中低空飞行的大气环境

1、低空风切变的事故 武航6.22空难 2000年6月22日，武汉航空公司 Y7/B3479号飞机执行恩施武汉 （汉口）航班任务。13时37分飞 机从恩施起飞。因遇雷雨天气， 飞机在汉口机场第一次降落不成 功，复飞拉升，于14时54分失去 联系。16时左右接到报告，该机 在武汉市汉阳区永丰乡四台村附 近坠毁失事，机组4人，乘客38 人全部遇难。 事 故 经 过 6月25日上午， 武航6.22空难事 故原因调查组请 湖北省气象局和 民航局请六位专 家赶赴现场对空 难事故现场进行 了物象考察。 中新社照片 据现场物象考察， 并结合气象资料初步 分析认为，此处是风 力最强之地，最大风 速达25m/s以上

2、。 6月22日13:46时武汉天河机场气象雷 达显示的雷暴云平面图象 6月22日14:30时 武汉天河机场气象 雷达显示的雷暴云平面图象 6月22日14:33时 武汉天河机场气象 雷达显示的雷暴云高度图象 6月22日14:36时 武汉天河机场气象 雷达显示的雷暴云高度图象 卫星云图资料表明： 22日13时至18时，沿南京-武 汉-长沙，有一条对流云带缓慢向 东移动，发展迅速；最强的冷云中 心在武汉与长沙之间，次强的冷云 中心在武汉地区上空，14时至15时 在武汉地区上空产生螺旋云带。这 与500hpa的高空冷槽和850hpa切变 线相对应，并与实况中雷雨的持续 时间较一致。 飞机坠毁前40秒的

3、高度曲线图 综合分析各种气象资 料，并参考物象情况， 初步认为22日14时至15 时30分在飞机空难现场 曾出现微下击暴流，产 生了强烈的低空风切变。 一、低空风切变的基本知识 （一）风切变和低空风切变 1.风切变： 近距离内空间两点间的平均风 矢量的差值称为风切变。 2.低空风切变： 在高度600米以下的风切变 风切变的计算 设 、 分别为上、下两层的风速， 为上、下两层的风向差，风切变值 为： 1 u 2 u cos2 21 2 2 2 1 uuuu 风切变的计算 在不考虑风向时，则按下式计算： 12 uu 风切变的空间表现形式 1.水平风的垂直切变 2.水平风的水平切变 3.垂直风的切变

4、 水平风的垂直切变 指在垂直方向上， 一定距离内两点 之间的水平风速 和（或）风向的 改变 。 水平风的水平切变 水平风的水平切变： 在水平方向上两点之间的水平风速 和（或）风向的改变 垂直风的切变 指上升或下降 气流（垂直风） 在水平方向上两 点之间的改变。 （二）低空风切变的分类 根据飞机的运动相对于风矢量之间 的各种不同情况，把风切变分为： 顺风切变 逆风切变 侧风切变 垂直风的切变 1.顺风切变 飞机在起飞或着陆过程中，水平 风的变量对飞机来说是顺风 例如： 飞机从逆风进入顺风 从小顺风进入大顺风 顺风切变示意图 2.逆 风 切 变 水平风的变量对飞机来说是 逆风 例如： 飞机从无风进

5、入逆风 从顺风进入逆风 逆风切变示意图 3.侧 风 切 变 指的是飞机从一种侧风或无侧 风状态进入另一种明显不同的 侧风状态 侧风切变示意图 4.垂直风的切变 飞机从无明显的升降气流 区进入强烈的升降气流区 域的情形 垂直风切变示意图 下击暴流中的风切变 对起落构成严重威胁的是雷暴 云下的下击暴流，其中中不仅有明 显的垂直风切变，还有强烈的水平 风切变，常出现严重事故。 （三）低空风切变的强度 1.1.水平风的垂直切变强度水平风的垂直切变强度 2.2.水平风的水平切变强度水平风的水平切变强度 3.3.垂直风切变的强度标准垂直风切变的强度标准 水平风的垂直切变 空气层垂直厚度取30米，风资料 取

6、2分钟左右的平均值 0.1 “1秒”以上的垂直切变就 会对喷气式运输机带来威胁。 1.水平风的垂直切变强度标准 强度 等级 数值标准 米 米/ /秒 秒/30 /30米 米 1/ 1/秒秒 轻度0-20-20-0.070-0.07 中度2.1-42.1-40.08-0.130.08-0.13 强烈4.1-64.1-60.14-0.20.14-0.2 严重660.20.2 2.水平风的水平切变 水平风水平切变值 2.6（米秒-1）千米 可作为能对飞行构成危害的强 度标准 3.垂直风切变的强度标准 垂直风的切变强度，在相同的空间 距离内主要由垂直风本身的大小来 决定 对飞行安全危害最大的是强下降气

