飛機積冰是指飛機機體表面某些部位聚集冰層的現象。它主要由雲中過冷水滴或降水中的過冷雨碰到飛機機體後結冰形成的，也可由水汽直接在機體表面凝華而成。飛機在雲中飛行時間過長易導致積冰。
基本介紹
- 中文名：飛機積冰
- 外文名：aircraft icing
- 積冰危險區域：下降階段遇到過冷雨
- 等級數：4級
積冰程度劃分,積凍的形成,積冰危險區域和預計,積冰危險區域,對積冰危險的預計,積冰對飛行安全的影響,機翼結冰,尾翼失速,螺旋槳,和管道積凍的影響,誘導積冰,積凍的預防及應對,飛機積冰導致的事故,
積冰程度劃分
FAR和AIM將積冰程度劃分為4個等級，用以說明積冰情況的嚴重性。
1微量積冰（Trace）：這種程度的積冰率稍大於升華。除非出現的時間很長，一般情況下微量積冰被認為是不會造成危害的。
2輕度積冰（Light）：如果這種程度的積冰出現時間超過一個小時會給飛機帶來一些問題，但如果間斷地使用除冰/防冰設備就不會給飛行安全造成危害。
3中度積冰（Moderate）：即使短時間遇到這種程度的積冰也會有潛在的危險性，遇到這種情況必須使用防冰設備，同時也可以考慮改變飛行高度或航向。
4嚴重積冰（Severe）：在這種積冰率下，防水設備已不能減少或控制積冰，必須立即改變航向。
應注意，以上的描述是不夠明確的，因為不同類型的飛機在相同的環境下對積冰程度的反應是不一樣的。如駕駛大型飛機的機組所報告的輕度積冰對一架賽斯納150飛機來說可能是嚴重積冰。
積凍的形成
飛機結冰是指飛機機體表面某些部位聚集冰層的現象。它主要由雲中過冷水滴或降水中的過冷雨碰到飛機機體後結冰形成的，也可由水汽直接在機體表面凝華而成。飛機在雲中飛行時間過長易導致積冰。在寒冷季節，地
（一）結冰條件
（1）天氣條件：
a.在地面，飛機容易積聚結凍的天氣條件：
（a）凍雨毛毛雨：外界溫度在0°C以下時，過冷狀態的雨滴一旦與地面物體接觸便容易結冰；
（b）凍結的降水，如雪、雨夾雪或冰雹。雪的種類（濕雪/乾雪）與溫度、露點有關。濕雪、溫度和露點相
互之差通常在1°C以內，外界溫度大約在-4°C至1°C之間。乾雪出現於、露點相差5°C以上，兩者的外界溫度在-8°C以下；
（c）過冷的地面霧的冷低云：在寒冷天氣條件下，帶有過冷水滴的雲會在物體表面結冰；
（d）溫度在冰點或以下，相對濕度很高的情況下，飛機表面會形成霜。飛機停場過夜時以及飛機從巡航高
度下降著陸後，飛機表面、燃油溫度仍保持在冰點以下時，霜的積聚是很常見的。
（2）地麵條件：凍的積聚還可以來自其它地面運作或地面運行；面露天停放的飛機也會形成積冰。
a.在有水氣、雪水或雪地停機坪、滑行道和跑道上運作；
b.由於地面風、其它飛機或地面輔助設備不斷把雪吹起來。
積冰危險區域和預計
積冰危險區域
一般認為，積凍的環境條件是可見濕度（雲、霧、雨和雪）和結冰溫度。有的事故記錄表明，上述積冰條件中的結冰溫度並不是絕對的，出現積冰時的環境溫度不一定要限制在冰點以下。以下3種情況就是應該注意的積冰危險區域。
1 下降階段。當飛機在較高航線飛行時，飛機表面溫度可以是在0℃以下。如飛機下降過程中遇到潮濕空氣，即使此時環境溫度在冰點以上也可能形成透明冰或霜。
2 即使周圍環境溫度在冰點以上，機翼油箱部位的表面溫度也有可能低於0℃，當遇到降雨時就可能形成冰並粘附在機翼上。
3 雖然在飛行高度上的溫度在冰點以上，但如遇到過冷雨，也可能在飛機上形成透明冰。
近年來的一些嚴重事故和大量的事故徵候表明上述的環境條件是造成事故或事故徵候的一個因素。
