中低空飛行的大氣環(huán)境

第六章中低空飛行的大氣環(huán)境第一節(jié)低空風(fēng)切變一、低空風(fēng)切變的基本知識(shí)

（一）風(fēng)切變和低空風(fēng)切變1.風(fēng)切變：

近距離內(nèi)空間兩點(diǎn)間的平均風(fēng)矢量的差值稱為風(fēng)切變。2.低空風(fēng)切變：

在高度600米以下的風(fēng)切變

風(fēng)切變的計(jì)算設(shè)、分別為上、下兩層的風(fēng)速，

為上、下兩層的風(fēng)向差，風(fēng)切變值為：風(fēng)切變的計(jì)算在不考慮風(fēng)向時(shí)，則按下式計(jì)算：風(fēng)切變的空間表現(xiàn)形式

1.水平風(fēng)的垂直切變

2.水平風(fēng)的水平切變

3.垂直風(fēng)的切變水平風(fēng)的垂直切變

指在垂直方向上，一定距離內(nèi)兩點(diǎn)之間的水平風(fēng)速和（或）風(fēng)向的改變。水平風(fēng)的水平切變水平風(fēng)的水平切變：在水平方向上兩點(diǎn)之間的水平風(fēng)速和（或）風(fēng)向的改變

垂直風(fēng)的切變

指上升或下降氣流（垂直風(fēng)）在水平方向上兩點(diǎn)之間的改變。（二）低空風(fēng)切變的分類

根據(jù)飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)相對(duì)于風(fēng)矢量之間的各種不同情況，把風(fēng)切變分為：順風(fēng)切變逆風(fēng)切變側(cè)風(fēng)切變垂直風(fēng)的切變

1.順風(fēng)切變飛機(jī)在起飛或著陸過(guò)程中，水平風(fēng)的變量對(duì)飛機(jī)來(lái)說(shuō)是順風(fēng)例如：飛機(jī)從逆風(fēng)進(jìn)入順風(fēng)從小順風(fēng)進(jìn)入大順風(fēng)順風(fēng)切變示意圖2.逆風(fēng)切變水平風(fēng)的變量對(duì)飛機(jī)來(lái)說(shuō)是逆風(fēng)例如：飛機(jī)從無(wú)風(fēng)進(jìn)入逆風(fēng)從順風(fēng)進(jìn)入逆風(fēng)逆風(fēng)切變示意圖3.側(cè)風(fēng)切變指的是飛機(jī)從一種側(cè)風(fēng)或無(wú)側(cè)風(fēng)狀態(tài)進(jìn)入另一種明顯不同的側(cè)風(fēng)狀態(tài)側(cè)風(fēng)切變示意圖4.垂直風(fēng)的切變飛機(jī)從無(wú)明顯的升降氣流區(qū)進(jìn)入強(qiáng)烈的升降氣流區(qū)域的情形垂直風(fēng)切變示意圖下?lián)舯┝髦械娘L(fēng)切變

對(duì)起落構(gòu)成嚴(yán)重威脅的是雷暴云下的下?lián)舯┝?，其中中不僅有明顯的垂直風(fēng)切變，還有強(qiáng)烈的水平風(fēng)切變，常出現(xiàn)嚴(yán)重事故。（三）低空風(fēng)切變的強(qiáng)度

1.水平風(fēng)的垂直切變強(qiáng)度

2.水平風(fēng)的水平切變強(qiáng)度3.垂直風(fēng)切變的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)

水平風(fēng)的垂直切變空氣層垂直厚度取30米，風(fēng)資料取2分鐘左右的平均值0.1“1／秒”以上的垂直切變就會(huì)對(duì)噴氣式運(yùn)輸機(jī)帶來(lái)威脅。1.水平風(fēng)的垂直切變強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)

強(qiáng)度等級(jí)

數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)

米/秒/30米1/秒輕度0-20-0.07中度2.1-40.08-0.13強(qiáng)烈4.1-60.14-0.2嚴(yán)重>6>0.22.水平風(fēng)的水平切變水平風(fēng)水平切變值

2.6（米·秒-1）／千米可作為能對(duì)飛行構(gòu)成危害的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)3.垂直風(fēng)切變的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)垂直風(fēng)的切變強(qiáng)度，在相同的空間距離內(nèi)主要由垂直風(fēng)本身的大小來(lái)決定對(duì)飛行安全危害最大的是強(qiáng)下降氣流，是以下降氣流速度和到達(dá)地區(qū)的輻散值來(lái)確定的。

垂直風(fēng)切變的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)下降氣流下沖氣流91米高度上的下降速度<3.6米/秒>3.6米/秒800米直徑內(nèi)的輻散值<144/時(shí)>144/時(shí)

