對(duì)鳳凰城鹿谷機(jī)場(chǎng)氣象要素對(duì)飛行影響的研究

劉天培

【摘 要】美國(guó)鳳凰城鹿谷機(jī)場(chǎng)擁有極其優(yōu)越的地理位置和完備的機(jī)場(chǎng)設(shè)施，該機(jī)場(chǎng)被用于多個(gè)航校訓(xùn)練及公務(wù)機(jī)運(yùn)行，這使得鹿谷機(jī)場(chǎng)成為亞利桑那州中部地區(qū)最繁忙的機(jī)場(chǎng)之一。但鹿谷機(jī)場(chǎng)航空活動(dòng)也經(jīng)常會(huì)受到機(jī)場(chǎng)周圍的氣象變化影響，這些不穩(wěn)定因素將會(huì)直接影響到該機(jī)場(chǎng)的正常航班，致使旅客滯留，航班延誤，甚至取消。在對(duì)鹿谷機(jī)場(chǎng)各類氣象要素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，研究惡劣天氣出現(xiàn)的規(guī)律性、季節(jié)性等變化，歷年來(lái)出現(xiàn)該天氣天數(shù)的趨勢(shì)，并制成圖表，直觀地展現(xiàn)了高溫、大風(fēng)、雷暴是主要影響航空活動(dòng)的正常運(yùn)行的氣象活動(dòng)，其分布時(shí)間主要是在夏季。鳳凰城地區(qū)夏季多高溫天，峰值竟高達(dá)47℃，對(duì)飛行員及飛機(jī)都是考驗(yàn)。鳳凰城地區(qū)夏季同樣多有雷暴天，一旦遭遇雷暴天，機(jī)場(chǎng)能見度驟降，狂風(fēng)卷來(lái)，大雨侵盆，無(wú)數(shù)飛行任務(wù)被取消，旅客被滯留，更有造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失的先例。

【關(guān)鍵詞】鹿谷機(jī)場(chǎng)；氣象要素；高溫飛行；低能見度

0 緒論

隨著科技的不斷進(jìn)步，近幾十年來(lái)民航也在飛速發(fā)展壯大之中，隨著飛機(jī)制造技術(shù)的逐漸成熟，人們?cè)絹?lái)越愿意將飛機(jī)作為中遠(yuǎn)途出行的首要之選。然而氣象條件則與航空活動(dòng)是否能夠正常運(yùn)行而密不可分。

全球機(jī)場(chǎng)的飛行延誤事件中，因氣象原因延誤占41%，其中可避免的天氣原因占17%，不可避免的天氣原因占24%。飛行安全是民航永恒的主題，根據(jù)這些不斷變化的天氣現(xiàn)象，我們的飛行員、空管、公司等也在不斷地改變飛行計(jì)劃，確保航班的順利進(jìn)行。

1 研究背景

盡管機(jī)場(chǎng)助航設(shè)施和飛機(jī)的性能越來(lái)越先進(jìn)，不利的氣象條件對(duì)飛行的制約作用有所減少，但對(duì)處于一定氣候條件和氣候環(huán)境的機(jī)場(chǎng)和航路，不利飛行的天氣影響所造成的旅客滯留、航班大面積延誤，隨著飛行量的增大并沒(méi)有明顯減少，特別是低能見度、大霧、雷暴、顛簸、積冰等不利于飛行的天氣，是造成航空運(yùn)輸企業(yè)延誤的主要原因之一。

1.1 鹿谷機(jī)場(chǎng)地理環(huán)境特點(diǎn)

美國(guó)鹿谷機(jī)場(chǎng)（ICAO：KDVT）位于北緯33.69°，西經(jīng)112.08°。鹿谷機(jī)場(chǎng)位于亞利桑那州中部城市鳳凰城（又稱菲尼克斯市）的北部，D類空域，場(chǎng)高1478英尺，擁有平行雙跑道，機(jī)場(chǎng)東西南三側(cè)環(huán)山，機(jī)場(chǎng)北面8海里開始群山環(huán)繞，最高可達(dá)8000英尺。

鳳凰城氣候干燥，年平均溫度居全美主要城市之首，屬熱帶沙漠氣候。鳳凰城平均每年有89天的溫度超過(guò)100華氏度（38攝氏度），從六月到九月幾乎全部時(shí)間都在此列。冬天風(fēng)暴從太平洋向內(nèi)陸移動(dòng)時(shí)可能造成暴雨，但并不常見。冬天經(jīng)常有霧。

