6.1-低空风切变

第六章中低空飞行的大气环境第一节低空风切变第二节飞机颠簸第三节飞机积冰第四节山地和高原飞行气象特点第五节沙漠地区及海上飞行气象条件第一节低空风切变低空风切变的基本知识产生低空风切变的天气条件低空风切变对起飞着陆的影响低空风切变的判定和处置低空风切变的基本知识什么是低空风切变低空风切变的种类低空风切变的强度什么是低空风切变在500米高度以下的平均风矢量在空间两点之间的差值称为低空风切变。根据风场的空间结构不同，风切变表现为三种形式。即：水平风的垂直切变水平风的水平切变垂直风的切变水平风的垂直切变指在垂直方向上，一定距离内两点之间的水平风的改变。水平风的垂直切变水平风的水平切变指在水平方向上两点之间的水平风的改变。垂直风的切变指上升或下降气流在水平方向上两点之间的改变。1水平风的垂直切变2水平风的水平切变3垂直风的水平切变4垂直风的垂直切变低空风切变的种类顺风切变逆风切变侧风切变垂直风切变根据飞机运动相对于风矢量之间的情况，分为四种顺风切变飞机在起飞或着陆过程中，水平风的变量对飞机来说是顺风。例如：飞机从逆风进入顺风从小顺风进入大顺风从大逆风进入小逆风(或无风)从无风进入顺风顺风切变使飞机空速减小，升力下降，飞机下沉。顺风切变示意图逆风切变水平风的变量对飞机来说是逆风。例如：从无风进入逆风从顺风进入逆风从大顺风进入小顺风从小逆风进入大逆风飞机的空速突然增大，升力也增大，飞机抬升。逆风切变示意图侧风切变指飞机从一种侧风或无侧风状态进入另一种明显不同的侧风状态。飞机发生侧滑、滚转或偏转，对不准跑道。侧风切变示意图垂直风的切变飞机从无明显的升降气流区进入强烈的升降气流区域的情形。强烈的下降气流使飞机突然下沉、危害很大。垂直风切变示意图低空风切变的强度水平风的垂直切变强度标准水平风的水平切变强度标准垂直风切变的强度标准水平风的垂直切变强度标准强度等级数值标准对飞行的影响（m/s）/30m1/s轻度0~20~0.07飞机航迹和空速稍有变化中度2.1~40.08~0.13对飞机的操纵有较大困难强烈4.1~60.14~0.20对飞机的操纵有很大困难严重＞6＞0.20对飞机失去操纵，会造成严重危害水平风的垂直切变空气层垂直厚度取30米，风资料取2分钟左右的平均值。0.1(1／秒)以上的垂直切变就会对喷气式运输机带来威胁。水平风的水平切变强度标准美国在机场低空风切变报警系统中所采用的报警标准，该系统在机场平面有六个测风站，即中央站和五个分站。各分站距中央站平均约为3千米左右。系统规定任一分站与中央站的风向风速向量差达到7.7米/秒以上时即发出报警信号。上述情况中相当的水平风水平切变值2.6（米·秒-1）/千米可作为能对飞行构成危害的强度标准。垂直风切变的强度标准下降气流下冲气流91米高度以上的下降速度3.6米/秒=3.6米/秒800米直径内的辐散值144/时=144/时产生低空风切变的天气条件雷暴锋面辐射逆温型的低空急流地形和地物雷暴雷暴单体下面，由下击暴流造成的风切变下冲气流到达地面后形成强烈的冷性外流锋面锋面两侧气象要素差异大，包括锋面两侧的风向和风速。一般说来，在锋两侧温差大（≥5℃）和（或）移动快（≥55千米／小时）的锋面附近，都会产生较强的风切变。辐射逆温型的低空急流当晴夜产生强辐射逆温时，在逆温层顶附近常有低空急流，高度一般为几百米，有时可在100m以下，与逆温层的高度相联系，有时也称它为夜间急流。地形和地物在山地波存在的情况下，山脊的背风一侧常有冷空气滞留在平地上，若机场正处在这种停滞的空气中，当飞机从上面穿入这种停滞的空气时，将会遇到严重的低空风切变。如果机场跑道一侧靠山，另一侧地势开阔，在某种盛行风情况下，可以产生明显的水平风的水平切变。当阵风风速比其平均值增减5m/s以上时，或大风吹过跑道附近的高大建筑物时，会产生局地性风切变。