飞机作为现代化的高效率的运输工具，给人们出行带来了极大方便。保证飞行安全是各国航空公司最关心的头等大事，也是每个乘机旅客最大的愿望。尽管飞机性能不断提高，地面保障设备不断改善，但天气原因仍是影响飞行安全的重要因素之一，对于冬季飞行来讲，影响飞行安全的重要天敌就是飞机积冰。而我们接受的教育和培训中，在冬季飞行，我们飞行员都会非常重视下雪后的机翼机身的除防冰，但往往会忽视冬季飞行最容易引发事故的的飞行“杀手”，发动机结冰。
看看我们熟悉的经常出现在教科书的飞机结冰引发空难，1982年的佛罗里达航空90号航班波托马河中空难，几乎所有的飞行员都知道，飞机在大雪中滑行了一个小时，大大超过了飞机除冰的有效期，飞行员固执的没有滑回除冰，而是异想天开的跟在另外一架飞机后面，用前面飞机发动机的尾气去吹掉飞机机翼的浮雪。飞行员严重违章，但是所有人都没有注意的是，飞行员为什么会有这样的侥幸心理？是因为华盛顿机场因为大雪封闭重新开放后，所有的飞机都在大雪中滑行等待起飞，而没有一架飞机要求滑回二次除冰。
飞行员在这样的心理下，看着前面13架飞机起飞而安然无恙，机长也想当然的认为，运气会站在自己这一边，没想到，长时间的大雪中滑行，飞机发动机引擎的转速探测系统被冰雪覆盖，提供了错误的发动机推力读数，而飞机机翼被前面飞机吹化的雪水在机翼后部结冰，飞行员在整个起飞过程中判断失误，这一系列的事故链让飞机在起飞后失速，掉进冰封的波托马河中。
让我们再看几次飞行事故：
1986年12月5日，一架安24飞机在兰州坠毁，其事故原因就是飞机在起飞后2号发动机结冰并造成发动机停车。 2014年12月28日，QZ8501航班发生坠海空难。这架空客A320-200型客机从印尼泗水飞往新加坡途中失事。而事后的事故调查报告说，飞机可能穿入一片雷雨云，“基于飞机失去联系位置的（气象）数据，天气是空难背后的触发因素”。在此情况下，“最有可能触发的天气现象是结冰。飞机表面结冰可能引发冰体脱落，进而对飞机发动机造成破坏”。
2013年11月23日，波音公司发布运行安全通告，通知航空公司，避免飞机在可能含有冰晶的雷雨层50海里以内长时间飞行。原因是飞机发动机的飞机存在发动机结冰的风险，应防患于未然。
从以上几起事故中可以看出，飞机发动机结冰造成的发动机损害或者停车并伴随飞机结冰的其他情况会严重影响飞行安全。即使冰或雪或霜造成发动机轻微污染当结冰脱落后也能损害发动机叶片，可导致飞机发动机性能下降或者造成飞机叶片失速。
笔者前两天在乌鲁木齐冻雾下飞行，因为天气的能见度不够，在地面发动机慢车等待20分钟，因为天气不够起飞标准滑回关车，飞机的叶片上已经结了一层薄冰。而这些薄冰，飞机的机务用热空气化了了很长时间才消除。虽然没有起飞，但还是让人倒吸一口冷气，这些结冰，明显会影响飞机发动机的工作效率，而如果结冰现象严重，就有可能会引发更严重的故障，甚至影响飞行安全。
这是飞机发动机内壁结冰现象。
这是发动机叶片结冰。
（一）飞机的结冰条件
让我们先了解下什么情况下飞机会进入结冰条件，了解飞机积冰：
1、积冰的形成
飞机结冰是指飞机机体表面某些部位聚集冰层的现象。它主要由云中过冷水滴或降水中的过冷雨碰到飞机机体后结冰形成的，也可由水汽直接在机体表面凝华而成。飞机在云中飞行时间过长易导致积冰。在寒冷季节，地面露天停放的飞机也会形成积冰。
（1）天气条件：
a.在地面，飞机容易积聚结冰的天气条件：
（a）冻雨毛毛雨：外界温度在0°C以下时，过冷状态的雨滴一旦与地面物体接触便容易结冰；
