低能見度條件的形成原因以及目視轉(zhuǎn)場飛行時飛行員的應(yīng)對手段

景曉旭，秦文洋（安陽工學(xué)院，河南 安陽 455000）

隨著中國經(jīng)濟迅速發(fā)展，人們對交通手段的要求也不斷增多，隨之也帶動了民航業(yè)的蓬勃發(fā)展，盡管在2020 年由于疫情的影響，人民出行受限，民用航空業(yè)遭遇了前所未有的打擊，但是中國目前民用航空領(lǐng)域方面的人才依然有很大的缺口。

目視轉(zhuǎn)場飛行訓(xùn)練是飛行員在訓(xùn)練過程中的基本功與必修課。對于飛行學(xué)員來說，在低能見度條件下進行轉(zhuǎn)場飛行是難以避免的。造成低能見度條件的因素多為起霧或煙塵，低能見度對于目視轉(zhuǎn)場飛行有著相當不利的影響。在轉(zhuǎn)場飛行訓(xùn)練前地面準備階段分析研究低能見度造成的原因，了解較低能見度對于飛行過程中安全的危害，積累低能見度條件下安全飛行的經(jīng)驗以及總結(jié)降低低能見度條件下對飛行安全造成影響的手段極為重要。

1 研究飛行能見度條件的意義

氣象條件是每一名飛行員在轉(zhuǎn)場飛行準備階段必須要考慮的因素。飛行中的能見度對于飛行安全有著至關(guān)重要的影響，因為并不是每次飛行都是晴空萬里，風(fēng)平浪靜。所以對于飛行員來說，在較低能見度條件下飛行是難以避免的。

在轉(zhuǎn)場飛行訓(xùn)練中，飛行的視野條件通常是可以預(yù)見的。在航前準備階段記錄航路機場及備降機場的TAF 報，可以對航路上的能見度條件有足夠的了解。但是天有不測風(fēng)云，航路上氣象充滿了不定性。

在航前準備階段了解航路能見度極為重要，飛行員由此決定是否進行本次飛行。能見度過低會導(dǎo)致無法進行目視飛行，需要遵循儀表飛行規(guī)則。而在飛行階段遭遇能見度降低，飛行員應(yīng)決定及時返航或是前往備降機場。如果強行在低能見度下保持目視飛行，飛行員會失去對地面參照物的視野導(dǎo)致偏航，或是由于無法判斷飛機飛行狀態(tài)而產(chǎn)生錯覺，導(dǎo)致失速甚至螺旋失速，從而造成嚴重的飛行事故。飛行員必須熟知造成飛行中低能見度條件的原因并對其有一定預(yù)見性，在飛行過程中敏銳感知能見度變化并及時應(yīng)對，或切換儀表飛行規(guī)則，或偏航至備降機場[1]。在飛行中積累經(jīng)驗，為將來的航線飛行打下堅實基礎(chǔ)。

2 影響飛行能見度的幾種因素

對轉(zhuǎn)場飛行來說，飛行中的能見度條件決定了本次飛行應(yīng)該遵循的規(guī)則。影響飛行能見度條件的因素有許多種，云、空霧、霾或是灰塵都會降低飛行中的能見度，山火產(chǎn)生的煙霧以及火山灰也會對飛行中的能見度造成極大的影響。

2.1 云

云是一種時常影響飛機飛行活動的氣象條件，云對飛機飛行的影響主要包括：①云底很低，造成能見度低而影響飛機的降落與起飛；②云中的過冷水滴造成飛機窗口結(jié)冰，影響飛行員查看前方；③云層中明暗不均，導(dǎo)致飛行員容易產(chǎn)生錯覺等。對飛行影響最大的云是低碎云，由于其云高很低且移動速度快，影響飛行員的目視前方，造成飛機在下降著陸時由于高度偏差而容易偏離跑道，甚至引發(fā)事故。

