積冰現(xiàn)象與預(yù)防積冰事故的預(yù)防措施

　　本文將介紹一些有關(guān)積冰的基本知識(shí)和積冰對(duì)飛行安全的影響，提出一些如何預(yù)防積冰事故的措施，希望讀者從中能得到一點(diǎn)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(lèi)型和積冰程度

　　1. 積冰的類(lèi)型

　　為了區(qū)別不同積冰對(duì)飛行的影響，我們通常將積冰分為4類(lèi)。

　　(1) 毛冰(或稱(chēng)不透明冰，Rime ice)：這類(lèi)冰是由較小的過(guò)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(lèi)的冰相比，毛冰的表面是最粗糙的，沒(méi)有一定的規(guī)則形狀，通常出現(xiàn)在飛機(jī)迎風(fēng)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(jī)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(lèi)冰是由較大的水滴在結(jié)冰速度相對(duì)較慢的情況下形成的。當(dāng)水滴與飛機(jī)結(jié)構(gòu)表面接觸時(shí)，有順氣流方向流動(dòng)的趨勢(shì)，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(lèi)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。混合冰同時(shí)兼有毛冰和透明冰的一些不利特性。

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

　　(5) 霜有時(shí)可能在飛機(jī)下降過(guò)程中形成，當(dāng)飛機(jī)從低于結(jié)冰溫度的區(qū)域下降到溫度較高的高度時(shí)，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(gè)等級(jí)，用以說(shuō)明積冰情況的嚴(yán)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(shí)間很長(zhǎng)，一般情況下微量積冰被認(rèn)為是不會(huì)造成危害的。

　　(2) 輕度積冰(Light)：如果這種程度的積冰出現(xiàn)時(shí)間超過(guò)一個(gè)小時(shí)會(huì)給飛機(jī)帶來(lái)一些問(wèn)題，但如果間斷地使用除冰/防冰設(shè)備就不會(huì)給飛行安全造成危害。

　　(3) 中度積冰(Moderate)：即使短時(shí)間遇到這種程度的積冰也會(huì)有潛在的危險(xiǎn)性，遇到這種情況必須使用防冰設(shè)備，同時(shí)也可以考慮改變飛行高度或航向。

　　(4) 嚴(yán)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(yīng)注意，以上的描述是不夠明確的，因?yàn)椴煌?lèi)型的飛機(jī)在相同的環(huán)境下對(duì)積冰程度的反應(yīng)是不一樣的。如駕駛大型飛機(jī)的機(jī)組所報(bào)告的輕度積冰對(duì)一架賽斯納150飛機(jī)來(lái)說(shuō)可能是嚴(yán)重積冰。

　　二、 積冰的危險(xiǎn)區(qū)域和對(duì)積冰危險(xiǎn)的預(yù)計(jì)

　　1. 積冰的危險(xiǎn)區(qū)域

　　一般認(rèn)為，積冰的環(huán)境條件是可見(jiàn)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(duì)的，出現(xiàn)積冰時(shí)的環(huán)境溫度不一定要限制在冰點(diǎn)以下。以下3種情況就是應(yīng)該注意的積冰危險(xiǎn)區(qū)域。

　　(1) 下降階段。當(dāng)飛機(jī)在較高航線(xiàn)飛行時(shí)，飛機(jī)表面溫度可以是在0℃以下。如飛機(jī)下降過(guò)程中遇到潮濕空氣，即使此時(shí)環(huán)境溫度在冰點(diǎn)以上也可能形成透明冰或霜。

　　(2) 即使周?chē)h(huán)境溫度在冰點(diǎn)以上，機(jī)翼油箱部位的表面溫度也有可能低于0℃，當(dāng)遇到降雨時(shí)就可能形成冰并粘附在機(jī)翼上。

　　(3) 雖然在飛行高度上的溫度在冰點(diǎn)以上，但如遇到過(guò)冷雨，也可能在飛機(jī)上形成透明冰。

　　近年來(lái)的一些嚴(yán)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(gè)因素。

　　2. 對(duì)積冰危險(xiǎn)的預(yù)計(jì)

