关于飞机结冰的那些事，这回都说清楚了

来源：航空制造网作者库 | 慕银银

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飞机在某些气象条件下穿云时容易在机体结冰，飞机结冰后飞机的飞行性能会受到巨大影响进而威胁到飞行安全。

2004年11月21日，由包头飞往上海的东航MU5210航班起飞后不久就发生坠落，机上6名机组人员、47名乘客和 2名地面人员不幸遇难。后事故调查证实飞机在包头机场过夜时存在结霜的天气条件，飞机起飞前没有进行除霜冰。

包头空难

2012年4月2日，俄罗斯一架ATR-72飞机从秋明市起飞飞往苏尔古特，途中坠毁。空难造成31人遇难，其中包括2名飞行员和2名乘务员，12人受伤。事故原因与未对飞机进行除冰有关。俄罗斯UTAir航空公司在“秋明空难”后，按照俄罗斯联邦运输监督局（Rostransnadzor）命令重新修订了除冰程序。

秋明空难

2006年6月3日，我国空军一架空警-200预警机执行任务中，在安徽某地失事坠毁，这是中国人民解放军建军历史上最严重的空难。其所造成的损失是无法用金钱来衡量的，壮烈牺牲的都是中国军机研发的精英。机上40人中除5人为试飞员和1名通讯员外，其他人员均为电子专家，其中还有两位将军级高级工程师。造成这起事故的直接原因是由于多次穿越结冰区域，飞机空中结冰，机翼除冰系统出现故障，导致失控坠毁。

中国空军空警-200预警机

事后，中国陕西飞机制造公司加快了研制中国空警-200型预警机的步伐，在改进空警-200的过程中，更换新型座舱玻璃除霜系统和新型机组成员紧急情况告警装置。这些措施大大提高了飞机的飞行安全性能。

本文就对飞机结冰具体概念、结冰类型、飞机结冰部位及危害以及对飞机防冰除冰进行了整理归纳。

飞机结冰概念

飞机结冰是飞机机身表面的某些部位聚集冰层的现象。它是由云中存在的过冷水滴或过冷雨滴碰到机体后冻结而成的，有时也可以由大气中的水汽直接在机身表面凝结而成，特别是在云中温度低于零摄氏度时，极易导致飞机结冰。

全年中，飞机结冰主要出现在冬半年，且飞行高度在海拔3000米左右的结冰概率最大。

结冰类型

飞机结冰从冰块结构、种类和形状可分为明冰、毛冰、雾凇和霜四种。

明冰光滑且透明，冻结十分坚固，表现为飞机表面的强结冰，是对飞行安全影响最大的冰种。

它除了改变飞机的气动特性外，结冰较厚时，还可使飞机重心发生改变，产生附加的俯仰力矩，破坏飞机的稳定性和操纵性；破碎后的明冰还可能吸入发动机而损伤发动机。

明冰

毛冰表面粗糙不平，冻结也比较牢固，由视为明冰与雾凇两者的混合冰，具有两种最坏的特性，当冰粒子嵌入透明的冰中并形成非常粗糙的堆积时，它们能迅速形成。容易在温度为-5～-15℃的云团中形成，对飞机气动特性的改变也很明显。

毛冰

当飞机由低于0℃的区域进入较暖的区域时，水汽会在机体表面凝华,从而形成雾凇或霜；雾凇和霜的表面粗糙，不透明，结构松脆，较容易排除；雾凇和霜多出现在风挡等部位，严重时会影响飞行员的视线，干扰飞机的正常起飞和着陆。

雾凇冰

飞机结冰部位及危害

飞机机体结冰主要在飞机的突出部位，如，机翼尾翼的前缘、发动机叶片、发动机进气口、空速管、飞机天线、风挡等。飞机结冰会使飞机的空气动力性能变坏，减小升力，增加阻力，减少推力。

