冬季飛行的“殺手”：發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)冰

姚永強(qiáng)

飛機(jī)作為現(xiàn)代化的高效率的運(yùn)輸工具，給人們出行帶來了極大方便。保證飛行安全是各國航空公司最關(guān)心的頭等大事，也是每個(gè)乘機(jī)旅客最大的愿望。盡管飛機(jī)的性能在不斷提高，地面保障設(shè)備也不斷改善，但天氣原因仍是影響飛行安全的重要因素之一。而對(duì)于冬季飛行來說，影響飛行安全的重要天敵就是飛機(jī)積冰。而在我們平時(shí)接受的教育和培訓(xùn)中，飛行員都會(huì)非常重視雪后機(jī)翼機(jī)身的除防冰，但往往會(huì)忽視在冬季飛行里最容易引發(fā)事故的飛行“殺手”——發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)冰。

發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)冰的危害

看看我們熟悉的經(jīng)常出現(xiàn)在教科書的飛機(jī)結(jié)冰引發(fā)空難，1982年的佛羅里達(dá)航空90號(hào)航班波托馬河中空難，幾乎所有的飛行員都知道，飛機(jī)在大雪中滑行了1個(gè)小時(shí)，大大超過了飛機(jī)除冰的有效期，飛行員固執(zhí)得沒有滑回除冰，而是異想天開的跟在另外一架飛機(jī)后面，用前面飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣去吹掉飛機(jī)機(jī)翼的浮雪。飛行員嚴(yán)重違章，但是所有人都沒有注意到的是，飛行員為什么會(huì)有這樣的僥幸心理？是因?yàn)槿A盛頓機(jī)場(chǎng)因?yàn)榇笱┓忾]重新開放后，所有的飛機(jī)都在大雪中滑行等待起飛，而沒有一架飛機(jī)要求滑回二次除冰的。

飛行員在這樣的心理下，看著前面13架飛機(jī)起飛而安然無恙，機(jī)長也想當(dāng)然的認(rèn)為，運(yùn)氣會(huì)站在自己這一邊。沒想到長時(shí)間的大雪中滑行，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速探測(cè)系統(tǒng)被冰雪覆蓋，提供了錯(cuò)誤的發(fā)動(dòng)機(jī)推力讀數(shù)，而飛機(jī)機(jī)翼被前面飛機(jī)吹化的雪水在機(jī)翼后部結(jié)冰，飛行員在整個(gè)起飛過程中判斷失誤。這一系列的事故鏈讓飛機(jī)在起飛后失速，掉進(jìn)冰封的波托馬河中。

讓我們?cè)倏磶状物w行事故：

1986年12月5日，一架安-24飛機(jī)在蘭州墜毀，其事故原因就是飛機(jī)在起飛后2號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)冰并造成發(fā)動(dòng)機(jī)停車。

2014年12月28日，QZ8501航班發(fā)生墜海空難。這架空客A320-200型客機(jī)從印尼泗水飛往新加坡途中失事。而事后的事故調(diào)查報(bào)告說，飛機(jī)可能穿入一片雷雨云，“基于飛機(jī)失去聯(lián)系位置的（氣象）數(shù)據(jù)，天氣是空難背后的觸發(fā)因素”。在此情況下，“最有可能觸發(fā)的天氣現(xiàn)象是結(jié)冰。飛機(jī)表面結(jié)冰可能引發(fā)冰體脫落，進(jìn)而對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)造成破壞”。

2013年11月23日，波音公司發(fā)布運(yùn)行安全通告，通知航空公司，避免飛機(jī)在可能含有冰晶的雷雨層50海里以內(nèi)長時(shí)間飛行。原因是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)存在發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)冰的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)防患于未然。

從以上幾起事故中可以看出，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)冰造成的發(fā)動(dòng)機(jī)損害或者停車并伴隨飛機(jī)結(jié)冰的其他情況會(huì)嚴(yán)重影響飛行安全。即使冰或雪或霜造成發(fā)動(dòng)機(jī)輕微污染當(dāng)結(jié)冰脫落后也能損害發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，可導(dǎo)致飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)性能下降或者造成飛機(jī)葉片失速。

