多變的風(fēng)切變 不變的是安全

田茂華

2009年3月23日，一架聯(lián)邦快遞航班號(hào)為80次的MD11從廣州白云機(jī)場起飛，在東京成田機(jī)場34L降落過程中，重著陸后三次跳起，最后前起落架先觸地折斷，左機(jī)翼觸地折斷，飛機(jī)失去控制，向左側(cè)翻滾并起火，最終倒扣在34L左側(cè)的草坪上，兩名飛行員不幸遇難。事發(fā)時(shí)，成田機(jī)場報(bào)告的風(fēng)向風(fēng)速為320度26海里/時(shí)，陣風(fēng)40海里/時(shí)。并且管制塔臺(tái)向機(jī)組通報(bào)了600米以下有風(fēng)切變。

低空風(fēng)切變，作為威脅飛行安全的頭號(hào)殺手之一，對飛行員來說并不陌生，不管針對何種機(jī)型，風(fēng)切變改出都是必須牢記并且熟練掌握的必訓(xùn)科目。

常言道：知己知彼方可百戰(zhàn)不殆。因此我們有必要通過了解風(fēng)切變來理解相應(yīng)的處置程序，從而在應(yīng)對風(fēng)切變時(shí)做到從容不迫、游刃有余。這里我們將對風(fēng)切變及其成因，機(jī)載探測設(shè)備和機(jī)組應(yīng)對方法進(jìn)行簡要分析。

低空風(fēng)切變的認(rèn)知

低空風(fēng)切變是指大氣底層的風(fēng)在水平方向或垂直方向一定距離上風(fēng)向或風(fēng)速存在明顯差異的現(xiàn)象。

根據(jù)空間的不同，可分為垂直風(fēng)切變和水平風(fēng)切變；根據(jù)與飛機(jī)相對位置的不同，又可分為順風(fēng)切變、逆風(fēng)切變和側(cè)風(fēng)切變。ICAO根據(jù)每30米高度風(fēng)速的變化量將風(fēng)切變劃分為四個(gè)等級(jí)：0～4海里/時(shí)（含）為輕度；5～8海里/時(shí)（含）為中度；9～12海里/時(shí)（含）為強(qiáng)烈；超過12海里/時(shí)為嚴(yán)重。

在低空，風(fēng)矢量的劇烈變化，直接導(dǎo)致飛機(jī)飛行軌跡的變化。在飛機(jī)縱軸方向上風(fēng)速的改變直接影響飛機(jī)的空速，由空氣動(dòng)力原理可知，升力與空速的平方成正比，換言之：風(fēng)速對升力的影響是成指數(shù)形式放大的，因此該方向小的風(fēng)速變化也將帶來垂直軌跡上的急劇偏離。側(cè)風(fēng)切變直接影響飛機(jī)的縱向軌跡，在進(jìn)近著陸階段，針對標(biāo)準(zhǔn)寬度為45米的跑道而言，飛機(jī)突然的橫側(cè)偏離是相當(dāng)危險(xiǎn)的。垂直風(fēng)切變的表現(xiàn)形式一般都是突然的上升或下降氣流，飛機(jī)遭遇時(shí)，會(huì)在瞬間被托起或被壓下。若飛機(jī)高度低，順風(fēng)切變和下降氣流還會(huì)造成飛機(jī)觸地的危險(xiǎn)。

風(fēng)切變的成因

空間上大氣壓力的不同而形成了風(fēng)，氣壓梯度的變化引起了風(fēng)的切變，而氣壓的變化則是由溫度的改變和地形的改變引起的。所以，風(fēng)切變存在的區(qū)域必然會(huì)有產(chǎn)生大氣壓力變化的特定天氣現(xiàn)象或特殊的地理環(huán)境。

雷暴 低壓的濕熱空氣被抬升，在能量足夠大時(shí)，形成強(qiáng)對流天氣，要經(jīng)歷積云期、積雨云期和消散期三個(gè)階段。積云期為發(fā)展階段，云內(nèi)都是上升氣流，等溫線向上突，沒有降水和閃電，飛經(jīng)此區(qū)域時(shí)會(huì)遇到強(qiáng)烈的上升氣流。積雨云期為雷暴的成熟期，水滴和冰雹大到上升氣流無法托舉而產(chǎn)生降水和下降氣流，下洗速度可達(dá)750～1800米/分，是危害程度最強(qiáng)的階段。消散期表現(xiàn)為降水和下降氣流，可擴(kuò)散至15～25千米以外，而且這些氣流溫度低、密度大，會(huì)使周圍暖濕氣流抬升形成陣風(fēng)鋒，而在雷暴下相對大的范圍內(nèi)引起明顯的的風(fēng)向變化，表現(xiàn)為強(qiáng)烈的水平風(fēng)切變。

