陸林杰

摘? 要：在大自然中，水能夠以蒸汽、液體、雪和冰等形式存在，并通過一定的條件進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。當(dāng)飛機(jī)外表面附著有冰雪霜等污染物時(shí)，其升力和飛行性能將會(huì)受到影響，從而降低飛機(jī)的安全度，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致重大事故。飛機(jī)不同區(qū)域的結(jié)冰，對(duì)其產(chǎn)生的影響也各不相同，因此，要想更有效的對(duì)飛機(jī)進(jìn)行除防冰，必須先了解哪些區(qū)域或系統(tǒng)容易產(chǎn)生結(jié)冰現(xiàn)象，從而消除結(jié)冰帶來的安全隱患。

關(guān)鍵詞：飛機(jī);升力;飛行性能;結(jié)冰;除防冰

中圖分類號(hào)：V244.15? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）16-0136-03

Abstract： In nature， water can exist in the form of steam， liquid， snow and ice， and can be converted into each other under certain conditions. When the aircraft is covered with ice， snow， frost and other pollutants， the lift and flight performance of the aircraft will be affected， thereby reducing the safety of the aircraft， and in serious cases， it may cause major accidents.The icing in different parts of the aircraft has different effects on it. Therefore， in order to deice the aircraft more effectively， we must first understand which areas or systems easily have icing phenomenon， so as to eliminate the hazards brought about by deicing.

Keywords： aircraft; lift; flight performance; icing; deicing

引言

對(duì)飛機(jī)來說，當(dāng)飛機(jī)處于低空飛行時(shí)，由于空氣中有水汽的存在，撞擊到飛機(jī)表面就有可能結(jié)冰，這對(duì)飛機(jī)安全飛行來說無疑是一大隱患。2004年，一架CRJ200型飛機(jī)在包頭起飛沒多久就在包頭機(jī)場(chǎng)附近墜毀。最后事故調(diào)查認(rèn)為飛機(jī)在包頭機(jī)場(chǎng)過夜時(shí)，存在結(jié)霜的天氣條件，機(jī)翼污染物可能是霜，且飛機(jī)起飛前沒有進(jìn)行除冰。如此重大的事故卻是因看似很普通平常的結(jié)冰結(jié)霜所引起。而且，因飛機(jī)結(jié)冰導(dǎo)致的墜機(jī)事故還屢見不鮮，因此，了解結(jié)冰對(duì)飛機(jī)可能造成的威脅，并掌握飛機(jī)除防冰技術(shù)變得尤為重要。

1 冰雪霜對(duì)飛機(jī)的影響

在低溫可結(jié)冰的環(huán)境中，冰、雪、霜等污染物附著在飛機(jī)表面可以對(duì)飛機(jī)的安全飛行產(chǎn)生不同程度的安全隱患：例如對(duì)飛機(jī)升力的影響、對(duì)飛機(jī)正常操縱的影響、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的影響以及飛機(jī)其他系統(tǒng)或儀表參數(shù)的影響等等。

雖然冰、霜、雪等污染物本身的重量對(duì)飛機(jī)來說如同九牛一毛，不會(huì)使飛機(jī)產(chǎn)生重大影響，但是結(jié)冰的位置卻足以對(duì)飛機(jī)產(chǎn)生致命的威脅，并且對(duì)飛機(jī)飛行時(shí)的氣動(dòng)外形也可能會(huì)產(chǎn)生改變，從而影響飛機(jī)的升力和飛行性能。

1.1 結(jié)冰的區(qū)域

飛機(jī)在冬季運(yùn)行中很多部位都會(huì)形成積雪和積冰，而且并沒有一個(gè)單一的規(guī)則可以判定什么地方會(huì)結(jié)冰。下雨或下雪以后，如果環(huán)境溫度足夠低，雨或溶雪將會(huì)被凍住形成冰（如圖1）。情況嚴(yán)重時(shí)，在雪下面還會(huì)有積冰存在;由于飛機(jī)油箱里燃油的溫度比較低，平時(shí)在檢查飛機(jī)時(shí)經(jīng)常在飛機(jī)機(jī)翼油箱下表面有一層薄薄的結(jié)冰層;當(dāng)飛機(jī)在地面滑行時(shí)，跑到上的冰雪混合物或雪泥可以被飛機(jī)輪子濺起或者被飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)吹起，附著到飛機(jī)表面上，從而產(chǎn)生積冰;除此之外，像飛機(jī)的各個(gè)操縱多面、 起落架艙門、天線和探頭等也很容易發(fā)生結(jié)冰，從而導(dǎo)致飛機(jī)的操縱與儀表參數(shù)顯示受到影響。飛機(jī)在低空飛行時(shí)，由于空氣中含有水汽，發(fā)動(dòng)機(jī)在這樣的環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)也很容易產(chǎn)生結(jié)冰。

1.2 對(duì)升力的影響

飛機(jī)機(jī)翼可以為飛機(jī)提供正常飛行所需的升力，如圖2所示，當(dāng)飛機(jī)在飛行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生作用于飛機(jī)的空氣動(dòng)力，飛機(jī)各部分所受到的空氣動(dòng)力的總和，稱為總空氣動(dòng)力，通常用R表示。R在水平和垂直方向上的分力分別稱為升力L和阻力D?？偪諝鈩?dòng)力力R與翼弦的交點(diǎn)稱為壓力中心。升力為飛機(jī)提供向上的力，起到支撐飛機(jī)飛行的作用，而阻力則起到阻礙飛機(jī)向前飛行的作用。

正常情況下，光滑的飛機(jī)機(jī)翼表面能給飛機(jī)提供穩(wěn)定的升力，但是當(dāng)機(jī)翼表面附著有冰、霜、雪后，其表面就會(huì)變得粗糙，流線型的形狀產(chǎn)生了改變，從而導(dǎo)致流經(jīng)機(jī)翼表面的氣流速度顯著降低，導(dǎo)致機(jī)翼表面的氣流提前分離，升力有所減低，機(jī)翼的阻力系數(shù)增大，最大升阻比減小[1]。同時(shí)，機(jī)翼結(jié)冰增加了機(jī)翼的重量，由于重力增大，升力減小，當(dāng)升力不足以支持飛機(jī)重量時(shí)，飛機(jī)便會(huì)進(jìn)入危險(xiǎn)狀態(tài)。因此，飛機(jī)結(jié)冰對(duì)其升力會(huì)產(chǎn)生影響，是危及飛機(jī)安全運(yùn)行的一個(gè)重要因素。

1.3 對(duì)飛機(jī)操縱系統(tǒng)的影響

飛機(jī)的主要操縱舵面為副翼、升降舵、方向舵，分別控制飛機(jī)繞橫軸、縱軸、立軸進(jìn)行滾轉(zhuǎn)，俯仰，偏航的動(dòng)作。結(jié)冰對(duì)飛機(jī)的操縱系統(tǒng)也會(huì)有影響。以副翼結(jié)冰為例：飛機(jī)橫滾動(dòng)作主要是由操縱飛機(jī)機(jī)翼后緣外側(cè)的副翼來實(shí)現(xiàn)的。如果副翼舵面縫隙結(jié)冰會(huì)導(dǎo)致其運(yùn)動(dòng)范圍受限制甚至卡死，導(dǎo)致其動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性變差，甚至不能按照飛控計(jì)算機(jī)給出的指令完成橫滾動(dòng)作。飛機(jī)積冰還會(huì)改變重心的位置，這些都會(huì)改變飛機(jī)的桿力與操縱效率[2]。嚴(yán)重情況下，操縱系統(tǒng)可能會(huì)完全失效，這是非常危險(xiǎn)的。