风切变

风切变据不完全统计，1970－1985年的16年间，在航班飞行中，至少发生了28起与地空风切变有关的飞行事故。近些年在我国也发生了由于低空风切变原因，造成的多起重着陆、低空复飞、不稳定进近等事件。由于低空风切变具有时间短、尺度小、强度大、发生突然等特点，要准确探测和预报还比较困难。因此，要求飞行员具备低空风切变的有关知识，在飞行中避开和正确操作，以确保飞行安全。1、引言飞行机组的意识和警惕性是成功运用规避及改出风切变技术的关键。本摘要将概括阐述在预报或怀疑有风切变或下冲气流的情况下如何操纵飞机以及相应的训练指南。2、背景信息2.1统计数据不利天气（除了低能见度和跑道条件之外）是导致近40%进近及着陆事故的环境因素。不利的风（即：大侧风、顺风和风切变）与30%以上的进近及着陆事故和15%的可控飞机撞地（CFIT）事件分不开。风切变是4%的进近及着陆事故的主要诱因，它也是造成重大伤亡事故的第九大原因。这些统计数据总结在表1中。表1天气因素在进近和着陆事故所占比重表（数据来源，航空安全文摘17卷-18卷1998-1999，飞行安全基金会）因素占事件%不利天气40%不利的风（各种情况）33%风切变4%2.2风切变定义风切变被定义为风速和/或风向的突然改变。风切变可以在空间的任何方向发生，但是为了研究方便，我们将风切变放置在垂直和水平坐标轴进行研究，因此就分为垂直和水平风切变两类：l垂直风切变：—风的水平分量的垂直变化，它所产生的紊流，在飞机上升或下降穿过风切变层面时，会影响飞机的空速；—风的水平分量的垂直变化率通常在20节/1000英尺到30节/1000英尺之间，但垂直风切变可以高达10kt/100英尺。l水平风切变：—风分量的水平方向的变化（如：顶风减小或顺风增大，或者由顶风切变为顺风）；—风分量的水平变化率可以高达100kt/海里。风切变通常与下列天气情况有关：l高空急流；l地形波；l锋面；l雷暴和对流云；l下击暴流。下击暴流由明显危及飞行安全的两大部分组成：l下冲气流部分，可以导致强烈的下降气流（垂直速度达到6000英尺/分钟）；l外冲气流部分，可以导致剧烈的水平风切变并使风分量从顶风切变成顺风（水平风速变化可能高达45节）。图1积雨云引发下击暴流示意图2.3风切变对飞行的影响风切变对飞行的影响包括1、逆风会突然加大飞机空速，提高升力，从而使飞机的运行路线提升并且加速。（例如，图1中的第一项）2、下沉气流会增加飞机迎角，并使飞机下沉，改变飞行路线；（例如，图中1的第二项）3、顺风气流降低飞机空速，减小升力，从而使飞机的运行路线偏低并且减速。（例如，图中1的第三项）与晴空湍流、地形波和锋面相关的风切变经常发生在高空，而下击暴流则由于发生在近地面附近，因此会对飞行安全产生较大的危害。根据飞机与下击暴流相对位置的不同，可以分为四种情况讨论：l下击暴流在飞机前方机组并不总是将逆风的增加视作危险，但是这类逆风扰乱了飞机的进近过程。如果不采取有效措施，将会导致飞机飞越既定路线和/或飞机加速。如果逆风突变发生在起飞阶段，飞机的飞行性能会提高。然而，一旦离开风切变区域，则会空速降低，导致飞机迎角增加而超出安全包线或触发抖杆。l飞机穿越下击暴流中的下沉气流垂直下沉气流经常会出现在增加的逆风区之后（参见图1和图3）。如果飞行员不能有效地理解这一情况，那么他会通过减小油门和推拉杆的动作应对逆风效应以保持预定飞行路线，而一旦进入下沉气流区域，则飞机的下降速度将会很快，使飞机低于计划飞行路线。l下击暴流在飞机后方在顺风突然增加的情况下，飞机的空速会立刻减小，升力也会突然变小，此时飞机将会低于预定路线进近。如果飞行员为恢复飞行路线带杆，而没有增加足够的推力时，那么飞机迎角在加大的同时，飞机也将会下沉。如果为恢复原有路线，飞行员增加了足够的推力，但是当飞机恢复到正常路线后，飞行员没有及时减小推力，那么飞机将会飞越既定路线或增速。l飞机穿越下击暴流最严重的情况是前面三种情况的综合：—逆风突变—下沉气流—顺风突变图1显示的是飞机飞越了一个下击暴流以后所碰到的情况。