飛機試飛的自然結冰潛勢預測及檢驗評估

倪洪波 李佰平 閆文輝 李靜 張瑩 張華 倪萍

(1 中國飛行試驗研究院場務部氣象臺，西安 710089; 2 上海市氣象服務中心，上海 200030)

引言

飛機結冰是指機身表面某些部位聚積冰層的現象，主要是由混合相云中過冷云滴或降水中的過冷雨滴碰到機體后凍結形成的，是非常危險的航空危險性天氣之一[1]。飛機結冰會破壞飛機的空氣動力學性能，降低升力，增大阻力，影響飛機的穩定性和機動性，甚至造成墜機等事故[2-4]。為了保證投入運營的飛機能夠承受一定程度的飛機結冰，同時驗證機載防除冰設備的適用性，運輸類飛機投入運營前必須開展適航審定自然結冰試飛。運輸類飛機自然結冰試飛是適航取證試飛過程中高風險、高難度的試飛科目。

美國聯邦航空管理局(FAA)利用飛機探測資料制定了適航標準第25部附錄C[5]，該附錄利用云中液態水含量(Liquid Water Content, LWC)、云滴平均有效直徑(Mean Effective Diameter, MED)和環境溫度(Temperature,T)提供了飛機結冰環境的基本描述，其中MED可近似于中值體積直徑(Median Volume Diameter, MVD)。MVD是指云滴尺度上液態水含量分布的中值，廣泛用于描述飛機結冰環境[6]。美國和加拿大等國，都基于統計規律建立了自己國家的飛行氣象數據庫，可以自主組織開展自然結冰科目試飛[2,7-10]。我國尚沒有專門的自然結冰試飛研究機構，現有自然結冰試飛氣象條件的尋找方法也相對原始，在工程應用領域，飛機結冰的預報主要以天氣學定性方法結合經驗預報為主，數值預報技術尚不成熟，不僅浪費試飛架次，試飛效率偏低，而且存在較大安全隱患。在以運七200A、運12、ARJ21-700等飛機為代表的我國運輸類飛機適航審定過程中，自然結冰試飛始終是制約型號試飛安全和進度的“瓶頸”科目。

2020年3月航空工業試飛中心在陜西地區開展了國產某大型運輸機自然結冰試飛，本文結合該試飛過程，對李佰平等[11]改進的自然結冰潛勢算法(以下簡稱，改進的結冰潛勢算法)預報效果進行了檢驗，并對陜西中北部地區產生飛機結冰的氣象條件及試飛結果進行對比分析，以期為后續型號飛機適航審定自然結冰試飛天氣預報和協同保障提供技術支撐。

1 數據資料

本文所使用的資料主要包括：①地面、高空天氣圖資料；②涇河、崆峒等站探空資料；③西安、寶雞等地多普勒天氣雷達資料；④葵花8號氣象衛星資料，包括可見光和紅外云圖等；⑤歐洲中期天氣預報中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)提供的細網格數值預報模式資料；⑥機載云粒子組合探頭CCP(cloud combination probe)資料，主要用來獲取LWC、MVD和Temp。

CCP由美國DMT(Droplet Measurement Technologies)公司生產，包含云粒子探頭CDP(Cloud Droplet Probe)、云粒子圖像探頭CIP(Cloud imaging Probe)和Hot-wire液態水含量傳感器3個主要探測部件，還包括空速管和測量環境溫度的部件輔助[12]。CDP使用前向散射激光探測技術，用于測量較小云滴的MVD，其測量范圍為2～50 μm，CIP使用64通道圖像測量陣，用來測量較大云滴的MVD，其測量范圍為12.5～1550 μm。Hot-wire測量LWC的范圍是0.0～3.0 g/m3。相關設備從20世紀70年代開始被廣泛利用于探測與飛機結冰相關的云微物理參數[13]，同時在我國各省市的人工影響天氣部門和氣象科研機構也得到了廣泛應用[14-18]。由于附錄C要求的MVD為15～50 μm，因此選用CDP測量的MVD作為支撐數據。

