很大的電阻絲，在結(jié)冰時(shí)通電把冰融化；風(fēng)擋玻璃則通過(guò)玻璃上的金屬涂層加熱。 同時(shí)，德國(guó)科研人員2007 年研制出一種魚蛋白涂料，涂在飛機(jī)機(jī)翼表面，可有效地防止飛機(jī)在高空飛行中結(jié)冰。

飛機(jī)結(jié)冰在飛機(jī)飛行過(guò)程中全年都容易出現(xiàn)，特別是夏季，大氣中含水量偏高。 飛機(jī)結(jié)冰嚴(yán)重威脅飛行安全，為了保障飛行安全，飛機(jī)在地面?？繒r(shí)一定要做到嚴(yán)格防冰，凈形狀態(tài)起飛，空中飛行時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行防冰除冰程序，確保運(yùn)行全程的飛行安全。S

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