飞机积冰

在积雨云的消散阶段，由于盛行下沉气流，云中 过冷水滴减少，积冰的可能性就减小了。 积状云中飞行，还常伴随颠簸现象。
层积云（Sc）
高积云（Ac）
高积云和层积云中的积冰
这两种云多出现在逆温层下，云中含水量中等， 但水滴一般较小，积冰多为轻度到中度，且云 的上部比下部强。由于云的面积较大，长时间 在云中飞行，也会产生较强的积冰。
积冰强度的气象学定义
积冰强度的定义目前 还没有统一，但是大多数 气象学家同意云中过冷却 水滴含量、温度、云滴大 小是影响积冰强度的最重 要因子。
微量积冰
微量积冰指冰层的生成速度略大于其升华速度，这种 积冰没有明显危害，无需启动防冰除冰设备，也无需改变 飞行高度或航径，除非这种积冰达到1小时以上。
暖空气层机制
形成冻雨或冻毛毛 雨的影响因素有： 雪花的大小 在暖层中水滴的 蒸发过程的强弱
水滴的碰并过程 的强弱
总体上，经过暖层后，水滴趋向于变大，因为小水滴容易 蒸发消失，或者经过碰并变成大水滴。
碰并过程
碰并过程形成大过冷 水滴不需要暖层的存在， 在云中大小不同的水滴运 动的速度是不同的，互相 碰撞的结果是小水滴附着 在大水滴上形成更大水滴， 碰并的过程是很快的。 当云中水滴达到20微 米以上时这个过程开始， 最终可以形成200－500微 米的毛毛雨滴，和500微 米以上的雨滴
飞机积冰与云状的关系
飞机积冰与云状有密切的关系。根据云的类型， 厚度，温度及其相伴的降水现象分析得出： 积雨云和浓积云中积冰概率最大 层积云、高积云、层云其次
雨层云和高层云中积冰概率较小
卷状云中发生积冰的概率最小
积雨云（Cb）
浓积云（Tcu）
浓积云和积雨云中的积冰
浓积云和积雨云，由于云中含水量和水滴都较大， 积冰强度也较大，最强的积冰多见于将要发展成 为积雨云的高大浓积云的上半部和积雨云成熟阶 段的上升气流区。
严重积冰
在严重积冰的 环境下，防冰除冰 设备已经无法将冰 层除去或防止积冰 增加，需要立即改 变高度或航径。
各种强度积冰发生的频率
轻度积冰是最常见的
降水中的积冰
SLD：Supercooled Large Droplet 过 冷却大水滴（直径大于40微米的水 滴）
这种水滴比云滴大，主要存在于冻 雨中，它引起的明冰对飞行有特别 重大的影响。
毛冰形成的温度一般大于-15度。
毛冰对飞行的危害性
毛冰与明冰相比，其积冰形式和危害性几乎是一样的
各种积冰的发生率
Clear Mixed 0° C to -10° C -10° C to -15° C
Rime -15° C to - 40° C
这只是大概的规律
雾淞是最常见的积冰类型，实际飞机积冰的类型取决 于温度、云中液态水含量以及其它与飞机本身有关的因素。
积冰的强度
在一个相同的积冰天 气环境下，积冰的强 度取决于飞机的类型， 飞机的设计，飞行的 高度，飞行的速度等 因素。
大型民航客机不容易积冰，因为高度高，速度大，防冰 设备强大。但教练机就不一样。
积冰强度的定义
目前积冰强度的官 方定义是针对飞行员报 告的，现在FAA正在对 这个定义进行评估，准 备重新进行定义以便飞 行员、预报员以及其它 相关人员能有一个统一 的积冰强度的定义。 目前的积冰强度有 微量、轻度、中度，严 重4个等级。
雾淞和霜（Rime Ice）
当过冷水滴在飞机表面迅速凝结时形成松脆的不 透明的白色雾淞。一般形成于机翼前缘和机体其它突 出部位的前缘。
雾淞和霜
理论上雾淞 多发生于外界气 温较低、云中含 水量低、水滴小 的情况下。 实际的积冰 报告表明在温度 低于-15度时，雾 淞的发生率只比 其它种类的积冰 略多，并非很明 显。
凝结过程
水汽的凝结必须有以 下条件： 水汽过饱和 空气中存在凝结核 空气上升过程中冷却， 在高空，空气中的水 汽与凝结核结合凝结 成小水滴。
蒸发过程
干空气混入云层，使水滴蒸发，云层消散。
冻结过程
云中的水滴在气温低 于0度时并不会立即冻结， 水滴的冻结需要一种叫做 冰核的小颗粒。冰核能促 进水滴的冻结，但是当气 温高于零下12－15度时， 云中有效的冰核数量很少， 因此这时云中很容易存在 大量过冷却水滴。当气温 接近零下40度时，水滴的 冻结不再需要冰核的作用， 因此这时云中基本上不会 存在过冷却水滴了。
云或者降水是形成飞机积冰的必要条件，其 中，云中的过冷水滴含量是一个关键的因素。
大气的温度
外界气温影响 积冰的强度和类型。 绝大多数积冰发生 在0－-20度之间。
积冰不会发生 在气温低于-40度时， 因为此时不存在过 冷水滴。
飞机积冰与气温的相互关系
大气的温度
只有4％的积冰发生在温度低于-20度的情况下， 50％的积冰发生在温度-8～-12度之间。
飞机积冰与飞行高度的关系
积冰可以发生在任何飞行所能到达的高度，最 容易发生在10000英尺，50％发生在5000－13000英 尺。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ冰的类型
