淺析低空風切變和飛行安全

桑會文

摘要:本文簡單介紹了低空風切變的基本知識和其產生的天氣條件,分析了在飛機起飛著陸中幾種低空風切變的影響,并淺析了飛行中遇到低空風切變的避讓方法和措施,列舉出現代飛機上的幾種雷達探測裝置,結合一些實例加以說明,給出對付風切變的方法。

關鍵詞:低空風切變高度空速雷暴下沖氣流

中圖分類號:V22 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(c)-0239-01

在我們日常的飛行活動中,影響飛行安全的因素很多,航空氣象便是其中一個重要的因素,而其中的低空風切變在飛機的低空狀態安全的影響尤為重要。低空風切變是在飛機起飛著陸階段威脅飛行安全的危險因素。飛行中要求飛行人員能夠及時的發現它,盡量避免它,以確保飛行安全。

1 風切變的基本知識

1.1 風切變的定義描述

風切變,即空間兩點距離的風矢量差,是風空間變化率的一個特性。在氣象辭典上解釋為“某一方向上任何分量和風矢量的局地變化”,它是向量值,反映了所研究的兩點之間的風速和風向的變化,即在同一高度或不同高度短距離內風速風向的變化。

1.2 低空風切變的基本形式

低空風切變的表現形式可由飛機的相對于風矢量之間的各種不同情況,大致分為四種形式。

1.2.1 順風切變

指的是飛機從小的順風進入大的順風區,或從逆風進入無風或順風區,以及大逆風進入小逆風的情況,它使飛機空速減小,升力降低,飛機下沉,危害極大。

1.2.2 逆風切變

指的是飛機從小逆風進入大逆風區,或從順風進入無風或逆風區,以及大順風進入小順風區或無風區等情況,它使飛機的空速增大,升力增加,飛機上升,危害相對順風切變較輕。

1.2.3 側風切變

指的是飛機從一種側風或者無側風狀態進入另一種明顯不同的側風狀態。它使飛機發生側滑,滾轉或偏離航道,強烈時副翼的操作失效,無法修正。在最后進近階段和起飛狀態時對飛行的危害也很大。

1.2.4 垂直風切變

指的是飛機從無明顯升降氣流進入強烈的升降氣流區的情形。特別是當強烈的下降氣流存在時,往往具有明顯的猝發性,強度很強,令飛機突然下沉,高度損失劇烈,危害極大。當飛機在低高度的情形下時是特別危險的,它是幾種切變里對飛行影響最大的一個。

1.3 風切變產生的條件

風切變也有其產生的原因,并非憑空而出,它常與不穩定天氣相連。對于影響風切變的天氣主要有三種:1)雷暴2）鋒面3）輻射逆溫型的低空急流。

1.3.1 雷暴產生風切變

發展強烈的雷暴其下部充滿下降氣流,到達地面后輻散,形成的強冷性外流可達到

離雷暴體外20km處,因為其離開了雷暴主體而無其他可見的天氣特征,所以較難發現,對飛行的威脅較大。

可以看出無論從哪個方向進入都是先遇到逆風切變使飛機性能變好,然后由于垂直風切變和順風切變的影響飛機性能急劇變壞,危及飛行的安全。

1.3.2 鋒面產生風切變

由于鋒面兩側溫差和其他氣象要素相差甚大,鋒面中的過渡區便是低空風切切變形成的重要條件。當鋒面溫差≥5℃或移動速度≥55km/h時,都有可能產生較強的風切變,以急性冷鋒為例

1.3.3 輻射逆溫型低空急流產生低空風切變

輻射逆溫型低空急流產生的原因是由于晴夜產生的低空強輻射逆溫時,逆溫層擋住下面的空氣流動,上面的風速較大而下面的地面風很弱,且風向多變,因而穿越時會形成較大的風切變。

2 低空風切變對飛行的影響

知道了風切變的知識,重點在于分析它對飛行的影響到底怎么樣,才能得到相對應的預防、修正的方法和措施,下面將逐步分析這些影響。

2.1 順風切變的影響

順風切變時,飛機著陸中,空速會突然減小,導致升力的成倍減小,從而使飛機不能沿正常下滑線下滑,開始掉高度,嚴重的順風切變,空速減少過多,可能使飛機進入失速狀態,掉高度的現象更加的明顯,危機飛行安全的程度更高。

當風切變在相對較高的高度上發生,飛行員有比較充裕的時間可以控制飛機,及時加大油門,增加空速,待空速增加到一定值(先保證飛機速度在當時形態下失速的速度以上)后拉桿使飛機回到正常的下滑線上。當飛機在高度相對較低的時候遇到低空風切變時,修正動作進行還不完整,未來得及使飛機回到正常的下滑線上,飛機因為順風,地速較大接地,有可能造成沖出跑道,當風切變的高度進一步降低時,飛機無法有充足時間改出,由于迅速掉高度,未進跑道便接地,造成事故。

2.2 逆風切變的影響

逆風切變時,由于相對氣流增大,空速增大,產生附加升力,使飛機在進近中高出正常下滑道。飛行員進行修正時,由于可能引起的修正過多,使飛機的空速減小過多的去追求下滑道,反而使飛機掉到下滑線以下,在高度比較低時有可能造成進場過低,危及飛行安全,嚴重時也可能造成跑道外接地。所以在修正時要加強下滑道,高度和空速表的監控檢查。但是也要防止修正不足,以高高度,小地速接地,造成重著陸,嚴重時會損壞飛機結構。

2.3 側風切變的影響

側風切變中,飛機在起飛和進近著陸中會偏離正常的航道,產生滾轉,造成升力的損失,方向控制的困難。當風切變過強時,偏離過多,要立即復飛。在可以正常修正的范圍內,修正中低空會使飛機帶側滑坡度,影響著陸的安全,處理不好嚴重時可能造成飛機帶側接地沖出跑道。此時的飛行應該注意落地的飛機縱軸方向至少在跑道著陸區域內應該和跑道的中心線平行。

2.4 垂直風切變的影響

在風切變中威脅最大的就是垂直風的切變。因為垂直方向上的風切變直接作用在飛機的機體上產生直接氣動作用力,打破飛機的平衡狀態,直接影響飛機的載荷和高度,而且速度快,難改出。垂直風切變的下降氣流對飛機的著陸、起飛狀態影響更是巨大,特別是在強雷暴的下面實施的起飛著陸,飛機常常遇到嚴重的下降氣流甚至下沖氣流,而此時的飛機速度小,功率小,高度相對較低,下降氣流的氣動力直接作用于飛機上,在垂直方向上給飛機施加一個很大的向下的作用力,使飛機迅速掉高度,這時需要比正常值大許多的升力來平衡這個力,而因為高度低,可以給予改出的時間相對很短,從而很可能造成飛行事故。飛行中要加強觀察,盡量避免誤入其中。在起飛時,高度低,剩余功率小,遭遇強下降氣流,飛機的高度急劇降低,可以改出的余地幾乎沒有,飛機未來得及做改出動作的反應便撞地,所以在已知有低空風切變時,不要起飛。

而對于垂直向上的風切變,它的反映主要是在機翼的載荷上,大大增大了 機翼的負載,當突風較強烈時就有可能是機翼載荷超過最大限制值致使機翼或機身受損、破壞,影響飛機的安全。當在這種情況下時要適當的減小空速,避免空速過大,使飛機的速度在適合機動動作的范圍內,同時避免較大動作的飛機機動飛行,避免機翼的負載超過允許值。