2 運輸類飛機適航審定自然結冰試飛標準

按中國民用航空總局運輸類飛機適航標準(CCAR25部)附錄C[19]，將運輸類飛機自然結冰試飛科目劃分為連續最大(層云)結冰和間斷最大(積云)結冰2種情況，且對試飛科目實施的環境溫度、LWC和MVD都分別做出了具體要求。按照某大型運輸機試飛大綱要求，自然結冰科目試飛執行連續最大(層云)結冰，要求飛機在滿足條件的結冰云層中水平飛行45 min 或結冰厚度達到5.08 cm(2 inch)，取較長時間為準，但不超過7.62 cm(3 inch)，具體如表1所示。

表1 某大型運輸機自然結冰試飛氣象條件及標準要求

3 基于CIP算法改進的結冰潛勢算法

飛機結冰與環境溫度、濕度等參數之間存在著聯系，使得利用大氣環境場參數確定飛機結冰潛勢成為可能。李佰平等[11]在Bernstein等(2005)[20]的當前飛機結冰潛勢(CIP，Current Icing Potential)算法基礎上，提出了一種改進的飛機結冰潛勢算法。該算法基于云微物理基本概念，建立了綜合溫度、濕度、云頂溫度等要素的結冰潛勢模糊邏輯診斷方法，可以直接基于大氣溫濕層結給出結冰潛勢，能較好地估測多種天氣條件下飛機在飛行中實際遭遇結冰的情況，且能給出結冰的區域和大致高度。由于其命中率高、虛警率低，在自然結冰試飛保障中具有較高的應用價值。最終的結冰潛勢由下式獲得：

Icepot=μrhμtmμctt×100%

(1)

式中，Icepot為結冰潛勢，μrh為相對濕度相關關系，μtm為溫度相關關系，μctt為云頂溫度相關關系。圖1給出了溫度、相對濕度、云頂溫度與飛機結冰潛勢的相關關系圖[11]。這種定量的相關關系是基于云微物理概念、飛機結冰試驗的經驗參數和飛機報告分析得到[9,20]，改進的結冰潛勢算法根據國內的相關試飛報告對相關參數有細微的調整[11]。其中相對濕度越大，越有利于空中過冷水的存在；溫度相關關系指示適宜過冷水存在的溫度范圍；云頂溫度相關關系指示云粒子的相態，即估計云中包含過冷水的可能性。最終的結冰潛勢是指飛機結冰發生的潛在程度，可以理解為結冰可能出現的概率和強度。結冰潛勢大于15% 時，表示至少有機會結冰；大于40%時，則比較有利于結冰?？紤]到運輸類飛機自然結冰試飛的目標是抓取滿足CCAR25部附錄C的結冰條件，因此采用改進的結冰潛勢算法時，結冰閾值選擇為40%。

圖1 相對濕度(a)、溫度(b)、云頂溫度(c)與飛機結冰潛勢的相關關系

4 陜西一次運輸機自然結冰試飛過程分析

4.1 第1架次試飛天氣分析及結冰潛勢預報檢驗

4.1.1 天氣過程分析

2020年3月16日11:20—15:30(BJT，下同)，在甘肅東部、陜西西部一帶開展了第1架次結冰試飛試驗。此次天氣過程主要受西南暖濕氣流北抬和北方冷空氣南下共同影響，高空有西風短波槽東移。圖2a為2020年3月16日08:00陜西中部上游的甘肅崆峒站溫度-對數壓力圖(T-lnp圖)，可見濕層較為深厚，估計云底高在2 km左右，云頂高在6 km以上，云頂溫度-22 ℃，云底溫度-2 ℃。根據08：00崆峒站探空資料計算的結冰潛勢診斷廓線如圖2b所示，可見結冰潛勢大值區高度在2.7～4.5 km，由于云頂溫度偏低，最大結冰潛勢約44%，在700 hPa高度。此次過程冷暖空氣交匯的中心位置位于秦嶺以南地區，飛行探測區域主要受冷空氣影響，云頂發展的高度偏高。

