地形波危害飛行安全

1、地形波危害飛行安全地 形 波 危 害 飛 行 安 全地形波產(chǎn)生的非對流湍流是最強烈的單湍流形式，300米高的小山就能產(chǎn)生地形波活動。1991年3月3 13,美國聯(lián)合航空公司一架波音737飛機在美國科羅拉多 州的科羅拉多斯普林斯機場進近著陸時墜毀，機上5名機組人員和20名 旅客全部遇難。這是機長按儀表飛行計劃在晴空的一次定期航班飛行。飛行數(shù)據(jù)記錄器的信息表明，飛機用右轉彎45°切入飛第四邊，然后右 轉彎入第五邊進場著陸。這一飛行階段的指示空速從139節(jié)至160節(jié)搖 擺不定，其部分原因是由于陣風條件造成的。飛機在進入第五邊這一飛 行點時把起落架完全放到了著陸位置，襟翼放到30°

2、 o切入下滑道后不 久，飛機從穩(wěn)定飛行中開始偏離下滑道，緊接著副駕駛發(fā)出“哎哨”的 驚嘆。在最后一分鐘飛行中，飛行數(shù)據(jù)記錄器記錄的g力軌跡為0.6g和 1.6g,這說明飛機遇到了湍流。在機場海拔高度以上1000英尺時，副駕駛發(fā)出“1千英尺”的標準情況 通報。4秒后，他又發(fā)出“天啊”的驚叫，緊接著機長發(fā)出襟翼收到 15°指令。目擊者證實，飛機在第五邊對準跑道進近時向右傾斜，傾斜 的機翼改平，然后開始向右穩(wěn)定壓坡度。這樣，壓坡度一直持續(xù)到飛機 倒飛并直線栽下。不到3秒，飛機就象一把10萬磅的飛鏢以200節(jié)的速 度撞地，E機接地前曾用過載象一把10萬磅的飛鏢以200節(jié)的速度撞 地，E機接地

3、前曾用過載4拉桿，顯然是想以此改出。檢查0機殘骸沒有發(fā)現(xiàn)結構或系統(tǒng)缺陷。所有操縱面都接近中立位置， 配平處于正常飛行狀態(tài)，所有機翼阻流片收起，2臺發(fā)動機的反推裝置收 起，襟翼處于10°位置（適合波音737飛機），所有前緣增升裝置打 開。整個進近階段兩臺發(fā)動機都運轉正常，而且接地時2臺發(fā)動機都以 接近復飛的推力運轉。機組人員顯然沒有患病或失去駕駛能力。與稀奇古怪的謠傳相反，駕駛 艙內沒有“情人吵鬧”的任何跡象。方向舵液壓系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)小異常，也就是在輸入軸上發(fā)現(xiàn)備用方向舵致動器 動力控制裝置推壓的擦傷。但這種小小的缺陷不會造成飛機失控這類程 度的方向舵故障。除天氣原因外，實際上沒有發(fā)現(xiàn)任何有

4、形的證據(jù)能解釋這種無控滾轉運 動。美國國家運輸安全委員會氣象委員會的地面風數(shù)據(jù)調查表明，失事 地區(qū)的風場有一條由西向東的變移線。風流會聚在這一地區(qū)，可以沿不 連續(xù)的變移線形成渦旋。 波音飛機公司的計算機模型指示，E機在失去操縱性之前沒有遇到上升 氣流或下沉氣流，但飛機在失去操縱性之前數(shù)秒鐘發(fā)生了逆風變順風的 風逆轉。美國全國大氣研究中心（NCAR）、國家海洋大氣局（NOAA）和懷俄明大 學的科學家一致認為飛機可能遇到了滾軸和渦旋。經(jīng)過兩年的努力，國家運輸安全委員會也能對這起飛機失事作出結論，但確定了下列兩大可能性：一一 E機橫側操縱系統(tǒng)或方向操縱系統(tǒng)故障；一一遇到極端大氣湍流。大氣湍流造成的無

5、控滾轉力矩很可能是一種所謂“滾軸”。滾軸是多山 地區(qū)上空的大風產(chǎn)生的一種水平軸線渦旋（就像一種橫龍卷風）?？?之，地形波活動引起的低滾軸可能造成飛機滾轉倒飛。認識地形波在所有形式的非對流湍流中，沒有一種比地形波活動有關的湍流更強烈 或更頻繁。如果，你在北美落基山脈或塞拉山脈上空及其附近飛行，你 就需要認識這種天氣現(xiàn)象，以避免旅客不舒適和避免飛機遇到強湍流、 失去操縱或更嚴重的情況發(fā)生。當風吹過崎嶇不平的地形時，氣流被擾亂。如果風力足夠強和地形高低 起伏很大，那就可能形成地形波。盡管強烈的地形波活動通常與大山脈 有關，但高度300米的小山也能產(chǎn)生地形波活動。在極端情況下，山區(qū) 的湍流具有破壞力。