二、產(chǎn)生低空風(fēng)切變的天氣條件

（一）雷暴

（二）鋒面

（三）輻射逆溫型的

低空急流（四）地形地物

（一）雷暴雷暴的下降氣流在不同的區(qū)域可造成兩種不同的風(fēng)切變：1.雷暴單體下面，由下?lián)舯┝髟斐傻娘L(fēng)切變2.下沖氣流到達(dá)地面后形成強(qiáng)烈的冷性外流（二）鋒面穿過(guò)鋒面時(shí)，將碰到突然的風(fēng)速和風(fēng)向變化，強(qiáng)冷鋒及鋒后大風(fēng)區(qū)存在嚴(yán)重的低空風(fēng)切變。產(chǎn)生較強(qiáng)的風(fēng)切變的鋒面附近：

鋒移動(dòng)快（≥55千米／小時(shí)）

鋒兩側(cè)溫差大（≥5℃）

（三）輻射逆溫型的低空急流逆溫層上強(qiáng)風(fēng)的形成—夜間急流

逆溫層阻擋了風(fēng)速向下的動(dòng)量傳遞，使地面風(fēng)很弱，而且風(fēng)向多變，這樣就在地面附近與上層氣流之間形成了較大的風(fēng)切變

輻射逆溫與夜間急流（四）地形地物

機(jī)場(chǎng)周圍山脈較多或地形地物復(fù)雜處于盆地的機(jī)場(chǎng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生局地性風(fēng)切變。機(jī)場(chǎng)正處在山脊的背風(fēng)一側(cè)大風(fēng)吹過(guò)機(jī)場(chǎng)附近的建筑物三、低空風(fēng)切變

對(duì)起飛著陸的影響

（一）低空風(fēng)切變的事故特征

（二）低空風(fēng)切變對(duì)著陸的影響低空風(fēng)切變與飛行安全日期飛機(jī)型號(hào)所屬企業(yè)地點(diǎn)飛行階段事故性質(zhì)備注1959年10月11日伊爾14/646蘭州管理局烏魯木齊進(jìn)場(chǎng)二等地面風(fēng)15-18M/S，陣風(fēng)20M/S,有揚(yáng)沙,當(dāng)飛機(jī)降至25米高時(shí)進(jìn)入揚(yáng)沙中,然后觸地1983年4月4日空中國(guó)王-200

直升機(jī)公司廣州白云上升一等遇低空風(fēng)切變,失速墜地1987年6月18日農(nóng)夫/8502黑龍江農(nóng)場(chǎng)總局黑龍江853農(nóng)場(chǎng)低空作業(yè)二等遇到下沉氣流,操作不當(dāng)1988年8月31日三叉戟/2218廣州管理局香港啟德著陸一等飛機(jī)進(jìn)近中遇到大暴雨和不穩(wěn)定氣流,跑道能見(jiàn)度極差1990年6月2日運(yùn)七/3473通航公司山西太原進(jìn)場(chǎng)復(fù)飛,備降長(zhǎng)治懸球狀云和雨幡,地面風(fēng)多變,在250米的高度復(fù)飛,掉到20米。（一）低空風(fēng)切變的事故特征1.風(fēng)切變事故都發(fā)生在飛行高度低于300米的起飛和著陸飛行階段，其中尤以著陸為最多。2.現(xiàn)代大、中型噴氣運(yùn)輸機(jī)的風(fēng)切變飛行事故比重較大。3.風(fēng)切變事故與雷暴天氣條件關(guān)系密切。4.風(fēng)切變飛行事故的出現(xiàn)時(shí)間和季節(jié)無(wú)一定的規(guī)律。

（二）低空風(fēng)切變對(duì)著陸的影響1、順風(fēng)切變2、逆風(fēng)切變3、側(cè)風(fēng)切變4、垂直風(fēng)切變影響飛機(jī)升力的因素設(shè)為空氣密度，為飛機(jī)的空速為機(jī)翼面積，飛機(jī)的升力為，則這里是升力系數(shù)。1.順風(fēng)切變順風(fēng)切變使飛機(jī)空速減小，升力下降，飛機(jī)下沉。不同高度的順風(fēng)切變著陸2.逆風(fēng)切變飛機(jī)的空速突然增大，升力也增大，飛機(jī)抬升。不同高度的逆風(fēng)切變著陸3.側(cè)風(fēng)切變飛機(jī)發(fā)生側(cè)滑、滾轉(zhuǎn)或偏轉(zhuǎn)而對(duì)不準(zhǔn)跑道4.垂直風(fēng)切變飛機(jī)突然下沉容易發(fā)生事故雷暴云下的著陸