1.2 本文研究?jī)?nèi)容

本論文主要針對(duì)鳳凰城鹿谷機(jī)場(chǎng)氣象要素進(jìn)行研究分析，從鹿谷機(jī)場(chǎng)溫濕壓的數(shù)據(jù)入手，從而提出對(duì)提高航空安全服務(wù)質(zhì)量，為未來(lái)氣象要素研究打下基礎(chǔ)。

2 美國(guó)鹿谷機(jī)場(chǎng)溫濕壓的特征及其對(duì)飛行活動(dòng)的影響

2.1 鹿谷機(jī)場(chǎng)溫濕壓的特征

2.1.1 溫度特征

首先先對(duì)各月的最高、平均、最低平均氣溫做個(gè)統(tǒng)計(jì)，得出下圖。

經(jīng)過(guò)美國(guó)鹿谷機(jī)場(chǎng)從2005-2014年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，鹿谷機(jī)場(chǎng)全年平均氣溫低于15℃的有12月、1月、2月，以平均最低氣溫分析，其中12月的最低平均氣溫為6.46℃。全年平均氣溫高于30度的有6月、7月、8月，以平均最高氣溫分析，其中7月的最高平均氣溫高達(dá)39.54℃。以2011年7月為例，整月超過(guò)38℃的占24天。在2006年7月21日，當(dāng)天最高氣溫高達(dá)47℃，為近10年來(lái)的最高氣溫。自2005年至2014年，共計(jì)低于5℃的日子296天，平均每年占29.6日，由于鹿谷機(jī)場(chǎng)地處美國(guó)西南部沙漠地帶，冬季短暫，春秋夏季占全年大部分時(shí)間，圖2將以季節(jié)分析氣溫趨勢(shì)。

2005年至2014年，夏季（6-8月）平均最高氣溫基本保持不變，約為39℃。秋季（9-11月）10年內(nèi)平均氣溫基本保持在23.7℃。冬季（12-2月）相對(duì)秋夏季變化較大，2013年及2011年，平均最低氣溫在5℃左右，其余均保持在7.5℃?？傮w來(lái)說(shuō)，鹿谷機(jī)場(chǎng)所處的鳳凰城近10年，氣溫沒(méi)有較大變化，暑熱天氣較多，幾乎沒(méi)有嚴(yán)寒天氣。

2.1.2 氣壓特征

首先先對(duì)每年的年平均氣壓做個(gè)統(tǒng)計(jì)，得出下圖。

經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，2005年至2014年，10年平均修正大氣壓值為1011.4百帕，其中2010年最低，為1010.84百帕，最高為2006年，1011.81百帕。

2.1.3 濕度特征

根據(jù)2005-2014年各月濕度變化圖，可知近10年，全年濕度最高值在12月，為46%，4-6月濕度最小，保持在17%上下，其余月份濕度基本維持29%。

2.2 溫濕壓對(duì)飛行的影響

2.2.1 溫濕壓對(duì)飛機(jī)起飛和著陸性能的影響

溫度對(duì)飛機(jī)的起飛性能影響主要體現(xiàn)在滑跑距離上，滑跑距離又直接決定了是否能夠安全的從有限的跑道上起飛，并在起飛后安全地繞開障礙物等。飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)需要吸取空氣并混合燃油點(diǎn)燃，產(chǎn)生動(dòng)力，而高溫空氣會(huì)使得發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力變小，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻性能變?nèi)醯扔绊?，隨后加長(zhǎng)飛機(jī)的滑跑距離等。

現(xiàn)根據(jù)鹿谷機(jī)場(chǎng)氣象數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)測(cè)試，情景如下：采用Transpac航校使用的PA-28-181型飛機(jī)0°襟翼起飛滑跑距離圖，機(jī)場(chǎng)氣壓高度為1478英尺（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓），飛機(jī)起飛重量為2500磅（3成年人帶滿油重量），5節(jié)逆風(fēng)，隨后設(shè)置溫度變量-4℃（近10年最低溫）、7℃（冬季平均最低溫）、22℃（春秋季平均溫度）、38℃（夏季平均最高溫）、47℃（近10年最高溫），進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果如下。

根據(jù)情景，在47℃（近10年最高溫）情況下，所需滑跑距離僅為3050英尺，-4℃（近10年最低溫）情況下，所需滑跑距離為1500英尺，47℃情況下所需滑跑距離是-4℃情況下的兩倍之多。特別是針對(duì)鹿谷機(jī)場(chǎng)這樣，高溫幾乎占據(jù)全年三分之一的機(jī)場(chǎng)，由于高溫而使得飛機(jī)的滑跑性能大大降低，而這只是影響因素中的一個(gè)，便已嚴(yán)重影響航空活動(dòng)的進(jìn)行。