顛簸對(duì)飛機(jī)的影響

摘要：顛簸對(duì)飛行有很大影響，飛機(jī)在飛行中遇到擾動(dòng)氣流時(shí)，將受到不均勻的空氣動(dòng)力沖擊，造成飛機(jī)左右搖晃、前后巔頓、上下拋擲，即為飛機(jī)顛簸。尤其是當(dāng)顛簸強(qiáng)烈時(shí)，1分鐘內(nèi)，飛機(jī)可上下拋擲幾十次，高度變化幾十米，造成飛行員操縱困難，會(huì)使飛機(jī)的結(jié)構(gòu)遭到破壞，甚至?xí)蹟鄼C(jī)翼，造成機(jī)毀人亡事故。本文對(duì)中度以上的顛簸進(jìn)行天氣系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生高空顛簸的最主要原因是空中風(fēng)切變和溫度差異。風(fēng)切變有垂直風(fēng)切變和水平風(fēng)切變兩種，溫度差異也分垂直溫度差和水平溫度差。水平風(fēng)切變和水平溫度差范圍相對(duì)較大，對(duì)顛簸的產(chǎn)生其主要作用，但飛機(jī)在起飛和著陸時(shí)遇到的低空顛簸，則主要來(lái)自風(fēng)的垂直切變

關(guān)鍵詞：顛簸指數(shù) 鋒面 飛機(jī)影響

中圖分類號(hào)： P407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)1672-3791（2015）05（a）-0000-00

1 產(chǎn)生顛簸的天氣系統(tǒng)

1.1 鋒面

出現(xiàn)在冷鋒、暖鋒及固囚鋒上的統(tǒng)稱鋒面顛簸，高空冷暖空氣的交界面顛簸最強(qiáng)，在鋒面移動(dòng)的過(guò)程中，愈近鋒區(qū)的地方，顛簸愈強(qiáng)。鋒區(qū)的顛簸強(qiáng)度不僅與溫度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)有關(guān)，而且與氣流的輻合輻散有關(guān)，氣流輻合越強(qiáng)則顛簸越強(qiáng)。相反氣流越弱，顛簸弱一點(diǎn)。

1.2 高壓脊

高壓脊線兩側(cè)500千米之間內(nèi)可產(chǎn)生中度以上顛簸，高壓脊形勢(shì)下出現(xiàn)的顛簸常常在脊線的急流兩側(cè)對(duì)稱分布，顛簸的厚度在急流軸上下各1000米左右。

1.3 地面氣旋

當(dāng)高空有急流配合，地面氣旋以大于等于1百帕/小時(shí)的速度加深時(shí)，可預(yù)報(bào)有中度以上顛簸。當(dāng)?shù)孛鏆庑桑腋呖粘霈F(xiàn)風(fēng)速大于70米/秒的急流軸時(shí)，則在地面至對(duì)流層頂中，都會(huì)產(chǎn)生中度以上的顛簸。

1.4 高空切斷低壓

在高空切斷低壓形成初期，在氣流輻合及輻散處很少出現(xiàn)顛簸，隨著切斷低壓的發(fā)展，在閉合低壓與西風(fēng)氣流之間的切變線附近，往往出現(xiàn)中度顛簸。

1.5 高空低渦

飛機(jī)穿越高空低渦飛行時(shí)，高空風(fēng)雖小，但風(fēng)向大轉(zhuǎn)，飛機(jī)上小拋擲很厲害。飛機(jī)穿越高壓脊或者橫穿等高線的區(qū)域和等溫線密集區(qū)，可產(chǎn)生飛機(jī)顛簸。

2 幾種特殊環(huán)境下的顛簸

2.1 云中顛簸

在積狀云中由于氣溫和空氣密度分布不均，云內(nèi)會(huì)出現(xiàn)異常強(qiáng)烈的垂直和水平湍流，飛機(jī)靠近時(shí)，出現(xiàn)強(qiáng)烈顛簸。有一次本場(chǎng)上空訓(xùn)練飛行反映高空顛簸厲害。當(dāng)時(shí)天氣形勢(shì)是高空700百帕，有切變線；850百帕西南氣流，有水汽輸入，所以引起的顛簸。經(jīng)常乘坐飛機(jī)的人都知道，飛機(jī)進(jìn)入云層后會(huì)有顛簸產(chǎn)生，特別是在淡積云、強(qiáng)雨區(qū)中顛簸尤為強(qiáng)烈，而在晴空飛行時(shí)則比較平穩(wěn)。

