对凤凰城鹿谷机场气象要素对飞行影响的研究

刘天培

【摘 要】美国凤凰城鹿谷机场拥有极其优越的地理位置和完备的机场设施，该机场被用于多个航校训练及公务机运行，这使得鹿谷机场成为亚利桑那州中部地区最繁忙的机场之一。但鹿谷机场航空活动也经常会受到机场周围的气象变化影响，这些不稳定因素将会直接影响到该机场的正常航班，致使旅客滞留，航班延误，甚至取消。在对鹿谷机场各类气象要素进行统计，研究恶劣天气出现的规律性、季节性等变化，历年来出现该天气天数的趋势，并制成图表，直观地展现了高温、大风、雷暴是主要影响航空活动的正常运行的气象活动，其分布时间主要是在夏季。凤凰城地区夏季多高温天，峰值竟高达47℃，对飞行员及飞机都是考验。凤凰城地区夏季同样多有雷暴天，一旦遭遇雷暴天，机场能见度骤降，狂风卷来，大雨侵盆，无数飞行任务被取消，旅客被滞留，更有造成严重经济损失的先例。

【关键词】鹿谷机场；气象要素；高温飞行；低能见度

0 绪论

随着科技的不断进步，近几十年来民航也在飞速发展壮大之中，随着飞机制造技术的逐渐成熟，人们越来越愿意将飞机作为中远途出行的首要之选。然而气象条件则与航空活动是否能够正常运行而密不可分。

全球机场的飞行延误事件中，因气象原因延误占41%，其中可避免的天气原因占17%，不可避免的天气原因占24%。飞行安全是民航永恒的主题，根据这些不断变化的天气现象，我们的飞行员、空管、公司等也在不断地改变飞行计划，确保航班的顺利进行。

1 研究背景

尽管机场助航设施和飞机的性能越来越先进，不利的气象条件对飞行的制约作用有所减少，但对处于一定气候条件和气候环境的机场和航路，不利飞行的天气影响所造成的旅客滞留、航班大面积延误，随着飞行量的增大并没有明显减少，特别是低能见度、大雾、雷暴、颠簸、积冰等不利于飞行的天气，是造成航空运输企业延误的主要原因之一。

1.1 鹿谷机场地理环境特点

美国鹿谷机场（ICAO：KDVT）位于北纬33.69°，西经112.08°。鹿谷机场位于亚利桑那州中部城市凤凰城（又称菲尼克斯市）的北部，D类空域，场高1478英尺，拥有平行双跑道，机场东西南三侧环山，机场北面8海里开始群山环绕，最高可达8000英尺。

凤凰城气候干燥，年平均温度居全美主要城市之首，属热带沙漠气候。凤凰城平均每年有89天的温度超过100华氏度（38摄氏度），从六月到九月几乎全部时间都在此列。冬天风暴从太平洋向内陆移动时可能造成暴雨，但并不常见。冬天经常有雾。

1.2 本文研究内容

本论文主要针对凤凰城鹿谷机场气象要素进行研究分析，从鹿谷机场温湿压的数据入手，从而提出对提高航空安全服务质量，为未来气象要素研究打下基础。

2 美国鹿谷机场温湿压的特征及其对飞行活动的影响

2.1 鹿谷机场温湿压的特征

2.1.1 温度特征

首先先对各月的最高、平均、最低平均气温做个统计，得出下图。

经过美国鹿谷机场从2005-2014年数据统计，鹿谷机场全年平均气温低于15℃的有12月、1月、2月，以平均最低气温分析，其中12月的最低平均气温为6.46℃。全年平均气温高于30度的有6月、7月、8月，以平均最高气温分析，其中7月的最高平均气温高达39.54℃。以2011年7月为例，整月超过38℃的占24天。在2006年7月21日，当天最高气温高达47℃，为近10年来的最高气温。自2005年至2014年，共计低于5℃的日子296天，平均每年占29.6日，由于鹿谷机场地处美国西南部沙漠地带，冬季短暂，春秋夏季占全年大部分时间，图2将以季节分析气温趋势。

2005年至2014年，夏季（6-8月）平均最高气温基本保持不变，约为39℃。秋季（9-11月）10年内平均气温基本保持在23.7℃。冬季（12-2月）相对秋夏季变化较大，2013年及2011年，平均最低气温在5℃左右，其余均保持在7.5℃。总体来说，鹿谷机场所处的凤凰城近10年，气温没有较大变化，暑热天气较多，几乎没有严寒天气。

2.1.2 气压特征

首先先对每年的年平均气压做个统计，得出下图。

经过统计，2005年至2014年，10年平均修正大气压值为1011.4百帕，其中2010年最低，为1010.84百帕，最高为2006年，1011.81百帕。

2.1.3 湿度特征

根据2005-2014年各月湿度变化图，可知近10年，全年湿度最高值在12月，为46%，4-6月湿度最小，保持在17%上下，其余月份湿度基本维持29%。

2.2 温湿压对飞行的影响

2.2.1 温湿压对飞机起飞和着陆性能的影响

温度对飞机的起飞性能影响主要体现在滑跑距离上，滑跑距离又直接决定了是否能够安全的从有限的跑道上起飞，并在起飞后安全地绕开障碍物等。飞机的发动机需要吸取空气并混合燃油点燃，产生动力，而高温空气会使得发动机产生的动力变小，发动机冷却性能变弱等影响，随后加长飞机的滑跑距离等。

现根据鹿谷机场气象数据，设计测试，情景如下：采用Transpac航校使用的PA-28-181型飛机0°襟翼起飞滑跑距离图，机场气压高度为1478英尺（标准大气压），飞机起飞重量为2500磅（3成年人带满油重量），5节逆风，随后设置温度变量-4℃（近10年最低温）、7℃（冬季平均最低温）、22℃（春秋季平均温度）、38℃（夏季平均最高温）、47℃（近10年最高温），进行测试。结果如下。

根据情景，在47℃（近10年最高温）情况下，所需滑跑距离仅为3050英尺，-4℃（近10年最低温）情况下，所需滑跑距离为1500英尺，47℃情况下所需滑跑距离是-4℃情况下的两倍之多。特别是针对鹿谷机场这样，高温几乎占据全年三分之一的机场，由于高温而使得飞机的滑跑性能大大降低，而这只是影响因素中的一个，便已严重影响航空活动的进行。