低空風切變的預防與應對研究

摘要：低空風切變來無影、去無蹤，嚴重威脅航空飛行安全，特別是在起飛、著陸階段，航空器機動能力有限，風切變可謂是航空器的無形殺手，所以航空界一直致力于風切變的防范與應對的研究。文章闡述了風切變對飛行的影響以及對低空風切變的防范和應對，希望對飛行安全的保障有所幫助。

關鍵詞：低空風切變；航空飛行；飛行安全；順風切變；逆風切變；著陸事故 文獻標識碼：A

中圖分類號：TN958 文章編號：1009-2374（2015）33-0009-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.33.006

1 概述

據有關機構統計表明，風切變是進近著陸事故的主要原因，是造成重大傷亡事故的第九大原因，由風切變造成的不安全事件和事故不勝枚舉。比如，2000年6月22日，武漢航空運七飛機在王家墩機場進場中受垂直風切變影響墜毀；2014年6月16日19時02分，某航空公司A320-200型航空器在廈門高崎機場著陸過程中遭遇低空風切變，造成在復飛過程中機尾擦地。

由此可見，低空風切變對飛行中的航空器所產生的威脅是相當可怕的，我們必須認識它、研究它、防范它，才能保障航空器飛行的安全。

2 低空風切變的定義及其分類

2.1 定義

低空風切變，是指在600米高度以下的平均風向量在空間兩點之間（“兩點之間”通常取30米）的差值，通俗地講，就是600米高度以下空間兩點之間的風向風速發生突然變化的現象。航空領域中風切變的定義是風向和/或風速迅速變化導致空速變化大于15海里/小時，或垂直速度變化大于500英尺/分鐘。

2.2 分類

根據不同的風場空間結構，風切變可分為三種類型：（1）水平風的垂直切變，在垂直方向上，一定距離內兩點之間風向量的改變；（2）水平風的水平切變，在水平方向上兩點之間風向量的改變；（3）垂直風的切變，指升降氣流在水平方向上兩點之間的改變。根據風切變的表現形式，可以歸納為四種，包括：（1）順風切變；（2）逆風切變；（3）側風切變；（4）垂直風切變。

3 低空風切變對飛行的影響

下面我們分析不同的風切變形式對航空器進近著陸的影響。

3.1 順風切變

順風切變指的是航空器從小的順風進入大的順風區域，或者從逆風進入無風或順風區域，以及從大的逆風進入小的逆風區域等情況。航空器遇到順風切變時，空速會突然減小，升力下降，航空器向下掉高度。有三種情況：

3.1.1 如果風切變層相對于跑道的高度較高，航空器通過切變線后空速減小，升力降低，機頭下俯，航空器快速下降到標準下滑線以下。飛行員必須及時加大油門，增加地速，拉起機頭使航空器上升到下滑線之上擺脫風切變的影響，并調整空速、重新切入下滑道或以適當的下降率完成著陸動作。

3.1.2 如果風切變層相對于跑道的高度較低，飛行員只能完成增速、拉升的動作，而來不及做增大下滑角、減小空速的修正動作，致使航空器以較大的地速接地，導致接地過晚，滑跑距離增大，如果跑道剩余距離不足，極易沖出跑道。

3.1.3 如果風切變層相對于跑道的高度更低，飛行員來不及采取改出動作，航空器未到跑道就觸地，造成航空事故。

3.2 逆風切變

逆風切變指的是航空器從小的逆風進入大的逆風區域，或從順風進入無風或逆風區域，以及從大的順風進入小的順風區域等情況，它使航空器空速增加，升力增大，航空器上升，危害相對輕些。在航空器遇到逆風切變時，航空器被抬升，導致航空器高于正常的下滑線，飛行員面臨的問題是怎樣消耗掉航空器過高的高度和過大的空速，因風切變所在的高度不同也有三種情況：

3.2.1 如果風切變層相對于跑道的高度較高，飛行員有足夠的時間把航空器改出，并完成著陸。

3.2.2 如果風切變層相對于跑道的高度較低，飛行員減小推力進行修正，使航空器下降到下滑線之下重新切入正常的下滑線，由于此時離地很近，再做修正動作已來不及，航空器未到跑道頭就觸地了。