无论对于预报员或飞行员来说，认识 积冰的不同类型都是很重要的，因为不同 的积冰类型对飞行的危害程度是不一样的。 三种主要的积冰类型为：雾淞，明冰， 毛冰。
各种积冰的发生率
积冰的类型与 气温没有绝对关系， 不同的飞行员驾驶 不同的飞机同时通 过同一个区域时， 可能报告遇到不同 的积冰类型，积冰 的类型与很多因素 有关。
积冰的机组报告
影响积冰统计的一 个重要情况是积冰的机 组报告经常是不准确的。 当机组报告积冰时， 飞机所在的位置不一定 是飞机发生积冰的位置。
雨层云（Ns）
高层云（As）
雨层云和高层云中的积冰
这两种云的水滴含量也比积状云少，积冰 强度一般较弱，但是在锋面附近的雨层云， 由于范围、厚度很大，也能产生强积冰。 另外由于这两种云是由系统性上升运动生 成的，垂直速度很小。云层中下部积冰一 般比上部强。
卷云（Ci）
卷云和卷层云
卷状云中的积冰
云滴的大小
大水滴形成的积冰不仅发生在飞机前缘，也可能发 生在机翼的中后部，而飞机的防冰除冰系统多安装在飞 机表面前缘，因此大水滴的积冰危害更大。
云滴的大小
云滴的大小 没有有效的预报 方法，但是凭经 验可以从云的形 态，以及云所在 的地理位置等作 出一些判断。
1000小时的探测数据
云滴的大小
美国国家航空和宇宙 航行局（NASA/Lewis Research Center ）的积冰 模式试验结果。云滴大小 对积冰的影响比过冷水滴 含水量及大气温度小。
课程的主要内容
内容主要包括：
•云物理过程
•积冰的影响因素
•积冰的类型和强度
•冻降水中的积冰
云的形成
云是由大气中的水汽达到过饱和状态后凝结而形成的，主 要组成部分是小水滴和小冰晶。大气中的水汽可以通过以 下途径达到过饱和： •水汽的持续补充 •对流上升过程 •动力抬升过程 •辐合过程
水汽的相变
凝结、蒸发、冻结、融化、凝华、升华
卷状云由于高度很高，云基本上是由冰晶 组成，并且云层薄，一般不会发生明显的 积冰，有时会在风挡玻璃和机翼上产生轻 微的霜。
容易发生飞机积冰的时间
一年四季都可能发生积冰，但积冰 主要出现在冬半年，其中冬季最多， 占全年的一半以上。
我们将主要集中讨论冬季稳定大气 中的积冰情况，而对流云中的积冰 不在这次课程之内。
这种情况在飞机处 于上升及下降阶段时更 明显。它导致报告的积 冰高度层及大气温度与 实际情况偏离。
积冰的机组报告
另一个常见的问题是， 积冰强度的报告与飞机的 类型有明显关系，一架小 型的教练机报告的严重积 冰与一架747报告的严重积 冰有不同的含义。
另外积冰类型的报 告也经常不准确，因为 机组不容易分辩各种积 冰的类型。
冻降水中的积冰
冻雨中的积冰可以 产生大块的明冰，严重 扰乱气流，降低飞机的 气动性能。 冻雨滴碰到机翼等 表面时，会向后部流动， 逐渐凝结，结果形成大 片结冰，机上防冰除冰 设备无法起作用。
冻降水中的积冰
冻降水的积 冰常是大块的和 凹凸不平的，它 将引起气流的紊 乱，并且除冰以 后情况更加糟糕。 在飞机操纵 面上的积冰严重 影响操纵性能。
暖锋的影响
暖锋在锋前形 成大范围的云区， 可达1000公里以上， 并且可能形成冻降 水，在云中飞行， 容易积冰。最好的 方法是在云层上方 飞越，或在云层底 下穿过。
气旋中容易积冰的区域
容易积冰 的区域位于暖 锋前或地面低 压中心后部， 冷锋前也有小 范围的积冰区。
影响飞机积冰的主要因素
飞机积冰的强度与类型和飞机本身有关，同时 与周围的大气环境有关 影响飞机积冰的最主 要的气象因素包括： 云中过冷水滴的含 量。 大气的温度。 云滴的大小。
明冰发生在液态水含量较大，水滴较大的情况 下。大多数明冰发生在0－-10度之间。
明冰对飞行的危害性
明冰具有较大 危险性，因为： 它会在积冰部位形
成突出的角，这将 明显影响气流
它是透明的，机组
不容易发现
它不容易除去，因
为它不仅凝结在机 体前缘。
毛冰（Mixed Ice）
中度毛冰
毛冰（Mixed Ice）
过冷却大水滴形成的物理机制
过冷却水滴形成有两 种途径： 冰晶或雪花在下降 过程中遇到暖空气层 部分融化合并，然后 在低层的冷空气中达 到过冷却形成 在适当的环境中直 接由小的过冷水滴合 并形成
暖空气层机制
由暖空气层 形成大过冷却水 滴的一种天气情 况是冬季的暖锋， 大过冷却水 滴可以以冻雨或 冻毛毛雨的形式 存在
轻度积冰
轻度积冰指如果这种积冰持续1小时以上，则对飞 行将构成威胁，因此间断使用防冰除冰设备成为必要， 如果需要在这种环境中长时间飞行，则必须改变高度或 改变航径。
中度积冰
中度积冰只要 持续很短时间就会 对飞行造成威胁， 因此必须启用防冰 除冰设备，并且如 果预计持续的时间 略长，则要求改变 高度或航径。