寒冷天氣對飛機性能影響研究

楊文博 張云鵬

摘 要：寒冷天氣對飛機性能的威脅與危害是不容小覷的，本文針對寒冷天氣對飛機性能影響進行了仔細的分析和論述。

關(guān)鍵詞：寒冷天氣;飛機性能;影響

1.飛機結(jié)冰條件

（1）飛機表面溫度低于0攝氏度，并且低于0攝氏度的過冷水滴存在。

（2）濕雪一般不會經(jīng)常出現(xiàn)于室內(nèi)外界外線大氣表層露點而其溫度和室內(nèi)外界大氣露點外線大氣表層溫度之差在1攝氏度以內(nèi)的情況，外界大氣外線露點大氣表層露點內(nèi)的溫度通常在零下4攝氏度-1攝氏度。

（3）飛機經(jīng)由停場過夜以及飛機從巡航下降著陸后，飛機表面和燃油溫度仍保持在冰點以下時，霜的積聚是很常見的。當(dāng)飛機機翼下表面結(jié)霜厚度小于3毫米時，可放行飛機。

（4）在降雨的時候機翼溫度在結(jié)冰溫度及以下時，機翼上表面就容易結(jié)冰。

（5）全溫度（TAT）為10攝氏度或低于此溫度時，出現(xiàn)目視可見濕氣（云、能見度少于1英里的霧、雨、雪、凍雨、冰晶等），或者停機坪、滑行道或跑道上有積水、冰、雪時，存在結(jié)冰條件。

2.寒冷天氣對飛機性能的影響

2.1積冰使得飛機升力減小

飛機機翼升力面如果被霜、雪或者結(jié)冰污染，飛行起降過程中，空氣阻力面也會隨之增加，升力會降低，失速的機會就會增加。升力面的凍結(jié)會顯著降低飛機的空氣動力學(xué)和飛行特性。由于結(jié)冰，流線形狀發(fā)生變化，機翼變形，摩擦阻力和壓差阻力同時增加。根據(jù)試飛結(jié)果，當(dāng)尾翼和機翼結(jié)冰時，阻力的增加解釋了為什么飛機結(jié)冰引起的總阻力增加70% 到 80%。機翼和尾翼的臨界迎角因結(jié)冰而降低，這對于低速飛行是非常危險的，尤其是起飛和著陸時，會迅速產(chǎn)生強烈的狂風(fēng)放電爆炸現(xiàn)象，飛機無法進入這一放電區(qū)域繼續(xù)航行時，就存在有可能遭到狂風(fēng)雷電猛烈轟擊和雹打砸的危險可能。強烈的下降螺旋風(fēng)、上升氣流風(fēng)和飛機下降時的螺旋上升氣流，會導(dǎo)致一至多架飛機同時旋轉(zhuǎn)進而產(chǎn)生多個機身輕微左右搖擺，前后舵對方向舵的沖擊，上下高速旋轉(zhuǎn)時的顛簸和震動，同時引起機身輕微左右震抖的不良現(xiàn)象，強大的風(fēng)和下降螺旋氣流甚至?xí)?dǎo)致一至多架飛機上下高速旋轉(zhuǎn)，將飛機左右拋動五十米以上。對于那些沒有安裝自動除冰防凍設(shè)備的中小型民用飛機來說，如果飛機積冰嚴重，飛機本身暴露在冰部位的一些機械制動部件，則可能會因受到冰雪的覆蓋從而完全失去制動功能，導(dǎo)致小型飛機的絕對空氣壓和動力系統(tǒng)性能發(fā)生改變，飛行員甚至無法控制他的飛機，這些都是極其危險的。

早些年某航飛機在蘭州機場著陸（蘭州機場地面人員下了早班，蘭州機場跑道在前一晚被結(jié)霜）。由于沒有清除跑道上結(jié)起的霜。飛機降落后，發(fā)生了傾斜角度高達45度的混亂滾動，造成了嚴重的事故。早些年某航編號為abae-146的飛機從武漢飛往呼和浩特，在降落過程中，意識到地面積冰的飛行員開始減速，但由于地面結(jié)冰太滑飛機無法控制，此次事件最終發(fā)展為無法控制的大型飛機事故。