7、 流，是以下降气流速度和到达地区 的辐散值来确定的。 垂直风切变的强度标准 下降气流下降气流下冲气流下冲气流 9191米高度上的下降速米高度上的下降速 度度 3.63.63.6米米/ /秒秒 800800米直径内的辐散值米直径内的辐散值 144/144/144/时时 二、产生低空风切变的天气条件 （一）雷暴 （二）锋面 （三）辐射逆温型的辐射逆温型的 低空急流 （四）地形地物 （一）雷暴 雷暴的下降气流在不同的区域可造成 两种不同的风切变 ： 1.雷暴单体下面，由下击暴流造成的风切变 2.下冲气流到达地面后形成强烈的冷性外流 （二）锋面 穿过锋面时，将碰到突然的风 速和风向变化，强冷锋及锋后

8、大风区存在严重的低空风切变。 产生较强的风切变的锋面附近： 锋移动快（55千米小时） 锋两侧温差大（5） （三）辐射逆温型的（三）辐射逆温型的低空急流 逆温层上强风的形成夜间急流 逆温层阻挡了风速向下的动逆温层阻挡了风速向下的动 量传递，使地面风很弱，而且风量传递，使地面风很弱，而且风 向多变，这样就在地面附近与上向多变，这样就在地面附近与上 层气流之间形成了较大的风切变层气流之间形成了较大的风切变 辐射逆温与夜间急流 （四）地形地物 机场周围山脉较多或地形地物复杂 处于盆地的机场 时，会产生局地性风切变。 机场正处在山脊的背风一侧 大风吹过机场附近的建筑物 三、低空风切变 对起飞着陆的影响

9、（一）低空风切变的事故特征 （二）低空风切变对着陆的影响 低空风切变与飞行安低空风切变与飞行安 全全 日 期 飞机 型号 所属 企业 地 点飞行 阶段 事 故 性 质 备 注 1959年 10月11 日 伊尔14/ 646 兰州管 理局 乌鲁 木齐 进 场 二 等 地面风15-18M/S，阵 风20M/S,有扬沙, 当飞 机降至25米高时进入 扬沙中, 然后触地 1983年 4月4日 空中国 王-200 直升机 公司 广州 白云 上 升 一 等 遇低空风切变, 失速坠 地 1987年6 月18日 农夫 /8502 黑龙江 农场总 局 黑龙 江853 农场 低空 作业 二 等 遇到下沉气流, 操

10、作不 当 1988年 8月31日 三叉戟 /2218 广州管 理局 香港 启德 着 陆 一 等 飞机进近中遇到大暴 雨和不稳定气流, 跑道 能见度极差 1990年6 月2日 运七 /3473 通航公 司 山西 太原 进 场 复飞, 备降 长治 悬球状云和雨幡,地面 风多变,在250米的高 度复飞,掉到20米。 （一）低空风切变的事故特征 1.风切变事故都发生在飞行高度低于300米 的起飞和着陆飞行阶段，其中尤以着陆 为最多。 2.现代大、中型喷气运输机的风切变飞行 事故比重较大。 3.风切变事故与雷暴天气条件关系密切。 4.风切变飞行事故的出现时间和季节无一 定的规律。 （二）低空风切变对着陆

11、的影响 1、顺风切变 2、逆风切变 3、侧风切变 4、垂直风切变 影响飞机升力的因素 设 为空气密度， 为飞机的空速 为机翼面积，飞机的升力为 ，则 这里 是升力系数。 v SY Y C SvCY Y 2 2 1 1.顺风切变 顺风切变使飞机空速减小， 升力下降，飞机下沉。 不同高度的顺风切变着陆 2.逆风切变 飞机的空速突然增大，升力 也增大，飞机抬升。 不同高度的逆风切变着陆 3.侧风切变侧风切变 飞机发生侧滑、滚转或偏转而 对不准跑道 4.垂直风切变垂直风切变 飞机突然下沉容易发生事故 颮鋒 下滑航道 颮鋒 下滑航道 昆明机场低空风切变事故 1991年4月25日,B757/2801号飞机

12、在昆 明机场着陆过程中,因遇到低空风切 变,导致飞机重着陆,飞机严重损坏.修 复费用达330万美元。 风切变举例 1983年4月4号早晨白云机场多层积云，云 底高于630米，地面有23米/秒的偏南风。 但到了10：30分左右，一片黑云（积雨云） 从西 边移来，天空很快转暗。10：42分黑 云压至机场上空，随之一阵风速12米/秒、 风向300度的大风掠过机场，几分钟后风力 就明显减小。10：47分，“空中国王200” 由南向北起飞。据当时的通话记录表明， 飞机起飞后即遇到了下冲气流，准备在150 米高度左转通场进入航线。到了10：50分， 即起飞后约3分钟，飞机坠毁，机组3人， 乘客5人全部遇难