6、在出現(xiàn)穩(wěn)定氣團時，大地形波活動與跨越山脈的大壓差有關。由于壓差 大，山脈上空的大氣從高壓流向低壓。當氣流跨越山脈時，氣流被迫機 械（山形）升起，而且被山脈本身不自然地維持在那些高度層。大氣的 穩(wěn)定性將使其在可能時盡快恢復原高度層。因此，上升氣流一越過山 頂，就會像越過水壩的水流一樣瀑布般地在山背面落下，造成所有高度 層大規(guī)模不平衡。下降氣流沉到底之后，大氣尋求平衡時會導致大湍 流。另外，下降氣流從其穩(wěn)定高度射下后將從地面反彈起來，回升氣流大大 越過穩(wěn)定高度并以波動作用重復運動，波動作用可向山脈的順風方向延 伸數(shù)百英里。美國全國大氣研究中心已對地形波進行了多年研究，其中，包括用裝備 儀器的飛機進

7、行貫穿飛行。在1992年的一次最優(yōu)測量中，全國大氣研究 中心成功地預測并精確記錄了落基山上空的一次大地形波。這次大地形 波貫穿全國大氣研究中心裝備了大氣測量設備和貫性導航系統(tǒng)的“刀 鞘”和“空中女王”飛機選擇的高度和航線?！暗肚省憋w機在2萬、3萬 和3. 9萬英尺遇到了強湍流，“刀鞘”和“空中女王”飛機在1.5萬英 尺以下的所有高度層都遇到了強湍流。有個位置的風速在3英里的航跡 上從零到95節(jié)變化不定。在同一時間，兩架飛越落基山的DC-8飛機報 告兒乎失去操縱，而且山背面的地面風速超過100節(jié)。具有諷刺意味的 是全國大氣研究中心設在杰斐縣機場的機庫險些被100多節(jié)的地面風吹 毀。兒乎沒有地形波

8、能達到這種破壞程度。對地形波活動一定要高度重視。目前美國對地形波的預報是準確而可靠 的，國家氣象局最少能提到數(shù)小時發(fā)布地形波活動預報。為了更準確地 預報地形波活動，氣象學家要求每個駕駛員在存取天氣信息時提供下列 有價值的信息：一一山背面測量點壓力迅速下降；一一 0越山脈時溫度變化率達到6. 7°C；一一 E越山脈時風速達到以30節(jié)或更大；山脈上空有標準的莢狀高積云;山背面有強地面陣風或高吹塵。在上述情況下，當冷高壓氣流越過山脈向東移動時，就會出現(xiàn)有潛在危 險的大地形波活動。美國70%的大地形波活動發(fā)生在1月和2月，但9月 至第二年5月強寒流也能產(chǎn)生地形波。在發(fā)展完好的地形波中飛行，可

9、 能會導致不舒服、危險或發(fā)生更嚴重的災難。曾在地形波中E行過的駕 駛員詳細地描述了他們的驚險飛行感受：“強湍流。飛機左右兩側橫滾35° o飛機上升和下降率每分鐘超過2000英尺?？账俨▌痈哌_25節(jié)?！薄吧仙龤饬鞣浅姡l(fā)動機功率只能處于慢車。飛機迅速上升時，0.86馬赫警報會響?！薄拔覀兊牡し鹨詵|大約30英里處失去4000英尺高度，飛機兒乎失 去控制。330飛行高度層和290飛行高度層之間有強湍流?！薄皟汉跤米畲箫w行操縱面偏轉才能保持飛行高度。”強大的地形波的確很容易超過你的飛機性能。觀察地形波有些地形波兒乎沒有跡象或沒有目視跡象。如聯(lián)合航空公司的波音737 飛機失事就發(fā)生在非常干燥

10、的條件下，而且兒乎沒有或沒有目視地形波 活動征候。地形波活動常常要有充分的濕氣，以促進三種獨特的云狀形成。如果你 能在飛行中看出這些云狀，那么你將真正能避免最壞的情況發(fā)生。（一）位于山脈上空的莢狀云是地形波活動的主要征候。莢狀云的形成 如下：當來自山脈向風面的穩(wěn)定氣團被地形迫使向上移動時，就會在溫 度和露點均等的高度發(fā)生凝結。凝結活動進一步冷卻了已經(jīng)穩(wěn)定的氣 團，因此，一旦地形允許，穩(wěn)定氣團就會開始下降。這種凝結活動常常 發(fā)生在地形波活動的我高峰，在山頂或山背面留下一塊平滑的透鏡狀高 積云。這些所謂的莢狀云有時看上去像靜止的煙突狀或層狀云。附近航 站將發(fā)布“標準莢狀高積云”飛行通報。如果你看到

