人们在谈及飞机结冰安全问题时，往往笼统地使用“飞机防冰”这一术语，笔者认为有必要做出以下的术语定义和层次划分：飞机结冰安全防护(Ice  Protection)在广义上是指采用各种技术手段，避免飞机结冰，以及在飞机结冰后如何保证飞机不发生安全事故；还应包括航空气象对结冰的预报，飞机起飞前的地面除冰，机场跑道除冰等方面的问题。此术语应用更多的应是其狭义上的意义，即指：飞机在空中飞行时，采用某种装置(多为加热装置)，避免飞机结冰，或是在飞机结冰后，及时消除结冰。在该层次下，又分“飞机防冰”和“飞机除冰”两个方面。

　　飞机防冰(Anti-ice)主要指对飞机上那些绝对不允许有结冰发生的部位，设置有某种装置(通常是电加热或/和热气加热装置)，保证这些部位在任何气象条件下，在飞行的任何时刻，都不会有结冰的发生。

　　飞机除冰(De-ice)主要指飞机飞行时，飞机上有些部位允许在一定时间内发生一定严重程度之内的结冰。飞行人员在结冰探测器的提示下，开启除冰装置(如各种加热装置、除冰气囊等)，以对结冰进行消除，避免结冰对飞机产生安全危害。显然，这也包括地面起飞前飞机的除冰工作。

　　结冰探测系统

　　多年来“结冰信号器”，“结冰传感器”和“结冰探测器”国内都在使用，三者有时也混为一谈。笔者认为，目前还是称之为结冰探测器(Ice Detector)更为合理，它是由一个或多个结冰传感器所组成，同时包含信号处理和报警电子系统。而结冰探测系统是由多个结冰和/或其他(如温度、飞机姿态)传感器所组成，并具有高级信息处理能力的一种结冰状况报警和信息指示系统，如系统对结冰探测有时间上的超前性，从而具有结冰预警功能；系统还能给出多个结冰部位的不同结冰速率(结冰强度)、绝对结冰厚度(结冰程度)等信息，使关于结冰状况的信息更为具体和全面；系统还能给出除冰效果信息等。总之，系统对飞机结冰的探测和预警更为及时、准确和可靠，大大提升飞行人员对结冰危情处置的能力，增强飞机结冰安全防护水平。

　　目前，国外技术先进国家已经在研发基于神经元网络技术的飞机结冰探测系统，还计划将气象信息与飞机姿态信息相综合，构成结冰安全自动控制和管理的飞行员专用信息系统。国内也有科研人员提出，融合多个温度和结冰传感器信息，构成多传感器信息融合的飞机结冰信息处理和报警系统的技术思路。这些飞机结冰信息处理和报警系统就属于结冰探测系统。

　　本文谨此建议，在重要的技术文件中，尽量不再使用“结冰信号器”这一术语，以方便国际交流的中英翻译；有区分地使用“结冰传感器”、“结冰探测器”和“结冰探测系统”。 

　　系统分类与差异分析

　　按照安装部位分类

　　按工作原理分类，结冰探测器有多种，但按照在飞机上安装的部位分类，大体上有两类：一类是探测器外伸于飞机机体之外，如通常在机头某一外侧安装的结冰探测器，以及供飞行人员目视的结冰探测棒等，这称之为第一类结冰探测器。另一类是安装于那些容易结冰的部位，如机翼、尾翼前缘，发动机进气道，直升机旋翼等，这称之为第二类结冰探测器。通常会要求这类探测器体积小、重量轻，且可齐平保形安装，以减小探测器对所安装部位气动外形的影响。

　　两类探测器的功能差别

　　第一类探测器的功能主要为探测飞机是否进入结冰云区，给出的信息是探测器(通常是一探测棒)上的结冰状况，而非飞机机体上的结冰状况。此信息提醒驾驶人员，要开启除冰、防冰系统，并采取正确的飞行操纵。这类探测器由于通常具有较高的水滴捕获能力，故对结冰探测的及时性较好。但由于探测器上的结冰和飞机机体上的结冰之对应关系非常复杂，难以从探测器上的结冰推测飞机机体上的结冰状况，故飞机机体上那些容易结冰部位是否真的结冰以及结冰状况如何，这类探测器尚无法确定。这是第一类结冰探测器最大的缺陷。

　　第二类结冰探测器安装于需要监测的结冰易发部位，给出的结冰信息就是飞机机体结冰部位的结冰状态信息；在加热系统启动后，根据这类探测器信号的复位情况，还可验证除冰效果。与第一类结冰探测器相比，第二类结冰探测器给出的信息就更为直接、准确和可靠。