2.4风切变意识和避免避免可以利用以下信息避免进入可能或者已观察到的风切变区域：l天气报告和预报：某些机场已经装备有低空风切变警告系统(LLWAS)，或多普勒气象雷达(TDWR)。LLWAS由一个中央风探测器（探测风速和风向）和多个外围风探测器组成。它使管制员能够提醒飞行员已经存在或即将出现的风切变。如果发现差值超过15kt就会发出警告。LLWAS可能探测不到直径等于或小于2海里的下冲气流。TDWR能够检测到正在接近的风切变区域，可以为飞行员提供更加先进的风切变危害预警。l飞行员天气报告：根据飞行员天气报告（PIREPS），在高于机场标高不足1000英尺的高度，有超过20kt的风切变或500英尺/分钟的下降气流/上升气流，就应该引起机组警觉。l目测观察：吹尘、环状吹尘、尘卷风或其它近地强气流运动现象都表明可能或已经存在风切变。l空中监视风分量和地速：进近时，通过比较高空的顶风或顺风分量与地面的顶风或顺风分量可以知道潜在的风切变的大致强度。这一监测可以有效地提高情景意识。l机载气象雷达；l机载风切变预测系统。风切变识别及时发现风切变对成功实施改出风切变至关重要。下列偏差可以看作可能出现风切变的征兆：l指示空速变化值超过15kt；l地速改变（顶风减小或顺风增大或者从顶风切变成顺风）；l垂直速度改变量达到500英尺/分钟；l俯仰姿态改变量达到5度；l下滑道偏差1个点；l航向改变10度；l自动油门的状况或油门杆位置异常。预测式和反应式风切变警告系统大多数机型可选用WINDSHEAR（风切变）警告提示。风切变警告是基于当前飞机性能（飞行参数和加速度）的评估作出的。当检测到飞机动量水平达不到预定值时，便会发出风切变警告。风切变警告系统与飞行指引的速度参考系统模式相关联，组成了反应式风切变系统（RWS）。这一名称的来历是因为该系统不具备提前预告的能力，因而被称为反应式风切变系统。为了弥补反应式风切变系统的不足，提前警告风切变的活动，最新一代气象雷达已经具备探测飞机前方风切变区域的能力。这种新型装置被称作预测式风切变系统（PWS）。预测式风切变系统通常可以提前一分钟发出警告。PWS和RWS的特征总结在下表中：PWS和RWS对比表RWSPWS目的检测风切变提供改出建议预测风切变提供规避建议告警听觉视觉听觉视觉原理通过对比惯性参数和气体动力学数据多普勒雷达预测式风切变系统发出的风切变警告分为三级，是基于：l飞机和风切变区域的距离和角坐标l飞机高度l飞行阶段各种颜色的图案和图标显示在(导航显示)气象雷达显示区，指示出风切变活动的区域。3标准操作程序作为一般规则，如果怀疑有风切变或者通过PWS预测到有风切变，则应推迟起飞。如果在起飞和进近过程中通过RWS检测到风切变，则应使用最大推力并依照速度参考系统（SRS）进行恢复。标注：使用恢复标准程序参照FCOM和QRH。3.1驾驶舱准备—离场简令飞行机组应该考虑所有适用的风切变意识项目，并且：·评估安全起飞的条件，根据：-最新的天气报告和预报；-目测观察的情况；以及，-机组对机场环境和天气条件的判断；·推迟起飞，直到条件确实改善。3.2起飞和初始爬升阶段l如果怀疑起飞过程中会遭遇风切变，飞行机组就应该：·考虑推迟起飞；·选择最有利的跑道，考虑可能出现风切变/下冲气流的位置；·在开始起飞滑跑之前启用气象雷达（或风切变预测系统），确保飞行航径上没有潜在的危险区域；·选择最大起飞推力；·在起飞滑跑过程中，密切监视速度和速度趋势，及时发现风切变临近的迹象。l起飞中遭遇风切变的改出技术如果在起飞滑跑或初始爬升过程中遭遇风切变，可以及时采用下列改出方法：·V1之前：-如果速度低于目标V1时出现不可接受的速度变化，而且跑道剩余部分足够使飞机停止，就应该中断起飞。·V1之后：-断开自动油门并保持或设定最大起飞推力；-VR速度时正常抬轮；-紧跟FD俯仰指令（风切变改出引导）；或者，如果飞行指引不可用（按照FCOM推荐的程序），按需要设定俯仰姿态。