11、標準莢狀高積云， 就可以肯定地波活動正在產(chǎn)生。當莢狀高積云外表平滑時，就表明它是片流狀態(tài)，而且可能有相當大的 平滑氣流上下波動。在此情況下，由自動駕駛儀駕駛的，在地形波附近 保持高度飛行的飛機將感到輕微空速波動。當?shù)匦尾〝U大到像拍岸碎流那樣的破裂階段時，莢狀高積云將呈現(xiàn)出邊 緣參差不齊或破損狀態(tài)，這是強混亂氣流的明顯征候。（二）滾軸云是地形波活動的第二征候。當穩(wěn)定氣流像瀑布一樣落下山 背面而尋求平衡時，可能會出現(xiàn)反復過渡性上沖和彈回原地。在回流的 上點，滾軸可能形成強大的側旋渦。如果，此時有足夠的濕氣，滾軸將 以云的形式出現(xiàn)。滾軸云和山脊在一條平行線上，外形像小積云或碎積 云。滾軸云雖然看起來

12、像靜止的。但定時攝影響表明滾軸云是穩(wěn)定移動 的，在上風向形成，下風向消散。滾軸云的云底比山脊的高度低點，但 云頂可以延伸到比云底高1萬英尺或更高。滾軸云是非常危險的，曾測量到滾軸云產(chǎn)生的上升氣流和下沉氣流速度 每分鐘超過5000英尺。沒有人知道滾軸氣流上升或下沉速度的極限，但 只有龍卷風能超過強滾軸的湍流強度。實際上可能是落基山東邊一點的 滾軸造成了聯(lián)合航空公司那架波音737飛機橫滾倒飛墜毀。（三）焚風壁云可能是地形波的另一征候。如果山脈向風面底層有足夠 的濕氣，那么濕氣就會凝結，并在山峰直接形成很厚的山帽云。這種山 帽云或焚風壁云將在山的背風面下垂，而且，可能相當長地懸掛在背風 面山坡。懸掛

13、程度基本與下沉氣流的猛烈程度成正比。在背風面垂掛很 長的任何帽云都說明有極大的下沉氣流和極大的湍流。除以上三種明顯的云狀外，大的地形波活動還有一種征候。如果天空晴 朗和地面干燥，你會看到過渡性上沖穩(wěn)定氣流沖擊地面而產(chǎn)生的高吹塵 從山脈背風面數(shù)英里內升起。如果空氣非常干燥，這是你可能看到的唯 一目視征候。地形波區(qū)美國加利福尼亞州畢曉普附近的所謂“畢曉普”波被認為是美國也許是 全世界最強烈的地形波生成區(qū)。除落基山和塞拉山兩個地形波主要生成 區(qū)外，西海岸地區(qū)其他山脈也有地形波活動，但其他山脈的地形波云的 云量卻很少。歐扎克山、阿勒格尼山、卡茨基爾山、阿迪龍達克斯山和白山也有地形 波生成，但沒有西部大

14、山區(qū)的地形波強烈，也沒有潛在的破壞力。另 外，阿馬拉契亞山脈南部也有許多高峰能生成較大的地形波。地形波活動的潛在限度很大，在300英尺高山上空高達75000英尺處曾 測量到地形波活動，盡管這種地形波非常微弱，而且只能通過科學儀器 才能測出。沿地形波飛行0行計劃控制臺首先要知道地形波的活動情況。山區(qū)航線飛行的航行通 報一般應包括有關地形波信息。同時還應該設法獲得山區(qū)附近地形波活 動和湍流的駕駛員報告。山區(qū)附近機場的自動控制系統(tǒng)和著陸系統(tǒng)的任 何航行通報都應該對出現(xiàn)的地形波活動提出警告。當?shù)玫降臍庀笮畔⒂袕姷匦尾ɑ顒诱骱驎r，應該研究一條飛越其他地區(qū) 的航線。地形波活動可能持續(xù)數(shù)小時。在飛行中，駕駛員報告是最好的 即時信息源。當你接近任何懷疑有地形波活動的區(qū)域時，你可以要求管 制員提供先前的駕駛員報告并適當修改航線。顯然，氣象雷