浅析低空风切变和飞行安全

桑会文

摘要:本文简单介绍了低空风切变的基本知识和其产生的天气条件,分析了在飞机起飞着陆中几种低空风切变的影响,并浅析了飞行中遇到低空风切变的避让方法和措施,列举出现代飞机上的几种雷达探测装置,结合一些实例加以说明,给出对付风切变的方法。

关键词:低空风切变高度空速雷暴下冲气流

中图分类号:V22 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(c)-0239-01

在我们日常的飞行活动中,影响飞行安全的因素很多,航空气象便是其中一个重要的因素,而其中的低空风切变在飞机的低空状态安全的影响尤为重要。低空风切变是在飞机起飞着陆阶段威胁飞行安全的危险因素。飞行中要求飞行人员能够及时的发现它,尽量避免它,以确保飞行安全。

1 风切变的基本知识

1.1 风切变的定义描述

风切变,即空间两点距离的风矢量差,是风空间变化率的一个特性。在气象辞典上解释为“某一方向上任何分量和风矢量的局地变化”,它是向量值,反映了所研究的两点之间的风速和风向的变化,即在同一高度或不同高度短距离内风速风向的变化。

1.2 低空风切变的基本形式

低空风切变的表现形式可由飞机的相对于风矢量之间的各种不同情况,大致分为四种形式。

1.2.1 顺风切变

指的是飞机从小的顺风进入大的顺风区,或从逆风进入无风或顺风区,以及大逆风进入小逆风的情况,它使飞机空速减小,升力降低,飞机下沉,危害极大。

1.2.2 逆风切变

指的是飞机从小逆风进入大逆风区,或从顺风进入无风或逆风区,以及大顺风进入小顺风区或无风区等情况,它使飞机的空速增大,升力增加,飞机上升,危害相对顺风切变较轻。

1.2.3 侧风切变

指的是飞机从一种侧风或者无侧风状态进入另一种明显不同的侧风状态。它使飞机发生侧滑,滚转或偏离航道,强烈时副翼的操作失效,无法修正。在最后进近阶段和起飞状态时对飞行的危害也很大。

1.2.4 垂直风切变

指的是飞机从无明显升降气流进入强烈的升降气流区的情形。特别是当强烈的下降气流存在时,往往具有明显的猝发性,强度很强,令飞机突然下沉,高度损失剧烈,危害极大。当飞机在低高度的情形下时是特别危险的,它是几种切变里对飞行影响最大的一个。

1.3 风切变产生的条件

风切变也有其产生的原因,并非凭空而出,它常与不稳定天气相连。对于影响风切变的天气主要有三种:1)雷暴2）锋面3）辐射逆温型的低空急流。

1.3.1 雷暴产生风切变

发展强烈的雷暴其下部充满下降气流,到达地面后辐散,形成的强冷性外流可达到

离雷暴体外20km处,因为其离开了雷暴主体而无其他可见的天气特征,所以较难发现,对飞行的威胁较大。

可以看出无论从哪个方向进入都是先遇到逆风切变使飞机性能变好,然后由于垂直风切变和顺风切变的影响飞机性能急剧变坏,危及飞行的安全。

1.3.2 锋面产生风切变

由于锋面两侧温差和其他气象要素相差甚大,锋面中的过渡区便是低空风切切变形成的重要条件。当锋面温差≥5℃或移动速度≥55km/h时,都有可能产生较强的风切变,以急性冷锋为例

1.3.3 辐射逆温型低空急流产生低空风切变

辐射逆温型低空急流产生的原因是由于晴夜产生的低空强辐射逆温时,逆温层挡住下面的空气流动,上面的风速较大而下面的地面风很弱,且风向多变,因而穿越时会形成较大的风切变。

2 低空风切变对飞行的影响

知道了风切变的知识,重点在于分析它对飞行的影响到底怎么样,才能得到相对应的预防、修正的方法和措施,下面将逐步分析这些影响。

2.1 顺风切变的影响

顺风切变时,飞机着陆中,空速会突然减小,导致升力的成倍减小,从而使飞机不能沿正常下滑线下滑,开始掉高度,严重的顺风切变,空速减少过多,可能使飞机进入失速状态,掉高度的现象更加的明显,危机飞行安全的程度更高。

当风切变在相对较高的高度上发生,飞行员有比较充裕的时间可以控制飞机,及时加大油门,增加空速,待空速增加到一定值(先保证飞机速度在当时形态下失速的速度以上)后拉杆使飞机回到正常的下滑线上。当飞机在高度相对较低的时候遇到低空风切变时,修正动作进行还不完整,未来得及使飞机回到正常的下滑线上,飞机因为顺风,地速较大接地,有可能造成冲出跑道,当风切变的高度进一步降低时,飞机无法有充足时间改出,由于迅速掉高度,未进跑道便接地,造成事故。

2.2 逆风切变的影响

逆风切变时,由于相对气流增大,空速增大,产生附加升力,使飞机在进近中高出正常下滑道。飞行员进行修正时,由于可能引起的修正过多,使飞机的空速减小过多的去追求下滑道,反而使飞机掉到下滑线以下,在高度比较低时有可能造成进场过低,危及飞行安全,严重时也可能造成跑道外接地。所以在修正时要加强下滑道,高度和空速表的监控检查。但是也要防止修正不足,以高高度,小地速接地,造成重着陆,严重时会损坏飞机结构。

2.3 侧风切变的影响

侧风切变中,飞机在起飞和进近着陆中会偏离正常的航道,产生滚转,造成升力的损失,方向控制的困难。当风切变过强时,偏离过多,要立即复飞。在可以正常修正的范围内,修正中低空会使飞机带侧滑坡度,影响着陆的安全,处理不好严重时可能造成飞机带侧接地冲出跑道。此时的飞行应该注意落地的飞机纵轴方向至少在跑道着陆区域内应该和跑道的中心线平行。

2.4 垂直风切变的影响

在风切变中威胁最大的就是垂直风的切变。因为垂直方向上的风切变直接作用在飞机的机体上产生直接气动作用力,打破飞机的平衡状态,直接影响飞机的载荷和高度,而且速度快,难改出。垂直风切变的下降气流对飞机的着陆、起飞状态影响更是巨大,特别是在强雷暴的下面实施的起飞着陆,飞机常常遇到严重的下降气流甚至下冲气流,而此时的飞机速度小,功率小,高度相对较低,下降气流的气动力直接作用于飞机上,在垂直方向上给飞机施加一个很大的向下的作用力,使飞机迅速掉高度,这时需要比正常值大许多的升力来平衡这个力,而因为高度低,可以给予改出的时间相对很短,从而很可能造成飞行事故。飞行中要加强观察,尽量避免误入其中。在起飞时,高度低,剩余功率小,遭遇强下降气流,飞机的高度急剧降低,可以改出的余地几乎没有,飞机未来得及做改出动作的反应便撞地,所以在已知有低空风切变时,不要起飞。

而对于垂直向上的风切变,它的反映主要是在机翼的载荷上,大大增大了 机翼的负载,当突风较强烈时就有可能是机翼载荷超过最大限制值致使机翼或机身受损、破坏,影响飞机的安全。当在这种情况下时要适当的减小空速,避免空速过大,使飞机的速度在适合机动动作的范围内,同时避免较大动作的飞机机动飞行,避免机翼的负载超过允许值。