積冰現(xiàn)象與預防積冰事故的預防措施

　　本文將介紹一些有關(guān)積冰的基本知識和積冰對飛行安全的影響，提出一些如何預防積冰事故的措施，希望讀者從中能得到一點有益的東西，提高在遇到積冰情況下的飛行安全性。

　　一、 積冰的類型和積冰程度

　　1. 積冰的類型

　　為了區(qū)別不同積冰對飛行的影響，我們通常將積冰分為4類。

　　(1) 毛冰(或稱不透明冰，Rime ice)：這類冰是由較小的過冷水滴快速凍結(jié)而成的，呈乳白色、半透明，為有顆粒狀的聚集物。與其他種類的冰相比，毛冰的表面是最粗糙的，沒有一定的規(guī)則形狀，通常出現(xiàn)在飛機迎風暴露面上。

　　毛冰的形成溫度在0℃以下，并且經(jīng)常是在層云或有霧的情況下形成。飛機遇到的大多數(shù)結(jié)構(gòu)冰是屬于尾冰。

　　(2) 透明冰(Clear ice)：這類冰是由較大的水滴在結(jié)冰速度相對較慢的情況下形成的。當水滴與飛機結(jié)構(gòu)表面接觸時，有順氣流方向流動的趨勢，因此，透明冰通常呈結(jié)構(gòu)表面的形狀。

　　與毛冰相比，透明冰更密、更硬，通常在更密的云(積云)中形成。透明冰的形成溫度比毛冰更高，其范圍一般在-10℃至5℃。

　　(3) 混合冰(Mixed ice)：這類冰是毛冰和透明冰混合的結(jié)果，形成這種冰的溫度和水滴大小介于毛冰和透明冰之間，此外，環(huán)境中還可能存在著濕雪和冰晶體。

　　混合冰最經(jīng)常在混合云的情況下遇到，如層積云和積雨云?；旌媳瑫r兼有毛冰和透明冰的一些不利特性。

　　(4) 霜(Frost)：與前3類冰不同的是霜通常出現(xiàn)在飛機停在地面的時候。霜是由水蒸氣遇到低于結(jié)冰溫度時形成的，非常薄，呈顆粒狀。

　　(5) 霜有時可能在飛機下降過程中形成，當飛機從低于結(jié)冰溫度的區(qū)域下降到溫度較高的高度時，如遇到潮濕空氣就可能形成霜。

　　2. 積冰程度的劃分

　　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于升華。除非出現(xiàn)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(xiàn)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(shè)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(shè)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(shè)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(huán)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。

　　二、 積冰的危險區(qū)域和對積冰危險的預計

　　1. 積冰的危險區(qū)域

　　一般認為，積冰的環(huán)境條件是可見濕度(云、霧、雨和雪)和結(jié)冰溫度。有的事故記錄表明，上述積冰條件中的結(jié)冰溫度并不是絕對的，出現(xiàn)積冰時的環(huán)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(qū)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(huán)境溫度在冰點以上也可能形成透明冰或霜。

　　(2) 即使周圍環(huán)境溫度在冰點以上，機翼油箱部位的表面溫度也有可能低于0℃，當遇到降雨時就可能形成冰并粘附在機翼上。

　　(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征候表明上述的環(huán)境條件是造成事故或事故征候的一個因素。

　　2. 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(guān)積冰情況的報告，這對于預計什么地點會出現(xiàn)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(jù)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(xiàn)積冰，飛行員要懂得造成積冰的一些原因和條件。雖然飛行員在飛行前沒有得到有關(guān)積冰的報告或預報，在飛行中也應該隨時注意觀察外部溫度和其他氣象情況，這有助于及時發(fā)現(xiàn)突然遇到的積冰危險。

　　三、 積冰對飛行安全的影響

　　當飛機出現(xiàn)積冰時對飛行會有什么影響，這是應該考慮到的很重要的問題?？偟膩碚f，當飛機空氣動力表面出現(xiàn)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。

　　積冰的速度是非?？斓?，有時在嚴重積冰的情況下，5分鐘內(nèi)的積冰厚度可達2-3英寸。最嚴重的積冰情況一般發(fā)生在云外飛行時、在結(jié)冰溫度下遇到降雨的時候。

