張宇馳，張 序，陳 琳

(1. 民航華北地區(qū)空中交通管理局天津空管分局，天津 300300；2. 中國(guó)國(guó)際航空股份有限公司運(yùn)行控制中心西南分控中心，四川 成都 610202；3. 中國(guó)國(guó)際航空股份有限公司培訓(xùn)部西南分部，四川 成都 610202；4. 中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院，天津 300300)

基于指數(shù)計(jì)算積冰區(qū)強(qiáng)度域劃分

張宇馳1，張 序2，3，陳 琳4

(1. 民航華北地區(qū)空中交通管理局天津空管分局，天津 300300；2. 中國(guó)國(guó)際航空股份有限公司運(yùn)行控制中心西南分控中心，四川 成都 610202；3. 中國(guó)國(guó)際航空股份有限公司培訓(xùn)部西南分部，四川 成都 610202；4. 中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院，天津 300300)

對(duì)基于指數(shù)積冰區(qū)強(qiáng)度域劃分的研究，首先在分析國(guó)內(nèi)外飛機(jī)積冰指數(shù)方法的基礎(chǔ)上，具體研究分析了積冰的現(xiàn)狀和意義，通過(guò)積冰指數(shù)計(jì)算方法比較選取最佳計(jì)算方法，根據(jù)虹橋機(jī)場(chǎng)氣象資料進(jìn)行計(jì)算分析各空域中的積冰強(qiáng)度。作圖分析，最后對(duì)積冰指數(shù)強(qiáng)度的研究進(jìn)行總結(jié)，并提出建議措施，以便在實(shí)際飛行中將對(duì)此類(lèi)狀況更好的去指揮飛機(jī)確保飛行安全。

飛機(jī)積冰；積冰指數(shù)；積冰強(qiáng)度；飛行安全

據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，飛機(jī)在飛行中因結(jié)冰問(wèn)題而導(dǎo)致發(fā)生空難事故的概率超過(guò) 15%，因此怎樣避免進(jìn)入強(qiáng)積冰區(qū)和減小積冰帶來(lái)的影響一直是研究的重點(diǎn) ,在前期的文獻(xiàn)查閱中發(fā)現(xiàn)蘇媛[1]開(kāi)展了包括通過(guò)數(shù)值模擬方法獲取積冰飛機(jī)的氣動(dòng)數(shù)據(jù)、完善積冰對(duì)飛機(jī)氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)影響的計(jì)算模型以及加強(qiáng)平尾失速方面的研究；卞少兵[2]對(duì)某型飛機(jī)積冰進(jìn)行計(jì)算,并研究了機(jī)翼和平尾積冰對(duì)全機(jī)氣動(dòng)特性的影響；卞雙雙[3]利用 WRF 模式對(duì)飛機(jī)積冰時(shí)的形勢(shì)場(chǎng)進(jìn)行模擬，通過(guò)雙線(xiàn)性插值法對(duì)模擬的要素進(jìn)行降尺度處理，比較不同參數(shù)化方案時(shí)形勢(shì)場(chǎng)的預(yù)報(bào)值和實(shí)況值之間的相關(guān)性，研究不同參數(shù)化方案對(duì)飛機(jī)積冰形勢(shì)場(chǎng)的模擬能力；邱瑞[4]采用的積冰算法準(zhǔn)確判斷出潛在飛機(jī)積冰區(qū)的地理范圍、積冰發(fā)生的概率和積冰強(qiáng)度；鮑雨晨[5]針對(duì)傳統(tǒng)積冰探測(cè)裝置存在的不足與隱患提出了新的飛機(jī)積冰顯示系統(tǒng)的概念，但是針對(duì)積冰指數(shù)方面的研究還是偏少。本文則是根據(jù)積冰指數(shù)，運(yùn)用指數(shù)計(jì)算技術(shù)，預(yù)測(cè)出積冰區(qū)域的積冰強(qiáng)度大小，根據(jù)積冰強(qiáng)度和積冰區(qū)域，有利的指揮飛機(jī)提前改變高度改變航向，為飛行安全提供有力保障。