（b）冻结的降水，如雪、雨夹雪或冰雹。雪的种类（湿雪/干雪）与温度、露点有关。湿雪、温度和露点相互之差通常在1°C以内，外界温度大约在-4°C至1°C之间。干雪出现于、露点相差5°C以上，两者的外界温度在-8°C以下；
（C）过冷的地面雾的冷低云：在寒冷天气条件下，带有过冷水滴的云会在物体表面结冰；
（d）温度在冰点或以下，相对湿度很高的情况下，飞机表面会形成霜。飞机停场过夜时以及飞机从巡航高度下降着陆后，飞机表面、燃油温度仍保持在冰点以下时，霜的积聚是很常见的。
（2）地面条件：冰的积聚还可以来自其它地面运作或地面运行；
a.在有水气、雪水或雪地停机坪、滑行道和跑道上运作；
b.由于地面风、其它飞机或地面辅助设备不断把雪吹起来。
2、冰的类型
飞机积冰主要分为三种：冰、雾凇、霜。
（一）冰：冰有明冰、毛冰（半透明混合体）、白冰（颗粒状冰）。
（1）明冰：通常是温度0～-10°C含有大的过冷水滴的云中或过冷却雨区中飞行时形成的。呈透明玻璃状，平滑而坚固，主要出现在机翼水平安定面的前缘，飞机机头整流罩和发动机的进气口。
（2）毛冰：这种冰通常是在温度为-6～-10°C的大量过冷水滴、冰晶和雪花组成的混合云中飞行时产生的，其表面粗糙而不透明，色泽如白瓷，冻结得坚固而不透明，是最危险和最严重的一种积冰。
（3）白冰：其温度在-10°C以下有比较均匀的小水滴组成的云中飞行时产生的，呈白色，比较疏松，附在飞机表面，不太牢固。如果飞行时间长，以及冰层厚度增大，也能造成严重威胁。
（二）雾凇：温度通常低于-10°C的云中飞行时形成的一种白色大颗粒冰晶层，表面粗糙不平，附在飞机表面不牢固，容易被气流吹走。
（三）霜：这是由于水气凝结产生的白色小冰晶层，振动时容易从飞机表面脱落。霜对机翼空气动力性能有显著影响，当出现在座舱风挡玻璃上时，影响视野，使飞机操纵发生困难。
3、结冰的种类
积冰的形状主要取决于冰的种类，飞行速度和气流绕过飞行器的不同部位的情况。积冰的形状一般分为槽状冰、楔形冰和混合冰。根据空勤人员获得的喷气式飞机积冰统计数据：槽状冰约占30%、楔形冰约占15%，而混合冰约占55%左右。
（1）轻度结冰：如果在这种环境下长时间飞行的话（超过1小时），可能会影响飞行。如果间断使用除冰/防冰设备除掉/防止冰的积聚，则不会影响飞行；
（2）中度结冰：积聚率很快，甚至短时间内就会构成危险，因此需要使用除冰/防冰设备或改航；
（3）严重结冰：积聚率非常快，除冰/防冰设备也不能减少或控制危险，必须立即改航。这种情况需要向ATC报告。
4、空中积冰天气和积冰概率
云是积冰的主要天气现象。
（1）积云（CU、CU＋）积雨云（CB）
积云是由从近地面层向上抬升的垂直气流形成的，上行前的气温和湿度比较高，由于垂直运动的绝热变化，使未达到饱和的空气达到饱和，形成云，云中水气和水滴都比较大，会发生强烈积冰，同时，由于云中各部位的含水量和水滴大小的分布不同，中、上部是最强的积冰区域。在夏季，由于0°C等温线较高，在积云中飞行时，一般不会发生积冰，只有在积雨云（CB）和浓积云（CU＋）的中、上部才有积冰，在纬度比较低的地区，0°C等温线的高度更高，在厚度较小的浓积云也不会积冰。在春秋季节，北方的积状云中，通常在云的下部也可能积冰，而在南方，开始积冰的高度通常在云的中部。冬季，由于积云和积雨云出现的机会较少，所以由它们引起的积冰机会也不多。
（2）层云（ST）和层积云（SC）
