雷暴天氣背景下簽派放行與飛行決策分析

王帥

（中國東方航空股份有限公司，上海 201100）

本文所指的航空器一般是指在《大型飛機(jī)公共航空運(yùn)輸承運(yùn)人運(yùn)行合格審定規(guī)則》下運(yùn)營的航空器。航空器在起飛、巡航以及降落的各個階段都會受到氣象條件的影響，其中雷暴天氣對航空安全帶來的危害尤為明顯[1]。氣象統(tǒng)計表明，全球每年約發(fā)生雷暴1 600萬次，平均每天發(fā)生約4.4 萬次，每小時發(fā)生1 820 次，中國軍民航都曾發(fā)生過飛機(jī)遭受雷暴擊傷和擊毀的飛行事故[2]。雷暴是一種伴隨著暴雨、大風(fēng)、龍卷風(fēng)、冰雹、閃電等不同種類強(qiáng)對流天氣現(xiàn)象的中小尺度天氣過程，其水平尺度一般小于200 km，有的僅有幾千米，雷暴的生命史短暫并帶有明顯的突發(fā)性，一般為一小時至十幾小時，較短的僅有幾分鐘至一小時。這種天氣破壞力很強(qiáng)，它是氣象災(zāi)害中歷時短、天氣劇烈、破壞性強(qiáng)的災(zāi)害性天氣。當(dāng)航空器誤入雷暴活動區(qū)內(nèi)，輕則造成人機(jī)損傷，重則機(jī)毀人亡，因此，雷暴是目前被世界航空界和氣象部門公認(rèn)的嚴(yán)重威脅航空飛行安全的天敵。對于航空人員尤其是放行簽派員和航空器駕駛員，了解雷暴的形成機(jī)制、結(jié)構(gòu)，清楚雷暴的危害以及如何應(yīng)對雷暴天氣十分必要。

1 雷暴的形成

雷暴是由強(qiáng)烈發(fā)展的積雨云產(chǎn)生的，它的形成需要具備以下3 個要素：充足的水汽條件、深厚而明顯的不穩(wěn)定氣層、足夠的沖擊力。雷暴的生命周期通常分為3 個階段：積云階段、成熟階段和消散階段，如圖1 所示。在飛行過程中，飛機(jī)穿越任何階段的雷暴都有可能導(dǎo)致飛行事故。

圖1 雷暴的生命周期

2 雷暴對航空飛行的危害

2.1 強(qiáng)風(fēng)切變、強(qiáng)降水

雷暴帶來的強(qiáng)風(fēng)切變對飛機(jī)起降影響明顯。逐漸增大的逆風(fēng)（或者逐漸減小的順風(fēng)）條件下著陸增大了指示空速，從而增加了飛機(jī)性能，飛機(jī)將向上抬頭以減小空速，這會使得駕駛員在正常拉平的過程中減小正常減速率，飛機(jī)實際下滑軌跡會高于原定的下滑道從而導(dǎo)致平飄過長直至飛機(jī)沖出跑道[3]，如圖2 所示；相反逐漸增大的順風(fēng)下（或者逐漸減小的逆風(fēng)）條件下著陸會使飛機(jī)減小指示空速，性能變差，飛機(jī)實際下滑軌跡低于原定的下滑道，從而導(dǎo)致在跑道外提前接地，嚴(yán)重時甚至?xí)斐蓹C(jī)毀人亡，如圖3 所示；強(qiáng)側(cè)風(fēng)下起降則會使得飛機(jī)的橫向姿態(tài)難以保持，飛機(jī)容易偏離預(yù)定軌跡，導(dǎo)致飛機(jī)在起飛和著陸中危險系數(shù)大大增加，如圖4 所示。

圖2 飛機(jī)遭遇逆風(fēng)切變下的起降軌跡（無操縱干預(yù)）

圖3 飛機(jī)遭遇順風(fēng)切變下的起降軌跡（無操縱干預(yù)）

圖4 飛機(jī)遭遇側(cè)風(fēng)切變下的軌跡（無操縱干預(yù)）

雷暴伴隨的強(qiáng)降水會帶來機(jī)場終端區(qū)能見度迅速下降的問題。低云和低能見度使得飛行員從駕駛艙無法建立目視參考，儀表進(jìn)近無法實施。同樣需要引起注意的是，渦輪發(fā)動機(jī)對水的吸入量有一定限制，航空器在大量水滴聚集的區(qū)域中飛行，會使得發(fā)動機(jī)吸入超過其設(shè)計限制的水量，導(dǎo)致一個或者多個發(fā)動機(jī)熄火甚至結(jié)構(gòu)性損壞。在發(fā)動機(jī)大量吸水后，目前還沒有任何可參考的操作程序可用來避免發(fā)動機(jī)損壞或者熄火，因而避開雷暴甚至遠(yuǎn)離雷暴強(qiáng)降水區(qū)域是唯一避免此類發(fā)動機(jī)損傷及熄火的最有效手段[4]。如果不可避免地進(jìn)入了伴有強(qiáng)降水的強(qiáng)雷暴中，最佳的方式是遵循經(jīng)批準(zhǔn)的飛機(jī)飛行手冊中（AFM）相應(yīng)的嚴(yán)重顛簸飛行程序，除非空速變化過度，駕駛員不要隨意改變發(fā)動機(jī)的推力。

