王冉

隨著寒冬季節(jié)的到來，北方大多數(shù)機(jī)場(chǎng)開始出現(xiàn)寒冷天氣，降雪、結(jié)冰、凍霧、凍雨隨之開始影響民航安全。做好除防冰的工作一直是寒冷天氣的重中之重。雖然在此之前，美國發(fā)生過因?yàn)槌ぷ鳑]做好而造成飛機(jī)墜毀的事故，但2004年11月21日包頭空難發(fā)生后，無污染起飛的概念才徹底深入人心。本文著重從理論上對(duì)結(jié)冰的原理、以及結(jié)冰對(duì)飛行的危害加以介紹。

飛機(jī)結(jié)冰的危害

對(duì)飛機(jī)來說，結(jié)冰是一個(gè)正常的現(xiàn)象，如果在飛機(jī)的某個(gè)或某些部位結(jié)冰并逐漸積累形成一定的面積或厚度就叫做積冰。但在飛行中如果飛機(jī)積冰，那么這絕對(duì)是個(gè)壞消息，因?yàn)榉e冰或多或少都會(huì)影響飛行狀態(tài)，危及飛行安全，嚴(yán)重積冰還可能引發(fā)飛行事故甚至空難。

飛機(jī)結(jié)冰時(shí)，冰層會(huì)破壞空氣流經(jīng)機(jī)翼表面時(shí)的正常氣流，降低翼形產(chǎn)生升力的能力。冰層的實(shí)際重量與積冰所產(chǎn)生的翼形表面的亂流相比，前者對(duì)飛機(jī)帶來的影響幾乎可以忽略不計(jì)。飛機(jī)結(jié)冰時(shí)，動(dòng)力裝置會(huì)自動(dòng)增加推力來補(bǔ)償由于結(jié)冰帶來的額外阻力，迎角也會(huì)增大來維持升力，這樣就更容易在機(jī)翼和機(jī)身的下表面積冰。飛機(jī)的任何迎風(fēng)面都有可能積冰，不光是機(jī)翼、螺旋槳、風(fēng)擋，而且還有天線、通風(fēng)口、進(jìn)氣道等沒有防冰保護(hù)的表面都可能會(huì)積冰。有時(shí)結(jié)冰對(duì)天線引起的振動(dòng)足以將天線折斷。在中度到嚴(yán)重結(jié)冰條件，輕型飛機(jī)會(huì)積冰嚴(yán)重到不能繼續(xù)飛行的地步，如有時(shí)飛機(jī)會(huì)在比正常大的速度失速，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)非正常的橫向滾轉(zhuǎn)和俯仰姿態(tài)等。

結(jié)構(gòu)積冰就是粘在飛機(jī)外表面的冰，有霜冰（毛冰）、明冰和混合冰之分。霜冰（并不是霜）有粗糙、乳白色的外表，沿飛機(jī)的表面輪廓形成，霜冰形成后很容易通過飛機(jī)的除冰和防冰裝置除去。明冰（有時(shí)也叫光滑冰）通常明亮而平滑，但它經(jīng)常包含一些空氣蜂窩，變成半透明的形態(tài)。明冰形成的越快，形狀就越不規(guī)則，經(jīng)常在機(jī)翼的上表面或下表面以“號(hào)角”的形狀出現(xiàn)。明冰密度大，堅(jiān)固，通常很難擊碎?；旌媳褪撬兔鞅鶅烧呒嬗械囊环N積冰狀態(tài)。

通常機(jī)翼積冰會(huì)破壞流經(jīng)其表面的空氣流，降低機(jī)翼的最大升力，減小機(jī)翼產(chǎn)生最大升力時(shí)的迎角，逆向影響飛機(jī)的操縱性能，顯著增加飛機(jī)的阻力。風(fēng)洞試驗(yàn)和飛行測(cè)試證實(shí)，霜、雪及薄冰（在前緣裝置和機(jī)翼上表面）即使在厚度和粗糙度上都小于一層普通砂紙的情況下也能降低飛機(jī)30%的升力，增加40%的阻力。更大程度上的積冰能降低8%的升力，同時(shí)增加80%的阻力。

