雷雨天氣對直升機(jī)飛行的影響研究

魏仁義

摘要：惡劣天氣對于飛行器飛行的安全威脅是極其嚴(yán)重的，據(jù)有關(guān)資料顯示，每7起飛機(jī)或飛行器失事就有一起是由于惡劣天氣導(dǎo)致?；诖耍疚母鶕?jù)直升機(jī)的飛行原理入手與雷雨天氣的特征及氣象性質(zhì)入手，分析提出幾點雷雨天氣對直升機(jī)的飛行作業(yè)會帶來的不利影響和飛行風(fēng)險，并針對不利影響與飛行風(fēng)險，給出預(yù)防與應(yīng)急措施。希望通過此文能夠給以直升機(jī)作為飛行作業(yè)主體的機(jī)構(gòu)，在飛行安全工作上帶來些理論啟示。

關(guān)鍵詞：直升機(jī);雷雨天氣;飛行安全

前言

近年來，我國在民用觀光，環(huán)境監(jiān)測、搶險救災(zāi)、林業(yè)種植、航空拍攝甚至軍事演習(xí)等多個行業(yè)，都有直升機(jī)作為飛行搭載平臺進(jìn)行飛行作業(yè)的例子。但如果忽視飛行安全問題，不僅會損毀飛行設(shè)備，還會給飛行員帶來嚴(yán)重的人身安全威脅，給航空飛行工作帶來極為慘重的損失。因此研究惡劣氣象對直升機(jī)飛行的影響，對于飛行安全工作來說意義非凡。

1. 直升機(jī)飛行原理簡述

1.1直升機(jī)的簡要構(gòu)造

直升機(jī)主要是由駕駛艙、主螺旋槳、尾部輔螺旋槳、傳動軸、起落架、發(fā)動機(jī)和燃油箱、內(nèi)部傳動裝置、尾梁、和尾懸翼幾部分構(gòu)成。根據(jù)用途不同在不同部位搭載不同的設(shè)備，通常情況下，駕駛艙不僅包含控制直升機(jī)的控制系統(tǒng)，還有用于聯(lián)系地面的通信裝置和雷達(dá)設(shè)施。

1.2直升機(jī)的飛行原理

從結(jié)構(gòu)上來看，直升機(jī)艙身上方有主螺旋槳，尾部安裝有輔螺旋槳。依靠發(fā)動機(jī)來給主螺旋槳動力，依靠空氣的反作用力將直升機(jī)托起，借助尾部的輔螺旋槳抵消主螺旋槳的反作用力，防止直升機(jī)因主螺旋旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生方向力矩使得機(jī)身自旋。依靠調(diào)整主螺旋槳轉(zhuǎn)速來控制升力大小，從而完成上升下降的飛行動作，此外直升機(jī)還借助旋翼來驅(qū)動使直升機(jī)傾斜以達(dá)到改變飛行方向的目的[1]。由于直升機(jī)可以垂直方向地起飛降落，所以區(qū)別于其他載人飛行器，它并不需要大面積的起飛場地，又因為它可以輕易做到動力式飛機(jī)做不到的空中懸停，因而可以達(dá)到許多其他飛行器難以完成的飛行用途。

2. 分析雷暴天氣給直升機(jī)飛行帶來的安全影響

2.1雷雨天氣成因和現(xiàn)象

雷雨天氣是一種自然界常發(fā)的天氣現(xiàn)象，這里所說的雷雨天氣指伴有雷電的強降雨天氣。它常發(fā)生在春夏季，在秋季也偶有發(fā)生。是一種強烈的對流型天氣，形成原因是由于地面熱氣流拖著懸浮小水滴往高處送，在高處汽化形成積雨云，積雨云在海拔低的地方又部分液化形成降雨區(qū)，上升水滴由于跟熱空氣的摩擦帶上負(fù)電荷，而熱空氣帶有正電荷，隨著時間推移導(dǎo)致積雨云帶有大量負(fù)電荷，而熱空氣帶有大量正電荷[2]。在下層的熱空氣被雨淋到變冷下落時，形成放電現(xiàn)象。此外，若是積雨云面積密度大的區(qū)域還會伴隨強烈的垂直氣流，因?qū)α鲝姸却蠖乖茖由峡找旱晤A(yù)冷結(jié)冰，形成冰雹現(xiàn)象。