1飛機(jī)積冰的概念

飛機(jī)積冰指冰層聚集在飛機(jī)機(jī)體表面的現(xiàn)象，積冰的形成主要是過(guò)冷水滴遇到機(jī)體后凝固凍結(jié)，或由水汽直接在機(jī)體表面凝華生成。飛機(jī)積冰會(huì)使飛機(jī)的空氣動(dòng)力性能變化，使飛行過(guò)程中阻力增大，升力系數(shù)減小，從而對(duì)飛行的穩(wěn)定性和操作性產(chǎn)生影響。

2飛機(jī)積冰指數(shù)計(jì)算

2.1 積冰指數(shù)的定義

一般用積冰指數(shù)來(lái)代表積冰的嚴(yán)重程度，它與部件外狀、云中液態(tài)水含量、飛行速度、部件表面結(jié)冰系數(shù)等因子有關(guān)。積冰的嚴(yán)重程度取決于云中液態(tài)水含量，結(jié)冰區(qū)域大小和結(jié)冰形狀與水滴直徑相關(guān)，結(jié)冰層厚度是由云層范圍決定。積冰預(yù)報(bào)指數(shù)有很多種，但是影響最大的是：云中過(guò)冷水含量和水滴的大?。黄浯物w行速度；還有機(jī)體積冰部位的曲率半徑。

2.2 RAOB 積冰方案

RAOB積冰方案是由美國(guó)空軍全球天氣中心提出的。根據(jù)每個(gè)探空層上的溫度（T)、露點(diǎn)溫度 (Td）及在本層與上層間的溫度遞減率 ,從而確定此層的積冰強(qiáng)度和積冰類(lèi)型。積冰層的上下限根據(jù)積冰判據(jù)由溫度、露點(diǎn)在高度上的插值得到。積冰層內(nèi)最嚴(yán)重的積冰強(qiáng)度和類(lèi)型被視為整層的強(qiáng)度和類(lèi)型。積冰強(qiáng)度劃分為 8 個(gè)等級(jí) :0-無(wú)積冰 1- 微量毛冰（TRC-RIM） 2- 輕度混合冰（LGT-MXD） 3- 輕 度 毛 冰（LGT-RIM） 4- 輕度明冰（LGT-CLR） 5- 中度混合冰（MDT-MXD）6- 中度毛冰（MDT-RIM） 7- 中度明冰（MDT-CLR）

由于RAOB的指數(shù)較少，因此該方法計(jì)算更加簡(jiǎn)便，取值也比較簡(jiǎn)便，最重要的比較清楚，不像矩陣那么復(fù)雜[6]?，F(xiàn)在根據(jù) RAOB 的指數(shù)計(jì)算方法，從國(guó)家氣象網(wǎng)站上下載數(shù)據(jù)如下圖以及表格，通過(guò)分析積冰指數(shù)，運(yùn)用下表中的數(shù)據(jù)，算出積冰指數(shù)的大小，從而判斷積冰區(qū)域強(qiáng)弱。

2.3 實(shí)例分析

表1 是 2013 年 12 月 17 日世界協(xié)調(diào)時(shí)點(diǎn)上海機(jī)場(chǎng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)。

2.3.1 積冰和積冰強(qiáng)度計(jì)算

根據(jù)大氣數(shù)據(jù)，把有用的指數(shù)溫度、露點(diǎn)溫度、遞減率等帶入RAOB計(jì)算方法來(lái)繪制下面表格得知相應(yīng)高度的有無(wú)積冰和積冰強(qiáng)度，見(jiàn)表2。

利用下述方法計(jì)算云頂和云底的高度：

表1 2013 年 12 月 17 日世界協(xié)調(diào)時(shí)點(diǎn)上海機(jī)場(chǎng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)

