“幫倒忙”的風(fēng)——風(fēng)切變

李自鑫

空中的風(fēng)，有時會發(fā)生快速的風(fēng)速變化，有時會突然改變方向，這就是風(fēng)切變。在任何高度上都可能產(chǎn)生風(fēng)切變，對飛行影響最大的是發(fā)生在近地面（通常認(rèn)為是600米以下）的風(fēng)切變，也稱作低空風(fēng)切變。

如圖所示，根據(jù)風(fēng)的空間特點，風(fēng)切變可以分成3種類型。

雷暴云、大風(fēng)、地形和地物等，都是風(fēng)切變的成因。

雷暴云是發(fā)展到一定強度之后產(chǎn)生雷暴的積雨云，它具有強烈的上升和下沉氣流，且其中的局地下沉氣流難以監(jiān)測和發(fā)現(xiàn)，風(fēng)速可以達到10米/秒以上甚至30米/秒（12級風(fēng)的風(fēng)速在32.7米/秒～36.9米/秒），此類風(fēng)切變對飛機影響最大。

在北京首都機場、上海浦東機場、昆明長水機場、哈爾濱太平機場常發(fā)生的是大風(fēng)伴陣風(fēng)引起的風(fēng)切變，且一年四季均可出現(xiàn)。這種風(fēng)切變持續(xù)時間較長，強度以輕度到中度為主。

垂直的風(fēng)切變示意圖。在垂直方向上，一定距離（通常相距30米）的兩個位置上風(fēng)速或風(fēng)向的變化（繪圖/黃金）

垂直風(fēng)的切變示意圖。指上升或下降氣流（垂直風(fēng)）在水平方向上兩個位置之間的改變（繪圖/黃金）

升力的產(chǎn)生示意圖

還有一些周邊地形和地物復(fù)雜的機場，也會有風(fēng)切變情況出現(xiàn)。例如，青海的西寧曹家堡機場，位于青藏高原東北部，有冷空氣活動時，跑道吹東風(fēng)，空中吹西風(fēng)，就形成了明顯的垂直風(fēng)切變；有時甚至出現(xiàn)跑道西側(cè)吹西風(fēng)、東側(cè)吹東風(fēng)的對頭風(fēng)（水平的風(fēng)切變）。

此外，各種鋒面（溫度、濕度等物理性質(zhì)不同的冷、暖氣團的交界面）、近地面逆溫以及飛機尾渦等，也會造成風(fēng)切變。

那么，風(fēng)是如何“助力”飛機起飛的呢？

如上圖所示，當(dāng)氣流流經(jīng)機翼時，空氣會沿著機翼的上、下表面發(fā)生偏轉(zhuǎn)。此時，流經(jīng)機翼上表面的氣流速度會增加。根據(jù)伯努利原理，氣流加速會引起壓力減小，從而在機翼上、下表面形成壓力差，產(chǎn)生升力。

而飛機升力的大小與空速的平方成正比，即空速越大，飛機的升力越大。而空速是指機翼與風(fēng)（氣流）的相對速度，當(dāng)飛機逆風(fēng)飛行時，空速大于順風(fēng)的情況，因此飛機在起降階段要求盡量逆風(fēng)飛行。

而當(dāng)飛機穿越風(fēng)切變區(qū)域時，機翼和周圍空氣的相對速度會發(fā)生快速改變，這使得升力發(fā)生急劇的變化，會導(dǎo)致飛機突然上升或下沉，脫離預(yù)定的飛行軌跡。

根據(jù)風(fēng)切變對飛機飛行造成的影響，可以把風(fēng)切變分成4類。

一是順風(fēng)切變，即飛機從小的順風(fēng)區(qū)進入大的順風(fēng)區(qū)，或者從大的逆風(fēng)區(qū)進入小的逆風(fēng)區(qū)等情況。這會使飛機空速減小，升力下降，進而導(dǎo)致飛機下沉。

二是逆風(fēng)切變，即飛機從小的逆風(fēng)區(qū)進入大的逆風(fēng)區(qū)，或著從大的順風(fēng)區(qū)進入小的順風(fēng)區(qū)等情況。這會使飛機空速增加，升力增大，飛機上升。

三是側(cè)風(fēng)切變，即飛機從一種側(cè)風(fēng)或無側(cè)風(fēng)狀態(tài)進入另一種明顯不同的側(cè)風(fēng)狀態(tài)。這會使飛機側(cè)面受力增加，發(fā)生側(cè)滑、偏轉(zhuǎn)甚至滾轉(zhuǎn)。

四是垂直風(fēng)的切變，即飛機從無明顯的升降氣流區(qū)進入強烈的升降氣流區(qū)的情況。特別是遇到強力的下降氣流，在這個過程中飛機先是經(jīng)歷了類似逆風(fēng)切變的過程，緊接著又經(jīng)歷了類似順風(fēng)切變的過程，這往往使得飛機突然下沉。

為了使飛行員更好地應(yīng)對風(fēng)切變，氣象工作者會不斷更新天氣信息；機組人員也會進行訓(xùn)練，對不同類型的風(fēng)切變做出相應(yīng)操作。隨著研究人員對各類天氣現(xiàn)象認(rèn)知的加深，以及航空運輸系統(tǒng)的不斷進步，相信在未來，我們能更好地規(guī)避或減小風(fēng)切變帶來的不良影響。

（責(zé)任編輯/張麗靜 美術(shù)編輯/周游）