2.2 閃電

閃電是雷暴云中最危險的幾種天氣現(xiàn)象之一。這種放電現(xiàn)象難以預(yù)測，它可能會擊穿飛機(jī)蒙皮并對通信和電子導(dǎo)航設(shè)備造成損傷。近距離的閃電可能會對磁羅盤造成永久性的損傷。閃電過程中產(chǎn)生的巨大電流如果擊中飛機(jī)油箱，可能會點燃燃油引發(fā)爆炸。閃電的強(qiáng)光會造成航空器駕駛?cè)藛T目眩，眼睛暫時性的失明，在夜間的失明時間甚至長達(dá)30 s 之久，這對于飛行中的航空器駕駛員來說是非常危險的。

2.3 積冰、冰雹

形成雷暴的積雨云中存在大量過冷卻水滴，若飛機(jī)長時間在積雨云中或積雨云附近飛行，過冷卻水滴因為震動會附著在機(jī)體上并凍結(jié)。飛機(jī)表面出現(xiàn)的積冰會破壞飛機(jī)的氣動構(gòu)型，使得飛機(jī)飛行的阻力增加，增加飛機(jī)油耗；探頭結(jié)冰會使得飛機(jī)的飛行儀表不準(zhǔn)確甚至失效，航空器駕駛員因而無法準(zhǔn)確地掌握飛行的高度和速度，容易引發(fā)航空安全事故。在-15～0 ℃之間的高度層，大量過冷卻水滴會迅速形成明冰附著在機(jī)身表面上，明冰對航空飛行的危害是最大的。此外，過冷卻水滴遇凝結(jié)核凍結(jié)后隨著雷暴云內(nèi)部氣流的上下拋擲，有時可以形成冰雹并被氣流拋出，因此在雷暴云附近飛行時，飛機(jī)有可能會遭遇雹擊，嚴(yán)重的甚至損傷飛機(jī)機(jī)體造成航空事故。

2.4 顛簸

雷暴云中強(qiáng)烈的湍流引起的飛行顛簸，是危及飛行安全的另一個主要危險天氣。在雷暴的整個生命周期中，始終存在著強(qiáng)烈的垂直氣流，尤其是在成熟階段，既有強(qiáng)烈的上升氣流，又有很強(qiáng)的下沉氣流，如圖5 所示。上升氣流主要集中在雷暴云的上部和移動方向的前部，下沉氣流多出現(xiàn)在雷暴云的中下部和移動方向后部。然而，即使在云的外部距強(qiáng)雷暴云頂幾千米左右（數(shù)千英尺）或者橫向距離云體30 km 外仍然可能遇到切變及湍流。在雷暴云中及其周圍飛行，很可能會遇到強(qiáng)烈的顛簸，在短時間內(nèi)飛機(jī)的高度可以變化幾十米甚至幾百米，造成航空器駕駛員操縱困難，難以保持飛行高度，如果駕駛員試圖維持高度，機(jī)身的負(fù)荷會大大增加，嚴(yán)重的有可能造成飛機(jī)解體。

圖5 成熟階段雷暴中的湍流

3 雷暴天氣背景下的決策分析

3.1 簽派員的放行決策

雷暴天氣嚴(yán)重威脅航空器的飛行安全，在此種天氣條件下放行，簽派員應(yīng)向公司氣象部門以及空管氣象部門尋求支持，并結(jié)合公司運(yùn)行規(guī)范以及運(yùn)行手冊中相關(guān)規(guī)定，做好放行評估。在實際放行過程中，應(yīng)結(jié)合目的地機(jī)場的實況和預(yù)報（實際飛行時間2 h 以內(nèi)的航班重點參考機(jī)場實況報文，實際飛行時間2 h 以上的航班重點參考機(jī)場預(yù)報報文）具體分析，若目的地機(jī)場出現(xiàn)系統(tǒng)性（日變化較?。?qiáng)雷暴天氣（+TSRA/+TS）或者航路上存在著無法繞飛的大片穩(wěn)定雷暴云時，簽派員禁止放行該航班（應(yīng)取消或者延誤該航班至雷暴天氣有明顯好轉(zhuǎn)后重新簽派放行）。若目的地機(jī)場出現(xiàn)局地性（日變化較大）雷暴天氣（TSRA/TS/-TSRA/-TS）或者航路上有可繞飛的雷暴云，簽派員應(yīng)按運(yùn)行手冊規(guī)定多加額外油（一般為TEMPO 時間段的一半時間并且不超過1 h），放行前按規(guī)定向機(jī)組人員做好天氣講解，提醒機(jī)組關(guān)注航路天氣并盡早聯(lián)系管制部門，在其指揮下做好雷雨繞飛。在航班起飛后，放行簽派員應(yīng)密切監(jiān)控天氣變化趨勢，若天氣出現(xiàn)重大變化，簽派員應(yīng)通過ACARS 或者衛(wèi)星電話等其他通訊手段及時向機(jī)組傳遞信息，了解機(jī)組意圖，為機(jī)組人員提供有力支持直至航班安全著陸。