(1) 机翼、尾翼前沿结冰使翼型改变，降低升力，破坏操纵性能；

机翼结冰

飞机机翼的结冰方式有三种：楔形、槽形和无定形。

楔形结冰

槽形结冰

无定形结冰

(2) 进气道前缘结冰则会导致进气不畅，影响发动机推力，如果冰层碎裂，冰块吸入发动机还可能打坏发动机；

发动机进气口结冰

发动机进气道结冰

发动机内壁结冰

发动机结冰

发动机叶片结冰

(3) 空速管结冰影响飞机速度表的正确指示；

空速管也叫皮托管、总压管、总-静压管。它是感受气流的总压（也称全压）和静压，并将测得的压力数据传送给大气数据计算机、飞行仪表的装置。

空速管

空速管与仪表的连接示意图

(4) 风挡结冰，妨碍飞行员实行目视飞行；

(5) 天线结冰，影响正常陆空通讯或造成通讯导航信息的中断。强烈积冰能使天线同机体相接，发生短路，会造成无线电导航设备失灵。

飞机天线

天线结冰

飞机积冰现有的处置措施

化学除冰

在寒冷环境中的飞机在起飞前需接受除冰防冰处理，通常做法是使用机场除冰车对飞机机身、特别是机翼喷射除冰液，化学除冰，使用防冻液喷洒到防冰表面进行防冰或除冰。防冰液将形成一层薄薄的膜，防冰液与水混合后，冰点很低，使水不易于在表面结冰。

机场除冰机

化学喷雾管（像雨刷一样）

1992年3月22日一架福克F28飞机载有51人，计划由纽约拉瓜迪亚机场起飞飞往俄亥俄州克里夫兰霍普金斯国际机场，由于飞机除冰液有效时间短，飞机等待起飞过程积冰，起飞时飞机机翼失去升力在跑道尽头坠落。事故造成飞机全毁，27人遇难。

全美航空405号航班事故

事故后，飞机除冰程序进行了多项改进。1.研发更有效的除冰液，以让飞机保持更长时间翼面洁净。 2.部分机场开始在跑道端除冰，以缩短除冰后的等待时间。3.飞机制造商为飞机研发防冰装置。

客机除冰防冰方式有多种，除化学除冰外还有机械除冰、发动机热气除冰、电热除冰。

机械除冰

机械除冰就是在防冰表面放置许多胶管，通过胶管充气膨胀使冰破碎，然后通过气流把冰吹除，还可以通过振动方法除冰，如用超声波使蒙皮高频振动进而除冰。

机械除冰

气热防冰

气热防冰中喷气飞机的热气源引自发动机压气机，活塞发动机则要用加热器加热空气，把热空气通过导道送到需防冰的部位防止结冰。气热防冰用于机上防冰面积较大的部位，如机翼前缘、尾翼前缘、发动机进气道前缘。

气热防冰

波音737NG（CFM56-7B）飞机发动机采用热空气加温进行防冰。当系统工作时，进气道防冰活门打开，从发动机引气系统传来的热空气沿着防冰管路，经防冰活门流入进气道前缘整流罩的空腔内，对进气道进行加温。然后经进气道前缘底部的排气活门排出机外。整个过程中，进气道防冰压力电门对防冰活门下游的热空气压力进行监控，并视情况做出响应以提醒驾驶舱内人员采取合理的处置措施。

电热防冰

电热防冰主要是利用电阻把电能转化为热能进行防冰。主要用于面积较小、又较为突前的部位。如空速管和风挡玻璃的防冰。空速管内装有功率很大的电阻丝，在结冰时通电把冰融化；风挡玻璃则通过玻璃上的金属涂层加热。

例如UTC航空航天系统是一款能够为最棘手的航天环境提供全方位的电热防冰系统。从转子叶片、发动机进气道整流罩前缘，齿轮箱和固定翼飞机，UTC航空航天系统是能够发展为几乎任何飞机结构防冰。

UTC电热防冰系统为飞机玻璃除冰

LDI节能电热防冰系统

另外，德国科研人员2007年研制出一种鱼蛋白涂料，涂在飞机机翼表面，可有效地防止飞机在高空飞行中结冰。

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