沙尘天气下的航班运行控制策略研究

□ 山东航空股份有限公司 李乃龙/文

2018年5月7日，国内某航A320飞机执行库尔勒—兰州航班，在库尔勒过站期间飞机遭遇沙尘暴，机务检查双发进气道有砂石吹入，经评估须更换发动机。同一时段，另一公司B737飞机执行库尔勒—郑州航班，同样在库尔勒过站期间双发进气道有砂石吹入。沙尘暴来临前机务及时安装了飞机随机携带的发动机保护罩，飞机发动机虽受损较小免于换发，但是仍然停场检查了数日，对飞行安全、航班运行造成较大影响。

从以上两个实际案例可以看出，沙尘天气是影响民航航班安全运行的恶劣天气之一，需要航空公司运行控制部门予以高度重视，采取积极应对措施，以减轻或避免沙尘天气给航空运行安全带来的危害。本文从沙尘天气的定义及分类、我国沙尘天气分布的时空特征对航空气象中的沙尘天气进行解读。分析沙尘天气对民航运行及运行安全的影响，提出沙尘天气下的航班运行控制策略，以保证航班运行的平稳与安全。

沙尘天气定义及分类

沙尘天气是指大风将地面的尘土、沙粒等颗粒物卷入空中，使空气变得混浊、能见度下降的天气现象。在我国北方地区，沙尘天气是影响较大的主要灾害性天气之一。沙尘天气的等级划分主要依据沙尘天气发生时的水平能见度，同时参考风力大小，将沙尘天气划分为五个等级：浮尘、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴、特强沙尘暴。

根据最新版《民用航空气象地面观测规范》（AP-117-TM-2021-01R2），风沙天气是指大量的沙土被风吹起漂浮空中，使能见度变差的现象。风沙天气是航空气象中的九类天气现象之一，包括扬沙（SA）、高吹沙（BLSA）、低吹沙（DRSA）、沙暴（SS）、高吹尘（BLDU）、低吹尘（DRDU）、尘暴（DS）七种天气现象。

在土地沙化严重的地区特别是沙漠地区还有一种特殊的沙尘天气——哈布（Haboob）沙暴，它是由雷暴产生的冷性下沉气流将地面的尘土和沙粒猛烈地吹到空气中形成的一种尘暴或沙暴。虽然哈布沙暴持续时间较短，通常持续10到30分钟，但它的强度相当强烈。哈布沙暴的移动速度极快，沙尘墙的水平尺度可能超过100公里，垂直方向能够上升至雷暴底部。沿着湍流冷空气外流经常形成快速旋转的旋风，引起巨大的尘旋风或者沙旋风。

我国沙尘天气分布时空特征

我国的西北与华北干旱、半干旱地区是沙尘天气主要发生地，而且主要发生在每年的冬春季节（2～5月份）。

风力、温度、降水和土壤表层状况决定了沙尘天气的形成和强度大小。沙尘天气的主要成因包括气温高、降水少、大风多，其次是生态环境破坏和城市开发建设。沙尘天气发生的动力是强风，物质基础是沙粒和尘源，热力条件的不稳定状态更利于加大风力、激发强对流天气，从而带起更多的沙尘颗粒，并且上升到更高的高度。我国西北和华北大部分地区地表多为沙地、稀疏草地和旱作耕地，植被非常稀少，属于中纬度半干旱或干旱地区。尤其是在每年的春季，由于前期降水稀少，天气变暖后气温回升，土壤松散，大量沙尘颗粒被大风吹起，在局部和大风经过地区很容易形成沙尘天气。

全世界四大沙尘暴高发地区包括中非、北美、澳大利亚和中亚。中国的西北地区有四大沙地和八大沙漠，是中亚沙尘暴高发区的组成部分，我国沙漠、戈壁及沙漠化土地主要分布在内蒙古、甘肃、新疆、青海和宁夏。我国沙尘暴天气的高发地区包括新疆境内的塔克拉玛干沙漠和内蒙古境内的巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠及毛乌素沙地。南疆盆地和河西地区则是沙尘天气的多发区。不同类型沙尘天气的空间分布范围不尽相同，其中沙尘暴主要产生于与北方沙漠及沙化土地相联系的极干旱、干旱和半干旱区内。扬沙和浮尘天气多发生于沙尘暴发生区以及其邻近地区。扬沙向东可以扩散至东北地区、黄淮海平原及其南部，向南可延伸到长江流域。浮尘天气向东南延伸至低纬度地区，包括全部黄淮海平原和长江中下游地区。相反，新疆北部和东北北部等位于上风方向的中高纬地区，很少出现浮尘天气。根据气象观测统计资料，南疆地区的沙尘暴和浮尘发生日数最多，河西地区扬沙发生日数最多。

