运五B飞机结冰原因探析及防冰措施

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[摘 要]飞机结冰是非常严重的事故征候。舵面结冰会导致飞机失去控制；空速管、静压管、发动机进气道等部位结冰会导致飞机失去动压速度的显示和发动机喘振等失效事故；机翼前缘、风挡等部位结冰都会导致操控失效或影响飞机飞行的故障，所以防冰措施至关重要。

[关键词]运五B飞机 结冰 飞行性能

中图分类号：F562 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0315-01

一、引言

在运五B飞机飞行过程中，常常会遇到结冰的情况，而这些结冰通常发生在飞机的迎风部位如风挡、机尾翼前缘、螺旋桨、发动机进气道、空速管等部位，结冰后飞行阻力增加，升力减小，并增大了失速速度，这使飞行安全裕度大幅的减小，而且结冰后飞行不仅气动性能恶化，同时还使发动机的功率下降，仪表读数不准，风挡视界不清，极易导致事故。所以，飞机结冰时飞行中一个不容忽视的问题。

二、结冰机理

所谓飞机结冰就是飞行中，飞机的某些部位有时出现由于水滴冻结或水汽凝华聚积形成的冰层的现象。当飞机遇上冰晶云时产生干结冰，遇上水蒸气产生凝华结冰，遇上过冷水滴则产生滴状结冰，其中滴状结冰是三种结冰形式中最常见的一种。

飞机结冰可通过其现象分为以下四种：明冰、毛冰、雾凇、霜，其中明冰和毛冰对飞行影响较大，非常有害，易导致飞行事故，而雾凇和霜对飞行影响不大，稍加注意便可避免事故，其各自结冰特点如下：明冰光滑透明，结构坚实，通常在0～10℃的过冷雨或大雨滴组成的云中飞行时形成，有降雨时，聚积速度尤其快，且非常牢固，对飞行危害非常大。

毛冰也叫瓷冰，表面粗糙不平，但冻结比较坚固，但冻结比较坚固，多形成于-5～-20℃的云中，由于其表面粗糙不平，会破坏飞机的流线形，同时冻结牢固，对飞行危害也非常大。

雾凇由粒状冰晶组成，很易除掉。如果无除冰设备的飞机在云中长时间飞行，也可能受其影响。

霜是晴空飞行时出现的一种积冰，在风挡上出现会影响视野。雾凇和霜对飞行危害不是很大。

三、积冰对飞行性能的影响

在飞行中一旦发生结冰，飞机的空气动力性能就会变差，流线型也受到破坏，使正面阻力增大，升力和推力减小，影响飞机的稳定性，使操纵困难，严重时会造成飞机失事。因此积冰对飞行危害非常大。

而积冰对飞行性能影响根据其结冰部位不同，可分为升力面积冰、发动机进气道积冰、螺旋桨积冰、风挡天线空速管积冰，另外飞机在地面时也可能积冰，不同的积冰对飞行性能影响不同，其分别的影响如下：

1.升力面结冰

飞机升力面主要是指机翼和尾翼，当它们积冰时能使飞机的空气动力特性和飞行特征显著破坏。由于积冰，流线形部位的形状发生变化，使翼型失真，导致摩擦阻力和压差阻力都增大。

事实证明，积冰不但使失速提前而且更加剧烈。当机翼和尾翼的临界迎角由于积冰而减小时，低速飞行，特别是着陆，非常危险，极易出现尾翼失速使飞机失控，同时积冰还易造成操纵面操纵性降低或卡死，造成事故。

2.发动机进气道及动力装置积冰

进气道积冰可以导致内表面气动特性恶化，使进气速度场分布不均匀和使气流发生局部分离，引起压气机叶片振动，如果有冰块脱落进入压气机，还会造成压气机机械损伤。叶片上的积冰会因离心力作用而脱落，可能引起转子转动不平衡和动力装置剧烈震动，进一步发展还会导致发动机转子轴承的破坏，造成发动机损坏或熄火。总之，发动机进气道及动力装置积冰，轻则会导致发动机功率下降，重则能造成发动机损坏。所以在云中飞行时，为防止发动机结冰，当温度低于5℃时，应及时打开发动机防冰装置。

3.螺旋桨积冰

螺旋桨积冰由于高速旋转而能捕获更多的过冷水滴，所以比其他部分积冰更严重。桨叶稍部由于动力增温一般不会积冰，但根部积冰相当快，螺旋桨积冰使效率降低，还可能由于积冰不均匀产生不规则振动，同时冰块脱落还会损坏飞机的其他部件。

4.风挡、天线、空速管等积冰

风挡积冰能使风挡透明度大大降低，严重影响飞行员的视野，特别是在起飞和着陆阶段，容易引发飞行事故。天线上积冰有可能使通讯中断，甚至发生短路，使无线电设备失灵。皮托管积冰，会对速度表、高度表、升降速度表等重要仪表产生影响，甚至失效，使飞机不由自主地进入危险飞行状态。

5.地面积冰

飞机在地面停放和滑行时，也会积冰。当积冰飞机起飞时，气流会从机翼上表面过早明显地分离，飞机在爬升开始时，都用较大的迎角时，而积冰飞机以较大迎角飞行是相当危险的，极易造成失事，积冰飞机的升力系数比正常飞机小15-20，而增大迎角会造成提前到达临界迎角，造成气流分离，使升力下降。

四、飞机防冰、除冰方式

面对飞机各种结冰情况和对飞行安全的影响，人们采取了多种多样的防冰、除冰方式，发展到现在运五B飞机主要采用以下措施进行防冰：

1. 在飞机的螺旋桨上装有防冰装置，通过分配环随螺旋桨一起旋转，当酒精输送到分配环中间的导流槽内后，将酒精甩在槽的周围，并经环上的酒精管流到桨叶根部的酒精环上。桨叶根部酒精环内的酒精，在螺旋桨转动时的惯性离心力作用下，进入桨叶防冰槽，在扰动气流的作用下，酒精即散流至桨叶表面（主要是桨叶前缘）。因酒精能降低水的结冰点，从而推迟了结冰现象的发生。

2. 风挡玻璃的两旁装有防冰液喷管，管子上有直径1mm的小孔数个，在打开防冰液开关后，在酒精泵的工作下将酒体从小孔喷到挡风玻璃上。

3. 在风挡玻璃的两侧分别装有两个风挡刷，用来刮除风挡玻璃上的雨水和冰雪，以保证飞行员的视线清晰。使用时，通常与防冰设备配合工作。风挡刷用电动机带动，由左操纵台上的电门控制。平时，禁止用风挡刷去干刷风挡玻璃，以免擦坏玻璃。

4. 风挡玻璃下方装有加温开关两个，分别装在左、右仪表板的上方。开关与飞机的暖气设备相连接，开关手柄向里转是关，向外转是开。开关打开时，暖气经开关进入风挡玻璃的夹层内，然后从风挡内层玻璃上部的小孔排出，使风挡玻璃加温，以防加冰。

五、结束语

运五B飞机的防冰是飞行中不可忽视的问题，在飞行中，只有了解积冰原理，熟悉飞机防冰系统的飞行员才能充分避免因积冰而引发事故，所以应充分了解飞机结冰的原理，熟练使用防冰系统，防止事故，达到安全飞行的目的。

参考文献

[1]运五B型飞机维护手册[Z].石家庄飞机工业有限公司.2010.

[2]陈礼.空气动力学与热工基础[D].清华大学出版社.2012.