雷雨天氣對直升機飛行的影響研究

魏仁義

摘要：惡劣天氣對于飛行器飛行的安全威脅是極其嚴重的，據有關資料顯示，每7起飛機或飛行器失事就有一起是由于惡劣天氣導致?；诖?，本文根據直升機的飛行原理入手與雷雨天氣的特征及氣象性質入手，分析提出幾點雷雨天氣對直升機的飛行作業會帶來的不利影響和飛行風險，并針對不利影響與飛行風險，給出預防與應急措施。希望通過此文能夠給以直升機作為飛行作業主體的機構，在飛行安全工作上帶來些理論啟示。

關鍵詞：直升機;雷雨天氣;飛行安全

前言

近年來，我國在民用觀光，環境監測、搶險救災、林業種植、航空拍攝甚至軍事演習等多個行業，都有直升機作為飛行搭載平臺進行飛行作業的例子。但如果忽視飛行安全問題，不僅會損毀飛行設備，還會給飛行員帶來嚴重的人身安全威脅，給航空飛行工作帶來極為慘重的損失。因此研究惡劣氣象對直升機飛行的影響，對于飛行安全工作來說意義非凡。

1. 直升機飛行原理簡述

1.1直升機的簡要構造

直升機主要是由駕駛艙、主螺旋槳、尾部輔螺旋槳、傳動軸、起落架、發動機和燃油箱、內部傳動裝置、尾梁、和尾懸翼幾部分構成。根據用途不同在不同部位搭載不同的設備，通常情況下，駕駛艙不僅包含控制直升機的控制系統，還有用于聯系地面的通信裝置和雷達設施。

1.2直升機的飛行原理

從結構上來看，直升機艙身上方有主螺旋槳，尾部安裝有輔螺旋槳。依靠發動機來給主螺旋槳動力，依靠空氣的反作用力將直升機托起，借助尾部的輔螺旋槳抵消主螺旋槳的反作用力，防止直升機因主螺旋旋轉而產生方向力矩使得機身自旋。依靠調整主螺旋槳轉速來控制升力大小，從而完成上升下降的飛行動作，此外直升機還借助旋翼來驅動使直升機傾斜以達到改變飛行方向的目的[1]。由于直升機可以垂直方向地起飛降落，所以區別于其他載人飛行器，它并不需要大面積的起飛場地，又因為它可以輕易做到動力式飛機做不到的空中懸停，因而可以達到許多其他飛行器難以完成的飛行用途。

2. 分析雷暴天氣給直升機飛行帶來的安全影響

2.1雷雨天氣成因和現象

雷雨天氣是一種自然界常發的天氣現象，這里所說的雷雨天氣指伴有雷電的強降雨天氣。它常發生在春夏季，在秋季也偶有發生。是一種強烈的對流型天氣，形成原因是由于地面熱氣流拖著懸浮小水滴往高處送，在高處汽化形成積雨云，積雨云在海拔低的地方又部分液化形成降雨區，上升水滴由于跟熱空氣的摩擦帶上負電荷，而熱空氣帶有正電荷，隨著時間推移導致積雨云帶有大量負電荷，而熱空氣帶有大量正電荷[2]。在下層的熱空氣被雨淋到變冷下落時，形成放電現象。此外，若是積雨云面積密度大的區域還會伴隨強烈的垂直氣流，因對流強度大而使云層上空液滴預冷結冰，形成冰雹現象。

2.2雷雨天氣給直升機飛行安全帶來的威脅種類

2.2.1雷擊放電現象直接擊穿擊壞飛行設備

雷雨天氣云層放電時，空氣受電離而產生耀眼的火花形成導電通路。若是直升機在飛行途中遭遇雷雨天氣，由于直升機的構造中帶有大量電子設備，會導致云層放電擊穿設備造成設備損壞。根據世界各地多起直升機遇到雷雨天氣被擊穿設備的案例的統計分析中得出，雷雨天氣中因直接雷擊損壞飛行器的各部件擊穿損毀概率約為：指南針設備2%;駕駛艙窗6%;駕駛艙7%;螺旋槳7%;尾梁21%;機翼22%;雷達天線21%。若是被擊穿部位為燃油箱，甚至會引發慘痛的飛行事故。以某起直升機失事為例，該直升機被雷擊擊穿的部位為尾梁和天線罩，尾梁處被雷擊燒穿的破損處達17cm，尾翼垂直安定器的電刷被燒毀。不光如此，在雷雨天氣云層對機身的放電過程中還會使飛機中設備被強電流磁化，使得儀表盤無法使用，嚴重降低直升機的飛行精度。