850.0 1507 -2.3 -3.4 92 3.52 50 12 283.7 293.9 284.3 700.0 3046 -4.5 -5.6 92 3.62 230 10 297.5 308.5 298.1 500.0 5660 -13.7 -15.1 89 2.38 255 62 316.3 324.3 316.7 400.0 7330 -22.5 -24.5 84 1.32 225 84 325.7 330.4 325.9 300.0 9390 -36.1 -39.3 72 0.42 225 111 334.4 336.1 334.5 250.0 10630 -47.1 -53.1 50 0.11 230 128 335.9 336.4 335.9 200.0 12080 -54.3 -64.3 28 0.03 235 152 346.6 346.8 346.6 177.0 12844 -59.3 240 131 350.7 350.7 150.0 13880 -66.1 235 150 356.0 356.0 122.0 15106 -74.9 235 128 361.6 361.6 100.0 16270 -71.7 245 89 388.9 388.9 70.0 18400 -67.5 245 49 439.6 439.6 50.0 20450 -62.3 250 31 496.2 496.2 30.0 23670 -55.7 260 14 592.2 592.2 20.0 26290 -47.9 125 6 688.8 688.8 10.0 30890 -44.7 330 21 851.6 851.6

表2 按照 RAOB 指數(shù)計(jì)算方法判斷積冰

1）云厚度可按照上層云與下層云亮溫差除以 0.65℃ /100m 估算，

|（ 上 層 云 色 標(biāo) 溫 － 下 層 云 色 標(biāo) 溫 ）|/ 0.65×100= 云厚度

2）根據(jù)色標(biāo)溫和地溫確定云頂高

|（色標(biāo)溫－地溫）/0.65 丨 ×100= 云頂高

3）根據(jù)云頂高和云厚度確定云底高

云頂高－云厚度=云底高

2.3.2 云層高度計(jì)算

通過(guò)分析紅外云圖、可見(jiàn)光云圖可以確定厚度大云系；根據(jù)云亮溫值，則可以確定溫度低云系范圍。圖中圈定區(qū)域紅色云亮溫約 -25℃，低層綠色云亮溫約 -5℃，以上述方法來(lái)算計(jì)，圈定區(qū)域云厚為：

|(-25+5)|÷0.65×100=3076 米

按照云頂高按照標(biāo)準(zhǔn)大氣估計(jì)云頂亮溫值（約 -25℃），由探空資料可知地面溫度為 6.6℃，則得，

|（-25-6.6）|÷0.65×100=4862 米

云頂高度為 4862 米，則云底則為

4862-3076=1786 米

經(jīng)過(guò)上述計(jì)算，在 1786m ～ 4862m 厚度上有云層，氣溫區(qū)間為 -2.7℃～ -10.9℃構(gòu)成積冰的溫度條件。當(dāng)飛機(jī)在飛行時(shí)飛機(jī)在云層不一定會(huì)結(jié)冰，這是跟飛機(jī)駐點(diǎn)增溫率有關(guān)。

2.3.3 駐點(diǎn)增溫積冰層計(jì)算

飛行時(shí)，機(jī)翼前沿的氣流受到阻滯，流速降低到零的點(diǎn)成為駐點(diǎn)，此時(shí)動(dòng)能完全轉(zhuǎn)換為熱能同時(shí)局部溫度快速升高，這就是阻滯溫度。當(dāng)飛行速度低于1馬赫數(shù)時(shí)，阻滯增溫溫度約為飛行馬赫數(shù)的平方的 100 倍。馬赫數(shù)越大，阻滯溫度升高得越快。如表3所示，當(dāng)飛行M數(shù)為1時(shí)，阻滯溫度約 100℃；當(dāng)馬赫數(shù)大于 1 時(shí)，這個(gè)增溫率還要加大，例如M數(shù)為3時(shí)，阻滯溫度就會(huì)超過(guò) 500℃。

表3 飛行馬赫數(shù)與駐點(diǎn)增溫率

目前民航窄體客機(jī)航線(xiàn)飛行速度通常在0.7 ～ 0.82 馬赫之間，機(jī)體溫度可達(dá) 49 ～ 64℃。然而實(shí)際飛行中還得根據(jù)不同空域中駐點(diǎn)增溫來(lái)判斷飛機(jī)飛到積冰條件下是否會(huì)積冰[7]。所以假設(shè)計(jì)算取機(jī)體和大氣平均溫度為0℃，而且平均音速為 625 節(jié)，按不同階段飛行上限溫度計(jì)算，不同飛行階段駐點(diǎn)增溫率粗略估算分別可達(dá)：起飛階段 0.2Ma、爬升階段 0.45Ma、巡航階段 0.75Ma、進(jìn)近階段 0.45Ma、著陸階段時(shí) 0.2Ma。

