航空安全 | 飞机积冰 Aircraft Icing

Posted by “Eric" on November 11, 2019



航空安全专题


Aircraft Icing

飞机积冰



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全文字数:1821字

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        在航空飞行中,飞机常常会遇到结冰的情况,而这些结冰通常发生在飞机的迎风部位如风挡、机尾翼前缘、发动机进气道、空速管等部位,结冰后飞机阻力增加,升力减小,并增大了失速速度,这使飞行安全裕度大幅度减小。据统计: 平均每年因结冰而导致的事故有近30起 ,而且结冰后飞行不仅空气动力性能恶化,同时还使发动机的功率下降,仪表读数不准,风挡视界不清,极易导致事故。所以,飞机结冰是飞行中一个不容忽视的问题。


飞机积冰原理

        飞机积冰就是飞行中,飞机的某些部分有时出现由于水滴冻结或水汽凝华聚积形成的冰层的现象。当飞机遇上冰晶云时产生干结冰遇上水蒸汽产生凝华结冰,遇上过冷水滴则产生滴状结冰,其中滴状结冰是三种结冰形式中最常见的一种。
        飞机积冰可通过其现象分为四种:明冰、毛冰、雾凇、霜,其中明冰和毛冰对飞行影响较大,非常有害,易导致飞行事故,而雾淞和霜对飞行影响不大,稍加注意便可避免事故,其各自结冰特点如下:
      -  明冰光滑透明,结构坚实,                
      -  通常在0~-10℃ 的过冷雨或大水滴组成的云中飞行时形成,有降雨时,聚积速度尤其快,且非常牢固,
      -  对飞行危害非常大。

明  冰

        毛冰也叫瓷冰,表面粗糙不平,但冻结比较坚固,多形成于一5~一20℃的云中,由于其表面粗糙不平,会破坏飞机的流线形,同时冻结牢固,对飞行危害也非常大。


毛  冰


        雾淞由粒状冰晶组成,很易除掉。如果无除冰设备的飞机在云中长时间飞行,也可能受其影响。霜是晴空飞行的出现的一种积冰,在风挡上出现会影响视野。雾凇和霜对飞行危害不是很大。

        飞机积冰的强度与云中过冷水含量和水滴的大小、飞行速度以及机体积冰部位的曲率半径有关。飞机积冰的强度分为:轻度(弱)积冰、中度积冰、强度积冰和极强积冰。

产生积冰的气象条件

飞机积冰与云中温度、湿度的关系

        飞机积冰通常形成于0℃~-20℃范围内;强积冰多发生在-2℃~ -10℃范围内;
        积冰一般发生在云中温度露点差<7℃范围内,以0~5℃发生积冰最多;强积冰多发生在温度露点差为0~4℃范围内。

积冰次数与云中温度的关系

飞机积冰与云状以及降水的关系
        积云和积雨云:最强的积冰多见于将要发展成积雨云的高大浓积云的上半部和积雨云成熟阶段的上升气流区,而且常常积明冰。
        层云和层积云(或高积云)中的积冰:通常为弱积冰或中积冰,云上部积冰比下部强。
        雨层云和高层云中的积冰:通常为弱积冰,积冰强度随高度减弱。在锋线附近的雨层云中长时间飞行,也能产生强积冰。
        在冻雨和雨夹雪中飞行,会形成强积冰。

容易产生积冰的时间和地区

  季节:主要出现在冬半年
 高度:5000米以下,3000米左右最大
  温度:-4~-10℃范围内概率最大
 地区:锋面附近或穿越锋区时积冰的概率较大  

积冰对飞行的影响

01


        破坏飞机的空气动力性能:机翼和尾翼积冰,使升力系数下降,阻力系数增加,并可引起飞机抖动,使操纵发生困难。

02

        降低动力装置效率,甚至产生故障:在飞机其他部位没有结冰时,喷气式发动机进气道有时会有积冰。因为机翼和尾翼前部的动力增温,比喷气式发动机进气口处要大得多,飞行实践证明,当外界气温等于小于+5°C时,喷气式发动机进气口部分可以发生结冰。


        发动机结冰多发生在混合云中,因为在这些云层中存在温度低于0度但仍未冻结的液态水-过冷水滴。过冷水滴是不稳定的,当其受到发动机前缘的撞击扰动时便会迅速冻结从而形成冰。发动机容易结冰的部件主要有:发动机进气道前缘及内壁、发动机整流罩、整流锥等。当发动机发生结冰时,它不仅直接导致进气道气动外型的破坏,降低发动机推力,增大飞行负载,还可能会造成压气机的机械损伤,严重时甚至导致整台发动机的破坏,直接引发飞行事故。因此,为了保证飞行安全,正确及时的使用发动机防冰十分重要。
天线和空速管等积冰:天线因曲率大最易积冰,积冰使其折断,改变天线的电容和电阻,影响信号收、发效率,甚至导致通讯中断或无线罗盘失效。空速管、静压孔积冰是空速表、气压高度表、升降速率表等仪表失真。


飞机积冰的应对和预防

        飞行员应该了解自己所飞航线区域的天气情况(特别是冬季飞行),收集积冰预报资料,确定可能积冰条件,制定出预防措施和应急措施(如脱离结冰区的办法、返航、备降等)。
        飞行员应该避免长时间在结冰条件下飞行。按需使用防冰系统,并按照飞行手册要求定期变化发动机推力而防止发动机叶片结冰。
        飞机积冰严重影响飞行安全,尤其是飞行员会因为发动机防冰操作简单和忽略发动机防冰的使用,殊不知,发动机结冰会严重影响飞行安全,中国大部分地区处于温带,冬季寒冷漫长,每个飞行人员都应重视冬季飞行的特点,及早对各种天气作出正确评估,与签派和空中管制部门做好沟通,同时合理并及时地使用飞机的防冰设备。