积冰现象与预防积冰事故的预防措施

本文将介绍一些有关积冰的基本知识和积冰对飞行安全的影响，提出一些如何预防积冰事故的措施，希望读者从中能得到一点有益的东西，提高在遇到积冰情况下的飞行安全性。

一、 积冰的类型和积冰程度

1. 积冰的类型

为了区别不同积冰对飞行的影响，我们通常将积冰分为4类。

(1) 毛冰(或称不透明冰，Rime ice)：这类冰是由较小的过冷水滴快速冻结而成的，呈乳白色、半透明，为有颗粒状的聚集物。与其他种类的冰相比，毛冰的表面是最粗糙的，没有一定的规则形状，通常出现在飞机迎风暴露面上。

毛冰的形成温度在0℃以下，并且经常是在层云或有雾的情况下形成。飞机遇到的大多数结构冰是属于尾冰。

(2) 透明冰(Clear ice)：这类冰是由较大的水滴在结冰速度相对较慢的情况下形成的。当水滴与飞机结构表面接触时，有顺气流方向流动的趋势，因此，透明冰通常呈结构表面的形状。

与毛冰相比，透明冰更密、更硬，通常在更密的云(积云)中形成。透明冰的形成温度比毛冰更高，其范围一般在-10℃至5℃。

(3) 混合冰(Mixed ice)：这类冰是毛冰和透明冰混合的结果，形成这种冰的温度和水滴大小介于毛冰和透明冰之间，此外，环境中还可能存在着湿雪和冰晶体。

混合冰最经常在混合云的情况下遇到，如层积云和积雨云。混合冰同时兼有毛冰和透明冰的一些不利特性。

(4) 霜(Frost)：与前3类冰不同的是霜通常出现在飞机停在地面的时候。霜是由水蒸气遇到低于结冰温度时形成的，非常薄，呈颗粒状。

(5) 霜有时可能在飞机下降过程中形成，当飞机从低于结冰温度的区域下降到温度较高的高度时，如遇到潮湿空气就可能形成霜。

2. 积冰程度的划分

FAR和AIM将积冰程度划分为4个等级，用以说明积冰情况的严重性。

(1) 微量积冰(Trace)：这种程度的积冰率稍大于升华。除非出现的时间很长，一般情况下微量积冰被认为是不会造成危害的。

(2) 轻度积冰(Light)：如果这种程度的积冰出现时间超过一个小时会给飞机带来一些问题，但如果间断地使用除冰/防冰设备就不会给飞行安全造成危害。

(3) 中度积冰(Moderate)：即使短时间遇到这种程度的积冰也会有潜在的危险性，遇到这种情况必须使用防冰设备，同时也可以考虑改变飞行高度或航向。

(4) 严重积冰(Severe)：在这种积冰率下，防水设备已不能减少或控制积冰，必须立即改变航向。

应注意，以上的描述是不够明确的，因为不同类型的飞机在相同的环境下对积冰程度的反应是不一样的。如驾驶大型飞机的机组所报告的轻度积冰对一架赛斯纳150飞机来说可能是严重积冰。

二、 积冰的危险区域和对积冰危险的预计

1. 积冰的危险区域

一般认为，积冰的环境条件是可见湿度(云、雾、雨和雪)和结冰温度。有的事故记录表明，上述积冰条件中的结冰温度并不是绝对的，出现积冰时的环境温度不一定要限制在冰点以下。以下3种情况就是应该注意的积冰危险区域。

(1) 下降阶段。当飞机在较高航线飞行时，飞机表面温度可以是在0℃以下。如飞机下降过程中遇到潮湿空气，即使此时环境温度在冰点以上也可能形成透明冰或霜。

(2) 即使周围环境温度在冰点以上，机翼油箱部位的表面温度也有可能低于0℃，当遇到降雨时就可能形成冰并粘附在机翼上。

(3) 虽然在飞行高度上的温度在冰点以上，但如遇到过冷雨，也可能在飞机上形成透明冰。

近年来的一些严重事故和大量的事故征候表明上述的环境条件是造成事故或事故征候的一个因素。

2. 对积冰危险的预计

如何预计积冰危险的存在对飞行来说是很重要的，预计积冰危险的措施一般有以下3种：

(1) 了解已知的积冰：查看其他飞行员的报告，了解是否已有有关积冰情况的报告，这对于预计什么地点会出现积冰是很有用的。

(2) 收集积冰预报资料：飞行航务部门利用国家气象资料，根据湿度和温度对某一高度上可能积冰情况做出预报，对飞行员来说，掌握这些重要的气象情报资料可以帮助其做出对积冰危险的预计。

(3) 确定积冰条件：要正确判断是否可能出现积冰，飞行员要懂得造成积冰的一些原因和条件。虽然飞行员在飞行前没有得到有关积冰的报告或预报，在飞行中也应该随时注意观察外部温度和其他气象情况，这有助于及时发现突然遇到的积冰危险。

三、 积冰对飞行安全的影响

当飞机出现积冰时对飞行会有什么影响，这是应该考虑到的很重要的问题。总的来说，当飞机空气动力表面出现积冰时，对空气动力的影响是很大的。风洞试验表明，当机翼前缘有半英寸厚的积冰时，会减少50%的升力和增加60%的阻力。

