一年一度聲勢浩大的“人類大遷徙”——春運(yùn)已經(jīng)拉開帷幕。根據(jù)預(yù)測，今年春運(yùn)期間，我國民航旅客運(yùn)輸量將突破8000萬人次，有望創(chuàng)歷史新高。

安全是航空運(yùn)輸中永恒的第一主題，如今數(shù)九寒天，全國大部分地方隨時都可能出現(xiàn)不同程度的雨雪天氣，著實給民航飛機(jī)的起降與飛行安全帶來不小壓力，也給回家心切的旅客們帶來許多困擾。

冬季的低溫天氣對民航飛行安全的不利影響主要體現(xiàn)在兩方面：其一是對飛機(jī)自身的影響，其二是對飛行環(huán)境的影響。

1. 積冰對飛機(jī)的影響及解決措施

（1）飛機(jī)上有哪些可能結(jié)冰的地方？結(jié)冰后又會帶來哪些影響？

在冬季的嚴(yán)寒環(huán)境之下，飛機(jī)面臨的最大考驗就是積冰。當(dāng)飛機(jī)在室外露天停放時，如果遭遇雨雪天氣或夜間濕度很大，很容易在機(jī)身表面形成積冰。如若不及時清除積冰，將給飛行安全帶來諸多不利影響。

不及時清除積冰，將給飛行安全帶來諸多不利（來源：新華社）

1）機(jī)翼積冰

冰層可以改變飛機(jī)的氣動外形，機(jī)翼和尾翼結(jié)冰后會使表面粗糙度增大，從而增加了飛行阻力，減小了升力。試驗分析發(fā)現(xiàn)，即使機(jī)翼前緣的積冰厚度只有一毫米，也會使飛機(jī)的飛行阻力陡增40%，而升力驟降30%。

此外，機(jī)翼積冰還對飛機(jī)的操縱性造成嚴(yán)重影響。比如，一旦操縱面結(jié)冰，機(jī)身的質(zhì)量分布即發(fā)生改變，操縱桿上的作用力也會隨之變化，操縱效率將大大降低。而藏在操縱面縫隙間的積冰則更為危險，它能夠?qū)е虏倏v面卡死，甚至能讓飛機(jī)完全喪失操縱性能。

貴陽龍洞堡國際機(jī)場的工作人員正給機(jī)翼除冰（來源：新華社）

2）發(fā)動機(jī)積冰

當(dāng)周圍的環(huán)境溫度低于5°C時，飛機(jī)的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道、壓氣機(jī)等部位就極可能結(jié)冰。一方面，進(jìn)氣道積冰會使發(fā)動機(jī)的氣動性能大為惡化，而另一方面，壓氣機(jī)葉片上的積冰還可能會隨著振動而脫落，造成發(fā)動機(jī)零部件的結(jié)構(gòu)損傷。這些都會令發(fā)動機(jī)的工作效率降低、有效推力下降，嚴(yán)重時甚至可導(dǎo)致發(fā)動機(jī)損毀或停機(jī)，威脅航行安全。

3）其他部位積冰

除了機(jī)翼與發(fā)動機(jī)這兩個最關(guān)鍵的部位之外，嚴(yán)冬的低溫還可能會使飛機(jī)其他暴露在環(huán)境中的裝置結(jié)冰。比如，積冰可能會讓飛機(jī)上用于接發(fā)無線電波的天線失靈，機(jī)上無線導(dǎo)航設(shè)備無法正常工作；如果空速管存在積冰，很可能會使空速表、氣壓高度表等重要儀表的示數(shù)失真，飛行員難以判斷飛機(jī)的實際飛行狀態(tài)；起落架積冰則更為危險，如果起落架因積冰而無法收放，將直接影響飛機(jī)在起飛和降落階段的安全。

長春龍嘉國際機(jī)場的工作人員給飛機(jī)除冰雪（來源：新華社）

（2）飛機(jī)如何清除積冰？

1）人工除冰

為了確保冬季飛行安全，航空公司都會在飛機(jī)起飛前進(jìn)行積冰檢查和除冰作業(yè)。如果發(fā)現(xiàn)機(jī)身存在積冰，地勤人員會采用專門的除冰車進(jìn)行處理。地勤人員首先通過除冰裝置除去機(jī)翼等部位的積冰，然后將由乙烯乙二醇或丙烯乙二醇制作的防凍劑以較高速度噴灑到機(jī)身上。這種防凍劑需加熱后噴灑，能有效降低飛機(jī)表面濕氣的冰點(diǎn)，即使在零下16°C也不會結(jié)冰。不過，人工作業(yè)無疑會增加地勤保障時間，很可能導(dǎo)致航班延誤，機(jī)場每天能夠安排的飛行架次也會有所降低。

長安航空開展冬季除防冰工作（來源：新華網(wǎng)）

2）機(jī)械除冰

現(xiàn)代飛機(jī)在最初設(shè)計和制造時已經(jīng)將防冰問題納入其中，機(jī)翼、尾翼、發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道前緣等易結(jié)冰的部位都會安裝加熱裝置，以保證無論在何種氣象條件下飛行，這些部位都不會結(jié)冰。例如，空客320、波音737等多數(shù)客機(jī)均通過引氣系統(tǒng)將發(fā)動機(jī)的熱氣引至機(jī)翼前緣，而波音787等則在機(jī)翼前緣內(nèi)壁貼上電加熱墊，通過電子調(diào)節(jié)器實現(xiàn)精確加熱。

