飛行殺手
——風(fēng)切變

文/Dumbo

2018年8月28日早上8點(diǎn)17分,首都航空J(rèn)D5759航班從北京首都機(jī)場(chǎng)起飛前往目的地——澳門。這架航班由空客A320執(zhí)飛,機(jī)上搭載乘客和機(jī)組人員共166名。像往常一樣,此次航班一路飛行平穩(wěn),3個(gè)小時(shí)便飛到了澳門上空,比預(yù)計(jì)時(shí)間還早了一點(diǎn)兒。廣播里播報(bào)著降落準(zhǔn)備通知,乘客們照例系好安全帶、收起小桌板、打開遮光板,等待著飛機(jī)降落澳門機(jī)場(chǎng)。突然,乘客們感到飛機(jī)在落地的瞬間與地面發(fā)生了劇烈的撞擊,隨后飛機(jī)彈起又再次重重落地。正當(dāng)大家恐慌之際,飛機(jī)復(fù)飛升空,空乘人員來到機(jī)艙內(nèi),開始為大家講解示范無起落架迫降以及緊急滑梯的使用方法。此時(shí),乘客們預(yù)感大事不妙。而另一邊,駕駛室內(nèi),機(jī)組人員已申請(qǐng)備降深圳機(jī)場(chǎng),宣布MAYDAY狀態(tài)、開應(yīng)答機(jī)7700(遇險(xiǎn)),報(bào)告左發(fā)動(dòng)機(jī)和起落架故障。11點(diǎn)58分,飛機(jī)在澳門至深圳的上空盤旋了90多圈后,最終成功備降在深圳機(jī)場(chǎng)的34號(hào)跑道上。此次降落,比預(yù)想的平穩(wěn),飛機(jī)落地后,緊急滑梯開啟,乘客在乘務(wù)人員的指揮下一個(gè)接一個(gè)地從滑梯上滑下,并跑至安全區(qū)域,撤離現(xiàn)場(chǎng)。事后,調(diào)查人員發(fā)現(xiàn)飛機(jī)前起落架2個(gè)輪胎已全部缺失,僅依靠液壓動(dòng)作筒支撐前機(jī)身。在起落架嚴(yán)重受損、左發(fā)動(dòng)機(jī)故障、通信系統(tǒng)失靈的情況下,能夠成功備降,這是非常不容易的。目前,此次事故正在調(diào)查中,但根據(jù)航空公司的通報(bào),人們猜測(cè)此次事故很大程度上與一種飛行災(zāi)難性天氣現(xiàn)象——風(fēng)切變有關(guān)。

◎僅剩液壓動(dòng)作筒的前起落

MAYDAY是什么意思?

MAYDAY是國際通用的無線電通話遇難求救信號(hào)。1923年,英國一個(gè)機(jī)場(chǎng)要求無線電技術(shù)人員費(fèi)德瑞克為所有機(jī)師和地勤工作人員設(shè)定一個(gè)緊急求救信號(hào),因?yàn)楫?dāng)時(shí)航班多數(shù)往來巴黎,因此費(fèi)德瑞克取了法文m'aider(救我)作為求救信號(hào)。而這個(gè)詞的諧音英文單詞即是“MAYDAY”。發(fā)出“MAYDAY”時(shí)必須連續(xù)呼叫三次(“MAYDAY,MAYDAY,MAYDAY”),以免誤聽,或被噪聲蓋過?！癕AYDAY”作為呼救信號(hào),其聲音便于識(shí)別,很適合用于雜音較大的遠(yuǎn)距離無線電傳播中。在民航界,飛行員大喊三聲“MAYDAY”之后,說明機(jī)組已經(jīng)遇到了十分危急的情況。

“風(fēng)切變”是什么？

風(fēng)切變的英文名叫作wind shear,意思就是風(fēng)的突然改變。具體來說,就是在同一高度或不同高度短距離內(nèi)風(fēng)向和風(fēng)速的變化。這種大氣現(xiàn)象被稱為“飛行殺手”,這是因?yàn)轱w機(jī)靠相對(duì)空氣運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的升力才能在天空中不墜落,而風(fēng)切變就是支撐飛機(jī)的空氣流動(dòng)本身發(fā)生了劇變。同學(xué)們可以想一想,這時(shí)飛機(jī)還能平穩(wěn)地飛行嗎?如果你正在操場(chǎng)上跑得好好的,忽然一陣巨大的風(fēng)襲來,你會(huì)怎么樣呢,是不是也會(huì)打打晃?同樣的,飛機(jī)遇上風(fēng)切變,跟海上的航船遇到大風(fēng)浪、操場(chǎng)上奔跑的我們遇到一陣大風(fēng),情況是相似的,就是飛機(jī)會(huì)突然失去平衡,升力會(huì)突然減小,飛機(jī)會(huì)驟然下降。