圖2 2020年3月16日08:00崆峒站T-lnp圖(a)，結冰潛勢診斷廓線(b)

4.1.2 試飛結果

2020年3月16日結冰試飛從起飛到降落，共用時4 h 10 min，穩定結冰期間飛行速度400 km，飛行高度4.0 km左右。達到既定試驗區域及飛行高度后，監控視頻拍攝到的入云狀態顯示，飛行高度上云并不連續，沒有形成大范圍穩定的云層，13:40機組報告機翼后緣標尺出現淞冰，14:41機組報告翼尖標尺結冰達2.54 cm。后續結冰緩慢，翼尖標尺最大結冰為3.05 cm，同時翼尖及垂尾上均有明顯結冰，但遠未達到CCAR25部附錄C要求的結冰厚度。原因是飛行過程中云層不連續，結冰現象主要以長時間飛行的累積效應為主。CCP探頭提供的MVD、LWC及T隨時間分布如圖3所示，翼尖標尺出現結冰時段(13:40—14:41)，T分布在-8.44～-6.20 ℃之間，MVD分布在5.32～31.97 μm之間，但大部分取值位于包線之外，未達到CCAR25部附錄C要求，LWC分布在0.08～0.98 g·m-3之間，且MVD、LWC變化幅度大，說明云區分布不均勻，云中粒子大小不一，這與監控視頻拍攝到的結果基本一致。

圖3 2020年3月16日結冰試飛CCP探測數據:(a)中值體積直徑MVD，(b)液態水含量LWC，(c)溫度T(藍色陰影區間表示結冰時段,數據進行了1 min中值濾波平滑)

4.1.3 結冰潛勢預報檢驗

利用ECMWF細網格數值預報模式資料，基于改進的結冰潛勢算法，給出的2020年3月16日14：00陜西地區700 hPa及600 hPa等壓面結冰潛勢預報結果如圖4所示。模式預報顯示結冰潛勢大值區主要位于秦嶺及其以南一帶，在實際飛行探測區域(甘肅東部、陜西西部一帶)預報的結冰潛勢在30%～60%之間。這一結果與利用崆峒站探空資料診斷的結冰潛勢、實際機載測量結果和觀察到的結冰現象基本一致，表明改進的結冰潛勢算法在結冰試飛中具有較好的工程應用價值。

圖4 2020年3月16日14：00，700 hPa飛機結冰潛勢預報(a)，600 hPa飛機結冰潛勢預報(b)(起報時間：3月14日20：00,填色為結冰潛勢，紅色線條為溫度(℃);多邊形區域為試飛的大致飛行探測空域范圍，下同)

4.2 第2架次試飛天氣分析及結冰潛勢預報檢驗

4.2.1 天氣過程分析

2020年3月26日11:00—16:30，在甘肅東部到陜西西部一帶開展了第2架次結冰試飛試驗。如圖5所示，此次結冰過程主要受西風短波槽東移影響，地面配合有較為明顯的冷空氣南下，甘肅東部和陜西中北部有雨轉雪天氣，6 h(14：00—20：00)降雨量普遍在0.1～1.0 mm。陜西宜君站在14:00前后有小雨，20:00轉為降雪。從西安站雷達回波上看，14:00還未有明顯回波，15:00甘肅正寧縣附近出現15～30 dBz的弱回波，宜君縣附近出現5～15 dBz的弱回波；下午18:00前后回波范圍更大，回波強度以15～30 dBz為主，陜西中部一帶降水逐漸明顯(圖6)。08:00陜西中部上游的崆峒站探空(圖7a)顯示濕層較為深厚，從2.5 km伸展到500 hPa，云頂溫度約-14 ℃，云底溫度約-5 ℃，3 km附近高度有逆溫層，最大結冰潛勢在90%以上；從20:00涇河站探空(圖7c)來看，高空濕層有一個明顯的發展和加深，整層的濕度均較大，云頂發展的高度在7 km 以上。由于云層發展得過高，云頂溫度偏低，根據20：00涇河站結冰潛勢廓線(圖7d)，結冰所在的高度在2.0～5.9 km，但最大結冰強度只有20%，結冰氣象條件并不理想。

