積冰現象與預防積冰事故的預防措施

　　本文將介紹一些有關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，沒有一定的規則形狀，通常出現在飛機迎風暴露面上。

　　毛冰的形成溫度在0℃以下，并且經常是在層云或有霧的情況下形成。飛機遇到的大多數結構冰是屬于尾冰。

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

　　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，環境中還可能存在著濕雪和冰晶體。

　　混合冰最經常在混合云的情況下遇到，如層積云和積雨云。混合冰同時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在飛機停在地面的時候。霜是由水蒸氣遇到低于結冰溫度時形成的，非常薄，呈顆粒狀。

　　(5) 霜有時可能在飛機下降過程中形成，當飛機從低于結冰溫度的區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、 積冰的危險區域和對積冰危險的預計

　　1. 積冰的危險區域

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

　　(2) 即使周圍環境溫度在冰點以上，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，了解是否已有有關積冰情況的報告，這對于預計什么地點會出現積冰是很有用的。

　　(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，這有助于及時發現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。總的來說，當飛機空氣動力表面出現積冰時，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。

　　積冰的速度是非常快的，有時在嚴重積冰的情況下，5分鐘內的積冰厚度可達2-3英寸。最嚴重的積冰情況一般發生在云外飛行時、在結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

　　當尾翼前緣出現積冰時，有可能導致尾翼失速。積冰引起的尾翼失速一般發生在五邊進近階段，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，同時向后拉桿。

　　1989年聯合捷運公司的一架噴氣流飛機在華盛頓的帕斯科發生的撞地事故是尾翼失速的一個例子。事故發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。進近是不穩定的，導致五邊進近時速度大于正常空速，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，當發現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，它的讀數是根據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附近發生的波音727墜毀事故就與空速管積冰有關。飛機在爬升時遇到積冰條件，機組沒有打開空速管除冰設備，得到了錯誤的儀表讀數。當飛機爬升到22000英尺時出現失速，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) 燃油系統通氣管堵塞，會影響燃油的流動，導致發動機功率的下降。

　　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境下，當功率設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汽化器冰。

　　對付汽化器冰的困難在于飛行員發現不到它。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，發動機將運轉不平穩。

　　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，與剛結束飛行的飛行員交談，從中了解飛行區域的有關積冰情況。

　　(2) 在已知會有積冰的情況下，如不是不得已不要在積冰區域飛行。

　　(3) 保持對周圍環境條件的注意，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積冰。

　　(4) 在遇到有可能出現積冰的溫度和濕度時，要應用空速管防冰設備。

　　(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定著陸。

　　(7) 要掌握機上的防冰設備，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，則繞過或避開結冰區。如果不能這么做，則考慮以溫度較高的高度或沒有結冰的高度飛行。

　　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。