對積冰危險的預計
如何預計積冰危險的存在對飛行來說是很重要的，預計積冰危險的措施一般有以下3種：
1了解已知的積冰：查看其他飛行員的報告，了解是否已有有關積冰情況的報告，這對於預計什麼地點會出現積冰是很有用的。
2收集積冰預報資料：飛行航務部門利用國家氣象資料，根據濕度和溫度對某一高度上可能積冰情況做出預報，對飛行員來說，掌握這些重要的氣象情報資料可以幫助其做出對積冰危險的預計。
3確定積冰條件：要正確判斷是否可能出現積冰，飛行員要懂得造成積凍的一些原因和條件。雖然飛行員在飛行前沒有得到有關積凍的報告或預報，在飛行中也應該隨時注意觀察外部溫度和其他氣象情況，這有助於及時發現突然遇到的積冰危險。
積冰對飛行安全的影響
當飛機出現積冰時對飛行會有什麼影響，這是應該考慮到的很重要的問題。總的來說，當飛機空氣動力表面出現積冰時，對空氣動力的影響是很大的。風洞試驗表明，當機翼前緣有半英寸厚的積冰時，會減少50%的升力和增加60%的阻力。
積凍的速度是非常快的，有時在嚴重積凍的情況下，5分鐘內的積冰厚度可達2－3英寸。最嚴重的積冰情況一般發生在雲外飛行時、在結冰溫度下遇到降雨的時候。
機翼結冰
飛機外部結冰，特別是機翼表面結冰嚴重影響飛行安全。即使冰或雪或霜造成輕微污染也能損害翼面，相當於中粒砂紙的冰粗糙度可導致操縱品質降低到危險程度和失速範圍。根據風洞試驗數據，直徑1~2毫米、食鹽大小的細小霜粒或冰粒，按每平方厘米一個的密度稀疏分布在機翼上表面，造成機翼上表面粗糙，會使最大升力係數在地面效應和自由空氣兩種條件下分別損失22%和33%。其造成的升力損失之大，足以使具有高性能的超臨界翼型機翼的飛機無法起飛。
波音公司的試驗表明，砂紙般粗糙度的機翼表面使板條機翼的最大升力降低32%，而且在振桿器發出失速報警前失速。平直機翼螺旋槳飛機和有前緣增升裝置的後掠翼噴氣機都受薄凍的不利影響。試驗表明，翼面升力對翼弦最初20%的平滑繞流很敏感，哪怕很薄的一層冰也會妨害附面層，造成阻力增加並導致早期氣流分離。（如下圖正常翼面氣流圖與結冰時的氣流分離圖）：
飛機機翼氣體流動
飛機機翼氣體流動尾翼失速
當尾翼前緣出現積冰時，有可能導致尾翼失速。積冰引起的尾翼失速一般發生在五邊進近階段，這是因為五邊進近時襟翼全部伸出，作用在平尾上的氣動力載荷達到最大。由於前緣積冰對氣流的干擾引起平尾失速，平尾上負升力突然消失，機頭急劇下俯。
從這種失速中改出的操作程式與機翼失速的情況不同，機翼失速時是套用全動力和向前推桿的方法來改出，但在只是尾翼失速而機翼不失速的情況下用這種方法則會帶來問題。從尾翼失速中改出的正確方法是將動力減小到慢車狀態，同時向後拉桿。
1989年聯合捷運公司的一架噴氣流飛機在華盛頓的帕斯科發生的撞地事故是尾翼失速的一個例子。事故發生時的飛行情況是飛機在夜間進行ILS進近，雲底高度是離地1000英尺，低於目視飛行條件，飛機表面溫度是32F，露點溫度是30F。
NTSB的調查報告認為，在下降過程中，飛機在積冰條件下飛行了9.5分鐘。進近是不穩定的，導致五邊進近時速度大於正常空速，最後導致撞地，2名飛行員和4名乘客死亡。NTSB說，水平安定面的失速和失去控制是這次事故的可能原因；由於積冰造成飛機性能下降被認為是一個影響因素。
無論什麼時候，當發現飛機有積冰時要注意著陸時的襟翼情況，特別是在預計到平尾有積冰時，更應該特別注意著陸襟翼問題。
螺旋槳
