劉立蘇

摘 要 當(dāng)飛機(jī)在飛行過程中遇到結(jié)冰云層時(shí)，飛機(jī)表面將產(chǎn)生結(jié)冰，由于結(jié)冰，飛機(jī)性能、操穩(wěn)特性將迅速惡化。自然結(jié)冰試飛就是要試驗(yàn)飛機(jī)在最為嚴(yán)苛的氣候條件下飛機(jī)結(jié)冰情況，以及飛機(jī)結(jié)冰后是否還能安全飛行。自然結(jié)冰試飛充滿了危險(xiǎn)性和復(fù)雜性，是民用客機(jī)適航取證中最為艱難的幾個(gè)科目之一。本文從自然結(jié)冰試飛適航要求、試飛測(cè)試改裝、試飛測(cè)試保障和組織模式等幾個(gè)方面對(duì)自然結(jié)冰試飛進(jìn)行概述，對(duì)國(guó)內(nèi)民機(jī)自然結(jié)冰試飛成功實(shí)施具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞 自然結(jié)冰；試飛；適航；飛行試驗(yàn)；附錄C

中圖分類號(hào) V2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2017）15-0177-02

當(dāng)飛機(jī)在飛行過程中遇到結(jié)冰云層時(shí)，飛機(jī)表面將產(chǎn)生結(jié)冰，由于結(jié)冰，飛機(jī)性能、操穩(wěn)特性將迅速惡化。若不掌握飛機(jī)結(jié)冰后的飛行特性，將會(huì)使飛機(jī)進(jìn)入危險(xiǎn)狀態(tài)。縱觀航空歷史，因?yàn)轱w機(jī)空中結(jié)冰而產(chǎn)生的空難不勝枚舉，無數(shù)的人因此失去了生命。自然結(jié)冰試飛就是要在真實(shí)的最為嚴(yán)酷的結(jié)冰氣象下對(duì)飛機(jī)進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證飛機(jī)防除冰系統(tǒng)能否保障飛機(jī)在結(jié)冰氣象條件下安全飛行。

自然結(jié)冰試飛是民用飛機(jī)適航取證過程中十分重要的科目，對(duì)結(jié)冰氣象、飛機(jī)測(cè)試改裝、飛行組織保障都非?？量痰囊?。本文將從自然結(jié)冰試飛適航要求、試飛內(nèi)容和目的、試飛飛機(jī)測(cè)試改裝、結(jié)冰氣象保障、飛行組織管理模式等幾方面對(duì)民用飛機(jī)自然結(jié)冰試飛進(jìn)行介紹。

1 適航要求

云層是否能夠結(jié)冰強(qiáng)度由云層的中的液態(tài)水含量、水滴平均有效直徑和周圍空氣溫度3個(gè)變量決定。自然結(jié)冰試飛所需的氣象條件由CCAR25部附錄C進(jìn)行規(guī)定。附錄C將空中大氣結(jié)冰狀態(tài)分為連續(xù)最大結(jié)冰和間斷最大結(jié)冰。中國(guó)民用航空規(guī)章（CCAR）主要參考了美國(guó)聯(lián)邦航空規(guī)章（FAR），CCAR25部附錄C的內(nèi)容與FAR25部附錄C②相同。

2 試飛內(nèi)容和目的

自然結(jié)冰試飛的目的是驗(yàn)證飛機(jī)在25部附錄C所規(guī)定的真實(shí)的結(jié)冰氣象條件下飛行時(shí)，飛機(jī)各系統(tǒng)（環(huán)控、防冰、電源、發(fā)動(dòng)機(jī)、APU、導(dǎo)航、大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)等）是否能夠正常工作使飛機(jī)防護(hù)表面不產(chǎn)生結(jié)冰及即使結(jié)冰后也要具有足夠的性能和操縱品質(zhì)使飛機(jī)安全飛行。同時(shí)通過自然結(jié)冰試飛時(shí)飛機(jī)未防護(hù)表面結(jié)冰的形狀來檢驗(yàn)?zāi)M冰型試飛所采用的冰型的正確性。

3 試飛飛機(jī)測(cè)試改裝

為了保障飛機(jī)在自然結(jié)冰試飛時(shí)試飛安全和測(cè)量自然結(jié)冰云層參數(shù)，測(cè)試飛機(jī)需要進(jìn)行專項(xiàng)試飛測(cè)試改裝。通常來說，為了進(jìn)行自然結(jié)冰試飛而進(jìn)行的專項(xiàng)試飛測(cè)試改裝包括攝像頭改裝、機(jī)翼前緣噴漆改裝、平尾結(jié)冰標(biāo)尺改裝、發(fā)動(dòng)機(jī)吊掛和唇口噴涂改裝、CCP及監(jiān)控改裝等5個(gè)方面。

1）攝像頭改裝。自然結(jié)冰試飛過程中需監(jiān)控、記錄飛機(jī)各個(gè)位置結(jié)冰情況。攝像畫面可以拍攝飛機(jī)各關(guān)鍵部位實(shí)時(shí)畫面，并在客艙監(jiān)控平臺(tái)上顯示，幫組機(jī)組監(jiān)控飛機(jī)表面結(jié)冰情況，保證飛行安全。同時(shí)，攝像畫面記錄的結(jié)冰情況是適航符合性的重要依據(jù)。