2.2 霧

霧和云一樣的存在會降低能見度，影響飛機的起飛和降落，但是與云不同的是，霧一般出現(xiàn)在低空近地面，所以一般不會影響高空飛行。霧的產(chǎn)生是由于空氣冷卻至露點溫度?？諝庵械乃魵庖夯癁樾∫旱?。而根據(jù)霧的形態(tài)及特征的不同，霧分為輻射霧、平流霧、上坡霧、蒸汽霧和冰霧5 種。在沿海區(qū)域，平流霧以及蒸汽霧較為常見，在平原地區(qū)主要為輻射霧，上坡霧多出現(xiàn)在山區(qū)。

2.2.1 輻射霧

輻射霧的產(chǎn)生通常是在低洼地區(qū)，如山谷。在晴朗的夜晚，由于地表輻射快速冷卻，當周圍空氣溫度到達其露點時，空氣中的水分與寒冷的地表接觸，輻射霧就會產(chǎn)生。隨著太陽升起，溫度升高，輻射霧升起并最終消失，任何風(fēng)的增加也加速輻射霧的消散。如果輻射霧厚度小于20 ft（1 ft≈30.54 cm），則被稱為地面霧[2]。

2.2.2 平流霧

當一層溫暖潮濕的空氣在近地面移動時，空氣中的水分可能會凝結(jié)形成平流霧。與輻射霧不同，平流霧的形成需要風(fēng)。低于15 kn 的風(fēng)會形成平流霧，15 kn以上的風(fēng)會將霧吹起并形成低層云。平流霧在沿海地區(qū)較為常見，這是因為海風(fēng)會將海上暖濕的空氣吹到較冷的陸地上[2]。

2.2.3 上坡霧

當潮濕、穩(wěn)定的空氣被迫移動到向上傾斜的地表如山脈時會產(chǎn)生上坡霧。這種類型的霧也需要風(fēng)來形成和持續(xù)存在，所以輻射霧和上坡霧是非常類似的，僅僅出現(xiàn)的地形不同[2]。

2.2.4 蒸汽霧

當干燥的冷空氣移動到較暖的水面時，水面的水蒸氣會凝結(jié)形成蒸汽霧，也叫海煙。隨著水汽蒸發(fā)，蒸汽霧會上升，看起來像煙霧。這種類型的霧在一年中最冷的季節(jié)的水面比較常見。低空湍流和積冰通常與這種霧相關(guān)。

2.2.5 冰霧

當空氣溫度遠低于冰點時，會產(chǎn)生冰霧，水蒸氣直接凝華為冰晶。冰霧和輻射霧形成原因相似，但是溫度更低，通常為-25 ℉（約-31.7 ℃）或更冷。冰霧主要發(fā)生在極地，但在寒冷季節(jié)的中緯度地區(qū)也偶然出現(xiàn)。

2.3 煙

煙通常是由于山火或是集中焚燒麥秸稈造成的，未能完全燃燒的碳顆粒漂浮在空中會對飛行中的能見度造成影響。

2.4 霾

霾看起來和霧很像，但是實際上完全不同，霧是水蒸氣的凝結(jié)，而霾是空氣中的固體懸浮物，霧會隨著溫度升高逐漸散去，而霾存在時間要長很多。但是與霧相同的是，霾也會嚴重影響中低空起降和飛行的能見度，造成安全隱患。

霧霾的形成原因如下：①水平方向靜風(fēng)現(xiàn)象的增多，風(fēng)流經(jīng)城區(qū)時明顯減弱。靜風(fēng)現(xiàn)象增多，不利于大氣污染物向城區(qū)外圍擴散稀釋，并容易在城區(qū)內(nèi)積累高濃度污染。②垂直方向的逆溫現(xiàn)象。污染物在正常天氣下，從氣溫高的低空向氣溫低的高空擴散，逐漸循環(huán)排放到大氣中。但是逆溫現(xiàn)象下，低空的氣溫更低，導(dǎo)致污染物的停留，不能及時將霾排放出去。③懸浮顆粒物的增加。近些年來隨著工業(yè)的發(fā)展，機動車輛的增多，污染物排放和城市懸浮物大量增加。霾的形成與污染物的排放密切相關(guān)，城市中機動車尾氣以及其他煙塵排放源排出粒徑在微米級的細小顆粒物，停留在大氣中，當逆溫、靜風(fēng)等不利于擴散的天氣出現(xiàn)時，就形成霾[3]。

