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飞机很怕“冰”
飞院“航空小课堂”开讲啦!
2018-04-08 来源:航空工业一飞院  审核人:   (点击: )

冰棍、冰激凌、冰镇啤酒,这些和“冰”有关的饮食是炎炎夏日很多人的心头好;溜冰、看冰灯,欣赏冰上竞技等,也是大众喜闻乐见的娱乐活动。可以说,大家在很多时候都很喜欢“冰”,因为它代表着浪漫和刺激。

然而,飞机却很讨厌、甚至惧怕“冰”,唯恐避之不及。

原因只有一个:冰对飞机而言,就是一“致命杀手”!

远的的不说,就说今年春节前的安-148坠机事件,就让人们又一次认识到了结冰的可怕。2018年2月11日,一架载有71人的俄罗斯安-148客机在莫斯科多莫杰多沃机场起飞后不久坠毁。据相关方面称,此次空难的原因极有可能是由于飞机空速管结冰致使飞行员无法获悉准确航速信息,从而引发一连串错误操作,最终导致飞机失速坠毁。

空速管也叫皮托管、总压管,主要作用是通过感受空气压力来反映飞机速度,属于大气数据系统传感器。空速管本身具有加温功能,使其能在结冰气象条件下正常使用。然而,这架安-148客机由于空速管加温功能不正常,使得空速管在结冰气象条件下结冰,从而造成了不可挽回的后果。

类似的悲剧此前已有发生,如2009年法航447航班也是由于空速管结冰而导致飞机失速,最终坠毁,机上228人全部遇难。

除空速管外,飞机其他部位结冰而导致的事故也比比皆是:

1989年,安大略航空的福克28,起飞前在暴风雪中等待35分钟,未除冰,机翼结冰导致起飞失败坠毁,全机24人死亡45人受伤。

1990年,瑞安航空DC-9,暴风雪中等待35分钟,未除冰,起飞失败坠毁。

1993,马其顿航空福克100 ,起飞后失事,调查发现起飞前未除冰造成。

20041121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。后事故调查证明飞机在包头机场过夜时存在结霜的天气条件,飞机起飞前没进行除霜冰。

2009212日, 美国一架机型为庞巴迪DASH8的客机,因机翼和舷窗积冰,机组处置不当,导致坠毁。

201242日,俄罗斯一架ATR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,事故原因与未对飞机进行除冰有关。俄罗斯UTAir企业在“秋明空难”后,按照俄罗斯联邦运输监督局命令重新修订了除冰程序。

根据FAA飞行安全部统计,1990-1999年期间由于气象原因引起的事故共3230起,其中结冰引起的事故达到388起(占12%)。2003-2008年之间,有380起与结冰有关的事故报告。因此,飞机结冰被航空界认定为影响飞行的6大气象因素之一。

造成飞机结冰的因素很多,大气温度、云层范围、水滴直径、液态水含量等,飞机的外形、飞行姿态、飞行速度、飞行高度等都与之有关。一般来讲,飞机结冰主要出现在冬季,飞行高度在海拔三千米左右的结冰概率最大。结冰飞机以飞行速度较慢的运输机居多。具体来讲,在大气中经常存在着零度以下仍未冻结的过冷水滴,它是云层中水滴存在的一种特殊情况,这种过冷水滴多出现在0-20℃的云层和降水中。一旦过冷水滴碰到机体,就会立即在机体上结冰,严重影响飞行安全。积冰的类型主要有冰(明冰、毛冰、混合冰)、霜冰等。

其实,为有效对付结冰这一飞机安全“杀手”,飞机设计师们在设计研发阶段就开展了很多工作,包括结冰部位及严重冰型研究、冰型对气动力、飞行特性的影响研究,在此基础上确定影响飞行安全的结冰部位并提出防护要求,设置必要的防除冰系统。一般来说,对易于结冰的运输类飞机,防除冰系统是必不可少的。

运输类飞机设置有防除冰系统,一般包括:结冰探测系统、机翼防冰系统、尾翼除冰系统、发动机进气道防冰系统和风挡加温/除雨系统等。

所谓防冰系统,即不允许在飞机有些部位上产生结冰的系统;除冰系统,即该系统允许在飞机某些部位结少量的冰,然后周期性地把冰除去。二者的区别主要如下表:

目前,一飞院在飞机结冰机理研究、防除冰理论计算研究、防除冰设计技术与试验研究等方面取得了重要突破,形成一系列成果,部分研究成果达到世界先进水平。建立了防除冰系统优化设计方法,积累了热气防冰系统、电热除冰系统、气囊除冰系统的设计经验,突破了防除冰系统严酷点确定、防护区域确定、防冰腔设计与优化、防除冰试验设计等关键技术,具有了防除冰系统的快速设计、试验设计和适航取证能力,进一步提高了我国在防除冰设计领域的技术能力,成果可以广泛用于运输机、支线飞机、直升飞机、无人机和预警飞机防除冰系统的设计、试验和适航取证,还可以对现役飞机防除冰系统的改进提供技术支撑。

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