顛簸飛行及風切變的判斷與改出大側風起降

顛簸飛行及風切變的判斷與改出，大側風起降

-----邱梓宏首先來了解下什么是顛簸

顛簸是飛機在飛行過程中經常遇到的一種狀況，由于空氣中氣流方向不定，強弱不一，飛機在空中的飛行活動也會隨著氣流發(fā)生不規(guī)則變化，于是就會發(fā)生顛簸。在低空，山地和丘陵地帶氣流分布亂而強，易發(fā)生顛簸。中、高空顛簸主要發(fā)生在鋒面、高空槽、切變線、對流層頂等天氣系統(tǒng)附近，在高空強氣流（急流）附近，由于風的速度變化很大，也是顛簸經常發(fā)生的區(qū)域。

關于顛簸，下面是幾個最近顛簸引起的事故：下面這是飛行標準司發(fā)的關于顛簸的通知：由此可見顛簸的危害有多大！下面我們先說說顛簸飛行的處置要點：在顛簸區(qū)飛行時要注意以下幾點：首先，柔和操作，保持平飛。顛簸不強，一般可以不修正，顛簸較強需要修正時，切忌動作過猛，以免造成飛行狀態(tài)更加不穩(wěn)或使飛機失速。低空飛行時，應特別注意保持安全高度。

其次，采用適當的飛行速度。因為顛簸產生的載荷因素變量，除與亂流強度有關外，還與飛行速度有關，一般速度越大顛簸越強。所以應根據該機型的駕駛手冊規(guī)定的適當速度飛行。

第三，飛行速度和高度選定之后不必嚴格保持。儀表指針擺動，往往是顛簸的結果，不一定表示飛行速度和高度的真實變化，過多地干涉這些變化，只會引起載荷發(fā)生更大變化，只有速度變化很大時，才需改變油門的位置。

最后，通過適當改變高度和航線，往往可以脫離顛簸區(qū)。統(tǒng)計發(fā)現，顛簸層厚度一般不超過1000米，強顛簸層厚度只有幾百米。顛簸區(qū)水平尺度多在100千米以下，所以飛行中出現顛簸可改變高度幾百米或暫時偏離航線幾十千米，就可以脫離顛簸區(qū)。在低空發(fā)生強顛簸時，應向上脫離，在高空發(fā)生顛簸時，應根據飛機性能以及飛機與急流軸相對位置確定脫離方向。誤入積雨云、濃積云中發(fā)生顛簸，應迅速脫離云體到云外飛行。接著我們來討論一下風切變風切變是一種大氣現象，是風速在水平和垂直方向的突然變化。由于速度是矢量，有大小有方向，所以風切變包括水平風的垂直切變，水平風的水平切變以及垂直風的切變。風切變是導致飛行事故的大敵，特別是低空風切變。國際航空界公認低空風切變是飛機起飛和著陸階段的一個重要危險因素。為什么低空風切變會有如此的危害性呢？這是由風切變的本身特性造成的。以危害性最大的微下沖氣流為例，它是以垂直風切變?yōu)橹饕卣鞯木C合風切變區(qū)。由于在水平方向垂直運動的氣流存在很大的速度梯度，也就是說垂直運動的風速會出現突然的加劇，就產生了特別強的下降氣流，被稱為微下沖氣流。這個強烈的下降氣流存在一個有限的區(qū)域內，并且與地面撞擊后轉向與地面平行而變成為水平風，風向以撞擊點為圓心四面發(fā)散，所以在一個更大一些的區(qū)域內，又形成了水平風切變。如果飛機在起飛和降落階段進入這個區(qū)域，就有可能造成失事。比如，當飛機著陸時，下滑通道正好通過微下沖氣流，那么飛機會突然的非正常下降，偏離原有的下滑軌跡，有可能高度過低造成危險。當飛機飛出微下沖氣流后，又進入了順風氣流，使飛機與氣流的相對速度突然降低，由于飛機在著陸過程中本來就在不斷減速，我們知道飛機的飛行速度必須大于最小速度才能不失速，突然的減速就很可能使飛機進入失速狀態(tài)，飛行姿態(tài)不可控，而在如此低的高度和速度下，根本不可能留給飛行員空間和時間來恢復控制，從而造成飛行事故。

