隆冬时节,我国从南到北先后进入冰雪速冻模式。如果说北方的冬天是“千里冰封,万里雪飘”,那么南方的冬天则是“冷冷的冰雨往脸上胡乱地拍”。
冰雪不仅给人们的生活带来不便,也给民航运行带来了严峻挑战。一场冰雪过后,机坪上的飞机都好像穿上了一层冰铠甲,想要安全起飞,必须先洗个“热水澡”。再往远处一看,机场道面早就成了“冰墩墩”,工作人员连忙给跑道涂上“沐浴露”,帮助道面“雪容融”。
那么,冰雪天气对民航影响几何?飞机“洗热水澡”分哪几步?“沐浴露”该怎么涂?在除防冰技巧上,多雪的北方可谓是经验丰富,偶发寒潮的南方同样时刻准备着。如今,又有哪些“黑科技”加持南北派的除防冰大作战?让我们来一探究竟。
给飞机“洗澡”拢共分几步
在北方的冬天,机场常常出现这样一幕:除冰车左右开弓,给飞机洗一个“热水澡”。这一看似有趣的场面实则是至关重要的除防冰工作,是冰雪天气飞机起飞前不可或缺的安全保障环节。
我们知道,飞机之所以能够飞行,主要是因为飞机机翼形状和结构特点产生了升力。当冬季气温降低时,冰、霜、雪极易附着在飞机上,机翼和尾翼等关键部位的积冰会改变翼型,造成空气动力性能恶化,使得机翼阻力增大、升力减小。
发动机被称为“飞机的心脏”,是飞机的重要部位。如果发动机的进气口出现积冰,会减少进气量,影响发动机性能。而螺旋桨积冰则会减小推力,影响爬升和巡航能力。脱落的冰块可能打坏发动机和机身,造成机械损伤。同时,积冰还会影响仪表和通信设备,如空速管积冰会导致空速表不准确,天线积冰会影响通信质量,风挡积冰则严重影响飞行员的视线。
今年11月民航局发布的《地面结冰条件下的运行》规章明确规定,当有霜、冰或者雪附着在任何关键表面上,任何人不得使飞机起飞。因此,在冬季起飞前,有霜、冰或者雪附着的飞机必须由专业的机务除冰人员进行除冰作业。
那么,给飞机“洗澡”分几步呢?内蒙古机场集团机务分公司生产控制室经理王洪晟向记者介绍了飞机除防冰流程:“总体来说,飞机除防冰分两步,第一步是使用热除冰液完成除冰工作,第二步是使用防冰液完成防冰工作。‘一步法’或‘两步法’的选择取决于当地情况,如天气条件、可用设备、可用液体和持续有效时间等。如果除冰后不存在地面结冰条件,采用‘一步法’;持续降雪或采用‘一步法’后仍存在地面结冰条件,采用‘两步法’。”
除了给飞机除冰,冬季除冰雪还有一部分工作是对跑道、滑行道和停机位等道面进行除冰。这是为了保障飞机和各种车辆可以在机坪上安全通行,而这部分工作通常是由机场飞行区相关部门负责的。
机场道面的除冰作业主要是在航班起降的空档,利用专业设备将除冰液均匀喷洒在跑道上,以融化积雪和冰层并防止其重新结冰,确保飞机轮胎与跑道间的摩擦力充足,保障起降安全。
飞机与机场道面的除防冰作业需要紧密配合,用加热的除冰液给飞机“洗热水澡”来除冰,用喷洒道面除冰液给机场跑道“涂沐浴露”来除冰,用防冰液给飞机“穿上防护服”来防冰,通过除冰与防冰策略的组合,确保机场运行顺畅。
飞机除冰四步曲
1
机务人员通过目视和触摸,确认飞机需要进行除冰并上报上级
2
除冰人员与车辆到达指定机位,除冰监护员与机组确认除冰步骤,立即告知除冰操作员除冰步骤
3
车辆按规定路线要求到达指定区域,在得到监护员可以开始除冰的手势后,操作人员按除冰工卡要求喷酒除防冰液
4
除防冰操作完成后,人员、车辆退出作业机位(以上图片由董洪亮、刘馨、任正伟提供)
北派秘籍:慢车定点除冰+“8”字形扫雪
在讲解南北各派的除冰秘籍之前,让我们先来了解一下除冰方式。目前,飞机除冰大多采用除冰液除冰法,即将含有乙二醇或丙二醇的除冰液加热至60摄氏度~80摄氏度,使用专用的除冰车喷洒飞机表面,以除去飞机表面的结冰。