2.5 降雨、降雪

雨雪打在玻璃上會使得飛行員無法看清前方。而遠處的降雨降雪會對飛行員的視野造成遮蓋。

2.6 火山灰

和霾一樣，火山灰也是空中的固體懸浮物，但是火山灰多在高空中，不僅會影響能見度，也會影響飛機的性能。

呈熔融狀態(tài)的巖漿在巨大壓力作用下，由火山口噴出形成巖漿霧，巖漿霧在常溫下會凝固成細小顆粒，就形成火山灰。

3 低能見度條件對目視飛行的影響

低能見度對目視飛行的影響不是某個階段，而是全航段的。

3.1 在起飛爬升階段的影響

在起飛階段，飛行員不僅需要在跑道規(guī)定距離內(nèi)完成起飛，也需要考慮障礙物和不利因素的規(guī)避。低能見度不僅會影響飛行員對于障礙物和不利因素的判斷，很多時候也會對飛行的操作性和動力性能造成很大的影響。飛機起飛能見度要求為600 m。當云底部較低時，會影響飛行員的視線，影響目視飛行時飛行員對方向判斷，從而造成安全隱患。煙霧會影響飛行員視線，造成飛機偏離跑道等安全事故。濃霧天氣會影響飛行員判斷飛機位置，從而出現(xiàn)錯誤操作，造成安全事故。沙塵天氣影響更加嚴重：①會引起飛行員視覺障礙，阻礙飛行員判斷方向，導(dǎo)致飛機有偏離跑道的安全隱患；②沙塵會與飛機機體產(chǎn)生摩擦，產(chǎn)生靜電，干擾電子系統(tǒng)工作；③一旦這些沙塵被吸入發(fā)動機，后果更加嚴重，可能會導(dǎo)致發(fā)動機葉片變形甚至損毀。

與沙塵天氣類似，降雨對飛機起飛的影響也是多方面的：一方面雨水打在駕駛艙前玻璃上，會讓飛行員視線模糊，若在大雨中飛行，飛行員的視線僅有幾十米；另一方面降雨造成的跑道濕滑會減少輪胎與地面的摩擦力，造成飛機起飛性能下降，飛行員對飛機控制力減弱，一旦需要中止起飛更是變得非常困難。

3.2 在巡航階段的影響

巡航階段，低能見度對目視飛行的影響主要是飛行員對于目視參照物的判斷以及高度的判斷。這不僅是因為低能見度影響了飛行員的視覺，也是因為低能見度天氣往往會影響相關(guān)儀表的功能。云對于飛行爬升的影響很大：會使飛行員出現(xiàn)錯覺，云中的過冷水也會凝結(jié)在駕駛艙玻璃表面，影響飛行員的方向感。霧對于巡航的影響不僅是視線，更主要是過于潮濕的空氣會引起飛機儀表錯誤，尤其是高度表的錯誤，從而影響飛行員的判斷，讓飛行員誤以為高度比實際高度更低，造成了很大的安全隱患。沙塵主要分布在中低空，因此沙塵主要影響了中低空飛行的能見度，可能造成迷航。沙塵對飛行的影響是全方位的，對于發(fā)動機和飛機機體的影響也非常大，影響飛行的巡航性能，甚至?xí)癸w機有一定的安全隱患，減少飛機的壽命。

3.3 在下降著陸階段的影響

著陸階段，低能見度對于飛行安全的影響大于起飛階段和巡航階段。目視飛行時飛行員在降落階段需要對地標參照物的位置有準確的判斷，這樣才能以規(guī)定的下滑角度、速度和接地點安全落在跑道上，除此之外剎車一直是著陸性能的主要影響因素，低能見度天氣往往伴隨污染跑道，造成飛機剎車困難。云尤其是云底很低的云會影響飛行員下降過程中的對于高度和位置的判斷偏差，從而造成安全隱患。霧天會影響地標領(lǐng)航對飛行員的幫助，并且霧天潮濕天氣對高度表的影響對于著陸階段的影響比巡航階段更大，儀表高度低于實際高度可能會導(dǎo)致飛機摔在跑道上，從而發(fā)生嚴重的安全事故。降水天氣可以認為是更嚴重的霧天，降水不僅影響了飛行員對于高度和視野的判斷，還會影響跑道的摩擦力，造成剎車困難，歷史上多起嚴重的著陸階段飛行事故都是由強降水引起的。中低空分布的沙塵不僅會影響飛行員視線，造成飛行員對位置的判斷偏差，也會由于摩擦影響發(fā)動機和飛機機體。沙塵還可能會產(chǎn)生各種固體沉積物嚴重污染跑道，影響飛機輪胎與地面的接地摩擦，從而造成剎車困難，引發(fā)嚴重的飛行事故。