　　如何預(yù)計(jì)積冰危險(xiǎn)的存在對(duì)飛行來(lái)說(shuō)是很重要的，預(yù)計(jì)積冰危險(xiǎn)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(bào)告，了解是否已有有關(guān)積冰情況的報(bào)告，這對(duì)于預(yù)計(jì)什么地點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)積冰是很有用的。

　　(2) 收集積冰預(yù)報(bào)資料：飛行航務(wù)部門(mén)利用國(guó)家氣象資料，根據(jù)濕度和溫度對(duì)某一高度上可能積冰情況做出預(yù)報(bào)，對(duì)飛行員來(lái)說(shuō)，掌握這些重要的氣象情報(bào)資料可以幫助其做出對(duì)積冰危險(xiǎn)的預(yù)計(jì)。

　　(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(méi)有得到有關(guān)積冰的報(bào)告或預(yù)報(bào)，在飛行中也應(yīng)該隨時(shí)注意觀(guān)察外部溫度和其他氣象情況，這有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)突然遇到的積冰危險(xiǎn)。

　　三、 積冰對(duì)飛行安全的影響

　　當(dāng)飛機(jī)出現(xiàn)積冰時(shí)對(duì)飛行會(huì)有什么影響，這是應(yīng)該考慮到的很重要的問(wèn)題?？偟膩?lái)說(shuō)，當(dāng)飛機(jī)空氣動(dòng)力表面出現(xiàn)積冰時(shí)，對(duì)空氣動(dòng)力的影響是很大的。風(fēng)洞試驗(yàn)表明，當(dāng)機(jī)翼前緣有半英寸厚的積冰時(shí)，會(huì)減少50%的升力和增加60%的阻力。

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

　　以下是積冰對(duì)飛行影響較大的一些例子。

　　1. 尾翼失速

　　當(dāng)尾翼前緣出現(xiàn)積冰時(shí)，有可能導(dǎo)致尾翼失速。積冰引起的尾翼失速一般發(fā)生在五邊進(jìn)近階段，這是因?yàn)槲暹呥M(jìn)近時(shí)襟翼全部伸出，作用在平尾上的氣動(dòng)力載荷達(dá)到最大。由于前緣積冰對(duì)氣流的干擾引起平尾失速，平尾上負(fù)升力突然消失，機(jī)頭急劇下俯。

　　從這種失速中改出的操作程序與機(jī)翼失速的情況不同，機(jī)翼失速時(shí)是應(yīng)用全動(dòng)力和向前推桿的方法來(lái)改出，但在只是尾翼失速而機(jī)翼不失速的情況下用這種方法則會(huì)帶來(lái)問(wèn)題。從尾翼失速中改出的正確方法是將動(dòng)力減小到慢車(chē)狀態(tài)，同時(shí)向后拉桿。

　　1989年聯(lián)合捷運(yùn)公司的一架?chē)姎饬黠w機(jī)在華盛頓的帕斯科發(fā)生的撞地事故是尾翼失速的一個(gè)例子。事故發(fā)生時(shí)的飛行情況是飛機(jī)在夜間進(jìn)行ILS進(jìn)近，云底高度是離地1000英尺，低于目視飛行條件，飛機(jī)表面溫度是32F，露點(diǎn)溫度是30F。

　　NTSB的調(diào)查報(bào)告認(rèn)為，在下降過(guò)程中，飛機(jī)在積冰條件下飛行了9.5分鐘。進(jìn)近是不穩(wěn)定的，導(dǎo)致五邊進(jìn)近時(shí)速度大于正常空速，最后導(dǎo)致撞地，2名飛行員和4名乘客死亡。NTSB說(shuō)，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(jī)性能下降被認(rèn)為是一個(gè)影響因素。

　　無(wú)論什么時(shí)候，當(dāng)發(fā)現(xiàn)飛機(jī)有積冰時(shí)要注意著陸時(shí)的襟翼情況，特別是在預(yù)計(jì)到平尾有積冰時(shí)，更應(yīng)該特別注意著陸襟翼問(wèn)題。

　　2. 螺旋槳和管道積冰的影響

　　除了機(jī)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(huì)減小動(dòng)力和降低空速，同時(shí)增加燃油消耗。螺旋槳積冰還會(huì)破壞螺旋槳平衡。造成嚴(yán)重的振動(dòng)。