除了機翼和尾翼積冰外，積冰還可能出現在螺旋槳上。螺旋槳積冰會減小動力和降低空速，同時增加燃油消耗。螺旋槳積冰還會破壞螺旋槳平衡。造成嚴重的振動。
和管道積凍的影響
 飛機發動機結冰 |
飛機發動機結冰 |
管道積凍的部位包括空速管、噴氣飛機的N1壓力感測器、雷達天線和燃油系統通氣管，管道積冰會給飛行帶來其他問題。
（1）空速管積冰空速管積冰是個很嚴重的問題。有的飛行員對此不太注意。儀表中最重要的是空速指示，它的讀數是根據空氣的動壓和靜壓給出的。當空速管因積冰受堵，該儀表將變成一個“高度計”，如空速增加，高度指示會隨之增加，這就會給飛行員以錯誤的指示。
1974年在美國紐約Thiels附近發生的波音727墜毀事故就與空速管積冰有關。飛機在爬升時遇到積冰條件，機組沒有打開空速管除冰設備，得到了錯誤的儀表讀數。當飛機爬升到22000英尺時出現失速，最後落地墜毀。
（2）N1壓力感測器積冰N1壓力感測器積冰會造成感測器堵塞，引起錯誤的大功率指示，導致機組在起飛時使用比實際需要小的推力。
1982年在華盛頓國家機場，一架波音737因N1壓力感測器堵塞及沒有使用空速管除冰設備，導致機組用過小的推力起飛，最後飛機掉到了Potomac河裡。
（3）天線積冰可能引起天線折斷，嚴重干擾雷達通信。
（4）燃油系統通氣管堵塞，會影響燃油的流動，導致發動機功率的下降。
誘導積冰
最常見的誘導積冰是汽化器冰（Carburetorice），汽化器冰通常是在潮濕空氣環境下，當功率設定較低或功率迅速減小時形成。應當注意的是當溫度在積冰點以上時也會出現汽化器冰。
對付汽化器凍的困難在於飛行員發現不到它。當遇到汽化器冰時，飛機的最直接的反應是：①對定距螺旋槳飛機來說轉速下降；②對恆速螺旋槳飛機來說進氣壓力下降。隨著積凍的增加，汽化器喉部將被堵塞，發動機將運轉不平穩。
積凍的預防及應對
雖然積冰對飛行的危害是如此之大，但只要我們按照規章做好每一階段的工作，完全可以避免或者把其影響減到最低。
1、運行要求
在已知的結冰條件下籤派放行
（1）除非飛機設備符合MEL的要求，否則不應在已知的或預報的結冰條件下放行飛機； （2）機長和簽派員必須了解防冰設備在中度或嚴重結冰條件下的使用限制；
（3）無論是機長還是簽派員，當預計到的結冰條件可能影響到飛行安全時，不應放行飛機、不應繼續在航路上飛行或著陸；
（4）當機翼或操縱面上有霜、雪或冰時，不允許起飛； （5）起飛前，機長對飛機是否需要除冰做最後決定。
2、機組預先準備
要充分了解自己所飛航線區域的天氣情況（特別是冬季飛行），收集積冰預報資料，確定可能積冰條件，制定出預防措施和應急措施（如脫離結冰區的辦法、返航、備降等）。 3、直接準備
（1）認真的外部安全檢查
冰雪天氣對飛機的外部檢查要格外仔細，空速管和靜壓孔附近要無冰、雪、霜，所有的前緣裝置、操縱面、
調整片表面、機翼上表面以及平衡面板夾縫必須無雪或冰。檢查起落架時，要注意有無外漏現象，在寒冷天氣，因熱脹冷縮，管道連線處有可能發生滲漏油現象。由於燃油溫度低，在機翼下表面形成一層l/8寸厚的薄霜是可以起飛的。如果所有的通風口和靜壓口清潔，那么在機身上表面有一層薄薄的灰白色的霜是可以的。薄的灰白色霜是一種白色的晶狀沉積物，通常在寒冷無雲的夜晚會在物體表面上形成。它很薄以致於不妨礙觀察其下面的表面特徵，如漆線、標誌或字母。
（2）了解天氣情況的各種信息，重點天氣現象和未來發展變化趨勢。通過衛星雲圖詳細了解所飛航線的天氣現象及積冰區域的範圍和高度（0°C等溫線的高度）