注：如果起飞滑跑阶段遭遇了风切变，V1速度的到来可能会晚于（或者早于）预定时间。在这种情况下，如果必要，飞行员很可能要依赖他的经验，判断飞机是否有足够的距离停止于跑道上。注：初始爬升阶段的改出技巧见后页。3.3下降和进近在预报或怀疑有风切变的情况下，实施进近以前，飞行机组应该：·推迟进近及着陆，等待条件好转或者改航到合适的机场；根据前面飞行员报告或机场低空风切变警告系统(LLWAS)的警告，如果预计将出现下冲气流/风切变时，应该推迟着陆或改航到备降机场。·评估安全进近及着陆的条件，根据：-最新的天气报告和预报；-目测观察的情况；以及，-机组对机场环境和主导天气条件的经验。·选择最有利的跑道，并考虑：-可能出现风切变/下冲气流的位置；以及，-可用的跑道进近助航设备。·在进近中使用气象雷达（或风切变预测系统），保证飞行航径上没有潜在的危险区域；·选择全襟翼的上一档着陆（使爬升梯度的性能达到最大）并对最后进近速度作相应调整；·如果ILS可用，则接通自动驾驶仪，保证更精确地跟踪进近引导；·如果预测到阵风，则应适当增加最后进近速度；·比较高空顶风分量或顺风分量与地面顶风分量或顺风分量，评估垂直风切变的可能性和大致强度；·进近过程中密切监视空速、速度趋势和地速，及时发现风切变临近的征兆；-应当维持最小地速，确保飞机的动量维持在最低水平，并在进近过程中确保使用正确的推力，以防万一顶风突然切变成顺风。·注意及时处置：-预测式风切变系统的咨询、琥珀色或红色的W/SAHEAD（风切变在前方）警戒或警告提示；和/或，-反应式风切变系统的WINDSHEAR（风切变）警告提示。初始爬升、进近及着陆中遭遇风切变的改出技术如果在爬升、进近或着陆中遭遇风切变，应该毫不迟疑地采取下列改出方法：·立即复飞（将推力手柄设置在TOGA位）并保持最大复飞推力；·跟随FD俯仰指令，或者（如果FD不可用）设定FCOM推荐的俯仰目标；·向后拉飞机拉杆到最大位置（空客的电传操作飞机）或者让速度降低到抖杆触发边界（间歇性触发抖杆—仅适用于传统机型）以便防止飞机下沉。·在脱离风切变以前，不要改变襟翼和起落架的形态；·如果AP是接通的，则继续保持AP接通。如果没有接通则保持，不要接通AP；·机翼改平，使爬升梯度达到最大，除非需要转弯越障；·脱离风切变后，使飞机加速爬升，然后建立正常爬升剖面。4影响风切变意识的因素下述因素可能影响风切变意识、风切变规避或风切变改出的能力。·飞机设备：-缺乏有效预测风切变的系统。·机场设备：-缺乏低空风切变警告系统（LLWAS）；和/或，-缺乏机场终端多普勒雷达系统(TDRS)。·训练：-没有关于风切变意识的训练项目；和/或，-没有针对风切变改出的模拟机训练。·标准操作程序：-简令不充分；-对飞行进程监控不当；和/或，-自动功能使用或衔接不当。·人的因素和机组资源管理：-（对参数偏差过量）缺乏交叉检查；-相互配合不力（喊话和口令）；和/或，-疲劳。5防止措施以下提出防止措施和防御手段的建议以防止不利措施标准的运行措施标准运行措施应当强调下列风切变意识项目：·风切变意识及其规避：-起飞/离场与进近/复飞简令；-进近危险意识。·风切变的识别：-机组分工，保证有效的交叉检查和相互配合，尤其针对参数偏差过量的情况；-进近过程中的能量管理；-稳定进近及进近关口的各要素。·风切变改出程序：-随时准备并果断处置反应式或预测式风切变咨询或警告信息。飞行员报告在所有情况下，在经历风切变以后，所有机组都应当将事件作以详细的报告，并报ATC，以便提高其他飞行机组的意识。报告应包括：l飞行员报告基本信息l风切变强度l风气变的垂直和水平位置训练应当制定并实施针对风切变意识的训练项目，参考以下内容：·公司制作的风切变教育和训练辅助材料；·美国飞行安全基金会制作的风切变训练配套材料。风切变改出程序训练应该在全动模拟机上进行，利用实录真实风切变剖面训练（如图1所示）。6要点小结航空公司应该制