　　管道積冰的部位包括空速管、噴氣飛機(jī)的N1壓力傳感器、雷達(dá)天線(xiàn)和燃油系統(tǒng)通氣管，管道積冰會(huì)給飛行帶來(lái)其他問(wèn)題。

　　(1) 空速管積冰 空速管積冰是個(gè)很?chē)?yán)重的問(wèn)題。有的飛行員對(duì)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(dòng)壓和靜壓給出的。當(dāng)空速管因積冰受堵，該儀表將變成一個(gè)“高度計(jì)”，如空速增加，高度指示會(huì)隨之增加，這就會(huì)給飛行員以錯(cuò)誤的指示。

　　1974年在美國(guó)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(jī)在爬升時(shí)遇到積冰條件，機(jī)組沒(méi)有打開(kāi)空速管除冰設(shè)備，得到了錯(cuò)誤的儀表讀數(shù)。當(dāng)飛機(jī)爬升到22000英尺時(shí)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(huì)造成傳感器堵塞，引起錯(cuò)誤的大功率指示，導(dǎo)致機(jī)組在起飛時(shí)使用比實(shí)際需要小的推力。

　　1982年在華盛頓國(guó)家機(jī)場(chǎng)，一架波音737因N1壓力傳感器堵塞及沒(méi)有使用空速管除冰設(shè)備，導(dǎo)致機(jī)組用過(guò)小的推力起飛，最后飛機(jī)掉到了Potomac河里。

　　(3) 天線(xiàn)積冰可能引起天線(xiàn)折斷，嚴(yán)重干擾雷達(dá)通信。

　　(4) 燃油系統(tǒng)通氣管堵塞，會(huì)影響燃油的流動(dòng)，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率的下降。

　　3. 誘導(dǎo)積冰

　　最常見(jiàn)的誘導(dǎo)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(dāng)功率設(shè)定較低或功率迅速減小時(shí)形成。應(yīng)當(dāng)注意的是當(dāng)溫度在積冰點(diǎn)以上時(shí)也會(huì)出現(xiàn)汽化器冰。

　　對(duì)付汽化器冰的困難在于飛行員發(fā)現(xiàn)不到它。當(dāng)遇到汽化器冰時(shí)，飛機(jī)的最直接的反應(yīng)是：①對(duì)定距螺旋槳飛機(jī)來(lái)說(shuō)轉(zhuǎn)速下降;②對(duì)恒速螺旋槳飛機(jī)來(lái)說(shuō)進(jìn)氣壓力下降。隨著積冰的增加，汽化器喉部將被堵塞，發(fā)動(dòng)機(jī)將運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)。

　　四、 預(yù)防積冰事故的基本措施

　　飛行員在處理積冰問(wèn)題時(shí)應(yīng)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(jiǎn)報(bào)，包括：氣象預(yù)報(bào)、空氣變化情況、重要的氣象情報(bào)和飛行報(bào)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(huì)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(duì)周?chē)h(huán)境條件的注意，特別是在夜晚的時(shí)候，要注意觀(guān)察外界氣溫和其他情況。察看風(fēng)擋邊角處和凸出部位，因?yàn)檫@些部位比機(jī)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(shí)，要應(yīng)用空速管防冰設(shè)備。

　　(5) 在下降過(guò)程和減少動(dòng)力的時(shí)候，要使用足夠的汽化器熱。

　　(6) 當(dāng)平尾有積冰時(shí)，要用盡可能小的襟翼設(shè)定著陸。

　　(7) 要掌握機(jī)上的防冰設(shè)備，要懂得何時(shí)和如何使用它。

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

　　(9) 如果你的飛機(jī)開(kāi)始積冰，則繞過(guò)或避開(kāi)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(méi)有結(jié)冰的高度飛行。

　　總的來(lái)說(shuō)，預(yù)防積冰事故最根本的措施是，飛行員要認(rèn)識(shí)到積冰問(wèn)題的嚴(yán)重性，要保持高度的警覺(jué)性，不能有麻痹大意的思想。