3.2.3 如果風切變層相對于跑道的高度更低，飛行員往往來不及采取修正動作，航空器已接近跑道，由于遭遇逆風切變，航空器高度較高，接地過晚，航空器有可能沖出跑道。

3.3 側風切變

側風切變指的是航空器從一種側風或無側風狀態進入另一種明顯不同的側風狀態。航空器在進近著陸時遇到側風切變，會產生側滑、帶坡度，使航空器偏離預定下滑方向，飛行員要及時修正，如果側風切變層的高度較低，飛行員來不及修正，航空器會帶坡度和偏流接地，很可能導致機翼觸地或航空器偏出跑道。

3.4 垂直風切變

垂直風切變指的是航空器從無明顯的升降氣流進入強烈的升降氣流區域的情形。垂直風對航空器進近著陸的影響主要是對航空器的高度、空速、俯仰姿態和桿力的影響。特別是強烈的下降氣流，往往有明顯的突發性，強度很大，會使航空器突然下沉，對航空器的危害特別嚴重，如果航空器所處的高度較低，很容易直接把航空器拍到地面導致墜機。由此可見，不論風切變造成的是航空器升力減小還是升力增大，風切變發生的高度越低，對飛行的影響越大。這是因為航空器在起飛和著陸時速度比較小，所受阻力大，可以用以加速的剩余推力也到了最低限，機動能力大打折扣，改出余度極其有限，而且從遭遇風切變到從風切變中改出，大約只有20秒的時間，所以處于起飛、著陸階段的航空器遇到風切變是最危險的。

4 風切變出現的氣象條件

低空風切變出現的條件包括雷暴、鋒面、輻射逆溫層的低空急流、地形和地物。

4.1 雷暴

雷暴的下降氣流可造成兩種不同的風切變：一種是由下沖氣流造成的風切變，特點是范圍小、壽命短、強度大；另一種是下沖氣流到達地面后向四周傳播，最遠可達20公里，往往不易發現，對飛行威脅較大。

4.2 鋒面

鋒面兩側溫差大于等于5攝氏度，移動速度大于等于55千米/小時的鋒面附近，一般都會產生較強的風切變。

4.3 輻射逆溫層的低空急流

當晴夜產生強輻射逆溫時，在逆溫層頂附近常有低空氣流，高度從100米至幾百米不等。逆溫層阻擋了風速動量向下傳遞，造成地面風向不定且微弱，這樣上層氣流與地面附近之間形成了較大的風切變。低空急流形成于日落后，日出前最強，日出后逐漸消失，秋冬季節發生得比較頻繁。

4.4 地形和地物

當出現大風且有5米/秒的風速變化量時，機場周圍較多的山脈或復雜的地形、地物也能導致低空風切變的產生。例如，白云機場北面山體形成一個倒“V”字形，在大風、雷雨過境條件下，容易產生低空風切變。

5 低空風切變的預防和應對措施

低空風切變的預防和應對，首先要做的就是對低空風切變的判別和規避，其次是在遭遇低空風切變時如何應對。

5.1 低空風切變的判別與預測

主要包括目視判別法、座艙儀表判別法、機載專用設備和地面探測判別。

5.1.1 目視判別法。此方法主要觀察雷暴云體下的雨幡、滾軸狀云、雷暴冷性外流氣流的沙暴堤、強烈搖晃的地物和地面地形等。通過目視判斷，可以直觀地判斷風切變，為機組提供心理準備，并提前做好飛行預案。

5.1.2 座艙儀表判別法。主要觀察空速表、高度表和升降速度表、俯仰姿態指示器的變化。在可能出現風切變的天氣、地形條件下，當這些座艙儀表指示發生異常指示時，機組應提高對風切變的警惕。根據波音公司規定，空速瞬間改變15～20標立/小時，或者下降率短時變化量達500英尺/米時，或者姿態角瞬間產生5度的變化量時，可判定遭遇強風切變，須立刻中止進近或復飛。

5.1.3 通過機載專用設備和地面探測設備結合判斷。利用近地警告系統（EGPWS）風切變警告系統和氣象雷達（WXR）的前視風切變（PWS）探測系統來探測并判斷是否進入風切變區域。氣象部門可借助地面氣象雷達和各風場探測點取得的數據預測、判斷風切變出現的時間、位置、高度和強度。

5.2 遠離低空風切變

這是應對低空風切變最好的方法。我們將結合氣象、管制、飛行來闡述相應的預防、應對措施。

5.2.1 氣象部門。（1）氣象部門要通過各種手段和設備的投入（如增加風場探測點）來提高低空風切變的預報準確度；（2）當探測到或預測到低空風切變時，要及時發布低空風切變警報（包括對外發布特選報，電話通知相關管制部門），以便管制部門和航空公司做好應對預案；（3）當接到管制部門等相關單位報告低空風切變時，要詳細了解風切變的具體情況并及時發出低空風切變警報。

