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1、2011年5月JournalofXi’anAerotechnicalCollegeMay2011积冰对飞行的影响及处置张序(中国国际航空股份有限公司运行控制中心西南分控中心签派室,四川成都610202)摘要:研究积冰的气象因素对飞行的影响以及积冰的处置。从云的物理学原理方面进行推导和讨论,分析积冰形成的机制,重点论述翼面积冰对飞行的影响,并从机翼积冰和尾翼积冰两个方面进行详细分析。通过对一些典型事例进行分析,阐述飞行中积冰的预防和积冰后的处理方法。关键词:飞机积冰;飞行;防冰系统中图分类号:J01文献标识码:A文章编号:100829233(2011)0320019205才能起飞。1.2.2明冰
2、明冰是光滑透明,结构坚实的积冰。这种积冰通常是在0℃～10℃的冻雨中或过冷水滴组成的云中飞行形成的,冻结的主要部位在机翼和水平安定面前缘、机头整流罩和进气口处,它会在积冰部位形成突出的角,这将明显影响气流的流动,由于透明,机组人员不容易发现,且不容易除去,用除冰设备也很难使其脱落,因而对飞行的危害较大。1.2.3雾淞雾凇是灰白色、不透明、结构松脆的晶状颗粒,它是由许多粒状冰晶组成的表面粗糙不透明的积冰。由于云中过冷水滴温度低、直径小、冻结速度快,冻结后保持颗粒状,且有空隙,表面粗糙不平聚积较厚的易被气流吹走,一般对飞行影响不大。如风挡积有雾淞时,也会影响目视飞行。1.2.4毛冰毛冰是明冰和雾淞
3、的混合体,一般形成于温度-5℃～-15℃的过冷云或混合云中,它的特点:色白、不透明、外表粗糙、内部结冰不匀称,由于毛冰表面粗糙不平,会破坏飞机的流线型,同时又冻结的比较牢固,所以对飞行的影响不亚于明冰。1飞机积冰的基本概念1.1飞机上聚集冰层的机制在大气中经常存在着温度在0℃以下仍未冻结的过冷水滴,这种过冷水滴多出现在0℃～-20℃的云中。实践表明,过冷水滴的状态是不稳定的,稍受震动即冻结成冰,因此,当飞机在含有过冷水滴的云中飞行时,若机体表面温度低于0℃,过冷水滴就会在机体表面某些部位冻结并聚集成冰层,冻结过程的快慢与过冷水滴含量和机体表面的温度有关,温度越低,冻结越快,过冷水滴越多,冰层越
4、厚。1.2飞机积冰的种类过冷水滴的含量、大小、温度和冻结的快慢不同,飞机积冰的结构、坚实程度和外观也各不相同,飞机积冰的种类大致可分为霜、明冰、雾凇和毛冰四种类型。1.2.1霜霜是晴空中飞行时出现的一种积冰。它是飞机从寒冷的高空迅速下降到温暖潮湿但无云的气层时形成的,或从较冷的机场起飞穿过明显的逆温层时形成的。霜的维持时间不长,机体增温后消失,虽然霜很薄,但它对飞行依然有影响,下降高度时在风挡前结霜,会影响目视飞行,一般要求飞机在清除霜后收稿日期:2011202214作者简介:张序(1982-),男,四川简阳人,讲师,法学硕士,从事美学和思想政治教育的研究。20西安航空技术高等专科学校学报第2
5、9卷1.3飞机积冰的强度1.3.1积冰强度的等级划分积冰强度通常是指单位时间内机体表面所形成冰层的厚度,单位是毫米/分,在相同的积冰天气环境下,积冰的强度取决于飞机的类型,飞机的设计,飞行的高度,飞行的速度等因素。积冰强度分为弱、中、强、极强四个等级(见表1)。积冰强度的等级划分更有利于飞机进行安全飞行。表1积冰的等级划分积冰等级弱积冰中度积冰强积冰极强积冰单位时间在机体上形成的冰层厚度(毫米/分)整个飞行过程中机体单位面积上的积冰总厚度(厘米)<0.6≤5.00.6-1.05.0-15.01.1-2.015.1-30.0>2.0>30.0积冰强度是一个比较复杂的问题,它与云中水含量、水滴大小
6、、飞行速度、积冰部位曲率半径等因素有关。1.3.2影响飞机积冰强度的因子飞机积冰强度应该决定于过冷水滴在机体聚集和冻结的速度,在一般情况下主要与过冷水滴的含量和大小、飞机空速以及积冰部位的形状三个因子有关,具体关系如下:(1)过冷水滴含量越多,直径越大,在其它条件相同时,飞机积冰就越强。(2)在低速飞行条件下(空速小于600KM/H),飞行速度越大,飞机积冰越强。(3)机体积冰部位曲率半径越小,积冰越强。机体曲率半径小的地方,与过冷水滴相碰的机会多,故积冰也强。图1积冰的常见类型积冰后,飞机将在更小的迎角发生气流分离,致使抖动迎角(m)和临界迎角变小,抖动升力系数和最大升力系数随之降低。当积冰
7、呈槽形(双角冰),临界迎角减小最大,在这种情况下出现的局部气流分离,一般伴有飞机振动。飞机积冰的危害2飞行中,容易出现积冰的部位主要有:机翼、尾翼、风挡、发动机、桨叶、空速管、天线等,无论什么部位积冰都会影响飞机性能,其中尤以机翼、尾翼积冰的影响最为突出,机翼和尾翼积冰,使升力系数下降,阻力系数增加,并可引起飞机抖动使操纵发生困难。2.1机翼积冰对飞机气动性能的影响机翼是飞机最容易结冰的部位之一,
