《航空气象》课件6.2飞机颠簸

1、第二节飞机颠簸turbulence概念:飞机在飞行中遇到扰动气流,就会产生振颤;上下抛掷;左右摇晃,造成操纵困难;仪表不准现象,就是飞机颠簸.1958年10月17日原苏联一架图104客机在莫斯科附近9000M高空突然遇到扰动气流造成强烈颠簸,使机翼折断而失事.1971年11月22日,日本一架波音727大型客机在飞往东京途中遇到扰动气流,发生强烈颠簸无法操纵,10秒内飞机从9300M一下掉到8400M,以后又继续掉到7400M.1分10秒后才恢复操纵.扰动气流空气在较大范围的运动中有许多局部升降涡旋等不规则运动大气乱流产生原因1;动力乱流;2;热力乱流;3;风切变乱流大气乱流种类1;热力乱流;2

2、;动力乱流;3;晴空乱流;4;尾涡乱流热力乱流 热力乱流主要是由气温的水平分布不均匀而引起的,常出现在对流层低层,当有较强的热力对流发展时,也可扩展到高空动力乱流 空气流过粗糙不平的地表面或障碍物时出现的乱流,或由风切变引起的乱流,都称为动力乱流 晴空乱流 1; 晴空乱流是指在6000m以上高空,与对流无关的乱流.它不伴有可见的天气现象.飞行员难于发现,对飞行威胁很大. 2;成因与高空强风切变有密切关系 高空急流附近常有强风切变 当水平风的垂直切变每100米达到1-2m/s 水平切变达到每100km为5-6m/s时常有 晴空乱流.尾涡乱流 概念尾涡是指飞机飞行时产生的一对绕翼尖的方向相反的闭合

3、涡旋,在飞机后面一个狭长的尾流区造成极强的乱流尾涡乱流特点; 1;涡旋的强度随飞机重量和载荷因素的增大而增大,随飞机速度增大而减小,重量大;速度小飞机上加上一马平川的地面将产生很强的尾涡. 2;在两条尾涡之间是向下的气流,两条尾涡的外侧是向上的气流,流场的宽度约为两个翼展,厚度约为一个翼展.在空中大约以120150m/min的速率下降 3:当后机进入前机尾流区时,会出现飞机抖动;下沉;姿态改变;发动机停车甚至翻转等现象.飞机颠簸的形成 1;飞机乱流 在湍流区存在大小尺度不等的涡旋,过小的涡旋,从各个方向作用到飞机上,作用力互相抵消,过大的会产生均匀的升降运动.飞机颠簸是由那些与飞机尺度相当的;

4、无一定顺序出现的那部分涡旋造成这种乱流就是飞机乱流.飞机颠簸还与涡旋的频率有关 2;飞机颠簸的形成 1)因升力不断急剧改变而呈现忽升忽降的颠簸状态. 2)作用在左右机翼上垂直阵风的方向和大小不一致,产生的力矩会使飞机产生摇晃;如果作用的时间短促而频繁,则会使飞机产生抖动. 3)如果水平阵风是从正前方或正后方吹来会引起飞机上下抛掷等现象. 4)垂直阵风引起的颠簸比水平阵风大的多. 颠簸强度的划分弱中度强飞机轻微地和有间歇地上下投掷空速表示度时有改变飞机抖动;频繁地上下投掷;左右摇晃 颠簸;操纵费力空速指针跳动达10KM/H飞机强烈抖动,频繁地和剧烈地上下投掷不止,空速指针跳动达成15-20km/