電加熱防除冰原理示意圖（來源：《民用飛機(jī)機(jī)翼電加熱防/除冰應(yīng)用現(xiàn)狀及技術(shù)難點(diǎn)》）

近年來，航空工程師們還從荷葉上找到了新的防冰靈感。生活中我們常會看到，當(dāng)水滴落到荷葉表面時并不會粘附在荷葉上，而是聚成球狀滾落，這便是荷葉效應(yīng)。如果能制造出類似荷葉那樣不粘水滴的飛機(jī)結(jié)構(gòu)表面，無疑是最直接有效的防冰手段。不過，這種防冰技術(shù)目前還只存在于實驗室中，距離成熟的工程化應(yīng)用仍需一段時間。

2. 冬季低溫天氣對飛行環(huán)境的影響及解決措施

（1）冬季低溫天氣還可能影響跑道與能見度

在冬季強(qiáng)冷空氣的威力之下，地表溫度急劇下降，如果雨雪較多，機(jī)場跑道也難免結(jié)冰。跑道積雪或積冰會使飛機(jī)輪胎與地面間的摩擦力驟減，起降距離隨之大大增加，容易發(fā)生飛機(jī)偏離方向或沖出跑道等危險情況。

此外，雨雪還會嚴(yán)重降低能見度，影響飛行員的視線。在這方面，大霧天氣也不遑多讓。能見度是機(jī)組判斷能否正常起飛的主要依據(jù)之一，也是機(jī)場能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一。飛機(jī)在整個航程中，最危險的即是起飛與降落階段，這一階段飛機(jī)的操縱性會下降。由于冬季升溫緩慢，大霧消散速度也更慢，其帶來的低能見度無疑會妨礙飛行員看清周圍物體和跑道標(biāo)線，進(jìn)一步威脅飛機(jī)的起降安全。

2021年11月，哈爾濱機(jī)場因跑到結(jié)冰關(guān)閉（來源：網(wǎng)頁截圖）

（2）如何應(yīng)對跑道結(jié)冰與大霧天氣？

對于跑道積雪與積冰，各大機(jī)場都有完備的除冰雪方案。比如，通過裝備有刮雪板、掃雪刷和除冰劑的除冰車對跑道進(jìn)行清掃，采用高溫?zé)犸L(fēng)將冰雪融化，或采用高壓水流將跑道表面的冰雪沖洗掉。

然而，如果雨雪持續(xù)很長時間，無法及時清除跑道上的冰雪，又或者雨雪與大霧使能見度過低，就只能取消或推遲航班，待天氣好轉(zhuǎn)后再放行。

機(jī)場工作人員在停機(jī)坪除雪（來源：新華社）

3. 冬季安全乘機(jī)小貼士

當(dāng)前，民航飛行應(yīng)對冬季雨雪和大霧天氣的舉措已經(jīng)十分完善，航班在確保飛行安全的前提下才會放行，旅客無需過度擔(dān)心。以下提供一些冬季安全乘機(jī)小貼士，希望大家都能平平安安回家、和和美美過年。

（1）及時關(guān)注乘機(jī)當(dāng)天出發(fā)地與目的地的天氣情況。如果遇到雨雪天氣，地面公共交通的通行速度勢必減緩，建議盡量乘地鐵出行。如果自駕或乘專車前往機(jī)場，一定要比平常更早出門。如果雨雪或霧氣較大，還需做好航班延誤甚或取消的準(zhǔn)備。

大連地鐵5號線大連站（來源：新華社）

（2）飛機(jī)進(jìn)行除冰作業(yè)前是需要旅客先登機(jī)的，因此旅客在客艙內(nèi)的等待時間會比平日更長。這是因為飛機(jī)除冰后雖然會噴灑防凍劑，但防凍劑的有效期限卻不長，除冰后需要盡快起飛，無法再等待旅客登機(jī)。還需要多說一句的是，飛機(jī)除冰期間并不會開啟客艙內(nèi)的空調(diào)，旅客在耐心等待時客艙內(nèi)溫度可能較低，一定要隨身帶上備用衣物保暖防寒哦。

（3）冬季歷來就是呼吸道疾病的高發(fā)期，也是機(jī)上旅客突發(fā)疾病的高發(fā)期。當(dāng)前多種呼吸道疾病肆虐，候機(jī)廳內(nèi)人多擁擠，室內(nèi)外溫差較大，飛機(jī)巡航階段又處于高空低壓區(qū)，旅客乘機(jī)時可能會出現(xiàn)身體不適的情況，建議佩戴口罩并準(zhǔn)備一些常用藥品。

（4）雨雪天氣行走在道路上或上下擺渡車、廊橋客梯時，旅客需格外注意握緊欄桿、緩行防滑，女士盡量不要穿高跟鞋哦。

（5）冬季大風(fēng)天氣較多，飛機(jī)在飛行時可能會出現(xiàn)顛簸現(xiàn)象，旅客在登機(jī)后應(yīng)及時固定好行李及衣物，乘機(jī)時務(wù)必系好安全帶，防止突發(fā)顛簸帶來的危害。

作者：朱磊 南京航空航天大學(xué)航空宇航推進(jìn)理論與工程博士

審核：鄧曉濤 中國航發(fā)湖南動力機(jī)械研究所 高級工程師

出品：科普中國

監(jiān)制：中國科學(xué)技術(shù)出版社有限公司、中科數(shù)創(chuàng)（北京）數(shù)字傳媒有限公司

歡迎掃碼關(guān)注深i科普！

我們將定期推出

公益、免費(fèi)、優(yōu)惠的科普活動和科普好物！