圖6 2020年3月26日15:00(a)和17:57(b)西安雷達3層仰角(0.5、1.5、2.4°)組合反射率因子

4.2.2 試飛結果

2020年3月26日結冰試飛從起飛到降落，共用時5 h 30 min，穩定結冰期間飛行速度380～390 km/h，飛行高度4.0～5.0 km。達到既定試驗區域及飛行高度后，視頻監控顯示飛機處于一片較為連續穩定的云層中。12:26機組報告CCP探頭連接桿上有明顯冰層；12:30機組報告LWC為 0.3 g·m-3，T為-1.0 ℃；13:57監控信號恢復，顯示翼尖標尺結冰達2.54 cm；14:18因左側翼尖標尺冰塊脫落，需爬升脫冰，然后重新執行結冰試驗；后續因T偏高(-1.6～0.6 ℃)，機體及翼尖標尺結冰狀況均不太好，結冰速度較慢；16:00飛機返航。在本架次試飛過程中最接近CCAR25部附錄C標準的時段(12:17—13:10)，MVD、LWC及T隨時間分布如圖8藍色陰影區域所示，可見在總時長為53 min的時間段內，T變化范圍為-4.02～3.56 ℃，MVD變化范圍為12.27～29.79 μm，LWC變化范圍為0.12～0.53 g·m-3，測量得到的MVD、LWC及T數值比較穩定，說明該段時間內飛機處于一片較為連續的云層中，其與視頻畫面監控到的情況一致。在13:10飛機出云，由于飛機所處環境發生改變，Hot-wire的熱損較干空氣校準時偏大，所以有計算值輸出，屬于參考基準漂移造成的誤差，其在下次入云前再次進行零位校準時即可修正。從云中液態水含量和粒子大小分布來看，云的連續性要優于3月16日，但結冰發生時，云中溫度偏高，因此結冰強度較3月16日要弱。結合雷達和地面降水觀測，在飛行探測時段前期，探測區域的探空層結接近于圖7a，云頂溫度在-14 ℃左右，有利于過冷水的維持；在中午前后，隨著降水的發展，云頂開始抬高，衛星云圖顯示大部分區域云頂溫度在-50～-40 ℃之間(圖略)，探測區域的探空層結應接近于圖7c，此時云中高空以冰晶粒子為主，結冰潛勢降低。這與實際探測結果較為吻合。

圖7 2020年3月26日08：00崆峒站T-lnp圖(a)和結冰潛勢廓線(b)、20:00涇河站T-lnp圖(c)和結冰潛勢廓線(d)

圖8 2020年3月26日結冰試飛CCP探測數據:(a)MVD，(b)LWC，(c)T(藍色陰影區間表示結冰時段。數據進行了1 min中值濾波平滑)

4.2.3 結冰潛勢算法預報檢驗

2020年3月26日11：00陜西地區700 hPa及600 hPa等壓面結冰潛勢預報結果如圖9所示。預報顯示結冰潛勢大值區主要位于甘肅西峰鎮到陜西寶雞一帶，最大結冰潛勢接近100%，并逐漸東移南壓，在20:00以后移出探測區域。這與實際探測結果在結冰時間和強度上均存在一定程度的偏差。一方面是由于數值模式對于高低空系統的配置和降水時段的預報存在偏差，24日20：00起報的模式對探測區域26日下午高空增濕和降水的發展演變過程預報偏晚。更臨近時刻起報(25日20：00)的模式結果對該過程的把握更為準確，預報顯示當天14:00以后探測區域大部結冰潛勢在60%以下(圖略)。另一方面，目前改進的結冰潛勢算法并未引入模式預報的MVD、LWC等云微物理參數的影響，也未考慮垂直運動的作用，因此對結冰強度的表征存在一定的局限性。

