淺析低空風(fēng)切變及其影響

蓋方圓

摘 要：該文闡述了產(chǎn)生低空風(fēng)切變的天氣條件等基本知識(shí)，詳細(xì)探討低空風(fēng)切變對(duì)起飛、著陸的影響和判別方法，簡單介紹了處置低空風(fēng)切變的方法。近年來中國經(jīng)濟(jì)增長勢(shì)頭迅猛，民航業(yè)隨之發(fā)展迅速，運(yùn)輸量、航班量屢創(chuàng)新高。隨之而來的是起飛、著陸時(shí)發(fā)生的安全問題越來越多，低空風(fēng)切變是引起這些問題的主要原因之一，其具有時(shí)間短、強(qiáng)度大、尺度大、發(fā)生突然等主要特點(diǎn)，從目前的情況看，想要準(zhǔn)確的探測(cè)和預(yù)報(bào)還很困難。因此，該文淺析低空風(fēng)切變的有關(guān)知識(shí)，討論如何有效規(guī)避低空風(fēng)切變，使它對(duì)航空器飛行的影響變得最小。

關(guān)鍵詞：低空風(fēng)切變 影響 判定

中圖分類號(hào)：V328.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）08（a）-0198-02

1 風(fēng)切變的定義

風(fēng)切變指的是空間中兩點(diǎn)之間風(fēng)的矢量差，即在同一高度或不同高度短距離內(nèi)風(fēng)向和（或）風(fēng)速的變化。風(fēng)切變可能發(fā)生在任何高度上，對(duì)航空器飛行影響最大的是發(fā)生在近地面層的風(fēng)切變，發(fā)生在600 m高度以下的平均風(fēng)矢量在空間兩點(diǎn)之間的差值，我們稱之為低空風(fēng)切變[2]。

風(fēng)切邊根據(jù)航空器的運(yùn)動(dòng)相對(duì)于風(fēng)矢量之間的不同情況，分為以下四種形式，即：

（1）順風(fēng)切變。

指的是水平風(fēng)的變量對(duì)航空器來講是順風(fēng)。例如，航空器由逆風(fēng)區(qū)進(jìn)入順風(fēng)區(qū)，由小順風(fēng)區(qū)進(jìn)入大順風(fēng)區(qū)，由大逆風(fēng)區(qū)進(jìn)入小逆風(fēng)區(qū)等，都屬于順風(fēng)切變。順風(fēng)切變使得航空器的空速突然減小，升力也隨之下降，航空器下沉，危害較大。

（2）逆風(fēng)切變。

指的是水平風(fēng)的變量對(duì)航空器來講是逆風(fēng)。例如，航空器由小逆風(fēng)區(qū)進(jìn)入大逆風(fēng)區(qū)，由大順風(fēng)區(qū)進(jìn)入小順風(fēng)區(qū)，由順風(fēng)區(qū)進(jìn)入逆風(fēng)區(qū)等，都屬于逆風(fēng)切變。逆風(fēng)切變使得航空器空速突然增大，升力也隨之增大，航空器抬升，危害相對(duì)較小。

（3）側(cè)風(fēng)切變。

指的是航空器從無側(cè)風(fēng)或一種側(cè)風(fēng)的狀態(tài)進(jìn)入另一種明顯不同的側(cè)風(fēng)狀態(tài)，這種形式的風(fēng)切變使得航空器發(fā)生側(cè)滑、滾轉(zhuǎn)或偏轉(zhuǎn)。

（4）垂直風(fēng)切變。

指的是航空器從無明顯的升降氣流區(qū)域突然進(jìn)入到強(qiáng)烈的升降氣流區(qū)域的情形，特別是猝發(fā)的，強(qiáng)烈的下降氣流，使得航空器突然下沉，危害很大。對(duì)起飛，著陸構(gòu)成嚴(yán)重威脅的尤其以雷暴云下的下沖氣流為甚，這種情況，在下沖氣流強(qiáng)度較大時(shí)形成下?lián)舯┝鱗1]。而且下沖氣流中不僅有強(qiáng)烈的垂直風(fēng)切變，還有明顯的水平風(fēng)切變，常常會(huì)帶來較為嚴(yán)重的后果。

2 低空風(fēng)切變對(duì)航空器起飛及著陸的影響

低空風(fēng)切變對(duì)航空器起飛、著陸的主要影響有以下幾點(diǎn)：改變飛機(jī)航跡；影響某些儀表的準(zhǔn)確性；影響飛機(jī)的穩(wěn)定性和操縱性。這些都會(huì)給航空器的操縱帶來困難，嚴(yán)重影響安全。這里我們重點(diǎn)討論各種類型低空風(fēng)切變對(duì)航空器著陸產(chǎn)生的影響。