哈尔滨机场机务维修队副经理王志鹏介绍,飞机除防冰方式主要有3种,即原机位除冰、定点除冰和慢车除冰。原机位除冰顾名思义,是指飞机在停机位不动,除冰车到机位除冰。这种方式适用于除冰频率较低的机场,因为除冰车的准备和移动需要较长时间,常用于小机场或者南方的机场。
定点除冰是在跑道起飞位置不远处设置除冰坪,飞机在起飞前移动至除冰坪除冰,除冰车不必移动。对流量较大的机场来说,这种除冰方式效率更高。这两种除冰方式在除冰过程中都需要关闭发动机。
慢车除冰听上去有点儿慢,但实际上是目前除冰效率最高的一种方式。简单来讲就是在飞机起飞排队的滑行道上设置除冰区,多辆除冰车和其他除冰设备聚集于此,飞机在滑行道上排队时就会通过除冰区,多辆除冰车同时作业,然后飞机可直接滑入跑道起飞。在整个除冰过程中,飞机发动机处于慢车运行状态,因此被称为“慢车除冰”。
目前,很多机场都采用定点与慢车除冰相结合的方式。新疆地区降雪多、降雪量大,去年冬天共计降雪19场,最大累计降雪量达15.5厘米。“目前,乌鲁木齐机场每天的慢车除冰作业达到90%,平均一两分钟就可以完成一架空客A320或者波音737飞机的除冰作业。而且我们一般采用四车除冰方式,4辆除冰车分散在飞机两侧四个位置,同时喷洒除冰液,以确保除冰的时效性。”乌鲁木齐机场地面勤务部除冰中心罗毅说。
新疆一般降雪时间较长,为保证机场机坪道面持续安全适用,同时也为了防止机坪上产生压实雪,导致后续机坪除雪难度增大,“我们对扫雪车、抛雪车、清运车进行编队,专门对机坪持续开展除雪作业,采用边下边清、边扫边运的方式进行清理,以确保机坪始终安全可用。”乌鲁木齐机场飞行区管理部副经理张剑说。
哈尔滨机场地处中国纬度最高的省份黑龙江,冬季漫长,年均降雪32场,冬季极端低温接近-40℃。“针对跑道,我们采用编队清扫模式,单次13辆~16辆车编队,对跑滑道面进行全幅清扫,依据风向、风力确定编队方式。我们还研究出了‘8’字形扫雪法,即扫雪车编队连续清扫3个道口,有效减少编队掉头次数过多导致清雪不彻底情况的发生,进而缩短滑行道占用时间,提高运行效率。”哈尔滨机场场务保障队副队长陈凯宏说。
一架飞机在哈尔滨机场进行除冰(张岩/摄)
南派绝活:“凌晨行动”+高温吹雪
每年冬季,北方机场严阵以待,浴“雪”奋战;而南方的湖南、湖北、江西、贵州一带,雨雪、冰冻天气对机场的考验同样严峻。
与北方的干雪天气不同,南方多为冻雨、结冰等湿雪天气。湿雪密度大,同等体积更重,更容易结冰,更难吹散。“去年冬天,我们遇到了一种特殊天气,叫‘霰’。霰是一种白色、不透明的小冰粒,夹杂在雨中落下来。冻雨或者霰附着在飞机大翼上迅速连成片,就像给飞机穿上了一层冰铠甲,去除的难度非常大。”南昌机场机务生产控制模块黄寅杰说。经过多年的经验累积,南昌机场总结了一套针对机翼上积冰的方法,那就是“破冰法”,即先对着一个或连续的几个点集中喷洒,通过热传导作用以点带面,慢慢向周围散开,收到快速整体破冰的效果。
预除冰的方法在南方机场特别适用。黄寅杰表示:“南方冬天的雨雪相对较少,主要天气以霜为主。这种天气特点非常适合预除冰,就是每天先给航空器除冰,等除完之后太阳升起来了,后续就不需要再除冰了,等于把事后管理变成了事前管理,节约了很多时间。”
长沙机场开展了专门针对预除冰的“凌晨行动”。长沙机场机务保障部安全质量室主任刘益成介绍:“长沙机场的机务人员在次日第一个航班计划起飞前3小时,会对飞机进行摸冰检查,检查大翼表面的结冰情况,并把结果及时反馈给运控部门,为后续预案启动提供决策依据。”自“凌晨行动”开展以来,长沙机场的除冰效率明显提高。
对机坪和机位来说,湿雪和干雪的处理方式也不同。南昌机场场道道面除冰雪模块的史嘉鑫说:“南方的湿雪吹雪车吹不动,用雪铲的话,同样是一铲子雪,干雪很轻,湿雪就很重,铲雪效果很差,经常出现推了一半推不动的情况。”因此,南方不适用北方的推雪板、冷吹雪车、扫雪刷等设备,而是主要采用热吹雪车高温气流吹雪的方式。
