飞机除／防冰新技术及应用

飞机除／防冰新技术及应用

本文介绍了飞机结冰的原理、危害和防除/防冰方法。重点介绍了“红外技术”（Infratek） 除/防冰系统的工作过程和应用情况，总结了该系统相对于其他除/防冰技术的三大优势。

标签：飞机结冰；防冰；除/防冰；新技术

飞机结冰是影响冬季飞行安全的重要因素。防冰、除/防冰工作是保障航空运输和航空安全的关键。目前中国民航常用防冰、除/防冰方法主要有机械除/防冰、电热除/防冰、液体防冰等，除/防冰效果影响到飞机气动性能，直接关系到飞行安全。欧洲Radiant Aviation Services Europe（RASE）公司“红外技术”（Infratek） 除/防冰系统采用红外线热能除去飞机上的冰，代替化学除/防冰剂，这样除/防冰既快速，又经济，不污染环境。

1 飞机结冰过程及危害

飞机在含有过冷水滴的云层中飞行时，有可能发生结冰现象。过冷水滴是指温度低于0°C却仍然保持液态的水滴，极不稳定，在受到扰动后就有可能转化成冰。当飞机在结冰气象条件下飞行时，大气中的过冷水滴撞击在飞行器表面，易在固定（旋）翼、尾桨、进气道、风挡玻璃、天线罩、仪表传感器等部件表面发生结冰现象[1-2]。易发生飞机结冰的环境温度范围一般为-30°C～0°C。

飞机结冰后不仅增加了重量，而且破坏了飞行器的气动外形，影响其空气动力特征，造成飞行器最大升力下降、飞行阻力上升、操作性下降、稳定性减弱，对飞行安全形成很大威胁，严重结冰会直接导致坠机[3]。

2 常用除/防冰技术[4-5]

2.1 机械除/防冰

机械除/防冰系统的原理是通过机械的方法使冰层破碎，然后由气流吹除，或者是利用离心力，振动把冰除去。机械除/防冰主要可分为气动除/防冰和电脉动除/防冰。目前在飞机上应用的最多的机械除/防冰系统是气动除/防冰系统，也可称为膨胀管除/防冰系统。

2.2 电热防冰

将电能转变为热能，加热部件表面的热力防冰技术。该技术系统一般由电源、选择开关、过热保护装置，及电加热元件等组成。电加热元件将电源所提供的电能转变为热能，对部件表面加热、除/防冰。过热保护装置用来防止表面蒙皮过热而变形。

2.3 液体除/防冰

向部件待防护表面喷涂除/防冰液，与撞击在表面上的过冷水滴混合，液体凝固点低于表面温度而不结冰的飞机除防/冰技术。该技术系统一般由贮液箱、泵、过滤器、控制装置、输液管及液体分配器等组成。常用乙烯乙二醇，异丙醇、乙醇、甲醇等低凝固点液体除/防冰液。

3 “红外技术”除/防冰系统及应用[6]

3.1 除/防冰系统介绍

欧洲RASE公司的“红外技术”（Infratek） 除/防冰系统是飞机除/防的另一种技术，通过美国联邦航空局（FAA）认证。“红外技术”采用红外线加热技术除/防冰，不使用乙二醇等液体。除/防冰系统的能量是由天然气或者丙烷转化而来。红外线加热面板安装在三角形架构的机库顶部。加热面板可分为固定和移动两种方式。

使用时，首先要打开设备开关，使红外线面板首先预热，对顶棚进行加热，外线面板产生大量的能量（相当于900万瓦特的热量）从顶棚反弹到要处理的飞机上，使机身的冰雪融化。加热后的顶棚也能够帮助蒸发，并能够使凝结的水滴从机身滴落下来。当机身完全干燥时，地面上只有残留水滴时，此过程才认为真正完成。红外线不会对飞机表面进行加热，其光线也不能穿透到飞机内部。试验表明，当处理结束后，飞机的表面温度比夏天停放在外面的飞机的温度还要低。如果气候条件恶劣，飞机需要涂上一层化学物质，以阻止起飞时冰雪的形成。

3.2 除/防冰系统的应用

1999/2000年的冬天，纽约纽华克（Newark）国际机场引入了“红外技术”（Infratek）除/防冰系统。RASE公司称，西方的主要客机及支线飞机的制造商都已同意将红外线除/防冰系统应9用到各自的飞机上，包括汉莎航空在内的美国四大航空公司也都同意使用“红外技术”系统。在机场方面肯尼迪（JFK）国际机场安装用于波音747机型的“红外技术”除/防冰系统，此外新泽西州纽瓦克自由国际机场、威斯康星州莱恩兰德Rhinelander-Oneida机场都使用了该除/防冰系统。

2006年1月，挪威加勒穆恩奥斯陆（Oslo）国际机场引入了“红外技术”（Infratek） 除/防冰系统，并在500架飞机上进行了测试，成为欧洲第一家使用该系统的机场。奥斯陆机场使用了该系统后，北欧航空及其子集团下的航空公司也陆续加入到使用队伍中。

3.3 除/防冰系统的优势

挪威奥斯陆（Oslo）机场为每架737飞机除/防冰要消耗掉160加仑（600升）乙二醇。在除/防冰的过程中只有其中25-40加仑（100-150升）纯乙二醇能够被

使用。当气温较低并且遇到了糟糕的气候条件时，除/防冰时的乙二醇消耗量平均会增加7-8加仑（25-30升）。冬季，奥斯陆机场要进行约8，000次的除/防冰工作，需要配备15台除/防冰车，消耗约1280，000加仑（480万升）的乙二醇。安装“红外技术”除/防冰系统使乙二醇的使用率降低50-70%。

前挪威交通部长Liv Signe Navarsete 强调了此项目对于国家的重要性。“这是奥斯陆机场在保护和改善环境的悠久历史中的又一个里程碑，机场的模范带头作用对挪威至关重要，我祝贺奥斯陆成为欧洲第一个使用该系统的机场。”

“红外技术”（Infratek）除/防冰系统主要有三个优势： 首先，保障飞行安全的同时，降低了除/防冰成本；其次提高了除/防冰的效率，降低飞机延误的可能性；第三，大幅度减少了乙二醇的使用，积极保护环境，提高了机场环保方面的声誉。

当除/防冰机库空闲时，也可以用于其他用途，譬如可以停放多余飞机和地面处理设备，也可以作为小型的维修站使用。

4 结语

飞机结冰的解决办法是预防和消除结冰，避免飞机在结冰条件下飞行。提高结冰的警觉性，保障飞行安全，防冰、除/防冰技术依然是飞机系统设计中的重要环节。本文重点介绍了“红外技术”（Infratek） 除/防冰系统的工作过程和应用情况，总结了该系统相对于其他除/防冰技术的三大优势，目的在于使读者对这种除/防冰新技术有一个较为全面的理解。

参考文献

[1]Lynch F T，Khodadoust A. Effects of ice accretions on aircraft aerody-namics[J].Progress in Aerospace Science，2001，37（8）：669-767.

[2]裘燮纲，韩凤华. 飞机防冰系统[M].北京：航空专业教材编审组，1985.

[3]黄礼平. 飞机积冰对飞机的影响及应对措施[J].科技资讯，2010，No.15：229.

[4]李斌. 飞机除/防冰/防冰液及除/防冰技术[J].清洗世界，2012，28（1）：26-31.

[5]杨胜华. 飞机电热防除/防冰计算概述[J].科技信息，2011，21（9）：447-449.

[6]肖春华，桂业伟，林贵平. 飞机电热除/防冰的研究进展与展望[J].科技导报，2011，29（18）：69-73.