雖然許可飛入結(jié)冰條件的航空器都把關(guān)鍵部位（發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩、大翼前緣）當(dāng)成防冰保護(hù)區(qū)，但是非防冰保護(hù)區(qū)在積冰時(shí)產(chǎn)生的阻力也是不能忽略的，美國國家航空航天局（NASA）的研究證明，即使防冰保護(hù)區(qū)的積冰全部清除的話，仍然有近30%的阻力是來自非防冰保護(hù)區(qū)的積冰產(chǎn)生的。這些非保護(hù)區(qū)包括：各種天線、襟翼鉸鏈、機(jī)身前部、風(fēng)擋雨刷、機(jī)翼下吊架、操縱舵面輔助裝置等。

在飛機(jī)表面溫度降到0度或以下，并且存在可見水汽時(shí)就會(huì)有冰形成，再好的飛行計(jì)劃也存在變數(shù)。雖然目前的技術(shù)手段能夠不同程度地預(yù)測(cè)出空中結(jié)冰區(qū)的大體位置及可能會(huì)隱藏的危險(xiǎn)，然而想得到結(jié)冰區(qū)的準(zhǔn)確位置和具體高度范圍卻不是那么容易的，山脈、水體、風(fēng)、溫度、水汽含量、大氣壓力等都在天氣現(xiàn)象的形成及變化中扮演著重要的角色。鋒面和低氣壓區(qū)都是結(jié)冰的高危區(qū)，但有足夠水汽含量的孤立的云體也足以讓飛機(jī)產(chǎn)生嚴(yán)重積冰。

凍雨或過冷毛毛雨是“結(jié)冰”這類危險(xiǎn)氣象條件的“終極殺手”，飛入這類氣象條件會(huì)讓飛機(jī)大翼上下表面很快結(jié)冰并逐漸積累，迅速使大翼氣流分離，只需幾分鐘的時(shí)間就會(huì)讓飛行形勢(shì)變得極度危險(xiǎn)。凍雨和凍毛毛雨，包括云上過冷水汽有時(shí)會(huì)在鋒面附近出現(xiàn)，如果你的飛行路徑要穿過鋒面，那么飛行員一定要了解這個(gè)鋒面存不存在凍雨、凍毛毛雨或其他危險(xiǎn)天氣條件（如隱藏的雷暴）等。如果必須飛越鋒面，那么選擇最短穿越鋒面的路徑，盡量不要長(zhǎng)時(shí)間呆在鋒面內(nèi)。

飛機(jī)的除防冰設(shè)備

（以波音737飛機(jī)為例）

所謂防冰就是當(dāng)航空器在進(jìn)入結(jié)冰條件之前，即飛機(jī)還未結(jié)冰之前采取措施防止飛機(jī)結(jié)冰，像空速管加溫、風(fēng)擋加溫、發(fā)動(dòng)機(jī)防冰等。除冰是指在航空器已經(jīng)結(jié)冰，即積冰已經(jīng)到一定程度時(shí)，為了不影響飛行，把已經(jīng)形成的冰除掉，如大翼除冰（波音737飛機(jī)上無此設(shè)備）。

當(dāng)存在結(jié)冰條件或預(yù)計(jì)會(huì)有結(jié)冰條件時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)防冰一定要接通，除非在爬升和巡航過程中靜氣溫在-40攝氏度或以下。注意35000英尺以上使用機(jī)翼防冰可能會(huì)造成引氣跳開或座艙釋壓。

大翼防冰（Wing Anti Ice）：大翼防冰的效率非常高，在空中經(jīng)常用來進(jìn)行除冰，接通1分鐘的時(shí)間就足以除掉翼上所有的冰。在地面上持續(xù)結(jié)冰條件下要保持大翼防冰接通。

大翼防冰的工作邏輯很有趣，在地面上，當(dāng)油門桿前推到能觸動(dòng)起飛形態(tài)警告范圍內(nèi)時(shí)，向大翼防冰的供氣會(huì)自動(dòng)終止；收回油門桿，會(huì)重新開始供氣進(jìn)行防冰。這樣就可以在飛機(jī)起飛時(shí)無需檢查大翼防冰是否打開。大翼防冰電門像自動(dòng)油門一樣是由電磁線圈力保持的，當(dāng)飛機(jī)離地后會(huì)自動(dòng)跳開，以避免爬升過程中影響發(fā)動(dòng)機(jī)推力。