高原心法:以不变坚守应对万变天气
在对比了南方与北方的除冰雪模式之后,我们把视线聚焦到高原。青海玉树机场海拔3905米,是中国海拔第六高的机场,同时也是世界海拔第六高的机场,属于4C级高高原支线机场。
玉树机场南北环山、地形复杂,全年1/2时间为寒冷的冬季,1/4时间为降雪期,平均每年降雪25次。有一年玉树雪灾,连着下了18天雪,积雪堆起来比人还高。冰雪给飞行运行安全带来了较大考验,尤其是夜间降雪影响早航班保障,降雪、除雪与道面结冰等问题尤为突出。“高原气候条件复杂,天气说变就变。前几天,天气预报的是小雪,结果比预报的大,我们除雪从深夜持续到了凌晨。”玉树机场副总经理扎西达哇说。
作为国际航班备降场,玉树机场竭尽全力做到“不因降雪关闭一次跑道,不因降雪延误一次航班”,确保跑道24小时处于适航状态。“我们会根据雪的种类、气温、风向等具体情况,选择不同的除防冰方式。玉树机场有2辆热吹车、4辆冷吹车,如果积雪比较薄的话,我们使用热吹车,除雪速度快;如果积雪厚的话,我们先冷吹、再热吹,通过冷热结合的方式,实现快速除冰雪的目标”。
不可忽视的创新力量
如何在冰天雪地中打通航班运行堵点,加快实现跑道、滑行道、机坪同步开放,保障航班正点运行,成为机场降雪季的首要课题。
在与冰雪较量的过程中,各地机场根据自己的实际情况,纷纷进行除冰雪设备、模式等各方面创新,提高除冰雪效率,最终给旅客带来更加顺畅的出行体验。哈尔滨机场飞行区管理部设计开发了除冰雪指挥系统,多部门协同联动建立了四方联席机制,有效提高除冰雪保障能力和冬季运行效率。
“我们发现,除冰雪作业过程中的一个难点是无法精准把控除雪车辆的除雪位置,难以掌握作业进度、道面现状等。”陈凯宏表示。为解决这一难题,哈尔滨机场飞行区管理部设计开发了除冰雪指挥系统,采用精确定位、无线数据通信、电子地图、视频监控等先进技术,对除冰雪车辆和设备进行统一、高效监控与指挥,实现场道除冰雪工作可控、可视、可回溯。
除冰雪作业的最终目标是在保障安全的前提下实现航班运行效率最大化。因此,在除冰雪作业智慧化指挥以外,还必须与空管塔台、指挥中心建立即时沟通机制。降雪期间,哈尔滨机场飞行区管理部派出人员进驻空管塔台、运行指挥中心、机坪塔台、除冰雪指挥室进行四方联席指挥,开展航行通告发布、协调跑道检查和清扫时间等工作,最大化降低了沟通成本,提高了沟通效率。
飞机进行除防冰作业后,会产生大量除冰废液,直接排放会对环境造成严重污染。目前的除冰废液处理技术投资高,在中小机场难以推广应用。呼和浩特机场自主设计开发了一套除冰废液净化系统,提出了“净化降级使用”的解决思路。呼和浩特机场飞行区管理部场道巡视员朱华北介绍:“通过系统净化后的飞机除冰液替代道面除冰液使用,一方面解决了除冰废液处理问题,另一方面节约了道面除冰液采购资金,达到了循环利用、绿色环保、一举多得、效益倍增的目的。”以呼和浩特机场为例,一个冬季下来,可以回收利用约150吨除冰废液,节约90万元。
南昌机场则因地制宜,巧妙改造了除冰液加注点。南昌机场靠近除冰机位有个旧货运仓库,机务工程部对其进行改造,使其成为可容纳4辆除冰车同时加液的室内加注点。整个改造费用仅为7万元,却大大提高了加液效率,四车全部加满只需要13分钟。南昌机场还创新了除冰车操作培训,通过增设训练靶提高操作技能。黄寅杰表示:“我们采用可移动式伸缩杆模拟飞机机身、大翼、尾翼等表面高度,灵活设置训练靶杆的高度和远近,开展射箭穿靶、连续喷洒训练,以提高操作人员的作业精准度和熟练度。”(中国民航报 记者高雅娜)
专家解读
给飞机“洗热水澡”的除防冰液,有哪些秘密?
