中低空飛行的大氣環(huán)境

1、低空風(fēng)切變的事故 武航6.22空難 2000年6月22日，武漢航空公司 Y7/B3479號飛機執(zhí)行恩施武漢 （漢口）航班任務(wù)。13時37分飛 機從恩施起飛。因遇雷雨天氣， 飛機在漢口機場第一次降落不成 功，復(fù)飛拉升，于14時54分失去 聯(lián)系。16時左右接到報告，該機 在武漢市漢陽區(qū)永豐鄉(xiāng)四臺村附 近墜毀失事，機組4人，乘客38 人全部遇難。 事 故 經(jīng) 過 6月25日上午， 武航6.22空難事 故原因調(diào)查組請 湖北省氣象局和 民航局請六位專 家趕赴現(xiàn)場對空 難事故現(xiàn)場進行 了物象考察。 中新社照片 據(jù)現(xiàn)場物象考察， 并結(jié)合氣象資料初步 分析認(rèn)為，此處是風(fēng) 力最強之地，最大風(fēng) 速達25m/s以上

2、。 6月22日13:46時武漢天河機場氣象雷 達顯示的雷暴云平面圖象 6月22日14:30時 武漢天河機場氣象 雷達顯示的雷暴云平面圖象 6月22日14:33時 武漢天河機場氣象 雷達顯示的雷暴云高度圖象 6月22日14:36時 武漢天河機場氣象 雷達顯示的雷暴云高度圖象 衛(wèi)星云圖資料表明： 22日13時至18時，沿南京-武 漢-長沙，有一條對流云帶緩慢向 東移動，發(fā)展迅速；最強的冷云中 心在武漢與長沙之間，次強的冷云 中心在武漢地區(qū)上空，14時至15時 在武漢地區(qū)上空產(chǎn)生螺旋云帶。這 與500hpa的高空冷槽和850hpa切變 線相對應(yīng)，并與實況中雷雨的持續(xù) 時間較一致。 飛機墜毀前40秒的

3、高度曲線圖 綜合分析各種氣象資 料，并參考物象情況， 初步認(rèn)為22日14時至15 時30分在飛機空難現(xiàn)場 曾出現(xiàn)微下?lián)舯┝?，產(chǎn) 生了強烈的低空風(fēng)切變。 一、低空風(fēng)切變的基本知識 （一）風(fēng)切變和低空風(fēng)切變 1.風(fēng)切變： 近距離內(nèi)空間兩點間的平均風(fēng) 矢量的差值稱為風(fēng)切變。 2.低空風(fēng)切變： 在高度600米以下的風(fēng)切變 風(fēng)切變的計算 設(shè) 、 分別為上、下兩層的風(fēng)速， 為上、下兩層的風(fēng)向差，風(fēng)切變值 為： 1 u 2 u cos2 21 2 2 2 1 uuuu 風(fēng)切變的計算 在不考慮風(fēng)向時，則按下式計算： 12 uu 風(fēng)切變的空間表現(xiàn)形式 1.水平風(fēng)的垂直切變 2.水平風(fēng)的水平切變 3.垂直風(fēng)的切變

4、 水平風(fēng)的垂直切變 指在垂直方向上， 一定距離內(nèi)兩點 之間的水平風(fēng)速 和（或）風(fēng)向的 改變 。 水平風(fēng)的水平切變 水平風(fēng)的水平切變： 在水平方向上兩點之間的水平風(fēng)速 和（或）風(fēng)向的改變 垂直風(fēng)的切變 指上升或下降 氣流（垂直風(fēng)） 在水平方向上兩 點之間的改變。 （二）低空風(fēng)切變的分類 根據(jù)飛機的運動相對于風(fēng)矢量之間 的各種不同情況，把風(fēng)切變分為： 順風(fēng)切變 逆風(fēng)切變 側(cè)風(fēng)切變 垂直風(fēng)的切變 1.順風(fēng)切變 飛機在起飛或著陸過程中，水平 風(fēng)的變量對飛機來說是順風(fēng) 例如： 飛機從逆風(fēng)進入順風(fēng) 從小順風(fēng)進入大順風(fēng) 順風(fēng)切變示意圖 2.逆 風(fēng) 切 變 水平風(fēng)的變量對飛機來說是 逆風(fēng) 例如： 飛機從無風(fēng)進