层状云的水气含量一般都较少，有时在较厚云层云顶附近多一些。因此，积冰强度为轻度或中度，层云和层积云是我国冬季常见的降雨云系，飞行中遇到的机会较多，积冰的机会也随之增多，如果整个云层有过冷却的降水，则云中都可能有中度以上的结冰。
（3）高积云（AC） 由于高度高、温度低、厚度薄、水量少，因而积冰往往是轻度积冰。
（4）雨层云（NS）高层云（AS）
这两种云只会形成轻度的积冰，但雨层中和高层云多在锋线上形成，范围广、厚度大，沿锋面伸展可达1000多公里，垂直锋面伸展也可达200～400公里，其厚度可有1.5公里以上，因此，飞机穿过它们所需时间较长，有积厚冰层的危险。由于这两种云的含水量和水滴的分布是随高度的增加而减少的，因而积冰强度也随高度增高而逐渐减弱，在夏、秋季节云中的积冰均在上部，而冬、春季云的各个部位都可能有积冰出现。
飞机积冰的概率取决于很多因素，主要是：天气条件，飞行高度上云的概率、云的含水量、气温、云中水滴和冰晶的大小及它们在单位时间内落在单位面积上的数量、水滴的冰结速度、气流绕过飞机各部位的特点（飞机的空气动力特性）以及飞行速度。过冷水滴组成的浓密云中积冰概率最大。
飞行实践表明，在锋面云中，当飞行高度上温度适宜时，积冰频率比较大。而锋面中度积冰的频率比均匀气团中高一倍，而强烈积冰则高八倍。
云层温度是影响飞机积冰的主要参数之一，据有关报道，飞行在0～-40°C甚至更低的云温条件下，都有积冰可能。不过综合英、美、日及前苏联的有关积冰发生率统计报告，可以得出下述结论：飞机积冰一般发生在0～-20°C的温度范围内，尤其在-2～-10°C温度范围内遭遇积冰的次数最多，而强烈的积冰主要发生在-2～-8°C的温度范围内。
就季节而言，不同季节飞机积冰频率不同，在冬、秋两季积冰频率比较高。
飞行高度不同，飞机积冰频率也不同。根据有关记载分析：冬季在3000米以下（合3000米）各高度上飞行时，积冰几乎占56%，在6000米以上高度上飞行时，积冰占21%，而在夏季3000米以下高度上，积冰现象减少，几乎没有。在6000米以上，积冰占62%。从以上的论述可以看到，飞机结冰包括飞机发动机防冰，并不是仅仅只存在冬季飞行中，只要是高空飞行，飞机都有可能会进入“结冰条件”
4：让我们再学习下飞机在高空飞行中的三种结冰现象。
高空飞行飞机的迎风表面通常会伴随三种不同形式的结冰现象，即“水滴积冰”, “干结冰”和“升华结冰”。在大气对流层下半部的云雾中，常常存在大量温度低于冰点而仍未冻结的液态水滴．即“过冷水滴”。“水滴积冰”指的是飞机部件表面的平衡温度低于冰点，过冷水滴撞击并积聚冻结于飞机部件前缘表面而发生的积冰现象。水滴积冰严重时常常会飞机的气动外形、危害飞机的飞行安全，我们在飞行过程中曾经就进入过过冷水滴的云层。飞机在瞬间就被冰层覆盖，而驾驶舱的风挡在短短几秒就被冰层糊满。所以飞行过程中，这种结冰对飞行的影响是最大的。
“干结冰”指的是飞机在含有大量冰晶或有雨夹雪的云中飞行时．因气动力加热或飞机防冰设备工作等原因使部件迎风表面温度高于冰点，冰晶沉积融化、然后再冻结成冰的现象。飞机干结冰现象很少遇到，一般无危险，但发动机进气道拐弯处和进气部件表面发生的干结冰现象，积聚的冰晶进人发动机后，会损坏压气机叶片或使发动机熄火，具有一定的危害性。这也是我们发动机防冰防止的重点。
“升华结冰”指的是飞机由冷区飞入暖区，机体表面温度低于周围气温达到结霜温度时．空气中水汽在飞机表面凝华成冰的现象。升华结冰．只要飞机表面温度与周围气温平衡时，冰层便能很快地被融化消失，故不存在危险。