據統(tǒng)計，風切變飛行事故都發(fā)生在300米以下的起飛和著陸飛行階段，尤其以著陸階段為甚。占78％。風切變說到底是一個飛機能量管理問題。如當遇到使飛機性能降低的風切變時，飛機如具有機動的能量能加速以克服風切變而改出，就可以轉危為安。若飛行高度很低，機動能量余量不足，飛機抗拒不了突然襲來的風切變，則只能失速掉高度以致墜機。反之，飛行高度較高，飛機機動能量余量較大，則往往不易發(fā)生不可抗拒的機毀人亡事故。

由于風切變現象具有時間短、尺度小、強度大的特點，從而帶來了探測難、預報難、航管難、飛行難等一系列困難，是一個不易解決的航空氣象難題。因此，目前對付風切變得最好辦法就是避開它。因為某些強風切變是現有飛機的性能所不能抗拒的。進行風切變的飛行員培訓和飛行操作程序設置，在機場安裝風切變探測和報警系統(tǒng)，以及機載風切變探測、告警、回避系統(tǒng)，都是目前減輕和避免風切變危害的主要途徑。

對風切變的判別具體從以下方面來討論：一，現代機載設施微波多普勒雷達低空風切變探測系統(tǒng)為確保飛機在起飛及著陸階段的安全，研制機載微波多普勒雷達低空風切變探測設備屬于一個重要的研究課題。微波多普勒雷達低空風切變探測系統(tǒng)的建立，將可避免飛機在起飛與降落時與之相遇，從而消除這一影響飛行安全的巨大隱患。

以往，世界范圍內的機載風切變系統(tǒng)通常是以加速度計為傳感器，利用加速度計與機上的飛行數據來識別風切變，一旦出現危急的情況，告警機組人員立刻按綜合導航系統(tǒng)的指令采取規(guī)避機動即加大發(fā)動機功率和飛機的仰角。其致命弱點是只有當飛機進入風切變環(huán)境時才探測到，若遇到強烈的風切變環(huán)境，挽救已為時過晚。近年來，機載微波多普勒雷達低空風切變探測系統(tǒng)研究發(fā)展迅速，有些方面甚至取得突破性的進展。機載微波多普勒雷達低空風切變探測系統(tǒng)已研制成功并具有性能優(yōu)異的預警功能。此外，由于風切變現象具有尺度小、變化快、時間短及強度大等特點，要求飛行員在短的時間內進行有效處理，故實用的機載風切變系統(tǒng)必須是探測、告警及回避一體化的系統(tǒng)，能迅速自動地完成回避的動作。機載微波多普勒雷達低空風切變探測系統(tǒng)是迄今防止低空風切變危險的理想系統(tǒng)，同時亦是具有相當技術難度的系統(tǒng)。由于飛機在遭遇風切變前預警時間甚短，故在設計機載微波多普勒雷達低空風切變系統(tǒng)時，需要考慮系統(tǒng)具有探測、告警及回避一體化的功能，即系統(tǒng)既有測定風場的探測部分及告警裝置，還需與飛行引導系統(tǒng)與操縱系統(tǒng)相交聯，使飛機能自動地實現回避。特別是在遭遇強風切變時能提前實現自動回避，以便使飛行駕駛員能及時加大發(fā)動機功率，使飛機到達下降氣柱（即微下沖氣流）之前便能獲得爬升率。此種預警功能對以往的“反應式”或“現狀式”系統(tǒng)而言，是根本無法實現的。