5、入逆風(fēng) 從順風(fēng)進入逆風(fēng) 逆風(fēng)切變示意圖 3.側(cè) 風(fēng) 切 變 指的是飛機從一種側(cè)風(fēng)或無側(cè) 風(fēng)狀態(tài)進入另一種明顯不同的 側(cè)風(fēng)狀態(tài) 側(cè)風(fēng)切變示意圖 4.垂直風(fēng)的切變 飛機從無明顯的升降氣流 區(qū)進入強烈的升降氣流區(qū) 域的情形 垂直風(fēng)切變示意圖 下?lián)舯┝髦械娘L(fēng)切變 對起落構(gòu)成嚴(yán)重威脅的是雷暴 云下的下?lián)舯┝?，其中中不僅有明 顯的垂直風(fēng)切變，還有強烈的水平 風(fēng)切變，常出現(xiàn)嚴(yán)重事故。 （三）低空風(fēng)切變的強度 1.1.水平風(fēng)的垂直切變強度水平風(fēng)的垂直切變強度 2.2.水平風(fēng)的水平切變強度水平風(fēng)的水平切變強度 3.3.垂直風(fēng)切變的強度標(biāo)準(zhǔn)垂直風(fēng)切變的強度標(biāo)準(zhǔn) 水平風(fēng)的垂直切變 空氣層垂直厚度取30米，風(fēng)資料 取

6、2分鐘左右的平均值 0.1 “1秒”以上的垂直切變就 會對噴氣式運輸機帶來威脅。 1.水平風(fēng)的垂直切變強度標(biāo)準(zhǔn) 強度 等級 數(shù)值標(biāo)準(zhǔn) 米 米/ /秒 秒/30 /30米 米 1/ 1/秒秒 輕度0-20-20-0.070-0.07 中度2.1-42.1-40.08-0.130.08-0.13 強烈4.1-64.1-60.14-0.20.14-0.2 嚴(yán)重660.20.2 2.水平風(fēng)的水平切變 水平風(fēng)水平切變值 2.6（米秒-1）千米 可作為能對飛行構(gòu)成危害的強 度標(biāo)準(zhǔn) 3.垂直風(fēng)切變的強度標(biāo)準(zhǔn) 垂直風(fēng)的切變強度，在相同的空間 距離內(nèi)主要由垂直風(fēng)本身的大小來 決定 對飛行安全危害最大的是強下降氣

7、 流，是以下降氣流速度和到達地區(qū) 的輻散值來確定的。 垂直風(fēng)切變的強度標(biāo)準(zhǔn) 下降氣流下降氣流下沖氣流下沖氣流 9191米高度上的下降速米高度上的下降速 度度 3.63.63.6米米/ /秒秒 800800米直徑內(nèi)的輻散值米直徑內(nèi)的輻散值 144/144/144/時時 二、產(chǎn)生低空風(fēng)切變的天氣條件 （一）雷暴 （二）鋒面 （三）輻射逆溫型的輻射逆溫型的 低空急流 （四）地形地物 （一）雷暴 雷暴的下降氣流在不同的區(qū)域可造成 兩種不同的風(fēng)切變 ： 1.雷暴單體下面，由下?lián)舯┝髟斐傻娘L(fēng)切變 2.下沖氣流到達地面后形成強烈的冷性外流 （二）鋒面 穿過鋒面時，將碰到突然的風(fēng) 速和風(fēng)向變化，強冷鋒及鋒后

8、大風(fēng)區(qū)存在嚴(yán)重的低空風(fēng)切變。 產(chǎn)生較強的風(fēng)切變的鋒面附近： 鋒移動快（55千米小時） 鋒兩側(cè)溫差大（5） （三）輻射逆溫型的（三）輻射逆溫型的低空急流 逆溫層上強風(fēng)的形成夜間急流 逆溫層阻擋了風(fēng)速向下的動逆溫層阻擋了風(fēng)速向下的動 量傳遞，使地面風(fēng)很弱，而且風(fēng)量傳遞，使地面風(fēng)很弱，而且風(fēng) 向多變，這樣就在地面附近與上向多變，這樣就在地面附近與上 層氣流之間形成了較大的風(fēng)切變層氣流之間形成了較大的風(fēng)切變 輻射逆溫與夜間急流 （四）地形地物 機場周圍山脈較多或地形地物復(fù)雜 處于盆地的機場 時，會產(chǎn)生局地性風(fēng)切變。 機場正處在山脊的背風(fēng)一側(cè) 大風(fēng)吹過機場附近的建筑物 三、低空風(fēng)切變 對起飛著陸的影響