筆者幾天前在烏魯木齊凍霧下飛行，因?yàn)樘鞖獾哪芤姸炔粔?，在地面發(fā)動(dòng)機(jī)慢車等待20分鐘，因?yàn)樘鞖獠粔蚱痫w標(biāo)準(zhǔn)滑回關(guān)車，飛機(jī)的葉片上已經(jīng)結(jié)了一層薄冰。而這些薄冰，飛機(jī)的機(jī)務(wù)用熱空氣化了很長時(shí)間才消除。雖然沒有起飛，但還是讓人倒吸一口冷氣，這些結(jié)冰，明顯會(huì)影響飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率，而如果結(jié)冰現(xiàn)象嚴(yán)重，就有可能會(huì)引發(fā)更嚴(yán)重的故障，甚至影響飛行安全。

發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)冰形成的原因

飛機(jī)積冰的概率取決于很多因素，主要是：天氣條件、飛行高度上云的概率、云的含水量、氣溫、云中水滴和冰晶的大小及它們?cè)趩挝粫r(shí)間內(nèi)落在單位面積上的數(shù)量、水滴的冰結(jié)速度、氣流繞過飛機(jī)各部位的特點(diǎn)（飛機(jī)的空氣動(dòng)力特性）以及飛行速度。過冷水滴組成的濃密云中積冰概率最大。飛行實(shí)踐表明，在鋒面云中，當(dāng)飛行高度上溫度適宜時(shí)，積冰頻率比較大。而鋒面中度積冰的頻率比均勻氣團(tuán)中高一倍，而強(qiáng)烈積冰則高8倍。

云層溫度是影響飛機(jī)積冰的主要參數(shù)之一，據(jù)有關(guān)報(bào)道，飛行在0～-40℃甚至更低的云溫條件下，都有積冰可能。不過綜合英、美、日及前蘇聯(lián)的有關(guān)積冰發(fā)生率統(tǒng)計(jì)報(bào)告，可以得出下述結(jié)論：飛機(jī)積冰一般發(fā)生在0～-20℃的溫度范圍內(nèi)，尤其在-2～-10℃溫度范圍內(nèi)遭遇積冰的次數(shù)最多，而強(qiáng)烈的積冰主要發(fā)生在-2～-8℃的溫度范圍內(nèi)。

就季節(jié)而言，不同季節(jié)飛機(jī)積冰頻率不同，在冬、秋兩季積冰頻率比較高。飛行高度不同，飛機(jī)積冰頻率也不同。根據(jù)有關(guān)記載分析：冬季在3000米以下（合3000米）各高度上飛行時(shí)，積冰幾乎占56%，在6000米以上高度上飛行時(shí)，積冰占21%，而在夏季3000米以下高度上，積冰現(xiàn)象減少，幾乎沒有。在6000米以上，積冰占62%。

從以上的論述可以看到，飛機(jī)結(jié)冰包括飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)防冰，并不是僅僅只存在冬季飛行中，只要是高空飛行，飛機(jī)都有可能會(huì)進(jìn)入“結(jié)冰條件”。

在飛機(jī)其他部位沒有結(jié)冰時(shí)，噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道有時(shí)會(huì)有積冰。因?yàn)闄C(jī)翼和尾翼前部的動(dòng)力增溫，比噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口處要大得多，飛行實(shí)踐證明，當(dāng)外界氣溫等于小于+5℃時(shí)，噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口部分可以發(fā)生結(jié)冰。

發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)冰多發(fā)生在混合云中，因?yàn)樵谶@些云層中存在溫度低于0攝氏度但仍未凍結(jié)的液態(tài)水——過冷水滴。過冷水滴是不穩(wěn)定的，當(dāng)其受到發(fā)動(dòng)機(jī)前緣的撞擊擾動(dòng)時(shí)便會(huì)迅速凍結(jié)從而形成冰。發(fā)動(dòng)機(jī)容易結(jié)冰的部件主要有：發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道前緣及內(nèi)壁、發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩、整流錐等。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生結(jié)冰時(shí)，它不僅直接導(dǎo)致進(jìn)氣道氣動(dòng)外型的破壞，降低發(fā)動(dòng)機(jī)推力，增大飛行負(fù)載，還可能會(huì)造成壓氣機(jī)的機(jī)械損傷，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的破壞，直接引發(fā)飛行事故。因此，為了保證飛行安全，正確及時(shí)的使用發(fā)動(dòng)機(jī)防冰十分重要。

發(fā)動(dòng)機(jī)防冰的預(yù)防及應(yīng)對(duì)