圖9 2020年3月26日11:00，700 hPa飛機積冰潛勢預報(a)，600 hPa飛機積冰潛勢預報(b)(起報時間3月24日20：00,填色為結冰潛勢)

4.3 第3架次試飛天氣分析及結冰潛勢預報檢驗

4.3.1 第3架次結冰試飛天氣過程分析

2020年3月27日07:00—11:27，在關中平原西安以東一帶開展了第3架次結冰試飛試驗。如圖10 所示，27日08:00陜西中南部受高空短波槽及低層切變共同影響，降水主要集中在陜西南部。西安地區降水主要發生在26日夜間至27日凌晨，27日08:00以后以陰天或者弱降水為主。27日08:00雷達回波顯示西安以南有降水，回波強度在15～30 dBz，西安以東地區無明顯的降水回波(圖11a)。27日09:00可見光云圖顯示云層范圍較大，深厚且均勻，云頂偏暗，以大范圍的層狀云系為主。27日08:00涇河站探空資料顯示，高濕區從地面延伸到4 km以上，云頂有明顯的西北風和西南風垂直風切變，0 ℃層高度在1.5 km附近，云頂溫度在-10 ℃左右，此時云中以過冷水為主，且含量充沛，1.5～4.0 km之間有結冰條件非常理想，診斷的最大結冰潛勢達到100%(圖12)。26日夜間至27日凌晨發生的降水具有一定的沉降清潔作用，降水過后，云中凝結核偏少，較少的云粒子濃度有利于過冷水直徑的增長，同時較少的粒子濃度減小了云滴的碰并融合作用，有利于云滴的維持。

圖10 2020年3月27日08:00，500 hPa高度場和700 hPa風場(a)以及地面圖(b)(圖a中藍色：500 hPa槽線，棕色：700 hPa切變線，D為700 hPa低壓中心)

圖11 2020年3月27日08:02西安雷達3層仰角(0.5、1.5、2.4°)的組合反射率因子(a)，09:00葵花8號衛星可見光云圖(b)

圖12 2020年3月27日08：00涇河站T-lnp圖(a)和診斷的結冰潛勢(b)

4.3.2 試飛結果

2020年3月27日結冰試飛從起飛到降落，共用時4 h 27 min，穩定結冰期間飛行速度380～390 km/h，飛行高度4.0 km左右。本架次試飛由于氣象條件理想，飛機起飛后很快就入云，共進行了3輪自然結冰試驗，試驗期間MVD、LWC及T隨時間分布如圖13藍色陰影區域所示。

圖13 2020年3月27日結冰試飛CCP探測數據:(a)MVD，(b)LWC，(c)T。(藍色陰影區間表示結冰時段,數據進行了1 min中值濾波平滑)

第1輪結冰試驗(07:16—08:00)，總時長為54 min，T變化范圍為-3.18～-1.27 ℃，MVD變化范圍為14.62～25.16 μm，LWC變化范圍為0.00～0.84 g·m-3。07:16儀表監控顯示出現結冰信號；07:32機組報告翼尖標尺積冰厚度達2.54 cm，冰形呈“羊角”狀；08:00地面監控顯示翼尖標尺結冰厚度接近7.62 cm，已完全滿足CCAR25部附錄C標準，聯系機組出云做既定動作。需要注意的是，07:40左右，Hot-wire探頭出現短時凍結現象，部分數據不準，當冰脫落時會造成得到的數據突變，出現個別“野值”。

