浅析飞机积冰的原因及防冰策略摘要：飞机积冰会严重影响飞机的性能并危及到飞行的安全，现代飞机都装有先进的防冰系统，该文主要对形成积冰的原因并主要探讨了从飞行中和起飞前地面除、防冰两个方面，说明了积冰对飞行的影响以及正确的防范措施说明积冰的处置和除、防冰的方法。

关键词：飞机积冰飞行安全防范措施Reason analysis of aircraft icing and ice prevention strategiesAbstract:Aircraft Icing will seriously affect the performance of aircraft and endanger the flight safety, the modern aircraft are equipped with anti icing system,this paper focuses on the reasons for the formation of icing and mainly discusses from two aspects of flight and flight before the ground except, anti icing, illustrates the effect of ice accretion on flight and preventive measures to correct description of the disposal and method of removing ice, ice.Key words:Aircraft icing Flight safety Preventive measures.给生活带来乐趣的雪和冰，对于飞机的运营来说，却变成了一个无形的杀手。

冰和雪极大的威胁着飞机的安全运行，跑道道面上结冰和大量积雪就是其中之一。

冰和雪会减少刹车效果、降低加速性能，给飞机起降性能造成很大影响，这一点早就被人们所认识并一直在采取对策。

为了保证安全运航，需要除去跑道上的冰雪，因此常常打乱正点运航。

1994年10月31日，西蒙斯航空公司4184航班，ATR72从印度安纳波里斯到芝加哥，突然翻滚并从大约10,000英尺猛冲下去，机上68人顷刻死去；1996年5月26日，英国航空公司一架BAe146飞机8845m高空遭遇雷暴和颠簸，飞机严重积冰，四发全部失效。

最后在飞机迫降接地前，2号发动机启动成功，险象还生。

据美国航空局综合分析，飞机结冰导致的失事每年近30起，其中飞机上有霜、雪、冰等起飞失事每年13起，起飞、巡航与着陆过程中因结冰导致的失事各占1/3。

1989年3月至1992年3月的3年中，世界上共发生四起运输机与结冰有关的飞行事故，共死亡53人。

现代运输机的巡航高度在5000至10000m左右，大都在气温0℃以下，由于飞机结冰引起的事故数目高居不下，其中与飞行员疏忽大意或对系统的非正确使用是一个重要原因。

为避免类似事故的发生，深入彻底的了解现代飞机防冰系统的工作、特点是非常必要而关键的。

1 积冰的成因我们以形象的方式来观看结冰的过程。

（参见图1）设想飞机从清洁的大气飞入包含结冰条件的云中：机翼象钝刀子一般劈开云层，分开空气，为它重新导向，把它向下推，造成升力。

刚进入的云层是细小水滴的薄雾，水滴悬浮于空中是“过冷的”，低于0℃，它们一接触到固态物体就立刻冻结在该物体上。

大多数细小的水滴惯性极小，紧随流线；机翼在这些水滴间平滑的快速前进，把它们推开而不接触它们，水滴穿透了刚好在驻点前面的紊乱空气，撞击前缘并冻结。

过冷水滴的大小很大地影响着飞行中机翼结冰的严重程度和位置。

大一些的水滴，惯性更大，穿透流线更容易，并打击在机翼更靠后的部位。

在水滴教大的区域，较大的水滴和较小的水滴一样跟随流线，某些较大的水滴击中缘的上部与下部表面并冻结。

最大的水滴比较小的水滴撞击机翼更远的后部。

某些较大的水滴也飞溅在机翼上并在它们全冻结前沿机翼跑向后部，如果它们足够大，它们将实际上撞击由除冰靴保护的区域后面的机翼部分。

冰继续在机翼上沉积，污染精心设计的机翼形状，靠近机翼的流线开始破裂，越来越多的机翼能量被浪费在把空气分子运送入无益的小旋涡中滚动。

机翼的升力降低，阻力增加。

与此相似的机理，冰会沉积于飞机发动机整流罩前端，风挡，全/静压探针，无线电天线等部位。

飞机结冰不仅回使气动性能恶化，导致失速，而且使发动机功率下降或吸入冰块，风挡视界不清、有关仪表读数不准，直接影响飞行安全。

飞机积冰的概率取决于很多因素，主要是：天气条件、飞行高度上云的概率、云的含水量、气温、云中水滴和冰晶的大小及它们在单位时间内落在单位面积上的数量、水滴的冻结速度、气流绕过飞机各部位的特点（飞机的空气动力特性）以及飞行速度。

过冷水滴组成的浓积云中积冰概率最大。

以下几个方面为造成飞机积冰的不同因素。

(1)温度。

通常飞机积冰形成于温度低于0℃的云中。

但云中温度越低，过冷水滴越少，故在温度低于-20℃的云中飞机积冰的次数是很少的，根据观测资料，气温在0～20℃范围内的积冰占80%；-2～-10℃范围占68.3%；强积冰也多发生在-2～-10℃范围内。

因此，在飞行中了解0℃、-2℃、-10℃及-20℃各等温线的高度。

对判断积冰的可能性和强度有重要作用。

云中温度在+2～0℃范围内也有积冰，云中温度略高于0℃时产生积冰的原因是：在云中相对湿度小于100%，飞行速度又不大的情况下，水滴碰到机体上后，强大的气流使水滴强烈蒸发而降温，若降温作用超过了动力增温作用，则机体表面温度降至0℃以下，于是形成积冰；或者是原在地低于0℃区域飞行的飞机，突然进入（如降低飞行高度）暖湿区域中，由于集机体表面温度仍在0℃以下，于是水汽在机体表面凝华，形成一层薄霜。

