南方冻雨、北方大雪，连武汉天河机场的飞机都得洗个热水澡才能起飞。这是因为冬季飞行中，飞机面临的最大威胁之一就是积冰。尤其当飞机穿越含有过冷水滴的云层时，这些低于0℃却仍保持液态的水滴一旦接触低温的机身表面（如机翼、发动机进气道等），便会瞬间冻结成冰层。这种现象被称为“过冷水结冰”。

结冰不仅会改变飞机的气动外形，还会引发以下严重后果：

1.气动性能恶化：机翼前缘仅1毫米的积冰即可使升力下降30%、阻力增加40%；操纵面结冰可能导致卡滞，甚至完全失控。

2.发动机损伤：进气道或压气机叶片积冰会降低发动机效率，冰块脱落可能击伤内部结构，引发停机事故。

3.仪表失灵：空速管、天线等关键部件结冰会导致导航与通信系统失效，飞行员无法准确判断飞行状态，进入极其危险的“盲飞”模式。

一、传统防除冰方法

为了让飞机能在寒冬中安全飞行，目前航空领域主要采用三类技术应对结冰：

1.机械除冰

例如膨胀管除冰系统，通过充气使胶管膨胀破碎冰层，再利用气流吹散残冰。此方法能耗低，但可能破坏气动外形，多用于低速螺旋桨飞机。

2.液体防冰

在地面作业中，加热的乙二醇基防冰液被喷洒至机身，通过降低冰点（可达-16℃以下）防止二次结冰。其优势在于快速高效，但化学剂可能污染环境，还需要频繁补涂。

3.热力防冰

热气防冰：利用发动机引气加热机翼前缘，保持表面温度高于冰点。适用于大型客机，但能耗较高，有点烧钱。

电加热防冰：在关键部位（如空速管）铺设加热元件，精准控温，但受限于电力供应，难以大面积应用。

二、从被动防冰到主动抗冰

由于飞机结冰的根本原因是冷水滴撞击飞机低温表面，但如果水滴不能在飞机表面上黏附，也就无法形成冰层。

于是近年来，研究人员开始研究仿生结构优化以及超疏水材料，试图通过借鉴鲨鱼皮减阻沟槽或荷叶微纳结构，开发兼具防冰与气动优化的多功能表面。

在这种结构的基础上，超疏水材料可以模仿荷叶疏水特性，通过低表面能化学组分和微观粗糙结构，使水滴难以附着并快速滚落，从而达到抑制结冰的效果。

仅仅是这样还不够，为了满足多方面的需求，研究人员又试验了多种黑科技涂层用于飞机防结冰。

1.有机氟/硅涂层

含氟树脂（如聚四氟乙烯）或有机硅材料可显著降低表面能，接触角可达150°以上。但传统涂层因微观结构不可控，易被高速水滴冲击破坏，仅能延缓结冰10秒左右。

2.复合增强型涂层

（1）蜂窝/岛状结构：通过纳米技术构建规则微结构（如南京航空航天大学开发的蜂窝涂层），提升疏水稳定性。实验显示，此类涂层结合电加热系统可节能60%以上。

（2）储油超支化材料：上海交通大学团队开发的香草醛基复合涂层（HVIC），内部储存润滑油脂，在低温高湿环境下仍保持低冰黏附强度，冰层可被风力自然吹散。

这些涂层的优点是无需额外能源、环保长效，可减少90%以上的防冰液用量。但缺点也是显而易见的，高速气流冲刷、机械磨损易导致涂层失效；极端低温下微结构也可能被冰晶锁死。

从喷洒乙二醇到超支化复合涂层，飞机防除冰技术始终在安全与效率的平衡中迭代升级。未来，随着材料科学与仿生学的深度融合，我们有望看到更智能的结冰解决方案，让银鹰无惧风雪，翱翔蓝天。

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