9、（一）低空風(fēng)切變的事故特征 （二）低空風(fēng)切變對著陸的影響 低空風(fēng)切變與飛行安低空風(fēng)切變與飛行安 全全 日 期 飛機 型號 所屬 企業(yè) 地 點飛行 階段 事 故 性 質(zhì) 備 注 1959年 10月11 日 伊爾14/ 646 蘭州管 理局 烏魯 木齊 進 場 二 等 地面風(fēng)15-18M/S，陣 風(fēng)20M/S,有揚沙, 當(dāng)飛 機降至25米高時進入 揚沙中, 然后觸地 1983年 4月4日 空中國 王-200 直升機 公司 廣州 白云 上 升 一 等 遇低空風(fēng)切變, 失速墜 地 1987年6 月18日 農(nóng)夫 /8502 黑龍江 農(nóng)場總 局 黑龍 江853 農(nóng)場 低空 作業(yè) 二 等 遇到下沉氣流, 操

10、作不 當(dāng) 1988年 8月31日 三叉戟 /2218 廣州管 理局 香港 啟德 著 陸 一 等 飛機進近中遇到大暴 雨和不穩(wěn)定氣流, 跑道 能見度極差 1990年6 月2日 運七 /3473 通航公 司 山西 太原 進 場 復(fù)飛, 備降 長治 懸球狀云和雨幡,地面 風(fēng)多變,在250米的高 度復(fù)飛,掉到20米。 （一）低空風(fēng)切變的事故特征 1.風(fēng)切變事故都發(fā)生在飛行高度低于300米 的起飛和著陸飛行階段，其中尤以著陸 為最多。 2.現(xiàn)代大、中型噴氣運輸機的風(fēng)切變飛行 事故比重較大。 3.風(fēng)切變事故與雷暴天氣條件關(guān)系密切。 4.風(fēng)切變飛行事故的出現(xiàn)時間和季節(jié)無一 定的規(guī)律。 （二）低空風(fēng)切變對著陸

11、的影響 1、順風(fēng)切變 2、逆風(fēng)切變 3、側(cè)風(fēng)切變 4、垂直風(fēng)切變 影響飛機升力的因素 設(shè) 為空氣密度， 為飛機的空速 為機翼面積，飛機的升力為 ，則 這里 是升力系數(shù)。 v SY Y C SvCY Y 2 2 1 1.順風(fēng)切變 順風(fēng)切變使飛機空速減小， 升力下降，飛機下沉。 不同高度的順風(fēng)切變著陸 2.逆風(fēng)切變 飛機的空速突然增大，升力 也增大，飛機抬升。 不同高度的逆風(fēng)切變著陸 3.側(cè)風(fēng)切變側(cè)風(fēng)切變 飛機發(fā)生側(cè)滑、滾轉(zhuǎn)或偏轉(zhuǎn)而 對不準(zhǔn)跑道 4.垂直風(fēng)切變垂直風(fēng)切變 飛機突然下沉容易發(fā)生事故 颮鋒 下滑航道 颮鋒 下滑航道 昆明機場低空風(fēng)切變事故 1991年4月25日,B757/2801號飛機

12、在昆 明機場著陸過程中,因遇到低空風(fēng)切 變,導(dǎo)致飛機重著陸,飛機嚴(yán)重?fù)p壞.修 復(fù)費用達330萬美元。 風(fēng)切變舉例 1983年4月4號早晨白云機場多層積云，云 底高于630米，地面有23米/秒的偏南風(fēng)。 但到了10：30分左右，一片黑云（積雨云） 從西 邊移來，天空很快轉(zhuǎn)暗。10：42分黑 云壓至機場上空，隨之一陣風(fēng)速12米/秒、 風(fēng)向300度的大風(fēng)掠過機場，幾分鐘后風(fēng)力 就明顯減小。10：47分，“空中國王200” 由南向北起飛。據(jù)當(dāng)時的通話記錄表明， 飛機起飛后即遇到了下沖氣流，準(zhǔn)備在150 米高度左轉(zhuǎn)通場進入航線。到了10：50分， 即起飛后約3分鐘，飛機墜毀，機組3人， 乘客5人全部遇難

13、。 KING AIR-200 四、低空風(fēng)切變的判定和處置 1.目視判別 2.座艙儀表判別 3.用專用設(shè)備探測低空風(fēng)切變 目 視 判 別 （1）雷暴冷性外流氣流的沙暴堤 （2）雷暴云體下的雨幡 （3）軸狀云 （4）強風(fēng)吹倒樹木和莊稼 雷暴冷性外流氣流的沙暴堤 雷暴冷性外流氣流前緣的強勁氣 流會把地面的塵土吹起相當(dāng)?shù)母?度，并隨氣流移動 。 陣風(fēng)鋒，比微下?lián)舯┝鞣秶鷱V，常?？蓴U展到數(shù)十公里陣風(fēng)鋒，比微下?lián)舯┝鞣秶鷱V，常常可擴展到數(shù)十公里 雷暴云體下的雨幡 雷暴云體下的雨幡是有強烈下降 氣流的征兆。 雨幡下垂高度越低，個體形狀越 大，色澤越暗，預(yù)示著風(fēng)切變和 下?lián)舯┝饕苍綇?雷暴云下的雨幡 微下?lián)舯?/p>