和發(fā)動(dòng)機(jī)防冰不同，大翼防冰使用的是引氣混合總管，這樣可以保證在一發(fā)失效時(shí)另一側(cè)的機(jī)翼仍然可以防冰，并且只有前緣縫翼有防冰，前緣襟翼并沒有防冰功能。2005年6月，波音公司宣布737系列的飛機(jī)大翼防冰范圍從翼根一直外延到翼尖，這樣飛機(jī)可以在低高度結(jié)冰條件下長(zhǎng)時(shí)間飛行而不受結(jié)冰困擾，而之前生產(chǎn)的波音737NG飛機(jī)大翼外側(cè)是沒有防冰的。對(duì)于波音737NG飛機(jī)，空中接通大翼防冰超過5秒后，失速管理機(jī)構(gòu)會(huì)認(rèn)為機(jī)身已結(jié)冰，從而相應(yīng)調(diào)整抖桿速度和速度帶顯示。

發(fā)動(dòng)機(jī)防冰（Engine Anti Ice）：發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩是迎風(fēng)面，很容易結(jié)冰并積累，形成大塊冰后一旦碎裂，就會(huì)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)損傷飛速旋轉(zhuǎn)的葉片，所以發(fā)動(dòng)機(jī)罩一定要防冰。波音737-3/4/500的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片中央轉(zhuǎn)子是曲面圓錐形狀，這樣雖然可以把冰甩離葉片中央?yún)^(qū)，可這種形狀很難避免冰的形成，波音737NG飛機(jī)就做了很好的改進(jìn)，它把中央轉(zhuǎn)子做成也是錐形但有個(gè)鋒利的錐尖，這樣就在很大程度上避免了冰的形成，又可以把一旦形成的冰甩離。

發(fā)動(dòng)機(jī)防冰使用各自相應(yīng)的引氣，在空中和地面存在結(jié)冰條件時(shí)一定要打開。當(dāng)防冰引氣管道溫度超過440攝氏度或壓力達(dá)到65PSI時(shí)，琥珀色的COWL ANTI-ICE燈就會(huì)亮，這時(shí)應(yīng)該減小相關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力直到該燈熄滅。打開大翼防冰和發(fā)動(dòng)機(jī)防冰時(shí)，藍(lán)色的VALVE OPEN燈會(huì)先明亮再暗亮，但有時(shí)打開大翼防冰后VALVE OPEN燈保持明亮，這是因?yàn)榇笠矸辣铋T是靠氣動(dòng)力操縱的，只有當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)推力達(dá)到一定的范圍才能將其打開。

機(jī)體目測(cè)結(jié)冰參考（Airframe Visual Icing Cues）：這里機(jī)體包括發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)翼等各個(gè)組成部分。結(jié)冰探測(cè)裝置是波音737飛機(jī)的可選項(xiàng)目，機(jī)組可以根據(jù)駕駛艙顯示明確知道飛機(jī)是否結(jié)冰，但目前大多數(shù)航空公司都沒有選裝這種設(shè)備。要特別注意，當(dāng)存在可見水汽和在特定溫度范圍時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)防冰要立即打開，不要等見到結(jié)冰形成后再采取行動(dòng)，避免發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)冰后才開防冰。

1、雨刷條下有冰，輕度結(jié)冰。

雨刷下是冰形成的第一個(gè)地方，微小冰體撞擊在風(fēng)擋上積累在雨刷下，因?yàn)榇颂幈渴軟_擊氣流和風(fēng)擋加溫影響，所以這并不能給積冰量大小提供依據(jù)。

2、雨刷螺母上有冰，中度積冰。

如果見到此處結(jié)冰，可以斷定機(jī)體其他地方也已經(jīng)積冰。如果預(yù)計(jì)航線的任何階段有結(jié)冰條件并且落地機(jī)場(chǎng)的溫度在8攝氏度或以下，那么在起飛機(jī)場(chǎng)一定要對(duì)最大起飛爬升重量重新進(jìn)行修正，具體參見各飛機(jī)性能手冊(cè)。

3、風(fēng)擋中央支柱兩側(cè)有冰，嚴(yán)重積冰。

如果冰能在光滑而且加熱的風(fēng)擋玻璃上形成，這表明積冰情況已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重了，甚至都能想象得到冰沿機(jī)體的外形結(jié)成厚厚的一層，更何況像安定面、各種伸出部位都沒有加熱裝置。FAA的建議是：碰到這種情況，馬上離開該區(qū)域。