從風切變現象及對飛機飛行影響的狀況來看，最重要的是低空及機場進近站區(qū)附近風切變的探測。系統(tǒng)可在該區(qū)域內工作，不在該范圍內飛行時不工作。預警時間是系統(tǒng)的重要性能指標。其與飛機機體、飛行參數及風切變場的特征參數有關。美國國家航空航天局（NASA）和波音飛機制造公司的模擬仿真分析結果表明，其最低值應為15~30s。漏/虛警率是決定整個機載低空風切變探測系統(tǒng)可靠性的主要因素，風速測定的準確與否及探測距離決定了能否準確地提前告警。地雜波和海雜波是造成微波雷達系統(tǒng)漏/虛警的主要因素之一，而雜波抑制是一個十分棘手的問題。由于對雜波的類型、特性及雜波源的分布了解不詳，加上技術手段受到種種限制，故這一問題迄今尚未得到很好地解決。但機載微波多普勒雷達低空風切變探測系統(tǒng)必須考慮漏/虛警率，具體性能指標目前尚難以確定，這需要通過大量的實際飛行試驗與統(tǒng)計來取得。統(tǒng)計中采用了蒙特卡洛方法的概率分析，亦需采用大量的數值仿真。不過，借助地面系統(tǒng)的數據作為參考，漏/虛警率指標至少都應在10-4以下。美國提出，該系統(tǒng)應至少具有2000飛行小時的正常工作性能。利用座艙儀表判別在機載微波多普勒雷達低空風切變探測系統(tǒng)還不夠完善的情況下，座艙儀表判別方法是飛行員必須掌握的。空速表空速表是飛機遇到風切變時反應最靈敏的儀表之一。飛機遭遇風切變時空速表指示值一般都會發(fā)生急劇變化。所以，一旦出現這種異常指示，即應警惕風切變的危害。美國波音公司規(guī)定，當空速表指示值突然改變28-37km/h時，應中止起飛或不作進近著陸。在穿越微下擊暴流時，往往是先逆風使空速增加，緊接著就是順風使空速迅速減小，而真正的危害發(fā)生在空速迅速下降的時刻，因此不要被短時的增速所迷惑。高度表高度表指示的正常下滑高度是飛機進近著陸的重要依據。如果飛機在下滑過程中高度表指示出現異常，大幅度偏離正常高度值時，必須立即采取措施，及時拉起，當然也應注意在遭遇微下擊暴流時，會出現因遇強逆風而短暫的使飛機高于正常下滑高度的現象，緊接著就會發(fā)生危險的掉高度，不要作出錯誤的判斷。升降速度表升降速度表與高度表的關系密切，在遭遇風切變使反應很明顯。如果見到升降速度表異常，特別是下沉速率明顯加大時，必須充分注意。美國波音公司建議在下降速度短時內改變值達到500ft/m，即認為遇到強風切變，飛行員應采取復飛等相應措施。俯仰角度指示器俯仰角是飛機起飛、著陸時飛行員必須掌握的重要參數。例如，許多噴氣運輸機多采用-3°角下降，+6°或+10°角起飛，在起落過程中通?？刂圃撝当３只静蛔?。一旦遭遇風切變，俯仰角指示將迅速發(fā)生變化，變化越快、越大，則危害越大。美國波音公司規(guī)定，俯仰角指示突然改變超過5°時，即應認為遭遇強風切變，應停止進近而復飛。飛機遭遇風切變時，能給飛行員采取措施，控制飛行軌跡直到改出來的時間是非常短促的。為了迅速而準確地做出反應，飛行員應該：首先要有思想準備。在起飛前，要認真仔細地了解和研究天氣預報和天氣實況報告，警惕在飛行中會遇到風切變，及風切變可能出現的位置、高度、強度。起飛后，要注意收聽地面的氣象報告和別的飛機關于風切變的報告，了解風切變的存在及其性質，并判斷自己所駕駛的飛機能否安全通過風切變。對嚴重的風切變應當避開，對輕度的風切變可借助操縱修正來克服它。

整個空勤組要嚴密配合，協助一致地進行工作。在起飛著陸過程中，機長要組織空勤組成員分工負責，不間斷地認真掃視儀表，密切注意有無異?，F象，對座艙儀表、飛行狀況、機場設施、跑道環(huán)境、風向風速、復飛程序等等，都要了如指掌。這樣就可以做到稍有異常能及時發(fā)現，立即采取對策。不要有意識地穿越嚴重風切變或強烈下降氣流的區(qū)域。特別是在飛行高度低于離地200m或有一臺發(fā)動機失效時，更應切記。要與雷暴云和大的降水區(qū)保持適當的距離。雷暴云的外流氣流有時可以超越雷暴云前方20-30km。因此，飛機低空飛行時遠離雷暴云20－30km飛行應看作是重要的安全措施，不要僥幸搶飛這一危險區(qū)域。在有強風切變時，不要冒險起飛、著陸。