2.2 晴空顛簸

指晴空湍流所產(chǎn)生的顛簸，多出現(xiàn)在對(duì)流層上層或平流層下層，有以急流區(qū)附近出現(xiàn)得最為頻繁而強(qiáng)烈。晴空湍流出現(xiàn)對(duì)有較強(qiáng)的風(fēng)切變和較大的風(fēng)速脈動(dòng)，對(duì)飛機(jī)顛簸產(chǎn)生影響的渦旋尺度為20—200米。。晴空顛簸是通常出現(xiàn)在6000米以上高空與對(duì)流云無(wú)關(guān)的亂流。空中沒(méi)有云，冷溫度平流，由于它不伴有可見(jiàn)的天氣現(xiàn)象，飛行員難以預(yù)先發(fā)現(xiàn)，對(duì)飛行威脅很大。晴空湍流出現(xiàn)的高度為6000-15000米，1萬(wàn)米高度附近最多。湍流區(qū)往往有明顯的邊界，無(wú)過(guò)渡區(qū)。湍流區(qū)水平寬度約為10萬(wàn)米，順向的長(zhǎng)度約20萬(wàn)米，厚度大約在200-1500米之間。但在晴空萬(wàn)里的藍(lán)天中，有時(shí)也會(huì)象平靜的海面下藏有暗流一樣，偶爾會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的擾動(dòng)氣流，使飛機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)烈顛簸，即 “晴空顛簸”。它一般產(chǎn)生在7000米以上的高空，寬約100公里、厚約1000米的范圍內(nèi)。這種顛簸雖然不可能造成惡性飛行事故，但機(jī)組處理不當(dāng)，也可以造成旅客重傷，甚至危及人身安全。在飛機(jī)遇到晴空顛簸時(shí)，機(jī)組應(yīng)采取措施脫離顛簸區(qū)，乘客則需留意座椅上方“系好安全帶”的提示燈，燈亮?xí)r，及時(shí)系好安全帶，以防意外。

2.3 地形顛簸

山區(qū)出現(xiàn)山谷風(fēng)環(huán)流，可產(chǎn)生具有強(qiáng)烈湍流的積雨云等對(duì)流天氣。比如有強(qiáng)氣流和地形波而造成的飛機(jī)顛簸，由于對(duì)流云不均勻產(chǎn)生的湍流而引起的飛機(jī)顛簸等。在山脈的北風(fēng)坡，常常出現(xiàn)各種尺度的湍流渦旋，當(dāng)氣流流經(jīng)山脈時(shí)，在合適的層結(jié)條件下，可產(chǎn)生山地坡。形成山谷風(fēng)，和焚風(fēng)現(xiàn)象，而引起的顛簸。飛機(jī)飛過(guò)上述地區(qū)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生顛簸。

2.4 大風(fēng)顛簸

除了上述幾種天氣系統(tǒng)顛簸外，洛陽(yáng)由于地形原因，冬季和春季，洛陽(yáng)機(jī)場(chǎng)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)大風(fēng)天氣。洛陽(yáng)機(jī)場(chǎng)歷史記載最大風(fēng) 40米/秒。近10年資料冬季沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)20米以上的大風(fēng)。2014年春季和冬季大風(fēng)天氣頻繁不斷，洛陽(yáng)機(jī)場(chǎng)發(fā)布大風(fēng)天氣警報(bào)14次，都是在平均風(fēng)10米/秒。陣風(fēng)15米/秒.其中最大一次，地面大風(fēng)20米/秒。高空風(fēng)速大于25米/秒。2015年1月18日，700百帕高空3000米高度，最大風(fēng)速達(dá)到32米/秒。850百帕高度風(fēng)速顯示22米/秒。地面風(fēng)速最大風(fēng)速達(dá)到了15米/秒。訓(xùn)練飛機(jī)訓(xùn)練時(shí)反映高空顛簸厲害。所以，顛簸對(duì)飛機(jī)有很大影響，所以訓(xùn)練飛機(jī)飛行過(guò)程中，一定要提醒注意系好安全帶，防止意外傷害。

