低空风切变及其处置方法研究

发表时间:2017/3/17   来源:《科技中国》2017年1期   作者:周小雪
[导读] 本文介绍了低空风切变的基本知识和对飞行的影响,其产生的天气条件和地理环境条件。

中国民用航空飞行学院洛阳分院 河南 洛阳  471000


摘 要
低空风切变是在飞机起飞着陆阶段威胁飞行安全的危险因素之一,近年来已引起国际上航空界和气象界的广泛关注和重视。本文介绍了低空风切变的基本知识和对飞行的影响,其产生的天气条件和地理环境条件。提出了机场风切变的预防建议和管制措施。

关键词:低空风切变;预防;管制建议
引言

        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,但是,从目前的实际技术水平来看,风切变问题任然是没有很好解决的航空气象难题,要准确探测和预报还比较困难。文中通过实例和概念结合的方法,直观的表现风切变产生的天气背景和环境条件、风切变的基本特征、低空风切变对飞行的影响等的论述,得出一些对付低空风切变的方法,让我们具备低空风切变的有关知识,并懂得在飞行中遭遇低空风切变如何避开和正确操作,以确保飞行安全。
        一 低空风切变对飞机起飞、着陆的影响
        风切变表现为气流的运动速度和方向的突然变化,原先维持预定目标飞行的飞机,受到风切变时作为一种外来的扰动,若飞行员不加修正飞机的航迹将发生变化,飞机就会在俯仰、滚转、偏航和空速等方面发生复杂的变化。其中飞机的爬升或加速能力均可用来对付由于风切变所造成的升力损失,例如顺风切变将使飞行航迹恶化,飞行员可通过调整俯仰姿态或增加推力来增大迎角,以对付顺风切变,两者都是增加爬升率。        但在较强的风切变的环境中,飞行员控制指示风速的能力,对于大型喷气式运输机来说是非常有限的,问题的关键在于飞机改变速度需要时间,它们包括飞行员作出反应的时间,发动机增加或降低功率的时间,飞行员操纵飞机改变飞行姿态(增大或减小迎角,保持合适的上升或下降速度)的时间等。
        飞机增速为什么要用这么长的时间?关键在于飞机的惯性。飞机改变速度的过程就是用发动机增加推力克服惯性的过程。惯性的大小决定了飞机增速所需推力的大小和增速的时间。飞机重量越重,飞机增速所用的时间就越长。
        除了惯性大这一主因之外,飞机增速的反应时间还与飞机性能有关。现代喷气式飞机与原先螺旋浆飞机在空气动力学性能上有很大的不同。喷气式飞机的失速速度在开车时与停车时几乎没有差别,它主要依靠空速获得升力。当飞行员发现飞机下沉太快时,要靠抬起机头增大迎角获得升力,以建立起新的下滑线。由于迎角增大后飞机处于高阻力的飞行姿态,因此要同时推油门增加推力。增大迎角并未提高前进速度,要改变速度还要再增加推力,速度增加后,阻力也随之加大,还需消耗一部分推力来克服增加的阻力,加上后掠机翼增速反应慢也是造成加速时间长的原因。
        风切变发生的高度越低,对飞行的影响越大。因为飞机在起飞和着陆时,飞行速度都比较小,同时航向也局限于起飞或着陆方向,处于高阻力状态,此时机动余量小,改出高度又不够,飞机可以用以加速的剩余推力也处于最低限,所以对于起飞、着陆的飞机来说,遭遇风切变是最危险的。  
        二  低空风切变的预防措施
        飞行中遭遇风切变是一个极为困难和复杂的问题。应组织管制人员进行应付各种低空风切变的模拟训练,以提高对付风切变的能力也是十分重要的措施。如果想要能迅速做出判断,应采取以下措施:
        (1)加强管制人员与气象人员的协作
        由于机场现有的气象设备难以探测风切变的活动,风切变发生的位置、高度等信息主要是来自起降飞机机组的报告。因此管制人员在接到机组报告有风切变时,应及时通报气象部门,使气象人员能尽早获得本场进近范围内的低空风切变情况并及时发出预警。同时,气象人员在复杂的气象条件下应提高警惕,一旦预计有可能出现风切变等危及飞行安全的天气出现也应及时提醒管制人员。加强管制人员和气象人员之间的相互通报机制,使风切变信息能够及时发布避免可能发生的飞行不安全事件。
        (2)加强气象探测和预警系统的建设
        安全飞行是民航工作的重中之重,利用现有探测手段通过飞行、空管和气象人员的紧密协作,将会大大降低风切变对飞行安全的威胁。


