航空气象与飞行 影响飞行安全的气象

三、影响飞行安全的气象（1）飞机在大气中航行，几乎所有的气象要素和天气现象都会对飞行产生不同程度的影响，包括起飞、降落和空中飞行等各个阶段飞机都会受到气象条件的影响和制约。因此，飞机的飞行，除了靠科学的管理外，还与气象因素密切相关。三、影响飞行安全的气象（2）飞机起降的最低标准，也就是必须满足的基本标准，实际上就是气象标准。对于不同的机场、跑道、机型、飞机性能和不同的机长，飞机起降的标准都可能是不一样的。有时，旅客看见有的飞机起飞了，而自己的飞机却不能起飞，有可能就是因为起降标准不一。因此，航空飞行安全与气象条件密切相关，了解和掌握相关的航空气象知识是航空飞行安全的重要保障。三、影响飞行安全的气象——影响飞行的气象要素气压气温气压会影响飞机的飞行高度。由于各地气压经常变化，往往造成气压高度表指示的误差。气温高低，可改变发动机的推力、影响空速表、起落滑跑距离等等。气温高于标准大气温度时，会增加飞机起飞滑跑距离和上升爬高时间，降低飞机载重量。风地面风会直接影响飞机的操纵，高空风会影响飞机在航线上的飞行速度和加油量。三、影响飞行安全的气象——影响飞行的气象现象（雷暴）雷暴是夏季影响飞行的主要天气之一。闪电和强烈的雷暴电场能严重干扰中、短波无线电通讯，甚至使通信联络暂时中断。雷暴产生的强降水、颠簸（包括上升、下降气流）、结冰、雷电、冰雹和飑，均给飞行造成很大的困难，严重的会使飞机失去控制、损坏、马力减少，直接危及飞行安全。雷暴区历来被视为飞行活动的“禁区”，如果必经之道上有雷雨云封道，那么飞机是不能起飞的。因此，有时会遇到起飞机场和落地机场都是晴空万里，但是飞机延误或取消的情况，这有可能是因为飞行必经之道上存在雷暴等不利天气。成熟阶段的雷暴及其移动三、影响飞行安全的气象——影响飞行的气象现象（雷雨1）强对流天气多发生在积雨云形成的云系中，降雨范围可大可小，有时东边日出西边雨，有时又会从河东一直下到河西。当强对流天气（我们俗称雷雨）出现的时候，往往在短时强降水的同时，伴随着雷雨大风、龙卷风、冰雹等灾害性天气。会给飞行造成很大的困难，严重的会使飞机出现失去控制、损坏、马力减少等危险状况。三、影响飞行安全的气象——影响飞行的气象现象（雷雨2）强电子流形成雷击，可以损坏雷达罩、天线、风挡玻璃、机翼，轻则会导致机体烧蚀现象；强烈颠簸，可以造成机体结构变形，当然飞机中的乘客就更加危险。三、影响飞行安全的气象——影响飞行的气象现象（雷雨3）如果在飞行中，突遇雷雨，飞机误入积雨云或者进入强降水区，容易诱发引起发动机停车，而且使机翼、机身表面粗糙，阻力增加，有利迎角变小，升阻减少，失速速度增大，使飞机的空气动力性能严重降低。如果是在起飞降落的过程中进入雷雨区，受下沉气流的影响，可能遭遇低空风切变，飞机会很难操纵，容易失去方向，甚至失速坠落。小知识：民航飞机如何防雷（1）飞机在雷雨中飞行被闪电击中的情况有，但很少。据统计，飞机每飞行数万小时就会遭遇一次雷击。但即使没有雷雨天气，如果飞机在云层中飞行，也会跟空气、云层摩擦产生电荷，而当电荷积存达到一定值时，有可能形成雷击。由于飞机在飞行过程中无法接地，飞机要做的是防雷，而不是避雷。小知识：民航飞机如何防雷（2）飞机上的防雷装置是安装在飞机主翼或尾翼尖端处的“静电释放器”，一般称为放电刷。它是像刷子一样的金属放电刷，约3根手指粗，由几十根很细的针组成，总的电阻相对机身来说是非常小的。其原理是，当雷电产生的电流通过飞机，或飞机因空气摩擦而带静电时，由于机身采用导体材料（铝合金），电流就会瞬间沿着光滑的外表面传导，不会造成“电压差”，电流最后由机翼伸出的“放电刷”放电释放到机身外，这样在导体效应的作用下就不会形成高能量的电能聚集释放过程。