結(jié)冰天氣飛行技巧

1、航前準(zhǔn)備

在冬季，機(jī)組進(jìn)入直接準(zhǔn)備時(shí)，應(yīng)認(rèn)真檢查飛機(jī)。如果發(fā)現(xiàn)飛機(jī)上有冰雪霜，應(yīng)及時(shí)通知維修人員進(jìn)行清除。在推飛機(jī)開車前應(yīng)再次對(duì)飛機(jī)全面檢查，防止重新出現(xiàn)的冰層。著重檢查機(jī)翼表面、前緣縫翼、水平安定面、垂直安定面和方向舵、機(jī)身、空速管、溫度探測(cè)器和迎角傳感器、靜壓孔、各進(jìn)氣口和泄放口、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道、風(fēng)扇葉片、起落架和起落架傳感器。檢查時(shí)應(yīng)特別注意當(dāng)有明冰時(shí)，應(yīng)仔細(xì)辨別。檢查起落架時(shí)，要注意有無外漏現(xiàn)象，在寒冷天氣，因熱脹冷縮，管道連接處有可能發(fā)生滲漏油現(xiàn)象。

2、開車滑行

在低于-30℃的低溫下起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，開車后要保持發(fā)動(dòng)機(jī)慢車狀態(tài)，以便讓滑油溫度上升，讓發(fā)動(dòng)機(jī)得到良好的潤(rùn)滑。另外起動(dòng)一個(gè)全冷的發(fā)動(dòng)機(jī)，滑油壓力上升緩慢，有滑油壓力指示屬正?，F(xiàn)象，但超過3分鐘滑油壓力仍達(dá)不到正常范圍，應(yīng)關(guān)車叫維修人員檢查。對(duì)防冰系統(tǒng)的檢查是重要的項(xiàng)目，該系統(tǒng)不正常在冬季是不能放行的。

飛機(jī)在有冰雪霜覆蓋的道面滑行時(shí)，飛機(jī)開始滑行首先要檢查剎車系統(tǒng)是否正常，如發(fā)現(xiàn)不正常應(yīng)立即停止滑行?；兄幸３峙c前機(jī)的距離，以免前機(jī)吹起的冰雪塊吸入發(fā)動(dòng)機(jī)，打壞飛機(jī)或防止雨、雪吹到機(jī)身，機(jī)翼表面凍結(jié)。發(fā)動(dòng)機(jī)防冰應(yīng)在接通位，一直到起飛后脫離結(jié)冰區(qū)。APU可保持在開位對(duì)飛機(jī)增壓，關(guān)掉發(fā)動(dòng)機(jī)引氣，以便增加發(fā)動(dòng)機(jī)有效推力，使飛機(jī)盡快達(dá)到安全高度和脫離結(jié)冰區(qū)?；兄袘?yīng)認(rèn)真檢查操縱面和襟縫翼，對(duì)于NG飛機(jī)更方便檢查下DU操縱系統(tǒng)頁面顯示：方向舵、副翼和升降舵指示是否正常，有無卡阻現(xiàn)象，襟縫翼是否到位。發(fā)現(xiàn)有異常現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)滑回機(jī)坪處理。

3、起飛階段

起飛階段是飛行事故的多發(fā)階段，尤其在結(jié)冰、雨雪天氣、低能見度或道面被污染的情況下，做好起飛每個(gè)動(dòng)作，掌握起飛要領(lǐng)顯得更重要。首先應(yīng)明確跑道的污染情況符合飛行規(guī)則要求和機(jī)型手冊(cè)的規(guī)定。道面摩擦系數(shù)不低于0.3，禁止在滑水的污染跑道和結(jié)冰跑道上起飛。飛機(jī)的防冰設(shè)備應(yīng)良好，并應(yīng)注意以下方面：

·起飛時(shí)應(yīng)用全推力起飛，用全跑道起飛?？照{(diào)可用APU供氣，增大發(fā)動(dòng)機(jī)推力。如果V1時(shí)一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)故障，機(jī)長(zhǎng)選擇中斷，飛機(jī)能盡快在安全道內(nèi)停下；如果選擇繼續(xù)起飛，飛機(jī)在跑道頭上空達(dá)到30英尺的高度，并達(dá)到V2速度。結(jié)論：結(jié)冰條件下起飛選用全馬力起飛是機(jī)組的最佳選擇。