此外，在喷气发动机进气口和螺旋桨发动机汽化器等部位，由于流经该处的空气发生膨胀冷却，温度可降低几度，也能产生积冰。

飞机积冰与云中温度的关系，还与飞行速度有关。

有利于积冰的云中温度，低速飞机相对高一些，高速飞机相对低一些，这是因为动力增温值不同的缘故。

飞机积冰与空速和云中气温的关系。

(2)飞机积冰还与云中湿度有关，温度露点差可以反映云中相对湿度的大小。

显然，云中温度露点差值越小，相对湿度就越大，越有利于积冰的形成。

据统计，飞机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。

(3)飞机积冰与云的关系是极为密切的。

在温度低于-2℃的云中飞行，都有可能产生积冰，由于不同云中的含水量和雨滴大小不同，故积冰也有不同的特点。

由(表1)可见，云滴半径以浓积云和积雨云最大，高层云最小；云中平均含水量，以积雨云、浓积云和淡积云最大；高层云、高积云最小。

云中水滴的物态，当云中温度为0～-15℃时，多为过冷水滴；-15～-30℃时，为过冷水滴与冰晶共存；-30℃以下为冰晶。

积云（主要是浓积云）、积雨云中的上升气流强，云中含水量和水滴都很大，所以云中积冰较强。

尤其是云的上半部含水量和水滴最大，所以是积冰最强的区域通常以明冰居多。

云的顶部和边缘部分积冰较弱，云的下部因温度在0℃以上，所以没有积冰发生。

在积云中，积冰的特点是：积冰的水平范围较窄，强度变化大，在含水量和水滴处是最大处，可产生较强的积冰，而且伴有强颠簸。

另外，积冰的强弱还与积雨云发展的各个阶段有关，在不同的阶段有不同的积冰特点。

层云和层积云是由于空气波状运动和湍流混合而成的。

多出现在逆温层的下面，云中含水量的分布由云底向上增大。

因此云中积冰一般是轻到中等强度，云的上部比下部要强些。

由于层云和层积云出现的范围较大，如果在云中长时间飞行，应该注意积冰。

冬季，由于云中多为过冷水滴，积冰较多；如果云中有过冷毛毛雨或小雨，飞行时可能会发生较强积冰，但由于这些云高较低，云层也不太厚，所以可以爬升到云上飞行，避开积冰区。

夏季，层云和层积云的温度均在零度以上，云中飞行不会积冰。

高积云中的含水量和水滴分布与层积云相似，但含水量和水滴要小些，所以云中积冰强度较弱，通常为弱积冰。

当云层很厚时，也可能有中度积冰，危及飞行。

例如：1989年3月16日，某部一架米8直升机，在榆中起飞后，飞行高度在2800m入高积云，15时52分出云，由于在云中飞行时有积冰，16时23分机组报告右发停车，飞行高度降至2400m，随即高度不断降低，于16时36分迫降于麟游县，偏西方向37.5km的海拔高度为1460m山坡上，直升机报废，重伤4人。

雨层云和高层云中的含水量和水滴都比积状云小，而且分布随高度减小，所以云中积冰较弱。

强度随高度也减小。

只有在锋线附近的雨层云下部飞行，或者在冻雨或冻毛毛雨中飞行时才会出现较强积冰。

雨层云和高层云多为锋面云系，范围广，云层厚度较大，因而积冰区的范围也较大。

沿锋线方向，积冰区有时可达1000km之多，宽度也可达200～400km。

虽积冰强度较弱，但如在云中长时间飞行也会形成较厚的积冰，对没有防冰装置的飞机会造成严重影响。

卷云、卷积云和卷层云都是由冰晶构成，过冷雨滴极少，所以很少出现积冰。

只是在伪卷云中飞行有时有弱积冰。

(4)地形对积冰也有影响。

由于地形的抬升作用，在山的迎风面上空，有利于云层生成、增厚，其中过冷水滴比平原或者山的背风面上空的云中都要多些，大些，因此出现飞机积冰就较为严重。

根据国外积冰的研究说明，大多数的严重积冰是出现在飞机越山或者是穿越锋面时，或者是两者结合的情况下。

2 积冰的种类积冰有四种：明冰、毛冰、雾凇和霜。

在温度为0-10℃的冷雨中或由大水滴组成的云中，由于温度较高，水滴较大，冻结较慢，每个过冷水滴碰上机体后并不全在相碰处冻结，而是部分冻结，部分顺气流蔓延到较后的位置上冻结，在机体上形成了透明光滑的冰层—明冰。

在有降水的云中飞行时，明冰的聚积速度往往很快，冻结得又比较牢固。

虽用除冰设备也不易使它脱落，因而对飞行危害较大。

而在没有降水的云中飞行时，这种冰的成长就慢得多，危害性也小一些。

在温度为-5～-15℃的云中，因为这样的云中往往是大小过冷水滴同时并存，所以形成的积冰也就既具有大水滴冻结的特征，又具有小水滴冻结的特征。

有时，在过冷水滴与冰晶混合组成的云中飞行，由于过冷水地滴夹带着冰晶一起冻结，也能形成粗糙的不透明的毛冰。

由于毛冰表面粗糙不平，会破坏飞机的流线造型，同时又冻结得比较牢固，所以对飞行的影响不亚于明冰。

在温度为-20℃左右的云中，过冷水滴通常很小，相应的过冷水滴的数量也较少。

碰在飞机上冻结很快，几乎还能保持原来的形状，所以形成的冰层看起来就像“砂纸”一样粗糙。

同时由于各小冰粒之间一般都存在着空隙，所以冰层是不透明的。