全温还是静温？发动机防冰时机的选择

机翼积冰的危害

虽然冬天快过完了，但即使在夏天飞机在飞行过程中依然会有结冰的风险，由于平流层的大气呈现出随高度增加温度递减的规律，所以在高空温度降到一定程度且有水汽的条件下，飞机表层会出现结冰现象，特别是机翼和尾翼前缘、发动机整流罩、风挡玻璃等直接与空气接触的部位在积冰条件下会迅速积累冰层。

 

机翼的积冰会直接破坏机翼流体，使气体过早与机翼分离而破坏升力结构，升力减小阻力增加，使飞机在高速低迎角状态下产生失速的风险，发动机整流罩的积冰则直接威胁到发动机的安全，因此飞机发动机和机翼的防冰除冰对于飞行机组来说是非常重要的。

问题来了

在各类飞机的手册中对于结冰条件的描述大致如下：当OAT(地面上和起飞时)或TAT (飞行中)小于或等于10

并且空气中有可见湿气（如云、雾、雨、雪、雨夹雪或冰晶等），或者滑行道或跑道上有积冰、雪水、冰或雪时，有可能出现结冰。在这种条件下飞行员必须打开发动机防冰(地面和空中)和机翼防冰（空中）直到SAT=-40

。

 

那么问题来了，一，为什么地面用OAT，空中用TAT，低温又用SAT了？二，为什么水结冰的温度是0

，而小于10

就要用防冰？三，零下40

冰并不会化，为什么就不需要防冰了？

OAT? TAT? SAT?

要搞清楚这几个问题，必须先名词解释一下：

OAT, Out AirTemperature,外界温度，指外界静止空气中的客观环境温度。

 

TAT，Total Air Temperature,大气全温（简称全温），流动的空气以绝热过程完全静止时，动能转化为内能，压力、温度和密度随之变化，此时的温度即为全温，在空中飞机和大气形成高速相对状态，飞机上用以测量温度的全温探头在测量温度时让高速气流压缩静止，这部分进入探头管道的空气被压缩而升温，升温幅度则与飞机的高度、速度、大气温度密度等相关（详见热力学第一定律），而飞机机翼、尾翼、发动机整流罩等部位直接接触空气同样使空气压缩，所以虽然有少量偏差，但TAT仍可视为飞机的表面温度而极具参考性。

 

SAT, Static AirTemperature,静压空气温度（简称静温），未受扰动的大气温度，因为高空无法直接测量OAT，所以SAT是理论上的OAT，是经过TAT修正计算后的理论温度，公式为：

[其中为

为比热率，干热空气下

≈1.4，为恢复系数，空气压缩时动能转化为热能的比率，完全转化时

=1，M为马赫数，转换条件是M≥0.2，所有温度为绝对温度值]。

由此可以推导出，在地面，因为几乎没有速度，TAT、SAT、OAT指示相同，而随着速度（马赫）增大，TAT与SAT分离，同时OAT已经不能直接测量，只能使用理论值SAT，于是在高空高速状态下，外界空气温度约等于SAT，客舱娱乐系统屏幕上显示的“机外温度”实际上是推算出来的SAT，而TAT因为空气压缩会高于SAT，三万英尺以上M0.8左右时两者差值经常达到30

以上，也就是说高速下飞机表面温度远高于周围的空气温度。

开防冰是0度还是10度？

OK，了解了几个温度标准后就已经解答了第一个问题，那问题二和问题三呢?我们继续。

 

问题二，如上所述，我们用TAT=10

来限定，首先是因为飞机是否积冰取决于其表面温度而不是空气温度，TAT代表了飞机表面温度所以用TAT而不是SAT；其次，因为机翼上表面和发动机整流罩（两者是飞机主要积冰区）的流体设计使得相同空速下其表面空气流速会大于全温探头中的空气流速，根据热力学定律或者常识，它表面的温度就会低于全温探头空气压缩前的温度，差异程度取决于空速，但经测算在飞机空速限制范围内，这个差异小于10

，就是说探头测的温度理论上会比机翼上表面和发动机整流罩的温度高最多10

，这就是为什么TAT=10

时就要开防冰。

为什么零下40度不需要防冰？

问题三，SAT=-40

可以不需要防冰（除下降前）是因为飞机结冰的条件除了低温还要有水汽，OAT低于-40

时空气中的水汽含量几乎为零， OAT不能直接测量，但是精密计算后的SAT与OAT差值可以忽略，而SAT可以直接在飞机仪表上读取，于是SAT≤-40

时飞机结冰条件没有了，所以防冰也就不需要了。

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虽然飞了很多年了，但是有些看似基本的理论有时却并不一定完全清楚，这几个问题其实已经困扰我多年只是始终没有去探究，现在分享给大家希望有所帮助，并欢迎指正。