2.1 順風(fēng)切變對(duì)航空器著陸的影響

航空器在著陸過程中進(jìn)入順風(fēng)切變區(qū)域時(shí)（例如從逆風(fēng)突然轉(zhuǎn)為無風(fēng)或順風(fēng)，或者從強(qiáng)逆風(fēng)突然轉(zhuǎn)為弱逆風(fēng)），指示空速會(huì)迅速降低，升力隨之明顯減小，從而使得航空器不能保持應(yīng)有的下滑曲線而掉高度。此時(shí)的修正動(dòng)作是加油門，帶桿使航空器增速，減小下降率，回到下滑曲線上后再穩(wěn)桿，收油門以重新建立下滑姿態(tài)。但如果順風(fēng)切變的高度很低，飛行員來不及及時(shí)修正，將會(huì)造成大的偏差。

2.2 逆風(fēng)切變對(duì)航空器著陸的影響

航空器著陸過程中進(jìn)入逆風(fēng)切變區(qū)域時(shí)（例如從順風(fēng)突然轉(zhuǎn)為無風(fēng)或逆風(fēng)，或者從強(qiáng)順風(fēng)突然轉(zhuǎn)為弱順風(fēng)），指示空速會(huì)迅速增大，升力隨之明顯增加，航空器被抬升，高于正常的下滑曲線。此時(shí)的修正動(dòng)作是收油門松桿，使航空器減速，增加下降率，回到下滑曲線上后再加油門帶桿以重新建立下滑姿態(tài)。

2.3 側(cè)風(fēng)切變對(duì)航空器著陸的影響

航空器在著陸過程中遭遇側(cè)風(fēng)切變，會(huì)產(chǎn)生側(cè)滑，帶坡度，使航空器偏離航向道，造成橫側(cè)向的偏差。

2.4 垂直風(fēng)切變對(duì)航空器著陸的影響

當(dāng)航空器在著陸過程中遭遇上升或下降氣流時(shí)，其升力會(huì)發(fā)生改變，從而使得下降率改變。垂直風(fēng)切變對(duì)航空器著陸危害巨大，在雷暴云下進(jìn)近著陸過程中遇到嚴(yán)重的下降氣流時(shí)，飛行員能做的就是復(fù)飛。

3 低空風(fēng)切變的判定

低空風(fēng)切變是難以抗拒的，免受其害的最好方法就是避開它。及時(shí)、有效地判斷低空風(fēng)切變的存在、強(qiáng)度和類型是飛行人員必須了解和掌握的技能。就目前而言其判斷方法有以下三種：

3.1 目視判別法

（1）雷暴冷性外流氣流的沙暴堤。

雷暴冷性外流氣流前緣的強(qiáng)勁氣流會(huì)將地面上的塵土吹起相當(dāng)?shù)母叨龋㈦S著氣流快速移動(dòng)，形成沙暴堤。它往往能顯現(xiàn)出外流氣流的范圍和高度，其高度越高，外流氣流的強(qiáng)度就越大。一旦觀察到這種沙暴堤就應(yīng)提高警惕并立即采取措施，因?yàn)榫o跟在沙暴堤之后的就是強(qiáng)烈的風(fēng)切變[3]。

（2）雷暴云下的雨幡。

雷暴云下的雨幡是強(qiáng)烈下降氣流的重要征兆。雨幡的形狀越大，下垂高度越低，色澤越暗，則風(fēng)切變和下?lián)舯┝饕苍綇?qiáng)。在雨幡周圍一到兩公里范圍內(nèi)，風(fēng)場(chǎng)都比較復(fù)雜，常存在較強(qiáng)的風(fēng)切變[2]。所以，在進(jìn)近著陸過程中要與雨幡保持一定的距離，切記不可穿越。

（3）滾軸狀云。

在強(qiáng)冷鋒型和雷暴型風(fēng)切變中，強(qiáng)烈的冷性外流往往有明顯的渦旋運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，并伴有低空滾軸狀云。這種云的出現(xiàn)，預(yù)示著有強(qiáng)烈的低空風(fēng)切變。

（4）倒伏的莊稼和樹林。

下?lián)舯┝骱蛷?qiáng)風(fēng)所吹倒的莊稼和樹林會(huì)顯現(xiàn)出氣流的流動(dòng)狀況。

3.2 座艙儀表判別法

（1）空速表。

當(dāng)航空器遇到風(fēng)切變時(shí)空速表指示一般會(huì)發(fā)生急劇的變化。因此一旦發(fā)現(xiàn)空速表的異常指示，應(yīng)立即警惕風(fēng)切變的危害。波音公司規(guī)定，如果空速表指示突然改變15—20海里/h，應(yīng)中斷起飛或不作進(jìn)近著陸。

（2）高度表和升降速率表。

當(dāng)高度表大幅偏離正常值，升降速率表出現(xiàn)明顯的下降率增大的情況時(shí)，航空器很可能遭遇了風(fēng)切變或下?lián)舯┝?，機(jī)組應(yīng)充分注意。根據(jù)波音公司的建議，如果下降率短時(shí)變化達(dá)到每分鐘500英尺，即認(rèn)為遭遇強(qiáng)風(fēng)切變，應(yīng)立即復(fù)飛。