2.2雷雨天氣給直升機(jī)飛行安全帶來的威脅種類

2.2.1雷擊放電現(xiàn)象直接擊穿擊壞飛行設(shè)備

雷雨天氣云層放電時，空氣受電離而產(chǎn)生耀眼的火花形成導(dǎo)電通路。若是直升機(jī)在飛行途中遭遇雷雨天氣，由于直升機(jī)的構(gòu)造中帶有大量電子設(shè)備，會導(dǎo)致云層放電擊穿設(shè)備造成設(shè)備損壞。根據(jù)世界各地多起直升機(jī)遇到雷雨天氣被擊穿設(shè)備的案例的統(tǒng)計分析中得出，雷雨天氣中因直接雷擊損壞飛行器的各部件擊穿損毀概率約為：指南針設(shè)備2%;駕駛艙窗6%;駕駛艙7%;螺旋槳7%;尾梁21%;機(jī)翼22%;雷達(dá)天線21%。若是被擊穿部位為燃油箱，甚至?xí)l(fā)慘痛的飛行事故。以某起直升機(jī)失事為例，該直升機(jī)被雷擊擊穿的部位為尾梁和天線罩，尾梁處被雷擊燒穿的破損處達(dá)17cm，尾翼垂直安定器的電刷被燒毀。不光如此，在雷雨天氣云層對機(jī)身的放電過程中還會使飛機(jī)中設(shè)備被強電流磁化，使得儀表盤無法使用，嚴(yán)重降低直升機(jī)的飛行精度。

2.2.2冰雹造成機(jī)身結(jié)構(gòu)形變

冰雹是由于對流強度大導(dǎo)致云層上方的空氣驟冷，使云層水滴直接固化成球狀固體降水，冰雹的體積大小取決于對流強度，若是對流強度能夠滿足長時間托舉冰雹滴在云層上下運動，那么冰雹便會增大體積與重量。而據(jù)資料表明，雷雨天氣中冰雹擊最嚴(yán)重的區(qū)域在0度等溫線，若是此時直升飛機(jī)剛好處于此高度，會受到冰雹由于重力原因?qū)︼w機(jī)機(jī)身的擊打。造成飛機(jī)一些設(shè)備的結(jié)構(gòu)形變，損壞。仍然以一實際飛行事故例子說明，某直升機(jī)在某地上空進(jìn)行飛行任務(wù)時遭遇冰雹雷雨天氣，機(jī)頭罩被冰雹擊落，雷達(dá)天線嚴(yán)重變形損壞，燃油箱側(cè)向機(jī)身凹陷變形。

2.2.3下沉氣流造成直升機(jī)顛簸

由上文可知，雷雨天氣是由于強對流天氣產(chǎn)生的，且經(jīng)常伴隨著垂直方向的下沉氣流一同出現(xiàn)。這是由于大雨量的降水在對流天氣的影響下將空氣向下拉扯作用而出現(xiàn)的，而直升飛機(jī)受到的動力方向是與其完全相反垂直向上的，因此若是直升飛機(jī)經(jīng)過雷雨天氣區(qū)域時，導(dǎo)致直升飛機(jī)受力不均上下顛簸。下沉氣流的流速最高可達(dá)60m/s，因此若是直升飛機(jī)的駕駛員經(jīng)驗不足或者遇到強下沉氣流，不僅會導(dǎo)致飛機(jī)顛簸震顫，甚至?xí)虼耸Э囟斐娠w行事故。這是因為駕駛員為了對抗下沉氣流的作用保持飛行高度與速度，會加大油門抬升，但是加大油門持續(xù)一段時間飛機(jī)突然飛出下沉氣流，而直升飛機(jī)在加油門抬升的駕駛操作下高度迅速攀升，此時的飛機(jī)極容易因此失控。