　　以下是積冰對飛行影響較大的一些例子。

　　1. 尾翼失速

　　當尾翼前緣出現(xiàn)積冰時，有可能導致尾翼失速。積冰引起的尾翼失速一般發(fā)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。由于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序與機翼失速的情況不同，機翼失速時是應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(tài)，同時向后拉桿。

　　1989年聯(lián)合捷運公司的一架噴氣流飛機在華盛頓的帕斯科發(fā)生的撞地事故是尾翼失速的一個例子。事故發(fā)生時的飛行情況是飛機在夜間進行ILS進近，云底高度是離地1000英尺，低于目視飛行條件，飛機表面溫度是32F，露點溫度是30F。

　　NTSB的調(diào)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(wěn)定的，導致五邊進近時速度大于正?？账?，最后導致撞地，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;由于積冰造成飛機性能下降被認為是一個影響因素。

　　無論什么時候，當發(fā)現(xiàn)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。

　　2. 螺旋槳和管道積冰的影響

　　除了機翼和尾翼積冰外，積冰還可能出現(xiàn)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。

　　管道積冰的部位包括空速管、噴氣飛機的N1壓力傳感器、雷達天線和燃油系統(tǒng)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(shù)是根據(jù)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(fā)生的波音727墜毀事故就與空速管積冰有關(guān)。飛機在爬升時遇到積冰條件，機組沒有打開空速管除冰設(shè)備，得到了錯誤的儀表讀數(shù)。當飛機爬升到22000英尺時出現(xiàn)失速，最后落地墜毀。

　　(2) N1壓力傳感器積冰 N1壓力傳感器積冰會造成傳感器堵塞，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壓力傳感器堵塞及沒有使用空速管除冰設(shè)備，導致機組用過小的推力起飛，最后飛機掉到了Potomac河里。

　　(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(tǒng)通氣管堵塞，會影響燃油的流動，導致發(fā)動機功率的下降。

　　3. 誘導積冰

　　最常見的誘導積冰是汽化器冰(Carburetor ice)，汽化器冰通常是在潮濕空氣環(huán)境下，當功率設(shè)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(xiàn)汽化器冰。

　　對付汽化器冰的困難在于飛行員發(fā)現(xiàn)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(zhuǎn)速下降;②對恒速螺旋槳飛機來說進氣壓力下降。隨著積冰的增加，汽化器喉部將被堵塞，發(fā)動機將運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)。

　　四、 預防積冰事故的基本措施

　　飛行員在處理積冰問題時應采取以下措施：

　　(1) 盡可能地收集你將要飛行區(qū)域的氣象資料和詳盡的簡報，包括：氣象預報、空氣變化情況、重要的氣象情報和飛行報告等。另外，與剛結(jié)束飛行的飛行員交談，從中了解飛行區(qū)域的有關(guān)積冰情況。

　　(2) 在已知會有積冰的情況下，如不是不得已不要在積冰區(qū)域飛行。

　　(3) 保持對周圍環(huán)境條件的注意，特別是在夜晚的時候，要注意觀察外界氣溫和其他情況。察看風擋邊角處和凸出部位，因為這些部位比機翼更早出現(xiàn)積冰。

　　(4) 在遇到有可能出現(xiàn)積冰的溫度和濕度時，要應用空速管防冰設(shè)備。

　　(5) 在下降過程和減少動力的時候，要使用足夠的汽化器熱。

　　(6) 當平尾有積冰時，要用盡可能小的襟翼設(shè)定著陸。

　　(7) 要掌握機上的防冰設(shè)備，要懂得何時和如何使用它。

　　(8) 在起飛前要確保機翼和尾翼表面沒有霜、雪和別的污染，不要認為雪可以在起飛滑跑過程中被吹盡而不采取清除措施。

　　(9) 如果你的飛機開始積冰，則繞過或避開結(jié)冰區(qū)。如果不能這么做，則考慮以溫度較高的高度或沒有結(jié)冰的高度飛行。

　　總的來說，預防積冰事故最根本的措施是，飛行員要認識到積冰問題的嚴重性，要保持高度的警覺性，不能有麻痹大意的思想。