13、。 KING AIR-200 四、低空风切变的判定和处置 1.目视判别 2.座舱仪表判别 3.用专用设备探测低空风切变 目 视 判 别 （1）雷暴冷性外流气流的沙暴堤 （2）雷暴云体下的雨幡 （3）轴状云 （4）强风吹倒树木和庄稼 雷暴冷性外流气流的沙暴堤 雷暴冷性外流气流前缘的强劲气 流会把地面的尘土吹起相当的高 度，并随气流移动 。 阵风锋，比微下击暴流范围广，常常可扩展到数十公里阵风锋，比微下击暴流范围广，常常可扩展到数十公里 雷暴云体下的雨幡 雷暴云体下的雨幡是有强烈下降 气流的征兆。 雨幡下垂高度越低，个体形状越 大，色泽越暗，预示着风切变和 下击暴流也越强 雷暴云下的雨幡 微下击暴

14、流形成（微下击暴流形成（2），），1978年年7月月1日日 滚轴状云 在雷暴型和强冷锋型风切变 中，强的冷性外流往往有明 显的涡旋运动结构，并伴有 低空滚轴状云。 滚轴状云的形成 滚轴状云 滚轴状云 强风吹倒树木和庄稼 强风或下击暴流所吹倒的成片树 林和庄稼，其倒伏方向会呈现出 气流的流动状况 强风吹倒树木和庄稼 强风吹倒树木和庄稼 座舱仪表判别 （1）空速表 （2）高度表 （3）升降速率表 （4）俯仰角度指示器 空速表 飞机遭遇风切变时空速表指示一般都 会发生急剧变化。 美国波音公司规定，当空速表指示值 突然改变2837千米小时，应中止 起飞或不作进近着陆。 高度表 飞机在下滑过程中高度表指

15、示出现异常， 大幅度偏离正常高度值时，必须立即采 取措施，及时拉起。 （3）升降速率表 如果见到升降速率表指示异常，特别是 下沉速率明显加大时，必须充分注意。 美国波音公司建议在下降速度短时内改 变值达164米分（500英尺分）时， 即认为遇到强风切变，飞行员应采取复 飞等相应措施。 （4）俯仰角度指示器 一旦遭遇风切变，俯仰角指示将迅速发一旦遭遇风切变，俯仰角指示将迅速发 生变化，变化越快、越大，则危害越大。生变化，变化越快、越大，则危害越大。 美国波音公司规定，俯仰角指示突然改美国波音公司规定，俯仰角指示突然改 变超过变超过5时，即认为遭遇强风切变，应时，即认为遭遇强风切变，应 停止进近而

16、复飞。停止进近而复飞。 用机载专用设备探测 机载风切变警报系统 红外辐射计机载风切变探测系统 机载脉冲多普勒激光雷达 机载风切变警报系统 使用垂直、纵向加速度计，把风切变对 飞机影响的垂直部分和纵向部分结合起 来，结合机上可供使用的其他数据来计 算飞机的推力余量。当推力余量下降到 规定值以下时，该系统就发出警报。 红外辐射计机载风切变探测系统 利用装在机头部位的前视红外辐射 计和侧视红外辐射计，分别探测出 前方1020km和侧方200m范围内 的温度值加以比较，根据两者的温 度差确定风切变的大小。它可用于 测定雷暴外流气流的阵风锋。 机载脉冲多普勒激光雷达 用于强风暴研究时空中测风。雷达 可以

17、探测到风暴中降水粒子的运动 方向和速度。 （二）遭遇低空风切变时的处 置方法： 1首先要有思想准备 2要与雷暴云和大的降水区保持 适当距离。 3不要有意识地穿过严重风切变 区或强下降气流区 遭遇低空风切变时的处置方法： 4在着陆时刻遇到风切变，只 要难以改出，就应立即复飞 5飞机遭遇风切变时，应立 报告飞行管制部门 五、复习与思考题 1. 低空风切变中的飞行事故有 什么特征？ 2. 顺风切变和逆风切变对着陆 有什么影响？ 3. 由下冲气流造成的风切变有 什么特点？ 逆风切变示意图 （一）雷暴 雷暴的下降气流在不同的区域可造成 两种不同的风切变 ： 1.雷暴单体下面，由下击暴流造成的风切变 2.下冲气