2.2.2冰雹造成機身結構形變

冰雹是由于對流強度大導致云層上方的空氣驟冷，使云層水滴直接固化成球狀固體降水，冰雹的體積大小取決于對流強度，若是對流強度能夠滿足長時間托舉冰雹滴在云層上下運動，那么冰雹便會增大體積與重量。而據資料表明，雷雨天氣中冰雹擊最嚴重的區域在0度等溫線，若是此時直升飛機剛好處于此高度，會受到冰雹由于重力原因對飛機機身的擊打。造成飛機一些設備的結構形變，損壞。仍然以一實際飛行事故例子說明，某直升機在某地上空進行飛行任務時遭遇冰雹雷雨天氣，機頭罩被冰雹擊落，雷達天線嚴重變形損壞，燃油箱側向機身凹陷變形。

2.2.3下沉氣流造成直升機顛簸

由上文可知，雷雨天氣是由于強對流天氣產生的，且經常伴隨著垂直方向的下沉氣流一同出現。這是由于大雨量的降水在對流天氣的影響下將空氣向下拉扯作用而出現的，而直升飛機受到的動力方向是與其完全相反垂直向上的，因此若是直升飛機經過雷雨天氣區域時，導致直升飛機受力不均上下顛簸。下沉氣流的流速最高可達60m/s，因此若是直升飛機的駕駛員經驗不足或者遇到強下沉氣流，不僅會導致飛機顛簸震顫，甚至會因此失控而造成飛行事故。這是因為駕駛員為了對抗下沉氣流的作用保持飛行高度與速度，會加大油門抬升，但是加大油門持續一段時間飛機突然飛出下沉氣流，而直升飛機在加油門抬升的駕駛操作下高度迅速攀升，此時的飛機極容易因此失控。

2.2.4雷雨天氣容易造成起飛降落事故

由于雷雨天氣是大雨量強對流的降雨天氣，這就導致了飛機駕駛員在艙內觀測的能見度比正常天氣低100-200米左右，且雷雨天氣常伴有大風大雨，這給直升飛機的準備升空與飛回降落工作帶來了極為不利的影響。雖然直升飛機并不需要大面積的飛行跑道，但是仍然需要專門的停機坪作為起飛降落的場地，因此直升飛機的起飛與降落仍然有著不小的駕駛難度。而雷雨天氣帶來的可見度驟低與強風強雨干擾，會使飛行員無法或很難從停機坪開始起飛，或者準確降落至停機坪。因此雷雨天氣直升機在起飛降落途中容易發生飛行事故。

3. 直升飛機飛行應對雷雨天氣的具體措施

3.1以預防為主，做好氣象監測管理工作

避免在雷雨天氣實施飛行作業，此外配置直升飛機的機構還應當加強氣象監測水平，需要通過氣象技術手段對即將來臨的雷雨天氣做出準確預測，再針對氣象信息對飛行作業時間進行合理規劃，盡量避免飛機飛行途中遇到雷雨天氣。要根據天氣現象結合氣象技術分析雷雨天氣的周邊地區資料，再用技術手段測算雷雨天氣到達的時間，科學規避惡劣天氣飛行。如果出現強降雨、颶風等天氣需要關閉飛行場地，立刻終止飛行計劃安排，并通過地面控制臺對所有已經升空的直升飛機發布返航指示，而后做好返航直升飛機的降落準備。而氣象部門在惡劣天氣來臨前，應當向相關配備直升飛機的部門做好天氣預警，此時若有等待起飛的直升飛機，應當由指揮人員根據具體天氣情況進行情況分析后，重新規劃飛行方案。

3.2強化駕駛技能的培訓力度

其次還應當加強對駕駛員駕駛技能的培訓力度，主要是針對飛行途中遭遇雷雨天氣的駕駛應急處理。若是天氣雷達或者天氣預報中顯示飛行會經過有雷雨天氣風險的區域，需要提前預測積雨云的移動方向和速度，降雨區域范圍大小，從而重新調整規劃飛行路線以繞過雷雨天氣區域。若是已經無法繞開，應當根據實際情況決定空中懸停等待或者及時返航。

結論

綜上所述，雷雨天氣給直升機飛行工作帶來的影響是十分嚴重的，它包括了直接放電擊穿設備、冰雹擊打損壞設備、下沉氣流致使飛機失衡和能見度低強風強雨干擾無法完成正常的起飛降落駕駛等。因此各個飛行單位應當加強天氣監測技術水平，掌握惡劣天氣動向。此外還要強化直升飛機駕駛員的駕駛技術培訓力度，提升駕駛員對惡劣天氣的應對能力，綜合保障飛行安全。

參考文獻

[1]馬宇琪.淺析雷雨天氣對飛行的影響及空中飛行安全[J].科技風，2019 （30）：125.

[2]劉咨儀.雷雨天氣對飛行的影響及空中飛行安全[J].中國科技信息，2019（16）：42-43.