事實(shí)飛機(jī)機(jī)體的邊界層與外界有熱量交換會(huì)損失一些能量，在云中飛行時(shí)水滴的蒸發(fā)也會(huì)消耗熱量，所以駐點(diǎn)實(shí)際增溫相當(dāng)于云外飛行時(shí)增溫的 60% 左右，而駐點(diǎn)以外的機(jī)體表面的增溫值則是駐點(diǎn)處增溫值的 80%。

經(jīng)過(guò)計(jì)算相應(yīng)駐點(diǎn)增溫為：起飛階段增溫 t1為 2.4℃；爬升階段增溫 t2 為 12℃；巡航階段增溫 t3 為 33.3℃；進(jìn)近階段增溫 t4 為 12℃；著陸時(shí)增溫 t5 為 2.4℃。而除駐點(diǎn)以外的機(jī)體增溫為：起飛階段增溫 t1'為 1.9℃；爬升階段增溫 t2'為9.6℃；巡航階段增溫 t3'為 26.6℃；進(jìn)近階段增溫 t4'為 9.6℃；著陸時(shí)增溫 t5'為 1.9℃。

2.3.4 計(jì)算飛機(jī)積冰的空間點(diǎn)及開(kāi)關(guān)防 /除冰設(shè)備建議

1）起飛階段：T1=T+t1=6.6+2.4=9℃

T2 =4.6+t1'=6.6+1.9=8.5℃ 。

T1 為飛機(jī)駐點(diǎn)邊界層溫度 ,T2 為飛機(jī)駐點(diǎn)外機(jī)體邊界層溫度 ,T 為外界大氣溫度。因?yàn)?T1 和T2 都大于 0℃，所以飛機(jī)在上海機(jī)場(chǎng)起飛時(shí)一般不會(huì)積冰。

2）爬升階段：假設(shè) T1 和 T2=0℃，T+t2=0,且 T'+t2'=0, 已 知 t2=12 ℃ ,t2'℃ =9.6, 則 得 T=-12℃ ,T'=-9.6℃。

利用插值法可得 T、T'所對(duì)應(yīng)的高度層分別為 5177 米，4495 米，這 4495 高度層都在 1786-4862 米的云區(qū)范圍，所以飛機(jī)在爬升到 4495 米以上駐點(diǎn)外機(jī)體部分可能會(huì)積冰。應(yīng)此，在到達(dá)4495 米這個(gè)高度之前，應(yīng)該打開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)、尾翼、風(fēng)擋、傳感器等部位的防/除冰裝置。對(duì)應(yīng)的，當(dāng)飛機(jī)爬升達(dá)到云層頂部 4862 米以后就沒(méi)有積冰條件，則可以關(guān)閉防/除冰設(shè)備，節(jié)約推力，全力爬升。

3）巡航階段：巡航階段飛行高度一般大于6000 米，我們?cè)谇懊嬲鹿?jié)已經(jīng)討論 ,6000 米以上高空飛機(jī)飛行馬赫數(shù)比較大，所以對(duì)應(yīng)的駐點(diǎn)增溫率就大，則發(fā)生積冰的概率是很小的，除遇到積冰云系，一般不會(huì)積冰。

4） 進(jìn) 近 階 段： 令 T1/T2=0 ℃ ，T+t2=0 ,且T'+t2'=0。

已 知 t2=12 ℃，t2'℃ =9.6， 則 得 T=-12 ℃，T'=-9.6℃。利用插值法可得 T、T'所對(duì)應(yīng)的高度層分別為 5177 米，4495 米，這高度層只有 4495米在云區(qū)范圍，所以飛機(jī)從進(jìn)入云系（頂高為4862 米）直到下降至 4495 米之間的高度層上飛機(jī)機(jī)體全部部位都可能發(fā)生積冰[8]，所以，飛機(jī)進(jìn)近時(shí)在下降至云系頂高 4862 米之前應(yīng)打開(kāi)全部部位防 /除冰裝置直到下降至 4495 米以后則可關(guān)閉全部部位的防/除冰裝置。