5.2.2 管制部門。管制部門要做好以下措施：

第一，管制員要做好以下三個提醒：（1）當接到氣象部門、飛行機組或其他管制部門轉告的關于風切變的信息時，要及時將風切變的具體信息通知相關機組并提醒其做好飛行預案，以便機組提前做出有利的決斷；（2）當起降地帶出現陣風和不穩地氣流以及雷陣雨過境時，要將具體的天氣實況通報給機組，提醒機組注意風切變的存在和影響；（3）通過目視判斷，在起降地帶和起飛、降落路徑上可能存在風切變時，及時提醒機組。

第二，當接到氣象部門風切變報告或者收到起降中的機組報告遭遇風切變時，可采取以下行動：（1）除了向后續航空器通報風切變信息外，在機場自動終端情報系統中發布風切變的信息，以便在本場起降的機組盡早了解風切變的信息，做好心理準備；（2）一般情況下，低空風切變持續時間僅為十幾分鐘，可根據低空風切變出現的位置，從接到低空風切變報告開始，暫停起飛或降落20分鐘避免后續航空器遭遇風切變；（3）條件許可時，可通過改變起降方向來規避風切變。對于多跑道機場，可以改到相鄰跑道降落或起飛，暫停該條跑道的起飛或降落，從而避開風切變；（4）如果進近中的航空器報告遭遇風切變，可指揮后續航空器中止進近。

5.2.3 飛行機組。規避和應對低空風切變，機組的決斷和行動正確與否直接決定著航空器的運行安全，飛行人員不僅要牢固掌握低空風切變的相關知識，還要掌握過硬的飛行技術。同時，飛行機組還要做好以下兩點：（1）對風切變要有充分的心理準備。對于可能存在風切變的機場，要從多方面收集有關風切變的信息，包括天氣預報和實況報、機場通播、管制員報告、其他機組報告、目視觀察等，對造成影響的風切變要詳細分析、提前做好應對預案，并做出正確的決斷，比如延遲進近或起飛、中止進近等；（2）利用機載氣象雷達判斷前方是否存在風切變或密切觀察座艙儀表的指示，判斷是否遭遇風切變，提前做好風切變的防范和應對預案。

5.3 當航空器遭遇低空風切變時的應對措施

此時，飛行員迅速采取改出動作是最為重要的，同時管制員應積極予以協助和配合機組行動。

5.3.1 飛行員行動。遭遇低空風切變時，飛行員應當做好以下三點：（1）必須嚴格按照操作手冊中關于低空風切變的操作程序采取行動；（2）做好正副駕駛的分工協作，避免分工不清而導致混亂；（3）進近中的航空器，中止進近，并盡快爭取高度，同時向管制員報告復飛，視時機報告低空風切變的具體情況。

5.3.2 管制員行動。管制員必須迅速反應，緊密配合機組的行動，調配其他航空器進行避讓，并了解低空風切的具體情況，包括高度、位置、風速變量、強度、對飛行的影響等，同時通報后續航空器和氣象部門關于低空風切變的情報。如果后續航空器堅持繼續進近，則要拉大起飛、落地間隔，確保航空器復飛時有足夠的沖突解脫空間，防止飛行沖突。

5.4 加強風切變相關知識的培訓

應對低空風切變，需要空地協調配合，它是一個整體的行動。不僅飛行人員，管制員也要熟悉了解低空風切變的特點、危害、形成、判斷和防范、應對措施，飛行和管制部門要加強培訓，特別是在低空風切變易發季節，要進行相關的復訓，加強應對低空風切變的管制和飛行模擬機的訓練，掌握過硬的管制和飛行技術，提高處置低空風切變的能力。飛行和管制部門要建立交流機制，了解對方的處置程序和措施，提高共同應對低空風切變的應急處置能力。

6 結語

通過分析，我們清楚地認識到低空風切變對航空器飛行安全的嚴重危害，需要特別加以防范。我們不僅要掌握低空風切變的特點、成因和探測方法，還要給予高度的重視，不斷改進探測技術和手段，探索出防范和應對低空風切變的方法、手段和程序，而且氣象、飛行和管制等部門必須緊密配合，只有這樣才能保障航空器飛行安全。

參考文獻

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作者簡介：黃陽廣（1976-），男，廣東澄海人，供職于中國民用航空中南地區空中交通管理局管制中心，碩士，研究方向：航空安全。

（責任編輯：周 瓊）