14、流形成（微下?lián)舯┝餍纬桑?），），1978年年7月月1日日 滾軸狀云 在雷暴型和強冷鋒型風(fēng)切變 中，強的冷性外流往往有明 顯的渦旋運動結(jié)構(gòu)，并伴有 低空滾軸狀云。 滾軸狀云的形成 滾軸狀云 滾軸狀云 強風(fēng)吹倒樹木和莊稼 強風(fēng)或下?lián)舯┝魉档沟某善瑯?林和莊稼，其倒伏方向會呈現(xiàn)出 氣流的流動狀況 強風(fēng)吹倒樹木和莊稼 強風(fēng)吹倒樹木和莊稼 座艙儀表判別 （1）空速表 （2）高度表 （3）升降速率表 （4）俯仰角度指示器 空速表 飛機遭遇風(fēng)切變時空速表指示一般都 會發(fā)生急劇變化。 美國波音公司規(guī)定，當(dāng)空速表指示值 突然改變2837千米小時，應(yīng)中止 起飛或不作進近著陸。 高度表 飛機在下滑過程中高度表指

15、示出現(xiàn)異常， 大幅度偏離正常高度值時，必須立即采 取措施，及時拉起。 （3）升降速率表 如果見到升降速率表指示異常，特別是 下沉速率明顯加大時，必須充分注意。 美國波音公司建議在下降速度短時內(nèi)改 變值達164米分（500英尺分）時， 即認(rèn)為遇到強風(fēng)切變，飛行員應(yīng)采取復(fù) 飛等相應(yīng)措施。 （4）俯仰角度指示器 一旦遭遇風(fēng)切變，俯仰角指示將迅速發(fā)一旦遭遇風(fēng)切變，俯仰角指示將迅速發(fā) 生變化，變化越快、越大，則危害越大。生變化，變化越快、越大，則危害越大。 美國波音公司規(guī)定，俯仰角指示突然改美國波音公司規(guī)定，俯仰角指示突然改 變超過變超過5時，即認(rèn)為遭遇強風(fēng)切變，應(yīng)時，即認(rèn)為遭遇強風(fēng)切變，應(yīng) 停止進近而

16、復(fù)飛。停止進近而復(fù)飛。 用機載專用設(shè)備探測 機載風(fēng)切變警報系統(tǒng) 紅外輻射計機載風(fēng)切變探測系統(tǒng) 機載脈沖多普勒激光雷達 機載風(fēng)切變警報系統(tǒng) 使用垂直、縱向加速度計，把風(fēng)切變對 飛機影響的垂直部分和縱向部分結(jié)合起 來，結(jié)合機上可供使用的其他數(shù)據(jù)來計 算飛機的推力余量。當(dāng)推力余量下降到 規(guī)定值以下時，該系統(tǒng)就發(fā)出警報。 紅外輻射計機載風(fēng)切變探測系統(tǒng) 利用裝在機頭部位的前視紅外輻射 計和側(cè)視紅外輻射計，分別探測出 前方1020km和側(cè)方200m范圍內(nèi) 的溫度值加以比較，根據(jù)兩者的溫 度差確定風(fēng)切變的大小。它可用于 測定雷暴外流氣流的陣風(fēng)鋒。 機載脈沖多普勒激光雷達 用于強風(fēng)暴研究時空中測風(fēng)。雷達 可以

17、探測到風(fēng)暴中降水粒子的運動 方向和速度。 （二）遭遇低空風(fēng)切變時的處 置方法： 1首先要有思想準(zhǔn)備 2要與雷暴云和大的降水區(qū)保持 適當(dāng)距離。 3不要有意識地穿過嚴(yán)重風(fēng)切變 區(qū)或強下降氣流區(qū) 遭遇低空風(fēng)切變時的處置方法： 4在著陸時刻遇到風(fēng)切變，只 要難以改出，就應(yīng)立即復(fù)飛 5飛機遭遇風(fēng)切變時，應(yīng)立 報告飛行管制部門 五、復(fù)習(xí)與思考題 1. 低空風(fēng)切變中的飛行事故有 什么特征？ 2. 順風(fēng)切變和逆風(fēng)切變對著陸 有什么影響？ 3. 由下沖氣流造成的風(fēng)切變有 什么特點？ 逆風(fēng)切變示意圖 （一）雷暴 雷暴的下降氣流在不同的區(qū)域可造成 兩種不同的風(fēng)切變 ： 1.雷暴單體下面，由下?lián)舯┝髟斐傻娘L(fēng)切變 2.下沖氣