积冰的速度是非常快的，有时在严重积冰的情况下，5分钟内的积冰厚度可达2-3英寸。最严重的积冰情况一般发生在云外飞行时、在结冰温度下遇到降雨的时候。

以下是积冰对飞行影响较大的一些例子。

1. 尾翼失速

当尾翼前缘出现积冰时，有可能导致尾翼失速。积冰引起的尾翼失速一般发生在五边进近阶段，这是因为五边进近时襟翼全部伸出，作用在平尾上的气动力载荷达到最大。由于前缘积冰对气流的干扰引起平尾失速，平尾上负升力突然消失，机头急剧下俯。

从这种失速中改出的操作程序与机翼失速的情况不同，机翼失速时是应用全动力和向前推杆的方法来改出，但在只是尾翼失速而机翼不失速的情况下用这种方法则会带来问题。从尾翼失速中改出的正确方法是将动力减小到慢车状态，同时向后拉杆。

1989年联合捷运公司的一架喷气流飞机在华盛顿的帕斯科发生的撞地事故是尾翼失速的一个例子。事故发生时的飞行情况是飞机在夜间进行ILS进近，云底高度是离地1000英尺，低于目视飞行条件，飞机表面温度是32F，露点温度是30F。

NTSB的调查报告认为，在下降过程中，飞机在积冰条件下飞行了9.5分钟。进近是不稳定的，导致五边进近时速度大于正常空速，最后导致撞地，2名飞行员和4名乘客死亡。NTSB说，水平安定面的失速和失去控制是这次事故的可能原因;由于积冰造成飞机性能下降被认为是一个影响因素。

无论什么时候，当发现飞机有积冰时要注意着陆时的襟翼情况，特别是在预计到平尾有积冰时，更应该特别注意着陆襟翼问题。

2. 螺旋桨和管道积冰的影响

除了机翼和尾翼积冰外，积冰还可能出现在螺旋桨上。螺旋桨积冰会减小动力和降低空速，同时增加燃油消耗。螺旋桨积冰还会破坏螺旋桨平衡。造成严重的振动。

管道积冰的部位包括空速管、喷气飞机的N1压力传感器、雷达天线和燃油系统通气管，管道积冰会给飞行带来其他问题。

(1) 空速管积冰 空速管积冰是个很严重的问题。有的飞行员对此不太注意。仪表中最重要的是空速指示，它的读数是根据空气的动压和静压给出的。当空速管因积冰受堵，该仪表将变成一个“高度计”，如空速增加，高度指示会随之增加，这就会给飞行员以错误的指示。

1974年在美国纽约Thiels附近发生的波音727坠毁事故就与空速管积冰有关。飞机在爬升时遇到积冰条件，机组没有打开空速管除冰设备，得到了错误的仪表读数。当飞机爬升到22000英尺时出现失速，最后落地坠毁。

(2) N1压力传感器积冰 N1压力传感器积冰会造成传感器堵塞，引起错误的大功率指示，导致机组在起飞时使用比实际需要小的推力。

1982年在华盛顿国家机场，一架波音737因N1压力传感器堵塞及没有使用空速管除冰设备，导致机组用过小的推力起飞，最后飞机掉到了Potomac河里。

(3) 天线积冰可能引起天线折断，严重干扰雷达通信。

(4) 燃油系统通气管堵塞，会影响燃油的流动，导致发动机功率的下降。

3. 诱导积冰

最常见的诱导积冰是汽化器冰(Carburetor ice)，汽化器冰通常是在潮湿空气环境下，当功率设定较低或功率迅速减小时形成。应当注意的是当温度在积冰点以上时也会出现汽化器冰。

对付汽化器冰的困难在于飞行员发现不到它。当遇到汽化器冰时，飞机的最直接的反应是：①对定距螺旋桨飞机来说转速下降;②对恒速螺旋桨飞机来说进气压力下降。随着积冰的增加，汽化器喉部将被堵塞，发动机将运转不平稳。

四、 预防积冰事故的基本措施

飞行员在处理积冰问题时应采取以下措施：

(1) 尽可能地收集你将要飞行区域的气象资料和详尽的简报，包括：气象预报、空气变化情况、重要的气象情报和飞行报告等。另外，与刚结束飞行的飞行员交谈，从中了解飞行区域的有关积冰情况。

(2) 在已知会有积冰的情况下，如不是不得已不要在积冰区域飞行。

(3) 保持对周围环境条件的注意，特别是在夜晚的时候，要注意观察外界气温和其他情况。察看风挡边角处和凸出部位，因为这些部位比机翼更早出现积冰。

(4) 在遇到有可能出现积冰的温度和湿度时，要应用空速管防冰设备。

(5) 在下降过程和减少动力的时候，要使用足够的汽化器热。

(6) 当平尾有积冰时，要用尽可能小的襟翼设定着陆。

(7) 要掌握机上的防冰设备，要懂得何时和如何使用它。

(8) 在起飞前要确保机翼和尾翼表面没有霜、雪和别的污染，不要认为雪可以在起飞滑跑过程中被吹尽而不采取清除措施。

(9) 如果你的飞机开始积冰，则绕过或避开结冰区。如果不能这么做，则考虑以温度较高的高度或没有结冰的高度飞行。

总的来说，预防积冰事故最根本的措施是，飞行员要认识到积冰问题的严重性，要保持高度的警觉性，不能有麻痹大意的思想。