2）機(jī)翼前緣噴漆。為了更好地觀測(cè)機(jī)翼前緣的結(jié)冰情況，需在機(jī)翼前緣噴涂黑色啞光底漆和黃色刻度線。另外，由于機(jī)翼前緣結(jié)冰可能會(huì)超過縫翼上表面，因此，要將上翼面的噴涂區(qū)域向后方主翼表面延伸150mm。

3）結(jié)冰標(biāo)尺改裝。為了測(cè)量機(jī)翼前緣和平尾前緣結(jié)冰厚度，需在機(jī)翼前緣和平尾前緣安裝結(jié)冰標(biāo)尺。標(biāo)尺為扇形鋁板，用黃色、黑色啞光漆標(biāo)出刻度，最小刻度為1英寸，共4英寸。從實(shí)際需求出發(fā)，只在左側(cè)機(jī)翼翼尖和左側(cè)平尾翼尖安裝兩個(gè)標(biāo)尺。

4）吊掛及發(fā)動(dòng)機(jī)唇口噴涂改裝。為了更好地觀測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)吊掛前緣的結(jié)冰現(xiàn)象，將吊掛前緣噴涂黑色啞光漆，并在吊掛前緣附近的短艙外表面以及沿吊掛弦向噴涂標(biāo)尺以測(cè)量結(jié)冰厚度和結(jié)冰范圍。為了更好地觀測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)唇口結(jié)冰情況，將發(fā)動(dòng)機(jī)唇口噴涂黑色啞光漆。

5）CCP及監(jiān)控改裝要求。自然結(jié)冰試飛中用來測(cè)量結(jié)冰云層中水滴直徑和水含量的儀器是組合式云測(cè)量探頭（CCP）。CCP能夠?qū)崟r(shí)探測(cè)外界大氣中水滴直徑（MVD）、液態(tài)水含量（LWC）、溫度、空速。CCP主要由CDP、CIP、HOTWIRE、空速管等幾個(gè)部分組成。

CCP在飛機(jī)上安裝位置的選擇，必須使其脫離飛機(jī)流場(chǎng)對(duì)水滴的影響，測(cè)量出外界大氣的真實(shí)情況。安裝前需用CFD計(jì)算出飛機(jī)表面水滴流場(chǎng)分布，找出合適的安裝位置，避開水滴加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)。

4 結(jié)冰氣象保障

自然結(jié)冰氣象預(yù)報(bào)主要預(yù)報(bào)自然結(jié)冰氣象條件，對(duì)自然結(jié)冰氣象條件出現(xiàn)的概率、位置、時(shí)機(jī)和氣象特征進(jìn)行預(yù)報(bào)。高質(zhì)量的氣象數(shù)據(jù)對(duì)于結(jié)冰試飛的成功至關(guān)重要。自然結(jié)冰氣象保障主要用到的預(yù)報(bào)資料有高質(zhì)量的衛(wèi)星云圖、氣象雷達(dá)數(shù)據(jù)，探空氣球數(shù)據(jù)、地面觀察站數(shù)據(jù)以及民航飛行員結(jié)冰報(bào)。

預(yù)報(bào)內(nèi)容包括結(jié)冰云團(tuán)的分區(qū)區(qū)域，云團(tuán)的大小和連續(xù)性，出現(xiàn)結(jié)冰的概率；結(jié)冰云層的溫度、液態(tài)水含量和水滴直徑；結(jié)冰云層的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，最佳采集時(shí)間和采集策略等。

氣象專家在講評(píng)的時(shí)候，使用衛(wèi)星云圖和雷達(dá)數(shù)據(jù)來講述自然結(jié)冰氣象出現(xiàn)的位置，使用等溫線、液態(tài)水含量分布曲線等來說明建議的飛行高度和采樣策略，使用杰普遜航圖來說明建議的飛行路徑。

5 試飛組織模式

由于自然結(jié)冰氣象條件極其難得，往往需要在很大的空域范圍內(nèi)開展追云試飛，而地面遙測(cè)系統(tǒng)的有效范圍總是有限的，國(guó)外自然結(jié)冰試飛普遍不設(shè)置地面監(jiān)控，以提高追云試飛的工作范圍。而在國(guó)內(nèi)，該類試飛科目不設(shè)置地面監(jiān)控并沒有先例。國(guó)內(nèi)某型飛機(jī)在國(guó)外開展的自然結(jié)冰試飛中，首次采用了此模式，飛行中不設(shè)置地面遙測(cè)監(jiān)控，使得飛機(jī)追云試飛的范圍不再受遙測(cè)監(jiān)控范圍的限制，大大增加了自然結(jié)冰試飛靈活性。所有的安全保障和技術(shù)決策均由機(jī)上人員完成，提高了技術(shù)決策的效率。

6 結(jié)論

一次成功的自然結(jié)冰試飛對(duì)飛機(jī)測(cè)試改裝、結(jié)冰氣象保障、飛行組織管理模式等方面都有極其嚴(yán)苛的要求。本文基于某型飛機(jī)自然結(jié)冰成功經(jīng)驗(yàn)對(duì)這幾方面進(jìn)行了介紹，對(duì)其他機(jī)型自然結(jié)冰試飛成功開展有一定借鑒、指導(dǎo)意義。

注釋

①CCAR25 R4 中國(guó)民用航空規(guī)章第25部.運(yùn)輸類飛機(jī)適航

標(biāo)準(zhǔn).

②FAR25 PART25 Airworthiness Standards：Transport Category Airplanes.endprint