第2輪結冰試驗(08:30—08:42)，總時長為12 min，結冰迅速，氣象條件非常理想，T變化范圍為-3.85～-1.74 ℃，MVD變化范圍為10.50～24.54 μm，LWC變化范圍為0.06～0.64 g·m-3。08:30機載監測儀器顯示有結冰信號；8:35監控視頻顯示翼尖標尺結冰厚度達2.54 cm；08:42機組報告翼尖標尺結冰厚度有5.08 cm，已完全滿足CCAR25部附錄C標準，準備出云做動作。第2輪結冰試驗期間，積冰最強時，垂尾最大積冰面積有40 %。

第3輪結冰試驗(10:09—11:03)，總時長為56 min，T變化范圍為-3.48～-1.50 ℃，MVD變化范圍為9.27～32.18 μm，LWC變化范圍為0.02～0.55 g·m-3。10:09地面監控視頻顯示翼尖標尺有結冰；10:23機組報告翼尖標尺結冰厚度達2.54 cm；11:03機組報告翼尖標尺結冰厚度達有5.08 cm，已完全滿足CCAR25部附錄C標準，11:07指揮員聯系機組開始做動作。

4.3.3 結冰潛勢算法預報檢驗

圖14和圖15給出了EC模式對3月27日08：00和11：00陜西地區700 hPa和600 hPa高度的結冰潛勢預報。模式預報的結冰潛勢大值區主要位于西安及其以東一帶，且隨著時間逐漸東移減弱。在實際飛行探測區域(西安以東一帶)預報的結冰潛勢在100%，與實際飛行探測結果基本一致。從模式預報的結冰潛勢剖面和風溫濕剖面來看，西安上空的結冰潛勢大值區主要發生在27日上午，26日下午隨著中層濕度的發展，有一定的結冰潛勢但是維持時間短且低層濕度偏差，總體結冰條件仍不是非常理想；夜間由于濕層高度發展較高，降水明顯，結冰潛勢進一步減弱；27日凌晨，隨著降水停歇，高空濕度減弱，低層濕度維持，中低層云體深厚，2～4 km高度的結冰潛勢均在100%，結冰條件非常理想；到11:00之后，隨著600 hPa的濕度減弱，結冰潛勢變差(圖16)。從事后飛行反饋來看，預報的結冰潛勢變化與實際一致。圖17給出了中國氣象局上海數值預報模式系統對27日08：00西安涇河站南北向和東西向的水成物剖面預報，在27日08：00，西安上空云相態以云水為主，0 ℃層以上的云水即對應導致飛機結冰的云中過冷水，云頂高度在4.5 km左右，因此有利于飛機結冰發生的高度從0°層(約1.5 km)到4.5 km。西安以南和以東的云層則發展得較為旺盛，云頂普遍在10 km以上，相態以雪(冰晶)為主。中國氣象局上海數值預報模式系統的云中水成物預報能較好地表征飛機結冰發生時的云中相態。

圖14 2020年3月27日08：00，700 hPa飛機積冰潛勢預報(a)，600 hPa飛機積冰潛勢預報(b)(起報時間3月25日20：00,填色為結冰潛勢)

圖15 2020年3月27日11：00，700 hPa(a)和600 hPa(b)飛機積冰潛勢預報(起報時間3月25日20:00。填色為結冰潛勢)

圖16 2020年3月26—28日西安咸陽機場氣象要素預報剖面:(a)結冰潛勢,(b)相對濕度(紅色等值線為溫度(℃)，填色為結冰潛勢和相對濕度，起報時間2020年3月25日20:00)

圖17 2020年3月27日08:00沿西安涇河站南北向(a)和東西向(b)的水成物剖面預報(起報時間3月26日20：00)

