飛機為什麼不結冰？

　　我們看不到飛機在飛行過程中結冰，但事實上，它不止會結冰，還能如文章主圖一樣在翼梢結如此「野蠻生長」的冰。

它是當年「阿嬌」（國產飛機ARJ-21的暱稱）為取得適航認證遠赴加拿大，在飛行試驗中專門「培養」出來的冰，為的是測試極端天氣下飛機的性能及其邊界。做結冰試驗的工作人員等天氣、碰運氣、靠實力才讓翼梢結成這樣的冰。

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飛行中飛機真的不結冰嗎？

我們乘坐的航班，在高空巡航時，空氣溫度也有零下幾十攝氏度了，可舷窗上並沒結冰。

　　首先，從結冰的條件來看，除了溫度需要在零度以下，還需要充足的水氣。大型運輸機在10000米~12000米高度的平流層飛行，空氣稀薄，水蒸氣非常少，所以即便溫度很低也看不到飛機的舷窗上結冰。

　　其次，飛機舷窗結冰的概率比迎風面結冰概率小得多。飛機的迎風部位包括機翼前緣、水平尾翼和垂直尾翼的前緣、動力裝置、駕駛室風擋和特殊設備的外露部分。迎風面「撞」到過冷水滴（負溫下未凍結的液態水滴）或冰粒的概率更高，因為無論過冷水滴還是比麵粉還細的冰粒，都不會繞開前緣去「撞」後緣的。

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　　不過，飛機飛到巡航高度之前和之後，結冰並非不可能發生。這就要說到飛機表面結冰的本質了。水氣凝結成冰伴隨著熱量交換，結冰與其說與溫度有關，不如說與熱量交換有關。高空氣象條件多樣，可能分布著大量固態冰晶，有些比沙還細，懸浮在空中，遇到飛機時，如果飛機表面的溫度比它的溫度高，細小的冰晶就會融化成水，有些附著在飛機表面，有些被高速空氣吹散，有些進入發動機或飛機上的特殊裝置，一旦熱能條件適宜，就可能結成比之前的冰粒更大的冰。

飛機穿梭雲層時，也可能遇到雲中散布著的大量水滴，水滴有大有小，其中不乏液態的過冷水滴。

過冷水，簡單來說，就是在0℃以下，因為缺乏凝結核或處於平衡狀態而保持液態的水。當飛機高速通過過冷水滴，就成為過冷水的凝結核，或大量過冷水滴發生震蕩，凝結於飛機表面迅速結冰。　

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飛機結冰會怎樣？

　　我們大都不知道飛機有多怕結冰，飛機結冰對飛行有什麼危害。

空中氣象條件複雜，雷雨大風、風切變、低溫雲、低能見度等都屬於極端惡劣天氣，容易造成飛機結冰，尤其是當飛機從更冷的高空中下降高度時，冰冷的飛機外殼如果遇到高空中的過冷水，就更容易結冰。

　　氣象雷達能夠幫助飛行員儘量避開壞天氣，繞開過冷水和冰晶。否則，飛機機翼表面結冰後，粗糙的機翼表面會使機翼阻力增加40%，升力損失可能達到30%。飛機表面結冰後，縱向和橫向的動、靜穩定性都會受影響，飛機變得不好操縱，如果結冰過多改變飛機的質量分布，飛機的操縱性還會進一步惡化。操縱面結冰後操縱的杆力和效率都會發生變化，如果操縱面縫隙結冰還有可能出現卡死，使操縱系統失效。如果發動機進氣部件結冰，會導致入口流場特性不佳，進氣量減小，引起發動機喘振，如果發動機進氣道槳葉結冰，嚴重時可能導致發動機效率降低近20%，高速旋轉的葉片還有可能將冰甩出，冰脫落後進入涵道可能破壞機械結構……

　　總之，飛機結冰是懸在飛行安全上方的劍，它既能讓我們在飛機性能允許的範圍內安全飛行，又可能成為隱形殺手。

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飛機製造商和航空公司做了啥？

　　為了防止運輸飛機的空速管、發動機、機翼前緣、尾翼前緣等迎風關鍵部位結冰，飛機製造商的工程師們在設計研發時即展開研究，包括易結冰部位和嚴重冰型，冰型對氣動力、飛行性能的影響等，在影響飛行安全的部位設計必要的防冰、除冰系統。

　　駕駛室風擋玻璃採用金屬塗層電熱方式防冰，這一點和空速管防冰方式一樣。發動機會引流熱空氣防止前緣和進氣道結冰。現代運輸機還做不到全機防護，畢竟每多一塊防護區域都會帶來顯著的能耗，儘管如此，還是有像波音787這樣的機型，做了全機翼電防護。

　　熱空氣防冰、電熱防冰、液體防冰都是適航允許範圍內常見的防冰方法。除冰系統通常針對允許少量結冰，定期清除的部位，目前普遍採用的有氣囊除冰和電磁機械除冰。

　　飛機的防除冰系統保證了在起飛、爬升、巡航、下降、落地各個階段的飛行安全，地面停放和滑行階段同樣毫不含糊。

　　我國北方的冬天，每逢雨雪天氣，航站樓的玻璃牆邊就會有乘客駐足，看雪，也看飛行區「熱烈」的工作場面。飛機不能帶著冰雪起飛，跑道、滑行道的積雪要清除，地面標識、導航燈具也要清掃。

　　對於在機場飛行區、地面服務公司、維修企業從事除冰雪工作的員工來說，下雪從來不是一件浪漫的事，而意味著連續的緊張工作，他們的家人最後都會習慣他們與「雪」的這種聯繫。

　　如果您有過在大雪天飛行的經歷，且恰好坐在窗邊座位，飛機起飛前，可能見過一個通過懸臂伸向飛機的吊車，裡面的工作人員手裡拿著噴槍，像洗車時噴灑洗滌溶液一樣噴灑飛機表面，區別是他們噴向飛機的是除冰I型液和防冰II型液。

國內比較主流的II型防冰液的防冰效果能持續15分鐘～25分鐘。如果定點除冰後飛機沒能起飛，就需要再次除冰。上個世紀末，那架在雪中等待35分鐘沒有再次除冰的DC-9起飛後再也沒能飛上天空……

　　為了縮短等待時間，工作人員想出了慢車除冰的方法——飛機不用返回定點除冰機位，在不關閉發動機的情況下就能完成除冰，這樣，能為每架飛機節約3分鐘～5分鐘，特殊天氣容易延誤，每分每秒都很寶貴。只是工作人員需要特別留意發動機前後的氣流危險區。

　　下一次您遇到風雪天氣飛機在滑行道上排隊除冰，應該不會特別不耐煩了吧？

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後記

　　飛機不結冰的理所當然，不過是有人在奮力扛著。為了防止飛機結冰，從飛機設計者到運行控制、飛行員、機務、地面工作人員都在為飛機不結冰行動著。