如果在巡航階段發(fā)生風(fēng)切變,一般情況下對(duì)飛行安全的影響并不是太大,因?yàn)檫@時(shí)飛機(jī)飛行高度會(huì)在7 000米～12 000米,由于風(fēng)切變,下墜幾十米甚至幾百米對(duì)飛機(jī)來說并不成問題,只是會(huì)產(chǎn)生比較大的顛簸,引起乘客不適而已。此時(shí),飛機(jī)會(huì)自動(dòng)或飛行員手動(dòng)調(diào)節(jié)至新的平衡狀態(tài),繼續(xù)飛行。此外,在巡航階段,飛機(jī)的飛行速度大約在800千米/時(shí),一般的風(fēng)切變速度遠(yuǎn)低于此時(shí)的飛行速度,不會(huì)對(duì)飛機(jī)造成太大的影響。當(dāng)然,如果此時(shí)冒出一個(gè)時(shí)速超過飛機(jī)速度的“風(fēng)切變”,那么飛機(jī)當(dāng)然也會(huì)有危險(xiǎn)。這種很猛烈的風(fēng)切變很可能產(chǎn)生“晴空湍流”,因晴空湍流不伴有明顯的天氣現(xiàn)象,機(jī)載雷達(dá)難以探測(cè),所以對(duì)飛行安全具有較大的威脅。

其實(shí),我們說了,風(fēng)切變會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)升力減小、驟然下降,那么大家可能已經(jīng)想到,對(duì)飛機(jī)來說風(fēng)切變出現(xiàn)在什么時(shí)候最危險(xiǎn)?沒錯(cuò),就是起飛和降落的階段。因?yàn)檫@兩個(gè)階段飛機(jī)飛行的高度較低,驟然下降幾十米甚至幾百米后極有可能直接砸向地面。砸向地面的結(jié)果,輕則像首都航空J(rèn)D5759航班這樣,一些設(shè)備被損壞,更嚴(yán)重的很可能當(dāng)場(chǎng)機(jī)毀人亡。

“風(fēng)切變”從哪里來？

1 雷暴

在雷暴云體中的強(qiáng)烈下降氣流區(qū)和積雨云的前緣陣風(fēng)鋒區(qū)最容易產(chǎn)生風(fēng)切變。因?yàn)槔子曛械南陆禋饬鞯竭_(dá)地面后,會(huì)形成強(qiáng)烈的冷性氣流向四處傳播,有時(shí)可到達(dá)離雷暴云20千米以外的地方,再形成陣風(fēng)鋒區(qū)風(fēng)切變。

2 鋒面

在氣象學(xué)中,冷氣團(tuán)主動(dòng)向暖氣團(tuán)移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的鋒面稱為冷鋒,反之則稱為暖鋒。無論冷鋒還是暖鋒,在鋒面兩側(cè)溫差較大(≥5℃)或移動(dòng)速度較快(≥55千米/時(shí))的鋒面附近容易產(chǎn)生較強(qiáng)的風(fēng)切變。不過,這種天氣的風(fēng)切變一般來說其危害程度不如雷暴天氣(強(qiáng)對(duì)流天氣)的風(fēng)切變。

3 輻射逆溫型的低空急流

秋冬季晴朗的夜晚,強(qiáng)烈的地面輻射降溫會(huì)形成低空逆溫層,而在逆溫層頂附近常有低空急流,逆溫層阻擋了風(fēng)速向下的動(dòng)量傳遞,使地面風(fēng)很弱,而且風(fēng)向多變,這樣就在地面附近與上層氣流之間形成了較大的風(fēng)切變。這類風(fēng)切變強(qiáng)度較前兩種通常更小些,而且比較有規(guī)律,一般秋冬季節(jié)較易發(fā)生。低空急流往往在日落以后開始形成,日出之前達(dá)到最強(qiáng),日出后隨逆溫層的解體而消失,因此會(huì)對(duì)夜間和拂曉時(shí)分的飛行活動(dòng)有一定的影響。