5、s,操纵有困难影响飞机颠簸强度的因子1;乱流强度;2;飞行速度; 3;飞机的翼载荷乱流强度 垂直阵风速度越大.空气密度越大.它所引起的飞机升力的变化越大,颠簸也越强.飞机作平飞时乱流强度主要取决于垂直阵风大小.飞行速度1;在低速飞行条件下空速小于600km/h 飞行速度越大颠簸越强.2;高速飞行空速大于600km/h在一定乱流下,空速越大颠簸越弱.飞机翼载荷同一类型的飞机;翼载荷越大颠簸起弱值得注意的是飞机颠簸还与飞机的机型有密切的关系.飞机颠簸层的特征空间分布1.低空;山区多于平原2;中;高空颠簸层的厚度和水平尺度厚度6001000m;水平尺度500km以下厚度:在高度612km之间强颠簸层

6、的厚度通常不超过200-300m颠簸层的水平宽度:几公里-500公里飞机颠簸层随纬度和高度的分布动力乱流颠簸多出现在中高纬度大陆.热力乱流颠簸是低纬度地区多于高纬度地区晴空乱流多出现在对流层上部和平流层.产生颠簸的天气系统和地区1;锋面;2;空中槽线和切变线;3;高空低涡4;急流区5;对流层顶附近锋面;冷暖气流交汇,锋面的移动和水平气流差异都形成乱流空中槽线和切变线高空低涡飞机穿越高空低涡时,碰到的高空风很小,但风向打转,并且由于高空低涡大多是冷性的,使气层变得不稳定,乱流发展飞机会遇到中度以上颠簸.急流区1:风的垂直切变每100m超过2m/s,水平风切变每100km超过6m/s的地方.常有乱

7、流造成颠簸.2;频率最大出现在急流轴的低压一侧下方,西风急流高纬度一侧3;在急流转弯处和两支急流汇合处,乱流更容易发展,颠簸也增强4;当急流横过山地时,山地背风坡的乱流也加强. 对流层顶附近1;在对流层顶有断裂现象和对流层顶坡度较陡时,往往有较强的乱流出现2;当对流层顶坡度达到1/1001/300时可产生颠簸,当坡度大于1/100时颠簸将十分强烈. 地区性颠簸 1;地表热力性质不同的地区 2;山区及地表粗糙区 3;积状云区 4;低层风切变区地表热力性质不同的地区1;当气温直减率达到此为0.7/100m常有中度到强度的乱流颠簸,2当天空有云层密布或地面为积雪覆盖时,一般不会出现明显的乱流颠簸.山

8、区及地表粗糙区 1:动力乱流强度和规模,决定于风向风速;下垫面粗糙度和近地层大气稳定度三个因素. 2;当强风从高大山脊正面吹过时,不但可形成较强乱流,有时还会形成山地波.在山地飞行动力乱流造成的颠簸是比较常见的.积状云区1;淡积云区云顶以下飞行,要受到云中上升气流和云外下降气流的交替影响,一般有轻度颠簸,在云上飞行较平稳.2;在发展旺盛的浓积云和积雨云中,一般有较强颠簸.在积雨云顶以上100m左右;云底以下至近地面附近,以及云体周围相当于12倍的范围内,也常常存在不同程度的颠簸.低层风切变区颠簸对飞行的影响和处置方法 1982年台湾一架波音747在飞行中遇强烈颠簸,使未系安全带的旅客19名受伤,2名死亡.影响 1使飞机操纵困难,甚至失去操纵 2;损害飞机结构,减少发动机功率 3;造成飞行人员紧张和疲劳甚至 危及安全颠簸时的处置方法 1;柔和操作,保持平飞 2;采用适当的飞行速度 3;飞行速度和高度选定之后不必严格 保持 4;适当改变高度和航线,脱离颠簸区课堂练习1;晴天积云常预示 A;在云块间和云块下飞行有轻度颠簸 B;云下飞行气流平稳,能见度好 C;云块间有空气下沉形成下冲气流2;在下述何种地区飞行可能会出现强烈飞机颠簸 A;逆温层的下面 B;积雨云云体的边缘 C;冷锋的层状云中.3;同一种飞机机翼载荷越大,飞机颠簸 A;越频繁 B;越弱 C;越强4;在高空急流中