5 3次自然結冰試飛協同保障及結果比較

5.1 3次自然結冰試飛協同保障

在國產某大型運輸機自然結冰試飛過程中，采用塔臺和監控雙指揮體系，氣象技術人員全程參與試飛準備階段的任務協同和試飛實施階段的協同指揮。在試飛準備階段的任務協同中，氣象技術人員向試飛指揮員和機組講解結冰天氣預報結論，給出建議開展結冰試飛的區域及高度，提出結冰試飛可能存在的風險和防范措施。在試飛實施階段的協同指揮中，氣象技術人員利用衛星云圖、天氣雷達探測資料和航危報資料，結合參試飛機實時下傳的空中飛行視頻和試飛機組報告，實時監測、分析最佳結冰云區的位置和高度，隨時向指揮員給出飛行的目標位置。由于適宜結冰的天氣區落點具有隨機性，可以開展自然結冰試飛的區域相對有限，試飛實施過程中，參試飛機不能根據最佳結冰天氣落區和氣象條件變化隨機“追云”，結冰試飛的效率和質量均受到影響。

5.2 3次自然結冰試飛結果比較

以結冰效果最為理想的第3架次(3月27日)為參照，對比分析第1架次(3月16日)和第2架次(3月26日)試飛過程，結果如表2所示。3月16日冷暖空氣交匯中心位于秦嶺以南地區，試飛的區域偏北，結冰時段T中值為-7.30 ℃，為3架次最低的，LWC中值為0.41 g·m-3，為這3架次最高的。但是MWD中值10.18 μm，為3架次中粒徑最小的，顯著低于CCAR25部附錄C最低標準，且MVD標準偏差為4.04，為3架次中粒徑波動最大的。說明雖然結冰厚度達到3.05 cm，但本架次云不連續，云滴尺度不一是影響結冰效率的最主要原因。3月26日高空短波槽東移影響，地面配合有較為明顯的冷空氣南下，盡管T、LWC及MVD均在附錄C標準要求的范圍內，但因云中溫度偏高，T中值為-1.77 ℃，為這3架次最高的，且T標準偏差為1.12，為這3架次中環境溫度波動最大的，結冰試飛條件要素配置不理想，結冰厚度并不強(表2)。

表2 3架次自然結冰試飛過程對比

6 結論

利用多源資料結合改進的結冰潛勢算法，從天氣條件、飛機結冰潛勢預報、試飛實施、探測結果等方面，分析了2020年3月16日、26日和27日在閻良機場開展的3架次自然結冰試飛過程，同時對數值模式的預報結果進行了檢驗評估。分析認為：

(1)基于CIP算法改進的結冰潛勢算法能夠較好地反映飛機在空中遭遇結冰的情況，是當前開展飛機積冰預報服務的主要手段，目前結冰區域預報相對準確，但是結冰強度的預報需要進一步優化。

(2)基于改進的結冰潛勢算法，全球模式和區域模式能夠預報飛機結冰在空間和時間上的發生發展和演變趨勢，但依賴于模式對大氣環境場的預報效果。模式的水成物預報能夠提供較好的參考，但相關云微物理參數還需要與多源觀測資料做進一步的評估。

(3)不同的天氣系統影響下，飛機結冰條件存在較大的差異。從3次結冰過程分析來看，西風系統因水汽條件不足，結冰氣象條件較南支系統要差；高空冷空氣未到達試飛區域前，云中環境溫度偏高，結冰強度較低；冷暖空氣交匯的區域，LWC較高，MVD較為合適，結冰較強。

運輸類飛機適航審定自然結冰科目試飛，必須在滿足MVD、LWC及T指標的嚴苛條件中，持續飛行45 min或結冰厚度達到5.08 cm，試飛難度和風險很高。自然結冰科目試飛既需要尋找和捕捉適宜的天氣條件，也需要優質的結冰潛勢算法準確預報飛機結冰，還有賴于氣象技術人員在自然結冰試飛實施階段提供科學高效的協同指揮保障。

致謝：在本文的寫作過程中，中國氣象局云霧物理環境重點開放實驗室周旭博士提出了修改意見，并給予悉心指導。在此特致以誠摯的感謝！