發(fā)動(dòng)機(jī)防冰主要采用的是氣熱防冰，也是利用熱空氣加熱飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)前緣部件防冰表面的熱力防冰技術(shù)。常用于待保護(hù)表面積較大、防冰要求較高的機(jī)翼、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道前緣等部件。當(dāng)我們?cè)诳罩写蜷_發(fā)動(dòng)機(jī)防冰后，發(fā)動(dòng)機(jī)的前緣就會(huì)采用連續(xù)加熱，該技術(shù)系統(tǒng)使用維護(hù)簡(jiǎn)單，工作可靠，但熱利用率較低。

雖然發(fā)動(dòng)機(jī)積冰對(duì)飛行的危害如此之大，但只要我們按照規(guī)章和SOP做好每一階段的飛行工作，完全可以避免或者把其影響減到最低。

1、運(yùn)行要求

除非飛機(jī)設(shè)備符合MEL的要求，否則不應(yīng)在已知的或預(yù)報(bào)的嚴(yán)重結(jié)冰條件下放行飛機(jī)；機(jī)長和簽派員必須了解防冰設(shè)備在中度或嚴(yán)重結(jié)冰條件下的使用限制；飛行員應(yīng)該了解自己所飛航線區(qū)域的天氣情況（特別是冬季飛行），收集積冰預(yù)報(bào)資料，確定可能積冰條件，制定出預(yù)防措施和應(yīng)急措施（如脫離結(jié)冰區(qū)的辦法、返航、備降等）。

2、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)

筆者曾經(jīng)參加波音駐場(chǎng)代表舉辦的發(fā)動(dòng)機(jī)防冰講座，在講座上，波音專家強(qiáng)烈建議，所有的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，在冬季運(yùn)行過程中，從起動(dòng)到起飛都要有一個(gè)暖車過程，而這個(gè)過程不應(yīng)該少于5分鐘。

（1）在下列條件下限制完成正常發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)：如果飛機(jī)在外界溫度-40℃以下停放了3小時(shí)以上，不要起動(dòng)或冷轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，維護(hù)人員應(yīng)根據(jù)惡劣氣候起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)要求完成相應(yīng)的程序。如果外界溫度低于-35℃，在改變推力手柄位置之前要讓發(fā)動(dòng)機(jī)在慢車位工作2分鐘?？捎?.5分鐘使滑油壓力到達(dá)最低使用壓力。在這期間，LOW OILPRESSURE燈可能保持亮，壓力會(huì)超出正常范圍，并且FILTER BYPASS燈也可能會(huì)亮，但在滑油溫度和壓力恢復(fù)正常后會(huì)自動(dòng)消失。在滑油壓力回到正常范圍之前使發(fā)動(dòng)機(jī)在慢車推力工作。在正常情況下，起飛時(shí)滑油最低溫度沒有規(guī)定。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，當(dāng)存在結(jié)冰條件或預(yù)計(jì)存在結(jié)冰情況時(shí)必須立即接通發(fā)動(dòng)機(jī)防冰。

（3）當(dāng)全溫TAT高于10℃時(shí)，不要使用發(fā)動(dòng)機(jī)防冰。

3、滑行時(shí)候應(yīng)該正確使用發(fā)動(dòng)機(jī)防冰

（1）在積冰條件下（+10℃/TAT及以下）時(shí)使用發(fā)動(dòng)機(jī)防冰。

（2）在延長的地面操作期間，應(yīng)定期運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)將冰的積累減到最小。運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)按使用手冊(cè)中規(guī)定的具體要求進(jìn)行。若在跑道外等待時(shí)間較長，適當(dāng)增大N1轉(zhuǎn)速等待，一般情況下，每10分鐘加馬力使N1到70%，并保持15秒。

（3）當(dāng)存在結(jié)冰條件并且跑道是濕滑時(shí)，應(yīng)采取靜止起飛，并預(yù)先加大發(fā)動(dòng)機(jī)推力觀察發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)，特別要檢查N1以確保達(dá)到所需要的推力。當(dāng)調(diào)整好雙發(fā)N1后，檢查N1一致，發(fā)動(dòng)機(jī)工作穩(wěn)定，再按壓起飛/復(fù)飛電門使雙發(fā)N1同步上升，直至最大馬力調(diào)定后再松剎車起飛。