2.2.4雷雨天氣容易造成起飛降落事故

由于雷雨天氣是大雨量強對流的降雨天氣，這就導(dǎo)致了飛機(jī)駕駛員在艙內(nèi)觀測的能見度比正常天氣低100-200米左右，且雷雨天氣常伴有大風(fēng)大雨，這給直升飛機(jī)的準(zhǔn)備升空與飛回降落工作帶來了極為不利的影響。雖然直升飛機(jī)并不需要大面積的飛行跑道，但是仍然需要專門的停機(jī)坪作為起飛降落的場地，因此直升飛機(jī)的起飛與降落仍然有著不小的駕駛難度。而雷雨天氣帶來的可見度驟低與強風(fēng)強雨干擾，會使飛行員無法或很難從停機(jī)坪開始起飛，或者準(zhǔn)確降落至停機(jī)坪。因此雷雨天氣直升機(jī)在起飛降落途中容易發(fā)生飛行事故。

3. 直升飛機(jī)飛行應(yīng)對雷雨天氣的具體措施

3.1以預(yù)防為主，做好氣象監(jiān)測管理工作

避免在雷雨天氣實施飛行作業(yè)，此外配置直升飛機(jī)的機(jī)構(gòu)還應(yīng)當(dāng)加強氣象監(jiān)測水平，需要通過氣象技術(shù)手段對即將來臨的雷雨天氣做出準(zhǔn)確預(yù)測，再針對氣象信息對飛行作業(yè)時間進(jìn)行合理規(guī)劃，盡量避免飛機(jī)飛行途中遇到雷雨天氣。要根據(jù)天氣現(xiàn)象結(jié)合氣象技術(shù)分析雷雨天氣的周邊地區(qū)資料，再用技術(shù)手段測算雷雨天氣到達(dá)的時間，科學(xué)規(guī)避惡劣天氣飛行。如果出現(xiàn)強降雨、颶風(fēng)等天氣需要關(guān)閉飛行場地，立刻終止飛行計劃安排，并通過地面控制臺對所有已經(jīng)升空的直升飛機(jī)發(fā)布返航指示，而后做好返航直升飛機(jī)的降落準(zhǔn)備。而氣象部門在惡劣天氣來臨前，應(yīng)當(dāng)向相關(guān)配備直升飛機(jī)的部門做好天氣預(yù)警，此時若有等待起飛的直升飛機(jī)，應(yīng)當(dāng)由指揮人員根據(jù)具體天氣情況進(jìn)行情況分析后，重新規(guī)劃飛行方案。

3.2強化駕駛技能的培訓(xùn)力度

其次還應(yīng)當(dāng)加強對駕駛員駕駛技能的培訓(xùn)力度，主要是針對飛行途中遭遇雷雨天氣的駕駛應(yīng)急處理。若是天氣雷達(dá)或者天氣預(yù)報中顯示飛行會經(jīng)過有雷雨天氣風(fēng)險的區(qū)域，需要提前預(yù)測積雨云的移動方向和速度，降雨區(qū)域范圍大小，從而重新調(diào)整規(guī)劃飛行路線以繞過雷雨天氣區(qū)域。若是已經(jīng)無法繞開，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際情況決定空中懸停等待或者及時返航。

結(jié)論

綜上所述，雷雨天氣給直升機(jī)飛行工作帶來的影響是十分嚴(yán)重的，它包括了直接放電擊穿設(shè)備、冰雹擊打損壞設(shè)備、下沉氣流致使飛機(jī)失衡和能見度低強風(fēng)強雨干擾無法完成正常的起飛降落駕駛等。因此各個飛行單位應(yīng)當(dāng)加強天氣監(jiān)測技術(shù)水平，掌握惡劣天氣動向。此外還要強化直升飛機(jī)駕駛員的駕駛技術(shù)培訓(xùn)力度，提升駕駛員對惡劣天氣的應(yīng)對能力，綜合保障飛行安全。

參考文獻(xiàn)

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