影响水滴积冰的形成及其严重程度的因素很多，包括气象条件、飞机部件外形及飞行状态等诸多因素。一般来说，在液态水含量较大的过冷云中飞行时，容易发生积冰；大气温度约为0 ～-15℃ 时，发生积冰的概率最大；水滴直径大于20微米时，积冰会威胁飞行安全；飞行速度越大，由干过冷水滴撞击数增加使积冰量加大；但飞行速度超过冰极限飞行速度时，又会因气动力加热使部件表面不再发生积冰。
（二）发动机积冰
在飞机其他部位没有结冰时，喷气式发动机进气道有时会有积冰。因为机翼和尾翼前部的动力增温，比喷气式发动机进气口处要大得多，飞行实践证明，当外界气温等于小于 5°C时，喷气式发动机进气口部分可以发生结冰。
进气道结冰将导致内表面气动特性的恶化，使进气速度场分布不均匀和使气流发生局部分离，引起压气机叶片的振动，冰屑脱离，进人压气机，而造成压气机的机械损伤，从而使发动机的推力降低，严重时，造成发动机损坏或熄火。
而我们发动机防冰主要采用的是气热防冰，也是利用热空气加热飞机发动机前缘部件防冰表面的热力防冰技术。常用于待保护表面积较大、防冰要求较高的机翼、发动机进气道前缘等部件。当我们在空中打开发动机防冰后，发动机的前缘就会采用连续加热，该技术系统使用维护简单，工作可靠，但热最利用率较低。
1： 发动机结冰形成的原因及危害
发动机结冰多发生在混合云中，因为在这些云层中存在温度低于0度但仍未冻结的液态水-过冷水滴。过冷水滴是不稳定的，当其受到发动机前缘的撞击扰动时便会迅速冻结从而形成冰。发动机容易结冰的部件主要有：发动机进气道前缘及内壁、发动机整流罩、整流锥等。当发动机发生结冰时，它不仅直接导致进气道气动外型的破坏，降低发动机推力，增大飞行负载，还可能会造成压气机的机械损伤，严重时甚至导致整台发动机的破坏，直接引发飞行事故。因此，为了保证飞行安全，正确及时的使用发动机防冰十分重要。
2：发动机防冰系统
让我们以737CFM发动机看看发动机的防冰系统的工作原理。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。
三、发动机防冰的预防及应对
虽然发动机积冰对飞行的危害是如此之大，但只要我们按照规章和SOP做好每一阶段的飞行工作，完全可以避免或者把其影响减到最低。
1、运行要求
（1）除非飞机设备符合MEL的要求，否则不应在已知的或预报的严重结冰条件下放行飞机；
（2）机长和签派员必须了解防冰设备在中度或严重结冰条件下的使用限制； 飞行员应该了解自己所飞航线区域的天气情况（特别是冬季飞行），收集积冰预报资料，确定可能积冰条件，制定出预防措施和应急措施（如脱离结冰区的办法、返航、备降等）。
2、发动机起动 笔者曾经参加波音驻场代表举办发动机防冰讲座，在讲座上，波音专家强烈建议，所有的飞机发动机，在冬季运行过程中，从起到到起飞都要有一个暖车过程，而这个过程不应该少于五分钟。
（1）在下列条件下限制完成正常发动机起动：如果飞机在外界温度-40°C以下停放了3小时以上，不要起动或冷转发动机，维护人员应根据恶劣气候起动发动机的维护要求完成相应的程序。如果外界温度低于-35℃（-31°F），在改变推力手柄位置之前要让发动机在慢车位工作两分钟。可用3分半钟使滑油压力到达最低使用压力。在这期间，LOW OILPRESSURE灯可能保持亮，压力会超出正常范围，并且FILTER BYPASS灯也可能会亮，但在滑油温度和压力恢复正常后会自动消失。在滑油压力回到正常范围之前使发动机在慢车推力工作。在正常情况下，起飞时滑油最低温度没有规定。