（4）水雪或積水會(huì)對(duì)飛機(jī)造成損傷。推薦的跑道上水雪、積水或濕雪的最大深度是0.5英寸（12.7毫米）。干雪的最大深度是4英寸（102毫米）。在小凍雨和小毛毛雨天氣條件下起飛是允許的，但在中到嚴(yán)重的凍雨和毛毛雨是不允許起飛的。冷天在積雪跑道起飛前建議將APU打開，并將APU的左右匯流條供電開關(guān)接通以作為備份電源。

4、起飛后爬升、巡航和下降防冰的使用

飛行員應(yīng)避免長時(shí)間在結(jié)冰條件下飛行。按需使用防冰系統(tǒng)，并按照飛行手冊(cè)要求定期變化發(fā)動(dòng)機(jī)推力而防止發(fā)動(dòng)機(jī)葉片結(jié)冰。在進(jìn)近時(shí)，可能要考慮結(jié)冰情況，適當(dāng)增加進(jìn)近速度（一般10海里/時(shí)）。

（1）空中出現(xiàn)或預(yù)計(jì)出現(xiàn)結(jié)冰情況時(shí)，在所有的飛行操作過程中都必須接通發(fā)動(dòng)機(jī)防冰，但是當(dāng)溫度低于-40℃ SAT時(shí)，爬升和巡航期間不要使用發(fā)動(dòng)機(jī)防冰。下降之前及下降過程中在所有結(jié)冰條件下，包括溫度低于-40℃SAT時(shí)都必須接通發(fā)動(dòng)機(jī)防冰。

（2）避免長時(shí)間在中度到嚴(yán)重結(jié)冰條件下飛行。通?？梢杂酶淖兏叨然蚩账俚姆椒ū荛_嚴(yán)重結(jié)冰，如果可能的話，盡量繞開嚴(yán)重結(jié)冰區(qū)。萬一不慎發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道已經(jīng)結(jié)冰，切忌慌忙同時(shí)打開發(fā)動(dòng)機(jī)防冰，應(yīng)先開一側(cè)，待其發(fā)動(dòng)機(jī)工作穩(wěn)定后，再打開另一側(cè)。

（3）存在發(fā)動(dòng)機(jī)嚴(yán)重抖動(dòng)情況時(shí)，要考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇結(jié)冰的可能，應(yīng)延遲將N1減小到70%N1以下。如果要除掉風(fēng)扇上的冰塊，對(duì)雙發(fā)飛機(jī)而言要進(jìn)行下列程序，一次完成一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)：減退力到慢車位大約5秒鐘，然后將推力加大到90%N1，這樣有助于將冰摔落。

注意：除嚴(yán)重結(jié)冰條件外，一般將推力拉回到慢車時(shí)，冰便會(huì)脫落，這時(shí)可將推力加回到所需位置，而不必過多的加推力。

5、著陸

我曾經(jīng)和一名有經(jīng)驗(yàn)的管理局領(lǐng)導(dǎo)一起飛行，大雪后天氣晴朗，他還是要求在五邊打開發(fā)動(dòng)機(jī)防冰，因?yàn)轭A(yù)判跑道上有浮雪，這是發(fā)動(dòng)機(jī)防冰使用的條件。而相反的是，我們一個(gè)機(jī)組在冬季濃霧中落地，沒有使用發(fā)動(dòng)機(jī)防冰，在落地拉反噴的時(shí)候，一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)停車，飛機(jī)方向偏轉(zhuǎn)，飛機(jī)沒有脫離跑道，造成了安全隱患。

飛行機(jī)組切記：所有的地面結(jié)冰條件下運(yùn)行（起飛前和著陸后），都必須進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)防冰操作。我們?cè)?jīng)和日航機(jī)組飛行過，他們要求只要地面有雪就必須使用發(fā)動(dòng)機(jī)防冰。

綜上所述，飛機(jī)積冰嚴(yán)重影響飛行安全，尤其是我們飛行員會(huì)因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)防冰操作簡(jiǎn)單和忽略發(fā)動(dòng)機(jī)防冰的使用。中國大部分地區(qū)處于溫帶，冬季寒冷漫長，每個(gè)飛行人員都應(yīng)重視冬季飛行的特點(diǎn)，及早對(duì)各種天氣做出正確評(píng)估，與簽派和空中管制部門做好溝通，同時(shí)合理并及時(shí)地使用飛機(jī)的防冰設(shè)備，嚴(yán)格遵守法規(guī)和機(jī)組操作手冊(cè)的規(guī)范，從而保證飛行的順利與安全。