鋒面 鋒面是兩個(gè)不同溫度的氣團(tuán)相遇時(shí)形成的交匯面。由于溫度、濕度的不同導(dǎo)致了鋒面兩側(cè)的氣壓有明顯差別，因此鋒面兩側(cè)的風(fēng)速、風(fēng)向存在很大不同。如果機(jī)場區(qū)域正有鋒面快速過境時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)較強(qiáng)的風(fēng)切變。因冷鋒移動(dòng)較快所以這種風(fēng)切變持續(xù)時(shí)間較短，但冷鋒及強(qiáng)冷鋒后面風(fēng)區(qū)往往存在嚴(yán)重的低空風(fēng)切變。暖鋒伴隨的低空風(fēng)切變，由于暖鋒移動(dòng)較慢，它在機(jī)場上空持續(xù)時(shí)間相對較長，也可出現(xiàn)在距風(fēng)區(qū)較遠(yuǎn)的地方。

輻射逆溫層 輻射逆溫層一般形成于微風(fēng)或者無風(fēng)的夜晚或清晨，高度較低。由于逆溫層阻擋了垂直方向上的能量傳遞，逆溫層以下的空氣溫度低而相對穩(wěn)定，逆溫層以上的空氣風(fēng)速大而相對活躍。于是，當(dāng)飛機(jī)穿越該逆溫層時(shí)，會(huì)遇到風(fēng)的垂直切變。

地形影響 地表的不均勻會(huì)造成氣流的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。例如，山體和建筑的阻擋會(huì)改變氣流方向，氣流通道的擴(kuò)張與收窄直接影響氣流的速度。因此，機(jī)場附近如果存在高大的建筑、樹林或者較低的山坡，當(dāng)強(qiáng)風(fēng)吹過這些障礙物時(shí)，就可能會(huì)引起低空風(fēng)切變。

風(fēng)切變的探測和識(shí)別

為了減小風(fēng)切變對飛行安全的影響，如今的飛機(jī)都裝備有先進(jìn)的風(fēng)切變探測設(shè)備，在一定程度上降低了風(fēng)切變造成嚴(yán)重危害的概率。但是，這些探測設(shè)備也仍然存在些許局限性。

反應(yīng)式風(fēng)切變警告系統(tǒng)

以A320飛機(jī)為例，整個(gè)探測系統(tǒng)主要由ADIRU、FMGC、FAC、DMC、FWC組成。FAC根據(jù)飛行形態(tài)預(yù)先制定一個(gè)最低安全狀態(tài)能量的閾值。該功能工作時(shí)，F(xiàn)AC通過ADIRU所傳送的姿態(tài)、加速度，計(jì)算空速、真空速、地速。坡度、風(fēng)等數(shù)據(jù)，對迎角數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，以獲得精確的能量水平，再將此能量水平與閾值進(jìn)行對比。一旦該能量水平低于閾值，飛機(jī)便觸發(fā)“WINDSHEAR”的紅色目視警告信息以及伴隨有“WINDSHEAR”的語音警告。因此，當(dāng)該警告觸發(fā)時(shí)，表明飛機(jī)此時(shí)已進(jìn)入風(fēng)切變條件中，情況必定十分危急，飛行員必須立即采取改出動(dòng)作。

該功能只在有限的范圍內(nèi)工作：飛機(jī)沒有處于光潔構(gòu)型，以及起飛離地后3秒鐘～400米或者是著陸時(shí)從400米到15米的無線電高度階段。

預(yù)測式風(fēng)切變系統(tǒng)（PWS）

風(fēng)切變預(yù)測，是氣象雷達(dá)的功能之一。基于多普勒效應(yīng)，雷達(dá)天線發(fā)出X波段的射頻脈沖信號(hào)經(jīng)風(fēng)切變氣流中的水分反射后在回波脈沖信號(hào)中產(chǎn)生一個(gè)多普勒頻移，雷達(dá)收發(fā)機(jī)通過相位檢波器對回波信號(hào)進(jìn)行檢測得到多普勒頻移量，據(jù)此頻移量計(jì)算出飛機(jī)與氣流之間的相對速度，然后再根據(jù)飛機(jī)速度計(jì)算出氣流速度。當(dāng)計(jì)算出的氣流速度變化率達(dá)到一定數(shù)值，將觸發(fā)風(fēng)切變警告。