5）著陸階段：T1=T+t1=6.6+2.4=9℃

T2=T+t1'=6.6+1.9=8.5℃

T1/T2 都大于 0℃，所以飛機(jī)在上海機(jī)場(chǎng)著陸階段一般不會(huì)積冰。

根據(jù)上面計(jì)算的繪制上海站點(diǎn)的積冰強(qiáng)度域圖，如圖1所示。

圖1 上海站點(diǎn)積冰區(qū)

根據(jù)氣象條件（溫度，露點(diǎn)溫度等）可能會(huì)積冰的高度層是 967m-6000m，然后計(jì)算云層厚度得知可能積冰厚度層條件為 1786m-4862m,但是由于飛機(jī)在飛行中還得考慮駐點(diǎn)增溫，根據(jù)不同空域馬赫數(shù)不一樣得出可能積冰高度層為4495m-5177m，最后與之前所得積冰條件取交集。所以上海站點(diǎn)的積冰層是 4495-4862m 如圖1 所示陰影部分即是積冰層，根據(jù)RAOB積冰指數(shù)計(jì)算方法，在這個(gè)高度層的積冰強(qiáng)度為6，屬于中度積冰。所以飛機(jī)在飛行時(shí)在爬升離場(chǎng)的時(shí)候在4495m 之前就得打開(kāi)防除冰設(shè)備，過(guò)了 5177m 之后可以關(guān)閉防除冰設(shè)備。飛機(jī)在飛行下降進(jìn)近階段在 5177m 之前就得打開(kāi)防除冰設(shè)備，在下降至4495m 之后可以關(guān)閉防除冰設(shè)備。這樣可以更有效的節(jié)省油量，在保證飛行安全的前提下為航空公司賺取更多利潤(rùn)。同樣的方式，利用國(guó)家氣象中心的氣象資料，計(jì)算上海站附近站點(diǎn)信息，如表4。

根據(jù)表格可以得出在嘉興站點(diǎn)的積冰區(qū)在4320-5120m，積冰強(qiáng)度是 4LGT-CLR 中度明冰；湖州站點(diǎn)的積冰區(qū)在 3300-4220m，積冰強(qiáng)度是輕度明冰至中度混合冰；蘇州站點(diǎn)的積冰區(qū)在 2783-4052m，積冰強(qiáng)度 3-5，3- 輕度毛冰（LGT-RIM）4- 輕度明冰（LGT-CLR）5- 中度混合冰（MDT-MXD）；杭州站點(diǎn)的積冰區(qū)在 2807-3600m，積冰強(qiáng)度是輕度毛冰至輕度明冰；無(wú)錫站點(diǎn)的積冰區(qū)4600-5371m積冰強(qiáng)度4-5，4-輕度明冰（LGT-CLR）5- 中度混合冰（MDT-MXD）；常州站點(diǎn)的積冰區(qū)3598-4790m，積冰強(qiáng)度輕度毛冰至輕度明冰；啟東站點(diǎn)的積冰區(qū)是 2980-4010m 積冰強(qiáng)度 3-5，3- 輕度毛冰（LGT-RIM）4- 輕度明冰（LGT-CLR）5-中度混合冰（MDT-MXD）。

表4 上海附近各站點(diǎn)積冰強(qiáng)度積冰區(qū)

通過(guò)上圖可以簡(jiǎn)單的知道每個(gè)站點(diǎn)的積冰強(qiáng)度區(qū)積冰高度層，根據(jù)上海站點(diǎn)以及附近站點(diǎn)的積冰區(qū)和積冰強(qiáng)度畫(huà)出積冰區(qū)，通過(guò)一個(gè)站點(diǎn)可以知道飛行高度上的飛機(jī)積冰區(qū)和積冰強(qiáng)度，通過(guò)各個(gè)站點(diǎn)，可以知道這一塊區(qū)域的各個(gè)高度上的飛機(jī)積冰強(qiáng)度和積冰區(qū)，在這塊區(qū)域飛行時(shí)根據(jù)自身飛機(jī)型號(hào)以及防除冰設(shè)備以及高度層來(lái)選擇脫離積冰區(qū)的方法。