（3）俯仰姿態(tài)指示器。

風(fēng)切變會(huì)瞬間改變飛機(jī)的俯仰姿態(tài)，以B737飛機(jī)為例，正常的著陸下滑角為3°，對(duì)應(yīng)的姿態(tài)角在+2°左右，如果姿態(tài)角突然發(fā)生超過5°的改變時(shí)，即應(yīng)該認(rèn)為遭遇強(qiáng)風(fēng)切變，應(yīng)中止進(jìn)近，立即復(fù)飛。

（4）利用機(jī)載專用設(shè)備探測(cè)風(fēng)切變。

目前機(jī)載設(shè)備不斷完善升級(jí)，普遍裝備航空器的已經(jīng)有增強(qiáng)型近地警告系統(tǒng)（EGPWS）的風(fēng)切變警告和氣象雷達(dá)（WXR）的前視風(fēng)切變（PWS）探測(cè)。機(jī)組應(yīng)熟知相應(yīng)系統(tǒng)的使用方法和警告信息內(nèi)容。

近地警告系統(tǒng)的風(fēng)切變警告是進(jìn)入式風(fēng)切變警告，即航空器正進(jìn)入風(fēng)切變氣流區(qū)域，其探測(cè)原理主要是利用空速，無線電高度等大氣數(shù)據(jù)的變化，來判斷是否進(jìn)入了風(fēng)切變區(qū)域，結(jié)合航空器姿態(tài)構(gòu)型發(fā)出警告信息。主要的警告信息是視覺和聽覺的“WINDSHEAR、WINDSHEAR”（風(fēng)切變、風(fēng)切變）[4]。

氣象雷達(dá)系統(tǒng)的風(fēng)切變警告是前視風(fēng)切變警告，在飛機(jī)的起飛和進(jìn)近階段自動(dòng)起作用。探測(cè)原理是多普勒頻移現(xiàn)象，以氣象雷達(dá)向前方發(fā)射的射頻雷達(dá)波來探測(cè)飛機(jī)前方的氣象條件，根據(jù)反射回波的頻移判斷前方是否有風(fēng)切變氣流，主要警告是聽覺的“WINDSHEAR AHEAD、 WINDSHEAR AHEAD（前方風(fēng)切變、前方風(fēng)切變）；GO AROUND WINDSHEAR AHEAD（復(fù)飛、前方風(fēng)切變）；MONITOR RADAR DISPLAY（監(jiān)控雷達(dá)顯示）”，視覺信息主要為顯示“WINDSHEAR（風(fēng)切變）”[4]。

4 低空風(fēng)切變的處置方法

（1）要有思想準(zhǔn)備。起飛之前，機(jī)組人員應(yīng)認(rèn)真詳細(xì)的了解和研究天氣預(yù)報(bào)和天氣實(shí)況報(bào)告，對(duì)飛行中可能會(huì)遇到的風(fēng)切變提高警惕。不能存在僥幸心理，不要有意識(shí)的穿過嚴(yán)重的風(fēng)切變或者強(qiáng)下降氣流區(qū)域，特別是當(dāng)飛行高度低于200米或一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)失效的時(shí)候。

（2）起飛、著陸過程中與雷暴云和大的降水區(qū)保持適當(dāng)距離。在雷暴云逼近機(jī)場(chǎng)15海里范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)警惕風(fēng)切變的出現(xiàn)；當(dāng)雷雨在著陸航道5公里和復(fù)飛航道3公里時(shí)，考慮中止進(jìn)近著陸[3]。

（3）一旦遇到風(fēng)切變，應(yīng)立即改出。以B737飛機(jī)為例，應(yīng)脫開自動(dòng)駕駛，按壓任一TO/GA電門，迅速加油門至最大推力，柔和的操縱航空器俯仰，改平機(jī)翼并抬機(jī)頭至俯仰角15°或起始抖振的上仰極限，必要時(shí)可以保持間歇性抖桿狀態(tài)，但要防止過量而導(dǎo)致真正的失速。脫離風(fēng)切變區(qū)域前不要改變起落架或襟翼形態(tài)，不要試圖重新獲取失去的空速，對(duì)航空器的垂直速度和高度進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)遭遇風(fēng)切變并改出后，應(yīng)將風(fēng)切變的區(qū)域、強(qiáng)度、高度等信息及時(shí)報(bào)告空管部門，以免其它航空器誤入其中。

（4）在模擬機(jī)訓(xùn)練中，加強(qiáng)機(jī)組正確應(yīng)對(duì)和處置各種風(fēng)切變的能力。雖然低空風(fēng)切變對(duì)航空器的飛行危害巨大，但是我們通過研究能夠?qū)ζ湓黾恿私?，可以判明它的類型，位置，?qiáng)度。只要合理利用知識(shí)，正確使用機(jī)載設(shè)備，熟練掌握操作技巧，就能把風(fēng)切變的不利影響降低到最小。

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