該功能只能探測含水氣的風(fēng)切變，而不能探測“干式”風(fēng)切變。其工作范圍也是有限的，只能在700米高度以下工作。對于波音飛機(jī)，15～360米高度區(qū)間才有目視及語音警告輸出，水平探測距離3nm，而對于空客飛機(jī)，則在15～450米區(qū)間有輸出，探測距離達(dá)5nm。PWS探測功能的天線掃掠角度因雷達(dá)不同而有所差異。如霍尼韋爾RDR-4B雷達(dá)天線的掃掠角度為±45°，報(bào)警范圍±25°，而柯林斯WXR-2100雷達(dá)天線掃掠角度為±60°，報(bào)警范圍±30°。

其他識(shí)別方法

由于探測設(shè)備的局限性，飛行員還應(yīng)充分利用其他的輔助手段來幫助自己識(shí)別風(fēng)切變：

1、其他飛行機(jī)組的報(bào)告以及塔臺(tái)管制員的報(bào)告是獲得風(fēng)切變信息的重要來源之一。

2、通過目視判斷可見的征兆來作為一個(gè)輔助的預(yù)判工具。一旦前方出現(xiàn)低空風(fēng)切變，常會(huì)伴有目視征兆，所以目視判別作為一個(gè)輔助工具較為直觀。通常，在夜晚，閃電也許是唯一的目視線索，在白天，以下線索可以為飛行員提供一定的參考：鄰近的云向不同方向大范圍移動(dòng)；煙柱的切變并向不同方向飄散；在颮線前的滾軸云；颮線前被陣風(fēng)吹起的揚(yáng)塵；受強(qiáng)烈的地面陣風(fēng)影響樹、旗幟等；機(jī)場周圍的風(fēng)袋指示不同的風(fēng)向風(fēng)速；對流云下部被下沖氣流吹起的揚(yáng)塵；雨幡，特別是與對流云同時(shí)出現(xiàn)；伴隨著持續(xù)的波型莢狀云、漏斗云、龍卷風(fēng)等。

如何應(yīng)對風(fēng)切變

那么，在飛行過程中通過上述設(shè)備和方法判斷和識(shí)別出風(fēng)切變后，作為飛行機(jī)組應(yīng)當(dāng)如何應(yīng)對風(fēng)切變呢？

首先，飛行員應(yīng)不斷的豐富自己航空氣象方面的知識(shí)以更好的認(rèn)知風(fēng)切變這一天氣現(xiàn)象，了解風(fēng)切變的形成原因和危害，在飛行前仔細(xì)閱讀并分析氣象文件，以避開那些潛在的風(fēng)切變。如果在氣象報(bào)文中看到：雷暴、強(qiáng)降水、揚(yáng)塵、溫度露點(diǎn)差較大（差值越大，濕度越低），包括其他線索如陣風(fēng)、溫度變暖趨勢、積云等這些信息時(shí)，就需要特別注意了。

就像手冊中所說的“對于可能產(chǎn)生風(fēng)切變的天氣條件的認(rèn)識(shí)能減少遭遇風(fēng)切變的風(fēng)險(xiǎn)。研究氣象報(bào)告和聽塔臺(tái)的報(bào)告能幫助機(jī)組評估起飛和落地期間可能遇到的天氣情況。”

其次，在日常的飛行實(shí)施中，要嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)程序和標(biāo)準(zhǔn)喊話，注意機(jī)組分工和對飛機(jī)儀表的密切監(jiān)控，早發(fā)現(xiàn)、早提醒；在模擬機(jī)訓(xùn)練中，加深理解風(fēng)切變改出的操作程序和內(nèi)在邏輯，并嚴(yán)格按照機(jī)型規(guī)定的操作程序?qū)嵤┎倏v，加強(qiáng)訓(xùn)練，鞏固相關(guān)技術(shù)，以提高自身的飛行技能。

第三，要明確“任何種類的風(fēng)切變對飛行安全都是一種嚴(yán)重的威脅”，應(yīng)對低空風(fēng)切變最好的方法就是規(guī)避它。盡管飛行機(jī)組在模擬機(jī)上進(jìn)行過風(fēng)切變科目的訓(xùn)練，但在實(shí)際飛行中，風(fēng)切變的改出可能要困難的多。因?yàn)閷?shí)際飛行中所遇到的風(fēng)切變比模擬機(jī)上模擬出來的要更復(fù)雜、更多變、更難以識(shí)別。所以，在實(shí)際飛行中，飛行機(jī)組應(yīng)調(diào)整好心理，端正態(tài)度，強(qiáng)化情景意識(shí)，遵循“識(shí)別—規(guī)避—預(yù)防—改出”的順序來應(yīng)對風(fēng)切變，切不可大意，不可抱有僥幸的心理盲目蠻干。