而且每個(gè)站點(diǎn)的高度層上的積冰強(qiáng)度不一樣，比如蘇州站點(diǎn)的積冰區(qū)在 2783-4052m，積冰強(qiáng)度 3-5，但是積冰強(qiáng)度記為最高強(qiáng)度 5，所以當(dāng)不同高度層或同以高度層積冰強(qiáng)度不同時(shí)，預(yù)報(bào)積冰強(qiáng)度時(shí)應(yīng)該為最高積冰強(qiáng)度，之所以要預(yù)報(bào)最強(qiáng)積冰強(qiáng)度，是因?yàn)閷?duì)飛行安全最大的保障。飛行員和指揮員也會(huì)對(duì)積冰現(xiàn)象做出及時(shí)的處置。

結(jié)合圖1和表4能夠簡(jiǎn)單的了解到上海站點(diǎn)附近積冰信息。每個(gè)站點(diǎn)的積冰強(qiáng)度不同，積冰飛行高度層也不同，這為飛行員提供了很寶貴的信息，能夠第一時(shí)間脫離積冰區(qū)或者第一時(shí)間開(kāi)啟防除冰，在保障飛行安全的同時(shí)，也為航空公司提高了經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于航空公司的經(jīng)濟(jì)性，在沒(méi)飛入積冰區(qū)前打開(kāi)防除冰設(shè)備，在積冰區(qū)全力爬升可以節(jié)省燃油油量，一個(gè)機(jī)隊(duì)就可以省下很多燃油，就可以為航空公司節(jié)省不少錢(qián)；第二安全性那就更不用說(shuō)了；所以說(shuō)對(duì)于積冰指數(shù)計(jì)算積冰強(qiáng)度域的劃分實(shí)用性還是很強(qiáng)。

可以簡(jiǎn)單的知道在杭州站點(diǎn)和湖州站點(diǎn)附近積冰強(qiáng)度為5，屬于中度混合冰；嘉興站點(diǎn)和蘇州站點(diǎn)附近的積冰強(qiáng)度為4，屬于輕度明冰；最后一塊區(qū)域積冰強(qiáng)度為5，屬于中度混合冰。在進(jìn)入積冰區(qū)之前做好及時(shí)處置方法來(lái)確保飛行安全。

3積冰計(jì)算方法的應(yīng)用

根據(jù)RAOB指數(shù)計(jì)算方法簡(jiǎn)單粗略的劃分了上海站點(diǎn)附近的站點(diǎn)的積冰區(qū)以及計(jì)算出了積冰強(qiáng)度，在飛行這個(gè)區(qū)域的時(shí)候在所對(duì)應(yīng)的高度通知飛行員開(kāi)關(guān)防除冰裝置，以及當(dāng)在這個(gè)積冰強(qiáng)度達(dá)到嚴(yán)重積冰時(shí)選擇提前改變高度或者改變航向。避免進(jìn)入積冰區(qū)，對(duì)飛機(jī)造成危害，因此影響飛行安全，甚至可能導(dǎo)致飛機(jī)墜毀[9]。因此之前上海站點(diǎn)附近站點(diǎn)信息可以使用下面方法指揮：

根據(jù)大氣數(shù)據(jù)以及RAOB的計(jì)算方法在常州站點(diǎn)爬升到 3598m 之前或者下降進(jìn)近到 4790m 之前打開(kāi)防除冰設(shè)備，在爬升到 4790m 之后或者下降進(jìn)近到 3598m 之后關(guān)閉開(kāi)防冰設(shè)備。

無(wú)錫站點(diǎn)在爬升到 4600m 之前或者下降進(jìn)近到 5371m 之前打開(kāi)防除冰設(shè)備，爬升到 5371m 之后或者下降到 4600m 之后關(guān)閉開(kāi)防冰設(shè)備。

蘇州站點(diǎn)在爬升到 2783m 之前或者下降進(jìn)近到 4052m 之前打開(kāi)防除冰設(shè)備，爬升到 4052m 之后或者下降到 2783m 之后關(guān)閉開(kāi)防冰設(shè)備。