　　两类结冰探测器的比较

　　除结冰探测功能不同外，两类结冰探测器在其他方面也存在一定差别(表1)。

　　从飞机结冰探测的完备性来说，一个飞机结冰探测系统应包含这两类结冰探测器，以使结冰探测更加及时、准确和可靠。必须指出的是，目前这两种结冰探测器在结冰探测性能水平和功能完善程度上，特别是在结冰预警作用方面，都有不足和局限性。 

　　结冰的等级标准

　　飞机结冰严重程度通常用以下两个指标来衡量：结冰强度(又称结冰速率)等级和结冰程度(即结冰厚度)等级。表2、表3给出了结冰程度的数据。

　　但如果深入追究此标准的来源及其获得的方法，就不难发现，如果我们在应用此标准时，不对具体应用情况作深入、细致的分析，就会产生许多问题。

　　标准的来源及其唯一性

　　由文献可知，上述结冰严重程度等级中结冰厚度是以机翼前缘处的最大结冰厚度来确定，且结冰程度等级划分是根据一种标准冰率计所测量的数据所得。但是，此标准冰率计的原理、外形结构、水滴捕获特性以及冻结特性等内容，国内相关文献完全没有介绍。但可以肯定的是，按这种标准划分中的每一种结冰等级与造成此等级结冰的结冰云团(区)的结冰气象参数之间的对应关系是唯一的，也即标准冰率计某一等级所反映结冰云团(区)的结冰气象参数的客观性是确定的。

　　不同结冰探测器引用同一标准的问题

　　不同结冰探测器，由于其原理、外形、结构的不同，其对结冰云团(区)中水滴的捕获特性以及冻结特性大不相同，因此，若采用同一划分等级来考查不同结冰探测器，就会出现这样不合理的情况：在同一结冰气象参数条件下，在相同的飞行速度条件下，两结冰探测器会给出不同，甚至差别很大的等级信号。这样，就破坏了上述唯一性。

　　同一种结冰探测器安装于同一飞机不同部位的问题

　　若有多个同一种结冰探测器安装于同一飞机的不同部位，且不同部位外形存在差别，则由于外形的差别会造成水滴的捕获和冻结情况大不相同，不同部位结冰探测器上的结冰状况也会大不相同，此时就会出现如下的问题：飞机处于一种结冰云团(区)，但多个结冰探测器给出多种结冰严重程度等级信号，使上述唯一性混乱。特别是，飞机结冰安全危害的评估，以及防冰、除冰的操纵，都缺乏唯一客观的依据。

　　不同飞机引用同一标准的问题

　　不同的飞机，在同一结冰气象条件下，其结冰严重程度亦会大不相同；即使结冰严重程度相同，对不同飞机造成的安全危害也是不一样的。故若采用同一种结冰探测器装于不同的飞机上，假定飞机速度相同，结冰探测器给出结冰等级信号也相同，但仍然难以比较和评估同一等级的结冰对不同飞机的安全危害程度。

　　存在此问题的一个突出例子是直升机旋翼的结冰。国外长期大量的研究结果表明，国内也有文献提出，对直升机旋翼来说，其上允许有一定厚度的结冰(有资料称最大可为6.40毫米)。因此，应用此等级划分标准对直升机旋翼结冰严重程度进行评估，则是明显不合理的。

　　两个原则

　　总之，在讨论、制定结冰严重程度等级标准，应用结冰探测器时，应坚持两个原则：一是结冰探测器，无论是第一类，还是第二类，输出的结冰严重等级信号应具有唯一性，即：在某种结冰气象条件下，不同结冰探测器输出的结冰等级信号应是一样的。显然，这需要确定一种标准结冰探测器(类似于上述标准冰率计)，并需将结冰探测器和标准冰率计同时置于结冰风洞中进行对比试验，对每种结冰探测器进行信号处理，将输出信号“折算”为标准等级信号。二是应将不同结冰严重程度等级与具体飞机相联系，即：应确定结冰严重程度等级与不同飞机结冰安全危害程度之间的对应关系。

　　当然，由于缺乏基础性的条件，如我国没有自己的标准飞机结冰探测器，没有大量深入、全面的飞机结冰仿真与风洞基础试验，欠缺飞机结冰飞行性能影响分析方面的研究工作等等，目前尚无法实现上述两个原则所指向的目标。但可以相信，随着试验研究基础条件的改善，相关工作会很快开展起来并取得应有的突破。

　　“飞机结冰安全防护”涉及到许多方面，是一个涵盖多种学科和专业，系统性很强的科学技术及工程领域，在该领域，还有许多新现象、新知识需要我们去认识、掌握，还有许多科学和技术难题等待我们去攻克。其中，飞机结冰探测技术应视为“飞机结冰安全防护”的关键共性基础技术，理应受到高度重视，得到应有的投入，以为我国国防现代化建设，为大型飞机所牵引而即将到来的我国航空制造业的大发展，作好时间上的提前储备。