昆明機(jī)場(chǎng)低空風(fēng)切變事故1991年4月25日,B757/2801號(hào)飛機(jī)在昆明機(jī)場(chǎng)著陸過(guò)程中,因遇到低空風(fēng)切變,導(dǎo)致飛機(jī)重著陸,飛機(jī)嚴(yán)重?fù)p壞.修復(fù)費(fèi)用達(dá)330萬(wàn)美元。風(fēng)切變舉例1983年4月4號(hào)早晨白云機(jī)場(chǎng)多層積云，云底高于630米，地面有2~3米/秒的偏南風(fēng)。但到了10：30分左右，一片黑云（積雨云）從西邊移來(lái)，天空很快轉(zhuǎn)暗。10：42分黑云壓至機(jī)場(chǎng)上空，隨之一陣風(fēng)速12米/秒、風(fēng)向300度的大風(fēng)掠過(guò)機(jī)場(chǎng)，幾分鐘后風(fēng)力就明顯減小。10：47分，“空中國(guó)王200”由南向北起飛。據(jù)當(dāng)時(shí)的通話記錄表明，飛機(jī)起飛后即遇到了下沖氣流，準(zhǔn)備在150米高度左轉(zhuǎn)通場(chǎng)進(jìn)入航線。到了10：50分，即起飛后約3分鐘，飛機(jī)墜毀，機(jī)組3人，乘客5人全部遇難。四、低空風(fēng)切變的判定和處置

1.目視判別2.座艙儀表判別

3.用專用設(shè)備探測(cè)低空風(fēng)切變

目視判別

（1）雷暴冷性外流氣流的沙暴堤（2）雷暴云體下的雨幡（3）軸狀云（4）強(qiáng)風(fēng)吹倒樹木和莊稼雷暴冷性外流氣流的沙暴堤

雷暴冷性外流氣流前緣的強(qiáng)勁氣流會(huì)把地面的塵土吹起相當(dāng)?shù)母叨?，并隨氣流移動(dòng)。雷暴云體下的雨幡雷暴云體下的雨幡是有強(qiáng)烈下降氣流的征兆。雨幡下垂高度越低，個(gè)體形狀越大，色澤越暗，預(yù)示著風(fēng)切變和下?lián)舯┝饕苍綇?qiáng)雷暴云下的雨幡滾軸狀云

在雷暴型和強(qiáng)冷鋒型風(fēng)切變中，強(qiáng)的冷性外流往往有明顯的渦旋運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，并伴有低空滾軸狀云。滾軸狀云的形成滾軸狀云強(qiáng)風(fēng)吹倒樹木和莊稼

強(qiáng)風(fēng)或下?lián)舯┝魉档沟某善瑯淞趾颓f稼，其倒伏方向會(huì)呈現(xiàn)出氣流的流動(dòng)狀況強(qiáng)風(fēng)吹倒樹木和莊稼座艙儀表判別

（1）空速表（2）高度表（3）升降速率表（4）俯仰角度指示器空速表

飛機(jī)遭遇風(fēng)切變時(shí)空速表指示一般都會(huì)發(fā)生急劇變化。美國(guó)波音公司規(guī)定，當(dāng)空速表指示值突然改變28～37千米／小時(shí)，應(yīng)中止起飛或不作進(jìn)近著陸。高度表飛機(jī)在下滑過(guò)程中高度表指示出現(xiàn)異常，大幅度偏離正常高度值時(shí)，必須立即采取措施，及時(shí)拉起。

（3）升降速率表如果見(jiàn)到升降速率表指示異常，特別是下沉速率明顯加大時(shí)，必須充分注意。美國(guó)波音公司建議在下降速度短時(shí)內(nèi)改變值達(dá)164米／分（500英尺／分）時(shí)，即認(rèn)為遇到強(qiáng)風(fēng)切變，飛行員應(yīng)采取復(fù)飛等相應(yīng)措施。（4）俯仰角度指示器一旦遭遇風(fēng)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(guó)波音公司規(guī)定，俯仰角指示突然改變超過(guò)5°時(shí)，即認(rèn)為遭遇強(qiáng)風(fēng)切變，應(yīng)停止進(jìn)近而復(fù)飛。

用機(jī)載專用設(shè)備探測(cè)

機(jī)載風(fēng)切變警報(bào)系統(tǒng)紅外輻射計(jì)機(jī)載風(fēng)切變探測(cè)系統(tǒng)機(jī)載脈沖多普勒激光雷達(dá)機(jī)載風(fēng)切變警報(bào)系統(tǒng)使用垂直、縱向加速度計(jì)，把風(fēng)切變對(duì)飛機(jī)影響的垂直部分和縱向部分結(jié)合起來(lái)，結(jié)合機(jī)上可供使用的其他數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算飛機(jī)的推力余量。當(dāng)推力余量下降到規(guī)定值以下時(shí)，該系統(tǒng)就發(fā)出警報(bào)。紅外輻射計(jì)機(jī)載風(fēng)切變探測(cè)系統(tǒng)利用裝在機(jī)頭部位的前視紅外輻射計(jì)和側(cè)視紅外輻射計(jì)，分別探測(cè)出前方10～20

km和側(cè)方200

m范圍內(nèi)的溫度值加以比較，根據(jù)兩者的溫度差確定風(fēng)切變的大小。它可用于測(cè)定雷暴外流氣流的陣風(fēng)鋒。