中低空飛行的大氣環(huán)境

第六章中低空飛行的大氣環(huán)境第一節(jié)低空風切變一、低空風切變的基本知識

（一）風切變和低空風切變1.風切變：

近距離內空間兩點間的平均風矢量的差值稱為風切變。2.低空風切變：

在高度600米以下的風切變

風切變的計算設、分別為上、下兩層的風速，

為上、下兩層的風向差，風切變值為：風切變的計算在不考慮風向時，則按下式計算：風切變的空間表現形式

1.水平風的垂直切變

2.水平風的水平切變

3.垂直風的切變水平風的垂直切變

指在垂直方向上，一定距離內兩點之間的水平風速和（或）風向的改變。水平風的水平切變水平風的水平切變：在水平方向上兩點之間的水平風速和（或）風向的改變

垂直風的切變

指上升或下降氣流（垂直風）在水平方向上兩點之間的改變。（二）低空風切變的分類

根據飛機的運動相對于風矢量之間的各種不同情況，把風切變分為：順風切變逆風切變側風切變垂直風的切變

1.順風切變飛機在起飛或著陸過程中，水平風的變量對飛機來說是順風例如：飛機從逆風進入順風從小順風進入大順風順風切變示意圖2.逆風切變水平風的變量對飛機來說是逆風例如：飛機從無風進入逆風從順風進入逆風逆風切變示意圖3.側風切變指的是飛機從一種側風或無側風狀態(tài)進入另一種明顯不同的側風狀態(tài)側風切變示意圖4.垂直風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)域的情形垂直風切變示意圖下?lián)舯┝髦械娘L切變

對起落構成嚴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切變，還有強烈的水平風切變，常出現嚴重事故。（三）低空風切變的強度

1.水平風的垂直切變強度

2.水平風的水平切變強度3.垂直風切變的強度標準

水平風的垂直切變空氣層垂直厚度取30米，風資料取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.水平風的垂直切變強度標準

強度等級

數值標準

米/秒/30米1/秒輕度0-20-0.07中度2.1-40.08-0.13強烈4.1-60.14-0.2嚴重>6>0.22.水平風的水平切變水平風水平切變值

2.6（米·秒-1）／千米可作為能對飛行構成危害的強度標準3.垂直風切變的強度標準垂直風的切變強度，在相同的空間距離內主要由垂直風本身的大小來決定對飛行安全危害最大的是強下降氣流，是以下降氣流速度和到達地區(qū)的輻散值來確定的。

垂直風切變的強度標準下降氣流下沖氣流91米高度上的下降速度<3.6米/秒>3.6米/秒800米直徑內的輻散值<144/時>144/時

二、產生低空風切變的天氣條件

（一）雷暴

（二）鋒面

（三）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切變：1.雷暴單體下面，由下?lián)舯┝髟斐傻娘L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，將碰到突然的風速和風向變化，強冷鋒及鋒后大風區(qū)存在嚴重的低空風切變。產生較強的風切變的鋒面附近：

鋒移動快（≥55千米／小時）

鋒兩側溫差大（≥5℃）

（三）輻射逆溫型的低空急流逆溫層上強風的形成—夜間急流

逆溫層阻擋了風速向下的動量傳遞，使地面風很弱，而且風向多變，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雜處于盆地的機場時，會產生局地性風切變。機場正處在山脊的背風一側大風吹過機場附近的建筑物三、低空風切變

對起飛著陸的影響

（一）低空風切變的事故特征

（二）低空風切變對著陸的影響低空風切變與飛行安全日期飛機型號所屬企業(yè)地點飛行階段事故性質備注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15-18M/S，陣風20M/S,有揚沙,當飛機降至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切變,失速墜地1987年6月18日農夫/8502黑龍江農場總局黑龍江853農場低空作業(yè)二等遇到下沉氣流,操作不當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飛,備降長治懸球狀云和雨幡,地面風多變,在250米的高度復飛,掉到20米。（一）低空風切變的事故特征1.風切變事故都發(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.現代大、中型噴氣運輸機的風切變飛行事故比重較大。3.風切變事故與雷暴天氣條件關系密切。4.風切變飛行事故的出現時間和季節(jié)無一定的規(guī)律。

（二）低空風切變對著陸的影響1、順風切變2、逆風切變3、側風切變4、垂直風切變影響飛機升力的因素設為空氣密度，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。1.順風切變順風切變使飛機空速減小，升力下降，飛機下沉。不同高度的順風切變著陸2.逆風切變飛機的空速突然增大，升力也增大，飛機抬升。不同高度的逆風切變著陸3.側風切變飛機發(fā)生側滑、滾轉或偏轉而對不準跑道4.垂直風切變飛機突然下沉容易發(fā)生事故雷暴云下的著陸

昆明機場低空風切變事故1991年4月25日,B757/2801號飛機在昆明機場著陸過程中,因遇到低空風切變,導致飛機重著陸,飛機嚴重損壞.修復費用達330萬美元。風切變舉例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2~3米/秒的偏南風。但到了10：30分左右，一片黑云（積雨云）從西邊移來，天空很快轉暗。10：42分黑云壓至機場上空，隨之一陣風速12米/秒、風向300度的大風掠過機場，幾分鐘后風力就明顯減小。10：47分，“空中國王200”由南向北起飛。據當時的通話記錄表明，飛機起飛后即遇到了下沖氣流，準備在150米高度左轉通場進入航線。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。四、低空風切變的判定和處置

1.目視判別2.座艙儀表判別

3.用專用設備探測低空風切變

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的高度，并隨氣流移動。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，預示著風切變和下?lián)舯┝饕苍綇娎妆┰葡碌挠赆L軸狀云

在雷暴型和強冷鋒型風切變中，強的冷性外流往往有明顯的渦旋運動結構，并伴有低空滾軸狀云。滾軸狀云的形成滾軸狀云強風吹倒樹木和莊稼

強風或下?lián)舯┝魉档沟某善瑯淞趾颓f稼，其倒伏方向會呈現出氣流的流動狀況強風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，當空速表指示值突然改變28～37千米／小時，應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示出現異常，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改變值達164米／分（500英尺／分）時，即認為遇到強風切變，飛行員應采取復飛等相應措施。（4）俯仰角度指示器一旦遭遇風切變，俯仰角指示將迅速發(fā)生變化，變化越快、越大，則危害越大。美國波音公司規(guī)定，俯仰角指示突然改變超過5°時，即認為遭遇強風切變，應停止進近而復飛。

用機載專用設備探測

機載風切變警報系統(tǒng)紅外輻射計機載風切變探測系統(tǒng)機載脈沖多普勒激光雷達機載風切變警報系統(tǒng)使用垂直、縱向加速度計，把風切變對飛機影響的垂直部分和縱向部分結合起來，結合機上可供使用的其他數據來計算飛機的推力余量。當推力余量下降到規(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視紅外輻射計，分別探測出前方10～20

km和側方200

m范圍內的溫度值加以比較，根據兩者的溫度差確定風切變的大小。它可用于測定雷暴外流氣流的陣風鋒。