冬天,旅客在机场经常看到工作人员站在除冰车上,往一架架飞机机身上喷洒液体,好像在给飞机洗热水澡一样,还有工作人员在给跑道“涂沐浴露”。那么,这些液体的主要成分是什么?喷洒起来又有哪些门道呢?
事实上,“洗热水澡”就是在给飞机除防冰。提到飞机的除防冰工作,首先要搞明白一件事,那就是这个过程涉及两个关键步骤,一个是除冰,另一个是防冰,统称为“除防冰”。
除冰工作的核心在于选择符合适航要求的除冰液,通过除冰液与水的精准调配,使飞机除冰液达到合适的配比,从而收到最好的除冰效果。防冰工作的原理则是通过喷洒高黏度飞机防冰液,为飞机穿上一层“防护服”,确保其在起飞前免受再次结冰的困扰。而这层“防护服”不能一直穿在飞机机身上,在飞机起飞滑跑过程中,需要确保防冰液被吹落,以确保飞机轻松干净地起飞。
目前,飞机除防冰液有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ型共4个型号。按主要用途又分为两大类,除冰液即Ⅰ型,防冰液即Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ型。Ⅰ型飞机除冰液主要由水、冰点降低剂、表面活性剂构成。除了Ⅰ型飞机除冰液的主要成分,Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ型飞机除防冰液还含有特殊的流变改性剂。如果说Ⅰ型除防冰液类似于洗面奶的话,那么Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ型除防冰液更像是隔离霜,可以在飞机表面停留更长时间。Ⅰ型除冰液的典型防冰时间为3分钟,Ⅱ型防冰液的防冰时间约30分钟,Ⅲ型防冰液的防冰时间约20分钟,而Ⅳ型防冰液的防冰时间超过80分钟。
目前,国内机场主要使用Ⅰ型除冰液除冰和Ⅳ型防冰液防冰。而Ⅲ型防冰液一般不用于起飞速度高的大型飞机,主要用于低起飞速度飞机的防冰工作。
您可能还听说过一个词,叫作“二次除冰”。这是指防冰液虽可以保持飞机在一定时间内不结冰,但起飞前检查、飞机滑行和等待起飞都会消耗时间,防冰时间不足会导致飞机二次结冰。
民航科技人员通过不断自主创新,使得国产防冰液的防冰时间从几分钟增加到几十分钟,有效提高了飞机除防冰效率,实现了我国防冰液研发技术与世界领先水平的并跑。其中Ⅳ型防冰液表现尤为出色,可应对各种复杂极端结冰天气,即使在小冰雹天气也能保障飞机安全起飞,有效防止二次结冰对飞行安全构成威胁。
在机场道面方面,目前国内机场广泛使用的是最新研发的甲酸钾新型除冰液。据测算,新型除冰液的耗氧量不到传统除冰液的1/6,不仅解决了道面结冰问题,还能减少传统有机物类道面除冰液对机场周边环境的影响,从源头上实现了机场道面的绿色除冰。
此外,使用后的飞机除防冰液还可通过专业的设备进行回收处理,对飞机除防冰废液中的有效成分进行分离和回收,真正实现飞机除防冰液全生命周期高效利用。(作者:付英奎、张东岳,单位:民航二所六维航化公司)
(本文刊载于中国民航报2024年12月27日2版)
编辑|张 彤
校对|孙文瑾
审核|韩 磊
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