3 顛簸的預(yù)報(bào)

依據(jù)航空氣象學(xué)，將飛機(jī)在飛行中遇到的顛簸分成三種等級(jí)：輕度顛簸；中度顛簸、嚴(yán)重顛簸。目前大氣探測(cè)手段有限，無(wú)法直接探測(cè)到顛簸情況，只能靠機(jī)組回饋信息做顛簸的預(yù)報(bào)。這往往又滯后性。得不到的及時(shí)的應(yīng)用。

從產(chǎn)生大氣擾動(dòng)的一般原理出發(fā)，根據(jù)理論和經(jīng)驗(yàn)，用探測(cè)資料和數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品計(jì)算特征指數(shù)。

大氣擾動(dòng)氣層生成的一般原理出發(fā)研究產(chǎn)生飛機(jī)顛簸的天氣形勢(shì)和環(huán)境條件，如高空槽、切變線、高空急流和高空脊處容易產(chǎn)生顛簸，另外根據(jù)飛行實(shí)踐，了解到衛(wèi)星云圖上有很多特別的卷云型與飛機(jī)顛簸相聯(lián)系。

根據(jù)理論和經(jīng)驗(yàn)用探測(cè)資料和數(shù)值預(yù)報(bào)預(yù)報(bào)產(chǎn)品計(jì)算各種顛簸指數(shù)、等進(jìn)行診斷分析和預(yù)報(bào)。

4 飛機(jī)進(jìn)入顛簸區(qū)后應(yīng)采取的措施

飛行員應(yīng)與空中交通管制人員合作，盡量避開(kāi)顛簸區(qū)，如果一旦進(jìn)入，或者必須要穿越急流區(qū)，采取以下方式進(jìn)行操作。

1）飛行中遇到強(qiáng)烈湍流，最好的脫離辦法是改變高度。因?yàn)轭嶔雍穸炔怀^(guò)1000米，強(qiáng)顛簸層厚度只有幾百米，顛簸層水平尺度多數(shù)在100千米以下，所以，采取改變高度的脫離方法，更能迅速逃脫顛簸區(qū)。

2）預(yù)計(jì)進(jìn)入急流區(qū)時(shí)，飛行員應(yīng)當(dāng)采取的動(dòng)作從急流軸一側(cè)保持平飛以小于30度的角度進(jìn)入。順風(fēng)進(jìn)入急流中飛行，不要從急流軸正下方進(jìn)入，以避免或減輕飛機(jī)顛簸。

5 小結(jié)

飛機(jī)顛簸是特定天氣形勢(shì)和地理?xiàng)l件下的產(chǎn)物，它的形成和發(fā)展是有規(guī)律可循的，如何正確與預(yù)報(bào)空中顛簸區(qū)，使航空氣象部門工作的主要任務(wù)之一。當(dāng)預(yù)報(bào)某區(qū)有顛簸時(shí)，盡量避開(kāi)顛簸區(qū)，以避免飛行的安全與正常。

易產(chǎn)生顛簸的天氣系統(tǒng)是鋒面、高壓脊、地面氣旋和高空切斷低壓；在積狀云中，飛機(jī)顛簸的頻率和強(qiáng)度最大。

顛簸水平從幾千米到四五百米千米不等，顛簸層厚度一般不超過(guò)1000米。飛行實(shí)踐證明，飛行中遇上顛簸一般只需要改變飛行高度1—2千米，就可減輕或避免顛簸。

飛機(jī)在起飛或著陸時(shí)，低空顛簸的主要原因是垂直風(fēng)切變。航線飛行時(shí)，高空顛簸主要是有水平風(fēng)切變和水平溫差而造成。

參考文獻(xiàn)

[1] 包云軒.氣象學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2002.

[2] 趙樹(shù)海.航空氣象學(xué)[M].北京：氣象出版社，1994.

[3] 劉建文.天氣分析預(yù)預(yù)報(bào)物理量計(jì)算基礎(chǔ)[M].北京：氣象出版社，2005.