·在TAT全溫-10℃～+10℃的可見水汽、云霧、雨、雪、冰晶等條件時(shí)，應(yīng)打開發(fā)動(dòng)機(jī)的防冰系統(tǒng)，空速管、迎角探測(cè)器、靜壓管、風(fēng)擋加溫在飛行前必須是良好，并在整個(gè)飛行過程中必須打開。在結(jié)冰條件下，開完車后發(fā)動(dòng)機(jī)防冰就應(yīng)放在接通位。

4、巡航階段

在巡航階段，防冰設(shè)備要有預(yù)見性地提前打開，千萬不要等到結(jié)冰以后再打開。防冰著重在“防”，但機(jī)翼防冰要間斷性使用，等到機(jī)翼已結(jié)冰了，打開0～60秒，等到冰已從機(jī)翼上脫落后再關(guān)掉。機(jī)翼防冰在起飛和著陸過程中建議不使用，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)有足夠的推力。但應(yīng)注意，波音飛機(jī)在35000英尺以上打開機(jī)翼防冰可能會(huì)造成座艙釋壓。起飛后應(yīng)盡可能快速穿過結(jié)冰嚴(yán)重云層或繞過嚴(yán)重結(jié)冰區(qū)，在爬升和巡航階段，也應(yīng)盡可能避開結(jié)冰區(qū)。

一般冬季飛行中低空容易遇到結(jié)冰層，夏季在高空濃積云和積雨云中多伴有輕度或中度結(jié)冰，這種情況下機(jī)組應(yīng)請(qǐng)示ATC改變高度或繞航。在被迫穿越這些云時(shí)，應(yīng)檢查空速管、風(fēng)擋、迎角探測(cè)器加溫是否正常，入云前必須打開發(fā)動(dòng)機(jī)防冰。飛行規(guī)則關(guān)于結(jié)冰條件下飛行中規(guī)定：“為脫離結(jié)冰區(qū)，機(jī)長(zhǎng)必須考慮航空器的結(jié)冰狀況，航線天氣預(yù)報(bào)，其他航空器的天氣報(bào)告，地形和季節(jié)性天氣的特點(diǎn)。當(dāng)云頂或者-15℃等溫線高度較低，并且航空器具有相應(yīng)的上升性能時(shí)，通常應(yīng)當(dāng)向上脫離結(jié)冰區(qū)。只有確知航線安全高度以上有正溫區(qū)或者能夠出云時(shí)，方可向下脫離。改變高度層，可以允許的最大垂直速度進(jìn)行。如果在改變高度過程中遇有云層時(shí)，允許可以不按高度層配備在該云層間飛行。”上述總的原則，就是當(dāng)遇有嚴(yán)重結(jié)冰時(shí)，應(yīng)想盡一切辦法脫離結(jié)冰區(qū)。

5、進(jìn)近著陸

雨雪天通常是在冷空氣過境與暖濕氣流交界地區(qū)，容易產(chǎn)生大面積的雨夾雪、凍雨、中度以上結(jié)冰，對(duì)飛行影響極為嚴(yán)重，特別是飛機(jī)進(jìn)入進(jìn)近著陸階段，給飛行機(jī)組操縱飛機(jī)帶來難度和進(jìn)近著陸的復(fù)雜性。所以，機(jī)長(zhǎng)在下降前的進(jìn)近簡(jiǎn)令中，應(yīng)做好機(jī)組的分工配合，擬定復(fù)飛后的備降程序和航線備降機(jī)場(chǎng)，檢查油量準(zhǔn)備資料，了解備降場(chǎng)天氣情況。嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)，不能著陸就備降。

下降進(jìn)近過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)防冰應(yīng)始終在開位，直到著陸后，在最后進(jìn)近點(diǎn)前完成機(jī)翼除冰工作，隨后應(yīng)關(guān)閉除冰設(shè)備。由于結(jié)冰條件下的進(jìn)近失速速度比正常大，操縱性變差，建議進(jìn)近速度比正常大5～10海里/小時(shí)。進(jìn)近速度的增大，著陸速度也會(huì)隨之增大，拉平動(dòng)作要柔和，避免拉高，拉飄使著陸點(diǎn)前移，丟失跑道太多。著陸姿態(tài)不宜過大，不宜輕柔著陸，有一定過載和扎實(shí)的著陸，有利于盡快地減速和方向的保持，增加機(jī)輪和道面的摩擦阻力，這對(duì)結(jié)冰條件下的著陸顯得十分重要。