但仅有紧密协作和现有探测手段,要想确保飞行安全还是远远不够的,重要的是要加强机场低空风切变的探测手段和建立起有效的机场低空风切变预警系统。
        三  低空风切变下的管制指挥
        3.1 防止飞机进入有低空风切变的区域为主
        由于低空风切变对飞行的危害性,因此,在低空风切变的管制指挥中要以防止飞机进入有低空风切变的区域作为工作重点。要做到这一点,我们必须注意以下几点:
        在制订《机场使用细则》时,要考虑到机场周围地形环境所容易形成的风切变 对飞行的影响,要规定出什么情况下可能存在风切变。怎样确定、如何避让。如有风切变要根据风切变的强度、飞机的性能和当时的天气情况,提醒并指挥飞行员或正常着陆、或空中等待或飞往备降场。
        (2)在指挥过程中要加强与气象部门的协同,认真研究天气时况,对有可能存在风切变的天气要加强对风向、风速的现测,并把有关情况及时通报飞行员。使飞行员能及的判断出可能存在的低空风切,以采取有利措施保障飞行安全,严禁飞机进人已知有严重风切变的区域。 
        3.2 对进入风切变区域的飞机准确及时的实施指挥
        (1)起飞滑跑阶段
        由于飞机在跑道上遭遇风切变不象在空中有高度变化那样容易被指挥员发现,因此在滑跑前段遭遇风切变主要靠飞行员自行处置。而在后段,当指挥员发现飞机的滑跑距离远远大于正常的滑跑距离而且飞机尚未离地,而剩余跑道又较少时,作为指挥员要立即提醒飞行员加大油门,使用‘最大’工作状态。
        (2)起飞离地后
        当飞机离地后遭遇风切变,会导致飞机掉高度。因此当发现飞机掉高度时要及时提醒飞行员“注意不要掉高度”,这种提示性的指挥能提醒飞行员操纵飞机尽可能少地损失高度,增加改出风切变的时间余地。如果不能制止风切变的影响则应立即提醒飞行员加大油门把飞机拉起来,同时还要注意飞机是否带坡度并及时提醒飞行员修正。
        (3)下滑着陆阶段
        当飞机五边下滑时遭遇风切变,会导致飞机下降率增大。因此当发现五边飞机较正常下滑线低时,要及时提醒飞行员注意高度不要低;如继续下沉并有可能危及飞行安全时则应立即指挥其加满油门复飞。因为若遭遇强的风切变在飞机损失高度较多的情况下指挥其落地,容易造成目测偏差过大危及飞行安全。
        3.3  低空风切变下的管制建议
        发生强烈天气变化时的处理
        当发现天气系统有发展为大而强烈的天气变化趋势时,可能造成低空风切变的发生。应向飞机发风切变警告,禁止飞机起降,指挥空中航班备降。
        (2)灵活指挥
        向机组提供一切便利条件,在跑道对头风或风向有变化时塔台管制员应根据气象、机组报告及适时观察决定使用跑道方向,灵活掌握航空器起降时机、同时有飞机使用同一跑道起降时应加大落地间隔,避免地面飞机起飞、空中飞机复飞的情况发生以免造成飞行冲突。航空器最后进近阶段遇到风切变,高度会抬升或下降、飞机脱离下滑道、不能正常进近应指挥飞机复飞。
        (3)掌握天气演变趋势
        了解天气变化趋势、对该时间段天气变化有一个总体的把握。如遇大趋势天气逐渐变坏,此时应指挥飞机备降。天气在该时段内,没有变坏趋势可指挥飞机等待,待天气稳定后,选择跑道指挥飞机重新开始进近。在此之前应了解该航空器的续航能力。

参考文献
[1] 国外飞行事故译文集, 低空风切变知识更新. 北京:航空航天工业部飞行事故调查中心, 1991,11.
[2] 王学永 低空风切变译文集[C]. 空军第七研究所, 1984.
[3] 傅依迩. 美国对低空风切变的研究动向及进展[J]. 航空科学技术, 1989, 2: 41-45.


  

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