（3）仔細研究天氣結冰條件，考慮跑道結冰污染情況，機場跑道長度、滑行時間、起飛重量等各項因素，進行起飛性能數據確定；
a.飛行計畫：要考慮到進行地面除冰/防凍的處理時間和可能造成的延誤，增加額外燃油。
b.起飛性能：要考慮到起飛跑道道面是否存在污染情況（積水、結冰等）和這種情況下起飛速度的修正；要考慮到跑道長度、起飛距離的變化要求的跑道長度重量限制，起飛爬升越障重量限制引起的起飛全重減載；要考慮跑道道面剎車效應以及對中斷起飛操作影響；要考慮到使用發動機和機翼防冰對起飛性能帶來的影響，以及需要時進行的減載或重量限制。
c.要考慮到起飛備降場和返航著陸數據的確定。
（a）除非有特別緊急非要著陸的情況，當跑道上剎車效應很差的情況著陸是不允許的；（我們可以接受的
跑道剎車效應是中）
（b）需要查表證實當前條件下的著陸滑跑距離。
d.聽取地面機務工程維護人員關於地面除冰/防冰工作和放行檢查的報告（如做了地面防冰/除冰工作），了解有關信息，查閱和確定除冰/防冰液有效時間；
4、地面除冰操作及注意事項
如果存在冰、雪、霜，要認真執行飛機除冰程式，嚴禁帶冰、雪、霜起飛。除冰完成後，至少要慢慢循環操縱桿全前向全後向三次，即可從升降舵平衡艙抽乾剩餘液壓油。另外，要掌握不同型號除冰液的作用時間，與管制部門協調好以保證在除冰液有效時段內起飛。如果由於延誤造成超出除冰液的作用時間，一定要重新進行除冰。
5、發動機起動
（1）在下列條件下限制完成正常發動機起動：如果飛機在外界溫度-40°C以下停放了3小時以上，不要起動或冷轉發動機，維護人員應根據惡劣氣候起動發動機的維護要求完成相應的程式。如果外界溫度低於-35℃（-31°F），在改變推力手柄位置之前要讓發動機在慢車位工作兩分鐘。可用3分半鐘使滑油壓力到達最低使用壓力。在這期間，LOWOILPRESSURE燈可能保持亮，壓力會超出正常範圍，並且FILTERBYPASS燈也可能會亮，但在滑油溫度和壓力恢復正常後會自動消失。在滑油壓力回到正常範圍之前使發動機在慢車推力工作。在正常情況下，起飛時滑油最低溫度沒有規定。
6、滑行
（1）寒冷天氣操作時，滑行期間前輪轉彎需向兩個方向轉動。這將使轉彎作動筒中的液壓油循環加熱，從而減小因低溫造成轉彎遲緩的現象。
（2）在積冰條件下（+10°C/TAT及以下）時使用發動機防冰，必要時在起飛前不少於1分鐘，對燃油進行加溫（油溫低於0°C時）。
（3）在延長的地面操作期間，應定期運轉發動機將凍的積累減到最小。運轉發動機應按使用手冊中規定的具體要求進行。若在跑道外等待時間較長，適當增大N1轉速等待，一般情況下，每十分鐘加馬力使N1到70%，並保持15秒。
7、起飛
8、起飛後爬升、巡航和下降防凍的使用
（1）發動機防凍的使用——空中出現或預計出現結冰情況時，在所有的飛行操作過程中都必須接通發動機
防冰，但是當溫度低於－40°CSAT時，爬升和巡航期間不要使用發動機防冰。下降之前及下降過程中在所有結冰條件下，包括溫度低於－40℃SAT時都必須接通發動機防冰。
（2）避免長時間在中度到嚴重結冰條件下飛行。通常可以用改變高度或空速的方法避開嚴重結冰，如果可能的話，儘量繞開嚴重結冰區。萬一不慎發動機進氣道已經結冰，切忌慌忙同時打開發動機防冰，應先開一側，待其發動機工作穩定後，再打開另一側。
飛機積冰導致的事故
全美航空405號
美鷹航空公司4184號航班事故
11.21包頭空難
影響飛機積冰強度的因子
1 雲中過冷水含量和水滴的大小；
2 飛行速度；
3 機體積冰部位的曲率半徑；