沙尘天气对航班运行的影响

（一）沙尘天气影响航班正常运行

能见度是民用航空运行标准中一个非常重要的指标，关乎运行是否符合规章标准。沙尘天气中弥漫着大量灰尘和砂石颗粒，造成视程遮蔽，短时间内可以导致能见度急剧下降到运行标准之下，甚至有效能见度接近于零。能见度的下降将会使天气条件低于民航规章规定的最低运行标准，导致航班无法起飞和着陆，直接影响航班的运行，造成航班延误、取消、返航或备降。

目前在民用航空运行的每种机型都有生产厂商规定的风速限制，包括最大顺风分量限制、最大顶风分量限制和最大侧风分量限制。沙尘天气往往伴随着大风天气，如果地面风风速超过机型限制，则禁止飞机起降。以B737-800型飞机为例，干跑道条件下最大风速限制如表1：

表1：干跑道条件下最大风速限制（B737-800型）

大风天气时还应按照机型技术标准做好地面飞机的停留和系留。如果风速超过规定的数值，则需要考虑飞机转场。大风时机场终端区还会出现风切变和乱流，使得飞行员操作难度加大，所需着陆距离增大，影响飞机的起飞和着陆，增加了冲/偏出跑道概率，严重风切变甚至可能造成飞行事故。

（二）沙尘天气影响飞机机械部件

沙尘天气的主要危险是侵蚀（尤其是发动机风扇叶片），在重要表面集沙和灰尘，或者是堵塞。飞机起飞、着陆滑跑和滑行阶段最容易出现发动机吸入沙尘颗粒。如果发动机吸入沙尘颗粒会直接造成飞机发动机的性能衰退、甚至损坏，燃油消耗增加且EGT裕度降低，导致推力降低甚至完全丧失推力，可能导致液压系统、电源系统以及气动系统发生故障。如果沙尘颗粒进入涡轮发动机的燃烧室，则可能造成发动机出现喘振现象或者发动机熄火。沙尘颗粒还会阻塞空速管、静压孔等机身外部传感器，导致空速仪表指示不准，并产生错误的告警。

空中漫天飞舞的沙尘颗粒使电磁波发生严重衰减，并与机体表面互相摩擦产生静电效应，导致正常的地空无线电通信受到严重干扰，严重时会造成陆空通信失效，甚至是迷航，从而可能引发更为严重的不安全事件。

沙尘天气下的运行控制策略

（一）完善沙尘天气预报预警

目前能够实现实时监测沙尘天气的最有效手段是卫星遥感技术。航空公司的运控中心气象席位要充分利用增强型气象情报系统，综合民航气象中心、机场气象台、专业气象服务公司、中央气象台和航空气象报文等气象情报信息源，及时获得沙尘天气对飞行运行影响的信息，制作飞行动态预报和危险天气告警，发布沙尘天气预警，为签派放行和运行控制的实施提供更为全面的决策依据。

（二）制定沙尘天气管控措施

航空公司可以根据自身机型特点和运行区域，制定自己的沙尘天气管控措施和不正常处置预案。以某公司为例，制定了《大风沙尘天气工作程序》，规定了不同沙尘天气条件的运行控制原则、机务防护程序和飞行机组的操作程序。当预期运行时段出现浮尘（DU）天气时，正常放行。当预期航班运行时段出现扬沙（SA）、尘暴/强尘暴（DS/+DS）天气时，评估运行机场的起降情况，慎重放行。当预期运行时段出现沙暴/强沙暴（SS/+SS）天气时，禁止航班放行或者运行，同时禁止将该机场选为备降机场。当预报出现沙尘天气时，要评估飞机预计到达时刻以及过站期间均应满足运行要求。当预报平均风速等于或大于25米/秒时，禁止飞机在本场停留。

机务人员收到沙尘天气预警信息后，提前准备飞机防护堵盖、发动机整体式罩布等沙尘防护设备，做好飞机风沙防护各项准备工作。

飞行机组严格进行飞行前准备，认真研究起降机场、航路和备降机场天气，针对大风沙尘天气，做好应急处置预案。执飞机组需严格执行《飞行机组使用手册》相关补充程序，按照《在沙尘或灰尘环境中操作》规定严格执行外部安全检查、飞行前程序、滑行前程序等相关操作程序。飞行中原则上应避免飞机穿越沙尘天气，造成飞机损伤或危及飞行安全。

结论与展望

随着全球气候变暖、人类对自然资源的过度开发及不合理利用，造成土地沙化严重，沙尘天气频发，对航班运行安全的负面影响不容小觑。国际性是民航业的一个重要指标，随着运行区域的扩大，遭遇沙尘天气的概率也在增大。航班运行所面临的风险也在发生变化，对运行安全而言，提前制定好应对策略至关重要。随着气象预报手段的进步，未来对沙尘天气的监测和预报将会越来越精准。更加先进的飞机系统和新航行技术的运用也会逐渐减少复杂恶劣天气对航班运行的影响，全天候运行将会彻底实现。