湖州站點(diǎn)在爬升到 3300m 之前或者下降進(jìn)近到 4220m 之前打開(kāi)防除冰設(shè)備，爬升到 4220m 之后或者下降到 3300m 之后關(guān)閉開(kāi)防冰設(shè)備。

杭州站點(diǎn)在爬升到 2807m 之前或者下降進(jìn)近到 3600m 之前打開(kāi)防除冰設(shè)備，爬升到 3600m 之后或者下降到 2807m 之后關(guān)閉開(kāi)防冰設(shè)備。

嘉興站點(diǎn)在爬升到 4320m 之前或者下降進(jìn)近到 5120m 之前打開(kāi)防除冰設(shè)備，爬升到 5120m 之后或者下降到 4320m 之后關(guān)閉開(kāi)防冰設(shè)備。

啟東站點(diǎn)在爬升到 2980m 之前或者下降進(jìn)近到 4010m 之前打開(kāi)防除冰設(shè)備，爬升到 4010m 之后或者下降到 2980m 之后關(guān)閉開(kāi)防冰設(shè)備。

上海站點(diǎn)在爬升到 4495m 之前或者下降進(jìn)近到 4862m 之前打開(kāi)防除冰設(shè)備，爬升到 4862m 之后或者下降到 4495m 之后關(guān)閉開(kāi)防冰設(shè)備。在這個(gè)積冰區(qū)內(nèi)所對(duì)應(yīng)的高度有不同積冰強(qiáng)度，所以在飛行中管制員指揮飛機(jī)是對(duì)飛行安全起著重要的作用。

通過(guò)積冰計(jì)算，我們可以知道積冰區(qū)并且劃分強(qiáng)度域，根據(jù)積冰區(qū)高度的上限和下限，我們可以提前做好開(kāi)關(guān)防除冰設(shè)備的準(zhǔn)備，這樣不僅為航空公司節(jié)省燃油消耗，同時(shí)也提高了航空公司運(yùn)行的效率。針對(duì)不同空域和不同積冰強(qiáng)度，我們可以使用不同的防范和應(yīng)用措施，為飛行安全提供了強(qiáng)力保障。

4結(jié)論

本文選擇的是RAOB 指數(shù)計(jì)算方法來(lái)計(jì)算積冰強(qiáng)度，通過(guò)上?？沼虻臍庀髷?shù)據(jù)來(lái)一一分析，通過(guò)分析云系，駐點(diǎn)增溫是否使飛機(jī)結(jié)冰，找出積冰區(qū)劃分積冰強(qiáng)度，解析開(kāi)防冰時(shí)間和高效安全指揮飛機(jī)脫離積冰區(qū)。

飛機(jī)在積冰氣象條件下他的駐點(diǎn)溫度達(dá)到一定值，機(jī)體表面會(huì)發(fā)生積冰現(xiàn)象。通過(guò)分析積冰現(xiàn)象和積冰強(qiáng)度來(lái)劃分積冰強(qiáng)度域，同時(shí)例舉積冰對(duì)飛行的影響和危害，最后闡述怎樣指揮飛機(jī)脫離積冰區(qū)和飛機(jī)防除冰開(kāi)關(guān)時(shí)間和位置確定。影響飛機(jī)積冰的因素有：

1）過(guò)冷水滴，溫度，飛行速度，飛機(jī)曲率半徑；

2）云是造成飛機(jī)積冰的主要?dú)庀笠蛩?，?jiǎn)單介紹了云的分類(lèi)；

3）液態(tài)水含量以及判斷云層云底高、云頂高以及云層厚度；

4）飛機(jī)駐點(diǎn)增溫率和飛行空域，飛機(jī)的駐點(diǎn)增溫率和飛行速度和馬赫數(shù)有關(guān)，不同的空域?qū)?yīng)的飛行階段不同，所以空速也就不同，則不同空速對(duì)應(yīng)的飛機(jī)駐點(diǎn)增溫率就不同。