4 低能見度的應(yīng)對手段

4.1 航前準備階段

通過收集轉(zhuǎn)場飛行計劃所需資料，分析當?shù)匮睾５貐^(qū)氣候特征，對比美國SAA 飛行訓(xùn)練學(xué)校課程大綱以及聯(lián)邦航空法規(guī)，控制空域航圖，結(jié)合機場地理位置、相關(guān)導(dǎo)航設(shè)備等實際情況，找到合適的目的地降落機場與備降機場。結(jié)合當?shù)貧夂蛱攸c，如沿海地區(qū)在冬春季節(jié)濕度高，易受海霧、低云以及寒流的影響，夏季經(jīng)常冷暖鋒交匯， 天氣條件差。 通過www.1800wxbrief.com 或skyvector.com 等網(wǎng)址獲取航路及沿線周圍天氣條件[4]。獲取METAR（機場例行天氣報告），了解航線上機場的云層狀況以及航路沿線的能見度情況。AIRMET（航空人員氣象情報）中包含了云霧對山體的遮蓋信息以及低于目視飛行最小能見度及云高。

通過SIGMET（重要氣象情報）得知是否有火山活動，通過CONⅤECTIⅤE SIGMET（對流性重要氣象預(yù)報）獲知航線周圍的雷暴信息。查看航線周圍是否有山火造成的TFR（臨時限制空域）以及PIREP（飛行員報告），查看沿線各機場NOTAM（給飛行員通知）并選擇被降機場。最后根據(jù)所獲信息決定是否進行目視轉(zhuǎn)場飛行。若原定航路途中有低能見度區(qū)域，則應(yīng)選擇重新規(guī)劃路線避開該區(qū)域或延遲起飛[5]。

4.2 飛行實施階段

飛行員應(yīng)熟悉航線周圍地形并了解備降機場情況。在轉(zhuǎn)場飛行途中如遭遇天氣變化導(dǎo)致能見度降低，則根據(jù)能見度情況決定是否切換至儀表飛行規(guī)則、選擇返航或是降落至備降機場。了解在低能見度下空間定向障礙（前庭錯覺、科里奧利錯覺、墓地螺旋、軀體重力錯覺、反轉(zhuǎn)錯覺、電梯錯覺、視覺錯覺、假地平線、自動運動）對飛行員造成的影響?？梢酝ㄟ^一些可控的飛行機動動作來體驗空間失定向的感覺。雖然每個機動通常產(chǎn)生一種特定的錯覺，但任何虛假的感覺都可有效體驗失定向[6]。

4.3 航后總結(jié)

在結(jié)束轉(zhuǎn)場飛行后，對本次飛行中不熟悉的機場情況空域和通訊交流進行總結(jié)，為下次飛行做準備。

5 結(jié)論

能見度條件對飛行的影響是至關(guān)重要的，一名合格的飛行員應(yīng)熟悉各種造成低能見度條件的原因以及對飛行安全的影響。對于目視轉(zhuǎn)場飛行來說，前期的準備尤為重要，通過獲取航線周圍天氣信息，從而判斷本次轉(zhuǎn)場飛行氣象條件。從航校培訓(xùn)階段開始積累飛行經(jīng)驗是必要的。通過目視轉(zhuǎn)場飛行的練習(xí)培養(yǎng)飛行員的情景意識及應(yīng)急能力，保證平穩(wěn)飛行、平安落地，這是每一個飛行員的職責和義務(wù)。