4 復(fù)雜的地形

當(dāng)機(jī)場(chǎng)周圍山脈較多或地形復(fù)雜時(shí),較容易產(chǎn)生風(fēng)切變。如在高山的背風(fēng)面常會(huì)有冷空氣滯留在平地上,若起降場(chǎng)地正好處在高山背風(fēng)面時(shí),當(dāng)飛機(jī)從上空進(jìn)入這種停滯的冷空氣時(shí),就會(huì)遇到嚴(yán)重的低空風(fēng)切變。由地理、環(huán)境因素導(dǎo)致的風(fēng)切變還會(huì)與當(dāng)時(shí)的盛行風(fēng)狀況,山地地形的大小、復(fù)雜程度,迎風(fēng)背風(fēng)位置,水面的大小和機(jī)場(chǎng)離水面的距離,建筑物的大小、外形等有關(guān),可以說形成條件較為復(fù)雜,但總的來說,一般飛機(jī)在高度差較大的山地,面積較大的水域以及有高大建筑物的地方飛行時(shí),會(huì)比較容易遭遇風(fēng)切變,而且強(qiáng)度較大。

不同的“風(fēng)切變”，不同的影響

風(fēng)切變根據(jù)風(fēng)場(chǎng)的空間結(jié)構(gòu)不同,可以分為三種類型:垂直風(fēng)切變,即在垂直方向上,一定距離(通常為30米)內(nèi)兩點(diǎn)之間的風(fēng)向、風(fēng)速的改變;水平風(fēng)切變,即在水平方向上兩點(diǎn)之間的風(fēng)向、風(fēng)速的改變;垂直風(fēng)的水平切變,即上升或下降氣流在水平方向上兩點(diǎn)之間的改變,多發(fā)生在雷暴云當(dāng)中。除此之外,根據(jù)風(fēng)切變發(fā)生的高度還可以分為:高空風(fēng)切變和低空風(fēng)切變,出現(xiàn)在600米以下的即為低空風(fēng)切變。我們之前已經(jīng)講到,相較于高空風(fēng)切變,低空風(fēng)切變危害更大。

除了以上三種類型外,風(fēng)切變還有四種不同的表現(xiàn)形式,即順風(fēng)切變、逆風(fēng)切變、側(cè)風(fēng)切變以及垂直風(fēng)切變。當(dāng)飛機(jī)進(jìn)入順風(fēng)切變區(qū)時(shí),空氣流動(dòng)速度會(huì)迅速降低,升力減小,導(dǎo)致飛機(jī)不能保持高度,驟然下降;若飛機(jī)進(jìn)入逆風(fēng)切變區(qū),空氣流動(dòng)速度會(huì)迅速增大,升力增加,此時(shí)的飛機(jī)就會(huì)被迫抬升,偏離預(yù)定方向;若飛機(jī)遇到側(cè)風(fēng)切變,會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)側(cè)滑、滾轉(zhuǎn)或偏離預(yù)定下滑方向;如果飛機(jī)遇到垂直風(fēng)切變,飛機(jī)就有可能被垂直而來的風(fēng)“拍”向地面。

從20世紀(jì)90年代開始,更強(qiáng)大的多普勒氣象雷達(dá)以及機(jī)上風(fēng)切變預(yù)警系統(tǒng),已經(jīng)讓飛行員比以往更容易避開危險(xiǎn)的風(fēng)切變。然而,就像夏季的強(qiáng)對(duì)流天氣這種難以預(yù)測(cè)的天氣現(xiàn)象,預(yù)警系統(tǒng)也并不能保證萬無一失,所以,飛行員的經(jīng)驗(yàn)也是很重要的。其實(shí),作為較常見且危險(xiǎn)性高的天氣現(xiàn)象,應(yīng)對(duì)風(fēng)切變一直是飛行員訓(xùn)練和半年一次的復(fù)訓(xùn)中的必考科目。對(duì)于飛行員來說,這種天氣雖然堪稱“殺手”,但他們也早已熟練掌握應(yīng)對(duì)這個(gè)“殺手”的技巧。所以,同學(xué)們不必太害怕,相信經(jīng)過多年專業(yè)訓(xùn)練的飛行員們一定會(huì)安全帶領(lǐng)大家飛越天際的!