低空风切变对起飞着陆的影响低空风切变飞行事故的特点低空风切变对着陆的影响序号日期飞机型号所属企业地点飞行阶段事故性质备注11959年10月11日伊尔14/646兰州管理局乌鲁木齐进场二等乌鲁木齐预报地面风15-18M/S，阵风20M/S,有扬沙,飞机过近台还能看到跑道头,当飞机降至25米高时进入扬沙中,然后触地21983年4月4日空中国王/FBVRP民航直升机公司广州白云上升一等遇低空风切变,失速坠地31987年6月18日农夫/8502黑龙江农场总局黑龙江853农场低空作业二等遇到下沉气流,操作不当41988年8月31日三叉戟/2218广州管理局香港启德着陆一等飞机进近中遇到大暴雨和不稳定气流,跑道能见度极差51990年6月2日运七/3473通航公司山西太原进场复飞,备降长治雷达回波强度20-30DB,观测到悬球状云和雨幡,且地面风多变,明显有切变过境,飞机在250米的高度决定复飞,但掉到20米才平稳61991年4月25日B757/2801中国南方昆明巫家坝着陆前起落架折断飞机在进跑道后低高度遇到了风切变,机组操作有误71993年11月4日B747中华航空(台湾)香港启德着陆坠入海中机长收到侧风信息,但低估了当时情形,副驾驶缺乏在强阵风和侧风情况下操作的经验81994年5月17日MD82/2121中国北方沈阳桃仙进场处置得当正常降落飞机在200米高度时,表速从140KT降至120KT,掉高100米,操作困难,机长马上判断遇到风切变,采取措施91994年7月2日DC-9-31美国联邦航空公司夏洛特/道格拉斯进场一等飞机在暴风雨中降落,不慎进入微下击暴流中,飞机急速下降,2分钟内失去控制101995年6月18日A300/2322中国东方厦门高崎进场复飞,备降深圳中-大阵雨降水,有3-4个积雨云,在550FT的高度上,飞机空速由138KT骤降至120KT,下降率由700FT骤增至2000FT112000年6月22日运七/3479武汉航空公司在汉口机场250度方向13KM处进场一等物象表明：空难现场附近14时至15时30分曾出现微下击暴流。飞机在汉口机场进近过程中，因绕飞雷雨，又是在低高度、低速度的情况下，很可能遇到了微下击暴流低空风切变飞行事故的特点风切变事故都发生在飞行高度低于300米的起飞和着陆飞行阶段，其中尤以着陆为最多；现代大、中型喷气运输机的风切变飞行事故比重较大；风切变事故与雷暴天气条件关系密切；风切变飞行事故的出现时间和季节无一定的规律。顺风切变顺风切变使飞机空速减小，升力下降，飞机下沉。不同高度的顺风切变着陆逆风切变飞机的空速突然增大，升力也增大，飞机抬升。不同高度的逆风切变着陆侧风切变飞机发生侧滑、滚转或偏转而对不准跑道。垂直风切变飞机升力发生变化，影响飞机的高度、空速、俯仰姿态和杆力。低空风切变的判定和处置（一）如何判断低空风切变（二）遭遇低空风切变时的处置方法如何判断低空风切变目视判别方法座舱仪表判别法机载专用设备探测目视判别方法雷暴冷性外流气流的沙暴堤雷暴云体下的雨幡滚轴状云、悬球状云和混乱天空强风吹倒树林和庄稼雷暴冷性外流气流的沙暴堤滚轴状云、悬球状云和混乱天空强风吹倒树木和庄稼强风吹倒树木和庄稼座舱仪表判别法在遇到低空风切变时，空速表、高度表、升降速率表和俯仰角度指示器等座舱仪表都会发生不同程度的摆动。空速表飞机遭遇风切变时空速表指示一般都会发生急剧变化。美国波音公司规定，当空速表指示值突然改变28～37千米／小时，应中止起飞或不作进近着陆。高度表飞机在下滑过程中高度表指示出现异常，大幅度偏离正常高度值时，必须立即采取措施，及时拉起。升降速率表如果见到升降速率表指示异常，特别是下沉速率明显加大时，必须充分注意。美国波音公司建议在下降速度短时内改变值达164米／分（500英尺／分）时，即认为遇到强风切变，飞行员应采取复飞等相应措施。俯仰角度指示器一旦遭遇风切变，俯仰角指示将迅速发生变化，变化越快、越大，则危害越大。美国波音公司规定，俯仰角指示突然改变超过5°时，即认为遭遇强风切变，应停止进近而复飞。