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结冰条件下的飞行操纵

飞行中，飞机的某些部位由于大气中冰晶体的沉积或水汽的直接凝固以及过冷水滴的冻结，出现霜或积

有冰层的现象，称为飞机结冰。特别是在冬季，云层中温度低于0℃时，飞机表面很容易产生结冰现象。

飞机表面结冰会使飞机的空气动力特性变坏，稳定性、操纵性变差，飞行性能下降，发动机工作不稳定。

同时飞行仪表指示会发生误差，挡风玻璃变得模糊不清。因此，飞机结冰是飞行安全中一个常见而且威胁很

大的因素，几乎每年都会发生因飞机结冰导致的飞行事故。我们国家幅员辽阔，南北、东西气温变化很大，

高寒地区、山地、大面积水域的国土面积占有相当大的比例，气象条件十分复杂，飞机结冰现象也比较常见，

如果不及时发现并采取紧急的处理措施，就可能危及到飞机的飞行安全。

一、飞行中飞机结冰的原理

云中特别是积状云，如积云、积雨云和层积云内部存在着过冷水滴，这种水滴温度在冰点以下，但还没

有结冰仍保持液态水的状态。过冷水滴是不稳定的，稍受振动就会冻结成冰。当飞机在含有过冷水滴的云中

飞行时，空气受到扰动，如果机体表面温度低于0℃，过冷水滴就会在机体表面某些部位冻结，并积聚成冰。

因此，当飞机经过冷却的云层或云雨区域时，机翼、尾翼和机身等其它部位，常会积聚冰晶。

由此可见，飞机结冰的条件是：气温和飞机表面的温度低于0℃，并且云中有稳定的低于0℃的过冷水滴

存在。飞机结冰的种类大致有明冰、雾凇、毛冰、霜等4种。

飞机的结冰形状通常有三种：楔形平滑状结冰、槽形粗糙冰和无定形起伏状积冰。

二、飞机结冰对飞机性能的影响

飞机结冰可以分为飞机外表结构结冰和内部动力系统上的结冰。飞机结冰会对飞机的气动特性和飞行性

能会产生很大的影响。

（一）机翼和尾翼结冰对气动性能的影响

在机翼或尾翼表面结冰，会破坏环绕翼型的正常气流，造成升力系数减小、阻力系数增加，临界迎角下

降，失速速度增加，容易使飞机发生失速现象。

这是因为机翼前缘结冰时会使机翼变形。既影响附面层内气流的流动，又改变了机翼原来的流线型形状，

破坏了机翼的流态，使升力系数减小，阻力系数增大，升阻比变小，最大的升阻比降低。机翼积冰后，飞机

在比较小的迎角就会发生气流分离，致使临界迎角变小，最大升力系数也变小，增加了失速的可能性。失速

是很危险的，甚至会造成事故。

（二）机翼和尾翼结冰对飞行性能的影响

飞机结冰后，阻力增大，平飞所需推力增加，加之发动机的可用推力减小，所以平飞最大速度、上升角、

上升率和升限均减小；最大升力系数降低，平飞最小速度增大，平飞包线范围缩小，飞行性能下降。

在起飞中，机翼表面以及襟翼前缘结冰时，阻力显著增大，在同样迎角和速度下，升力变小，使起飞滑

跑过程中的摩擦阻力增大，飞机的加速能力下降，起飞滑跑距离增大。由于升力系数小，如果离地迎角一样，

离地速度就要增大；如果离地速度一样，离地迎角就要增大，可能会导致机尾擦地。飞机离地后，因飞机阻

力增大，发动机的剩余推力减小，飞机加速到起飞安全高度的时间增长，爬升率减小，增加了越障的困难。

巡航阶段，阻力增大使飞机的航程、航时都要减小；着陆阶段，因升力系数减小，使着陆速度、着陆滑跑距

离都增大，平尾配平困难。

另外，结冰改变了翼型的气动外形，对翼型焦点、重心位置都有一定的影响，会改变飞机的纵向迎角静

稳定性；同时也使得飞机的纵向动稳定性发生变化，响应的时间、振幅都会变化。

（三）机翼和尾翼结冰对操稳特性的影响

机翼前缘很容易结冰，不仅增加飞机的质量，还会使飞机的升力减小、阻力增大。当结冰发生时，在2min

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内结冰量可能就积累到危险的程度，这样会使飞机的失速比预期要早，导致操纵困难甚至出现危险。

尾翼也很容易结冰。尾翼结冰除了使飞机阻力增加外，还会破坏飞机的力矩平衡，使飞机的稳定性和操

纵性变差。据美国联邦航空管理局和美国国家航空航天总署提供的有关危害飞行安全的资料分析，在任何足

以快速积累结冰的天气状态中，由于尾翼的面积比机翼小，因此结冰时间要比机翼早并且速度更快。

平尾结冰会使平尾的升力系数减小，造成平尾产生的稳定力矩变小，飞机的纵向静稳定性变差，同时也

会造成升降舵效能降低。特别在着陆阶段，飞机放下襟翼，机翼的升力系数增大，气流下洗角增大，流向平

尾的气流更加向下倾斜，平尾负迎角增大，很容易超过平尾的负临界迎角而导致平尾失速。一旦出现这种情

况，平尾产生的抬头力矩将会大大减小，使飞机失去俯仰