3.2 航空器駕駛員的飛行決策

雷暴天氣背景下執(zhí)行飛行任務(wù)的航空器駕駛員在飛行前應(yīng)向放行簽派員充分了解起降機(jī)場、備降機(jī)場以及航路天氣情況及未來變化趨勢，并針對雷暴天氣可能產(chǎn)生的影響提前做好預(yù)案，與簽派員做好協(xié)同放行；在飛行過程中應(yīng)保持時刻打開并密切關(guān)注機(jī)載氣象雷達(dá)。需要明確的是，機(jī)載氣象雷達(dá)的用途是為駕駛員實施繞飛提供參考，嚴(yán)禁駕駛航空器穿越雷暴天氣。即使雷達(dá)的回波較弱，航空器駕駛員也不要輕視雷暴所帶來的危害，繞飛永遠(yuǎn)是最優(yōu)選擇。對于強(qiáng)雷暴或者產(chǎn)生強(qiáng)烈回波的雷暴，航空器駕駛員應(yīng)保證至少30 km 的繞飛間距；對于雷雨覆蓋面積超過60%的區(qū)域，駕駛員應(yīng)整體繞過。航空器駕駛員應(yīng)及時向管制員報告遭遇雷暴的情況并聽從管制員的指揮，如遇到無法繞飛的雷暴，應(yīng)等待或者備降直至雷暴消散[5]。航空器駕駛員應(yīng)在通信頻率上仔細(xì)收聽其他飛機(jī)關(guān)于偏航或者備降的要求，在作出任何偏航或者備降決定后及時向放行簽派員傳遞信息并獲得其支持，保障航空器安全完成飛行任務(wù)。

4 運(yùn)營人建立有效機(jī)制，加強(qiáng)管理培訓(xùn)

復(fù)雜天氣飛行對航空器運(yùn)營人提出了巨大的挑戰(zhàn)，航空器運(yùn)營人還有許多方面需要提高：①運(yùn)營人應(yīng)加強(qiáng)放行簽派人員、飛行人員以及氣象支持人員在雷暴天氣背景下運(yùn)行的培訓(xùn)工作，提高相關(guān)航空人員的業(yè)務(wù)水平，優(yōu)化公司各運(yùn)行部門在雷暴天氣背景下運(yùn)行的相關(guān)操作流程和處置程序，加強(qiáng)各部門間的合作聯(lián)動，確保航空飛行安全。②運(yùn)營人應(yīng)按照局方要求，結(jié)合本公司的運(yùn)營實際情況，建立起有效的機(jī)制來應(yīng)對雷雨帶來的復(fù)雜天氣。建立有效的應(yīng)對機(jī)制，要求航空器運(yùn)營人建立全面的氣象支持系統(tǒng)，能夠為航空器駕駛員以及簽派員提供所需的例行天氣報告、機(jī)場預(yù)報、重要天氣預(yù)告圖以及衛(wèi)星云圖等其他一切飛行所需的情報，使其能準(zhǔn)確掌握起飛機(jī)場、目的地機(jī)場、備降機(jī)場以及所飛航路上雷雨天氣的當(dāng)前實際情況及未來的變化趨勢。③在實際運(yùn)行過程中，運(yùn)營人還應(yīng)通過機(jī)組收集、匯總飛行中所遇到雷暴的詳細(xì)信息，建立一套及時、有效的信息共享機(jī)制。

5 小結(jié)

隨著航空業(yè)的快速發(fā)展，由于氣象原因造成的航班不安全事件越來越多，這些不安全事件給民航體系帶來了許多負(fù)面影響[6]，本文分析了雷暴天氣在航空飛行中存在的危險和不安全因素，為航空運(yùn)營人保障雷暴天氣背景下安全的運(yùn)行提供參考性總結(jié)。

放行簽派員：簽派員作為放行的最后一道屏障，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守公司規(guī)章手冊放行標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確把握天氣形勢，合理評估放行條件。航班起飛后，應(yīng)做好航班監(jiān)控工作，及時準(zhǔn)確傳遞重要信息，保障航班安全。

航空器駕駛員：航空器駕駛員同樣需要合理評估天氣情況，在飛行前與簽派員做好協(xié)同放行，飛行中應(yīng)密切關(guān)注氣象雷達(dá)，做好雷雨繞飛，不可抱有僥幸心理?？罩邪l(fā)生重大變化應(yīng)及時準(zhǔn)確向空管部門和簽派部門傳遞信息，確保飛行任務(wù)安全高效完成。

運(yùn)營人：航空器運(yùn)營人應(yīng)加強(qiáng)人員培訓(xùn)工作，建立合理應(yīng)對機(jī)制，確保飛行所需要的系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，情報及時準(zhǔn)確。只有從“人”“機(jī)”“環(huán)”三個環(huán)節(jié)同時出發(fā)，并樹立“預(yù)防為主”的安全理念才能不斷提高自身復(fù)雜天氣背景下的運(yùn)營水平，才能真正把安全運(yùn)行落實到實處。