用机载专用设备探测低空风切变机载低空风切变警报系统使用垂直、纵向加速度计，把风切变对飞机影响的垂直部分和纵向部分结合起来，结合机上可供使用的其它数据来计算飞机的推力余量。当推力余量下降到规定值以下时，该系统就发出警报。红外辐射计机载风切变探测系统利用装在机头部位的前视红外辐射计和侧视红外辐射计，分别探测出前10～20千米和侧方200米范围内的温度值加以比较，根据两者的温度差确定风切变的大小。它可用于测定雷暴外流气流的阵风锋；机载脉冲多普勒激光雷达用于强风暴研究时空中测风。遭遇低空风切变时的处置方法首先要有思想准备。起飞前，要认真仔细地了解和研究天气预报和天气实况报告，警惕在飞行中会遇到风切变及风切变可能出现的位置、高度、强度。起飞后，要注意收听地面的气象报告和别的飞机关于风切变的报告，了解风切变的存在及其性质。避开严重风切变，对轻度风切变可借助操纵修正来克服它；不要有意识地穿过严重风切变区或强下降气流区。特别是在飞行高度低于离地高度200米或有一台发动机失效时，更应切记；要与雷暴云和大的降水区保持适当距离。雷暴云的外流气流有时可以超越雷暴前方20～30千米。飞机低空飞行时应远离雷暴云20～30千米飞行，不要侥幸抢飞这一危险区域。在有强风切变时，不要冒险起飞、着陆；遭遇低空风切变时的处置方法如果在最后着陆时刻遇到风切变，只要是难以改出，无法安全着陆，就应立即复飞；飞机遭遇风切变时，应立即将风切变出现的区域、高度、空速变化的大小等报告飞行管制部门，以避免其它飞机误入其中；此外组织飞行人员进行应付各种低空风切变的模拟训练，以提高应付风切变的能力，也是十分重要的措施。风切变的探测设备多普勒天气雷达利用多普勒效应测定降水粒子的运动速度，通过一定方法反演出风场和湍流的情况。对大气水汽含量较多时的探测比较有效，如下击暴流、与积雨云伴随的风切变。但也有诸多缺点，如晴天时不能使用；分辨率较低等。位于大榄涌的香港机场多普勒天气雷达低空风切变预警系统(LLWAS,LowLevelWindshearAlertSystem)由多个测风仪及处理器组成，在跑道两端向外延伸3海里的范围内有多个（6~52）测风传感器。可以探测进离场走廊300m以下区域的低空风切变。由于测风仪和处理器安装有一部风需要在机场外，在高原地区选址和维护难度较大。LLWAS风切变报警系统目前美国装置在机场的低空风切变报警系统：由6个测风站（1个中央站和5个分站）组成，各站平均相距3km，当中央站与任一分站风速矢量差达7.7m/s以上时，系统发出警报。LLWAS(LowLevelWindShearAlertSystem)松山机场低空风切变警告系统激光雷达(LIDAR)基于多普勒效应的红外线多普勒雷达，可以对风切变、阵风锋和湍流做出危险警报，主要用于晴天干燥的环境下进行风场探测，但在降水环境下信号衰减比较强，探测效果差，基本不能使用。激光雷达利用红外线探测空气中尘粒和微细粒子的移动，在无雨情况下最能发挥作用风廓线仪(WindProfilerRadar,WPR)风廓线仪又称风廓线雷达，它利用大气湍流对电磁波的散射作用对风场等物理量进行探测的遥感设备。主要以晴空大气作为探测对象，通过发射不同方向的电磁波束，接收处理因大气垂直结构不均匀而返回的电磁波，得到风的垂直廓线。风廓线仪可以在晴天条件下观测多普勒雷达等仪器探测不到的垂直阵风，也可以完成LLWAS不能完成的空间三维探测。风廓线仪风廓线仪一九九九年六月七日早上，台风玛姬在香港的西贡登陆，并向西南方移动横过香港，到达离岸海域。沙螺湾气流剖析仪录得的风向由西北风转为东北风。香港国际机场(HKIA)的风切变探测系统香港机场建立了非常完善的风切变探测系统，包括1部多普勒天气雷达、1部多普勒激光雷达、2部风廓线仪、18个风速计、5个气象浮标。在刮大风的时候，例如在热带气旋逼近时，高速气流会在山峡形成。在这些高速气流之间，会出现较低