（2）发动机起动后，当存在结冰条件或预计存在结冰情况，发动机起动后必须立即接通发动机防冰。
（3）当全温TAT高于10°C时，不要使用发动机防冰。
3、滑行时候应该正确使用发动机防冰
（1）在积冰条件下（＋10°C/TAT及以下）时使用发动机防冰。
（2）在延长的地面操作期间，应定期运转发动机将冰的积累减到最小。运转发动机应按使用手册中规定的具体要求进行。若在跑道外等待时间较长，适当增大N1转速等待，一般情况下，每十分钟加马力使N1到70%，并保持15秒。
（3）当存在结冰条件并且跑道是湿滑时，应采取静止起飞，并预先加大发动机推力观察发动机工作状态，特别要检查N1以确保达到所需要的推力。当调整好双发N1后，检查N1一致，发动机工作稳定，再按压起飞/复飞电门使双发N1同步上升，直至最大马力调定后再松刹车起飞。
（4）水雪或积水会对飞机造成损伤。推荐的跑道上水雪、积水或湿雪的最大深度是0.5英寸(12.7毫米)。干雪的最大深度是4英寸（102毫米）。在小冻雨和小毛毛雨天气条件下起飞是允许的，但在中到严重的冻雨和毛毛雨是不允许起飞的。冷天在积雪跑道起飞前建议将APU打开，并将APU的左右汇流条供电开关接通以作为备份电源。
4、起飞后爬升、巡航和下降防冰的使用 飞行员应该避免长时间在结冰条件下飞行。按需使用防冰系统，并按照飞行手册要求定期变化发动机推力而防止发动机叶片结冰。在进近时，可能要考虑结冰情况，适当增加进近速度（一般10海里/小时）。
（1）发动机防冰的使用——空中出现或预计出现结冰情况时，在所有的飞行操作过程中都必须接通发动机防冰，但是当温度低于－40°C SAT时，爬升和巡航期间不要使用发动机防冰。下降之前及下降过程中在所有结冰条件下，包括温度低于－40℃SAT时都必须接通发动机防冰。
（2）避免长时间在中度到严重结冰条件下飞行。通常可以用改变高度或空速的方法避开严重结冰，如果可能的话，尽量绕开严重结冰区。万一不慎发动机进气道已经结冰，切忌慌忙同时打开发动机防冰，应先开一侧，待其发动机工作稳定后，再打开另一侧。
（3）存在发动机严重抖动情况时，要考虑到发动机风扇结冰的可能，应延迟将N1减小到70%N1以下，如果要除掉风扇上的冰块，对双发飞机而言要进行下列程序，一次完成一台发动机：减退力到慢车位大约5秒钟，然后将推力加大到90%N1 ，这样有助于将冰摔落。
注意：除严重结冰条件外，一般将推力拉回到慢车时，冰便会脱落，这时可将推力加回到所需位置，而不必过多的加推力。
5、着陆 我曾经和一名有经验的管理局领导飞行，大雪后天气晴朗，他还是要求在五边打开发动机防冰，因为预判跑道上有浮雪，这是发动机防冰使用的条件。而相反的是，我们一个机组在冬季浓雾中落地，没有使用发动机防冰，在落地拉反喷的时候，一台发动机停车，飞机方向偏转，飞机没有脱离跑道，造成了安全隐患。
飞行机组切记：所有的地面结冰条件下运行（起飞前和着陆后），都必须进行发动机防冰操作。我们曾经和日航机组飞行过，他们要求，只要地面有雪，就必须使用发动机防冰。
综上所述，飞机积冰严重影响飞行安全，尤其是我们飞行员会因为发动机防冰操作简单和忽略发动机防冰的使用，殊不知，发动机结冰会严重影响飞行安全，中国大部分地区处于温带，冬季寒冷漫长，每个飞行人员都应重视冬季飞行的特点，及早对各种天气作出正确评估，与签派和空中管制部门做好沟通，同时合理并及时地使用飞机的防冰设备，严格遵守法规和机组操作手册的规范，从而保证飞行顺利与安全。
,