以上海機(jī)場(chǎng)空域氣象數(shù)據(jù)為例進(jìn)行了計(jì)算，根據(jù)積冰區(qū)強(qiáng)度，劃分積冰區(qū)，給出脫離積冰區(qū)以及避免積冰區(qū)的建議與指令，這對(duì)實(shí)際飛行中意義很大，不僅在經(jīng)濟(jì)性上有很大的作用如可以節(jié)省燃油消耗等，而且在安全上有了很大的保障。對(duì)于積冰的研究，相信在不久的將來(lái)有更全面和準(zhǔn)確的方法來(lái)預(yù)測(cè)積冰強(qiáng)度區(qū)以及有更好的解決方法來(lái)脫離積冰區(qū)甚至更精良的防除冰技術(shù)。

[1]蘇媛，徐忠達(dá)，吳禎龍 .飛機(jī)積冰后若干飛行力學(xué)問(wèn)題綜述 [J].航空動(dòng)力學(xué)報(bào)，2014，(8)：1878-1893.

[2]卞少兵 .飛機(jī)機(jī)翼積冰數(shù)值模擬方法研究 [D].南京：南京航空航天大學(xué)，2015.

[3]卞雙雙，何宏讓?zhuān)瑥堅(jiān)?，?.飛機(jī)積冰形勢(shì)場(chǎng)數(shù)值模擬試驗(yàn)的參數(shù)化方案效果評(píng)估 [J]. 干旱氣象，2016，(1)：106-112.

[4]邱瑞 . 利用衛(wèi)星資料識(shí)別潛在飛機(jī)積冰區(qū)的研究 [D]. 廣漢：中國(guó)民用航空飛行學(xué)院 ,2015

[5]鮑雨晨 . 基于信息融合技術(shù)的飛機(jī)積冰顯示系統(tǒng)研究 [D].廣漢：中國(guó)民用航空飛行學(xué)院 ,2016.

[6]張玉梅．利用 NOAA 數(shù)據(jù)資料劃分我國(guó)華東地區(qū)積冰區(qū)方法的研究 [D]. 廣漢：中國(guó)民用航空飛行學(xué)院，2013．

[7]蘇媛 ,徐忠達(dá) ,吳禎龍 . 飛機(jī)積冰后若干飛行力學(xué)問(wèn)題綜述 [J]. 航空動(dòng)力學(xué)報(bào) ,2014,(8):1878-1893.

[8]易賢 ,朱國(guó)林 ,王開(kāi)春 ,等 . 翼型積冰的數(shù)值模擬 [J]. 空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào) ,2002,(4):428-433.

[9]張玉梅 . 利用 NOAA 數(shù)據(jù)資料劃分我國(guó)華東地區(qū)積冰區(qū)方法的研究 [D].廣漢：中國(guó)民用航空飛行學(xué)院 ,2013.

［編校：楊 琴］

Calculation of Icing Area Domain Partition based on Intensity Index

ZHANG Yu-chi1，ZHANG Xu2，3，CHEN Lin4
(1. Tianjin Branch, North China Regional Administration of Civil Aviation Administration of China,Tianjin 300300; 2.Dispatch Offi ce of Southwest Sub-control Center, Operation Control Center, Air China Limited, Chengdu Sichuan 610202; 3. Training Department of Southwest, Air China Limited, Chengdu Sichuan 610202; 4. Air Traffi c Management College, Civil Aviation University of China, Tianjin 300300)

Based on a study of icing index strength domain division, the paper fi rst of all based on the analysis of domestic and foreign aircraft icing index methods, gives a detailed analysis of the current situation and signifi cance of icing index. Then, the optimal method is chosen to calculate by the icing index calculation method, and the icing intensity are calculated and analyzed based on the meteorological data in Shanghai Airport. And fi nally, with mapping analysis, research on icing intensity index is summarized, and suggestions and measures put forward, so as to ensure fl ight safety by commanding the aircraft in actual fl ight for such a situation.

aircraft icing; icing index; icing strength; fl ight safety

TP311.52

A

1671-9654(2017)02-0083-07

10.13829/j.cnki.issn.1671-9654.2017.02.021

2017-04-10

張宇馳（1990- ），男，天津人，助理工程師，研究方向?yàn)楹娇諝庀蟆?/p>

本文為 2016 年天津市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題“民航特色課程的慕課推廣應(yīng)用方式研究” (編號(hào)：HEYP5025)階段性研究成果。