2.3 飛機動、靜壓孔及探頭積冰

飛機動、靜壓探頭發(fā)生積冰，會直接使得飛機速度計量表、高度表、迎角指示器、M 數(shù)指示器和速度表等重要駕駛儀器失效或變形，進而導(dǎo)致飛行員無法做出飛行決策。 由于以上駕駛儀器的異常狀態(tài)所以飛行員無法檢測飛機可能處于危險之中。因此，如果向自動駕駛儀系統(tǒng)提供不正確的信息，就會出現(xiàn)非指令飛行條件。

2.4進氣道口和動力裝置有積冰

由于進氣口以及入口處放置了堆積物，造成了氣流的部分分割，并阻擋了來自外域的氣流。從而直接使得這層冰又不被粘附又落在了水的交叉處，并由此形成一個大面積冰的環(huán)圈，改變了室內(nèi)空氣的各種動態(tài)變化特性。當(dāng)一塊水晶冰開始破裂時，整個發(fā)動機的葉片并不會引起振動葉片。發(fā)動機上的機械部件損壞可能會直接降低發(fā)動機工作功率，影響發(fā)動機正常運行工作，危及飛行安全，造成發(fā)動機機械損壞或起動失速。早在1985年2月15日，一架客機的波音dc9客機在機場起飛后因為吸入大量冰塊而迅速發(fā)生巨大浪聲和涌聲而墜毀。

2.5顯著降低濃見度

顯著降低濃見度，難以看清周圍環(huán)境，使起飛和降落變得困難。尤其是在著陸過程中，著陸高度的不準確判斷會影響著陸的安全性，尤其是在飛機起飛和著陸階段等嚴重情況下，這是非常危險的。某航空公司B747-200貨機降落在安克雷奇的那一刻，冰塊突然在左側(cè)擋風(fēng)玻璃上積聚，不得不交給右側(cè)座位控制，之后拖車拖走了飛機。

2.6飛行時;天線上如果形成了結(jié)冰現(xiàn)象會影響通信系統(tǒng)

如果結(jié)冰嚴重，天線將連接到主機，這可能會導(dǎo)致無線電導(dǎo)航設(shè)備短路或故障。

2.7如果飛機在地面存在凍結(jié)，也會有因除冰導(dǎo)致的航班延誤率

總之，寒冷天氣以及結(jié)冰現(xiàn)象會對飛機造成很大的傷害，但也可以人為地避免。清楚地分析結(jié)冰的原因和條件有助于避免飛機結(jié)冰。

3 寒冷天氣的預(yù)防措施

3.1地面預(yù)防

有冰、雪以及可見的霜，這就要求在起飛前執(zhí)行飛機除冰程序，嚴禁帶冰、雪和霜起飛。如果由于延誤進而造成超出除冰液的作用時間，必須要重新進行除冰。另外，要掌握不同型號和類型除冰液的作用時間，并且與管制部門做好溝通，以保證除冰液在有效時段內(nèi)起飛。附表2 ISO I 型混合液持續(xù)時間指南如下：

3.2飛行預(yù)防

在飛行的過程中，經(jīng)常抬高座位從擋風(fēng)玻璃上看天氣，所以如果聽到以前的飛機或管制員的天氣預(yù)報或空中交通管制員繞道，拍下云圖并及時檢查，如果沒有云就打開飛機和天氣雷達，選擇一條路線來避開或進入更亮更冷的區(qū)域。

此外，還有兩點需要注意。

1.預(yù)計長時間停場或過夜，如果有冰雨或濕雪，如果溫度低（低于0°C），檢查是否有積水。 拆下發(fā)動機進氣口、霜凍后，蓋上進氣口蓋，關(guān)閉艙門、貨艙門和電子窗門，排干所有水和污水，擦干排水管以防結(jié)冰。

2.飛機結(jié)冰往往涉及到地面結(jié)冰，所以在起降過程中要多注意側(cè)風(fēng)和污染跑道的規(guī)定。

4.總結(jié)

寒冷天氣下的運行需要民航管理局、機場當(dāng)局、航空公司以及機組共同協(xié)作配合，以高度負責(zé)的精神才能確保航班安全運行。機組作為把握飛行安全的最后關(guān)口，一定要有正確理論知識作為基礎(chǔ)，冷靜決策，謹慎操作，精細飛行，才能保證在惡劣天氣情況下航班安全，運行順利。

參考文獻：

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（1. 西北國際貨運航空有限公司，710000;2. 上海華東民航飛行程序設(shè)計研究院，上海200000）