如果在最后著陸時刻遇到風切變，只要是難以改出，無法重建著陸剖面，就應立即復飛?？梢酝七t著陸的，等到風切變減弱或消失后著陸，或到備降場著陸。飛機遭遇風切變時，空勤組應立即將風切變出現的區(qū)域、高度、空速變化的大小等報告飛行管制部門，以避免其它飛機誤入其中。由于低空風切變現象具有時間短、尺度小、強度大的特點，從而帶來了探測難、預報難、航管難、飛行難等一系列困難，是一個不易解決的航空氣象難題。為此，我們應加強自身對風切變的飛行操作程序設置的訓練，在執(zhí)行飛行任務中積累經驗。同時，在機場安裝的風切變探測和報警系統(tǒng)，以及機載風切變探測、告警、回避系統(tǒng)也可以幫助我們減輕和避免風切變造成的危害。當然，回避是最好的防御，因為某些強低空風切變是現有飛機的性能和飛行員的駕駛水平所不能抗拒的，所以當判定有較強風切變時，應盡量避開。最后講講大側風的起降大側風對飛行的影響是不可忽視的，其產生的氣象條件也是復雜多變的，有可能是雷暴的推進，也有可能是季節(jié)的轉變，總之對飛行而言最主要的方面是飛機的方向控制和潛在風切變的處置。我們從以下幾個方面討論：一，側風對方向和坡度的影響當有側風條件時，受機體影響迎風側機翼獲得的升力大于順風側機翼，形成順風方向的坡度，我們?yōu)橹浦癸L對飛機形成坡度的影響，需要向迎風方向壓盤，這是迎風側的副翼升起，打破了機翼的流線性，減少了上下翼面的壓力差，從而減小了升力。反之順風側的副翼下掠，增加了機翼弧度。增加了壓力差從而增加了升力。以飛機縱軸為基準，產生了向迎風側的力矩，從而制止了側風對飛機向順風側形成坡度趨勢。但迎風側機翼升力的降低，使飛機迎風側的重量在機輪上的壓力增加，對于同樣的機輪、道面情況下，迎風側機輪摩擦力大于順風側，飛機縱軸下產生向迎風側偏轉的力矩，需要制止這運動趨勢，需向順風方向抵舵，因此對于側風修正，在初學飛行就有了“上風盤、下風舵”通俗說法。二，起飛操縱特點起飛是飛機從禁止加速到飛機獲得足夠的升力直至離地，隨著V的增加，作用在副翼、垂尾上的L氣動力增加。從而使我們不需要初始的盤量、舵量就能制止飛機的坡度及進動。也就是說理論上隨著V增加，我們逐漸減少了壓盤和登舵。實際上，風的不確定性與陣性，也需要我們具體對待。初始的盤量和舵量的匹配是減少以后工作，及保持飛機平穩(wěn)、直線滑跑的重要因素。試想若向迎風側壓盤過量，勢必需要更大的蹬舵量來制止飛機向迎風側的偏轉，這種現象有點“自我較勁”的感覺。推薦的方法，首先根據預報的風向風速，預先判斷給定一個盤量，并盡量匹配一個適當的舵量，感受這個舵量。隨著滑跑開始，視線放遠，感受飛機位移、狀態(tài)的變化。調整盤量來保持大翼的水平，柔和抵舵來抵消飛機的偏轉力。在高速的狀態(tài)下盡量避免粗猛的壓盤、回盤，因為這會迅速地增加飛機的偏轉力。大側風起飛時加油門要柔和，一方面減少飛機的突然進動，而飛機突然的進動使方向修正不能及時跟上，沒有感受舵量的過程。另一方面易使發(fā)動機喘振，導致進氣量低而轉子轉高速，損壞發(fā)動機的部件。三，離地時操縱特點抬輪時機的選擇，正常的情況下，我們在VR處抬輪，但是在強側風的情況下，往往伴隨著風的切變。假如可用跑道長及第二爬升階段凈空條件允許的話，我們推薦使用稍遲點（幾秒種）的抬輪時機。一方面，增大飛機的離地速度，提高安全裕度。另一方面，使駕駛員有時間柔和回盤、回舵中立。使飛機離地時不帶坡度，減少操縱的倉促性。確保飛機平直起飛。值得注意的是在不操縱者抱正上升率時，必須核實至少兩個VS>500ft/mins。一邊航跡的保持，通常有兩種做法。一個是在地面既已調定所修的偏流角，起飛后柔和跟指引，另一個則是起飛后，根據前后導航源判斷飛機位置，來修正偏流角的大小。四，進近中的操縱特點一般在側風下的進近方法分為航向法和側滑法，上半段，風速較大，如果采用側滑法，一方面會減小飛機的功率，另一方面會使操縱難度增大，所以我們一般采用航向法，即根據側風風量，擺一個偏流角，使飛機運