旅客坐在客舱中也是安全的，因为客舱跟机身外壳是绝缘的。小知识：民航飞机如何防雷（3）另外，飞机外壳中非金属材料制成的结构一般都装有避雷条，比如，机头雷达天线罩的表面贴有避雷条，尾翼也埋了避雷条，它们的作用是为了使雷电电流顺利通过机壳表面。因此，当飞机受到雷击时，上述的防雷装置会帮助电流经过机壳传输到机身或机翼伸出的金属放电刷而迅速放电，并不会进入导体内部伤害到里头的乘客，有时强大的电流在流过机身或机翼表皮时会留下小小的烧蚀洞或缺口，对飞行并无大碍，因为现代新型的飞机都具有密封性佳、防止火花引爆的结构油箱。小知识：民航飞机如何防雷（4）毫不夸张地说，放电刷是飞机上仪表电子设备的“保护伞”。它通过随时放掉机身上流动的静电，避免飞机的通信导航受到电磁场干扰而影响飞行安全。一般现代民航客机上的放电刷都有10个以上。此外，飞机防雷还体现在飞机的重要设备都进行了加固上，如油箱外壳的加固和绝缘。航电设备的位置也是经过精确评估测算出来的，目的在于即使飞机遭到雷击，造成的损伤也不会是致命的。然而，放电刷的释放能力也是有限的。如果飞机被高能量的雷电击中，而放电刷又不能在瞬间将这股能量释放掉，就会产生电阻效应，很可能发生机体被击穿的危险，甚至造成恶性事故。小知识：民航飞机如何防雷（5）所以，航空公司严格规定在复杂天气条件下飞行一定要绕飞雷雨和一切危险天气，并选择好可靠的备降场。在每次飞行前，飞行员都会了解航路各段的天气情况，选择合适的绕飞路线，最大限度地避免与强雷电正面接触。在空中飞行时，飞行员会通过气象雷达来观测航路上的天气状况，发现雷雨就及时躲开。三、影响飞行安全的气象现象——结冰（1）飞机结冰是指飞机在0℃以下的云中飞行时，在飞机的外表通风面上凝结冰霜的一种天气现象。如果飞机在0℃左右的云中飞行，由于云中存在着大量的不稳定过冷水滴，这些水滴一受到震动，就很容易冻结。当飞行器表面的温度低于0℃时，碰上这些冷水滴，就会产生飞机结冰。三、影响飞行安全的气象现象——结冰（2）结冰对飞行是很危险的。由于冰霜的聚积增加了飞机的重量，更重要的是因为机翼流线型的改变，螺旋桨叶重量的不平衡，或者是汽化器中进气管的封闭，起落架收放困难，无线电天线失去作用，汽化器减少了进气量，降低了飞机马力，还可使油门冻结，断绝了油料来源，驾驶舱窗门结冰封闭驾驶员的视线等原因造成飞机失事危险是可以想象的。三、影响飞行安全的气象现象——结冰（3）结冰的形态可以分为明冰、毛冰与雾凇三种。明冰和毛冰最危险。因其牢固，不易排除，而且增长极为迅速，成为最危险的一种结冰。明冰：表面光滑透明、坚固、危害大，多形成于0到-10℃的冻雨或大水滴组成的云中。毛冰（瓷冰）：表面粗糙不平、像白瓷，牢固、危害大，多形成于-5℃到-20℃大小水滴并存的云中。雾凇：表面粗糙不平、由粒状冰晶组成，不透明。松脆易除、危害小，多形成于-20℃左右的小过冷水滴云中。三、影响飞行安全的气象现象——低空风切变（1）低空风切变是指在近地面600米高度以下短距离内风向、风速发生明显突变的状况。强烈的风切变瞬间可以使飞机过早或者被迫复飞，在一定条件下还可导致飞机失速和难以操纵，甚至导致飞行事故。三、影响飞行安全的气象现象——低空风切变（2）低空风切变是在一定的天气背景和环境条件下形成的。雷暴、龙卷风等强对流天气极易引发强烈的低空风切变；锋面，特别是强冷锋及强冷锋后的大风区内往往存在严重的低空风切变。三、影响飞行安全的气象现象——低空风切变（3）此外，复杂地形也容易产生风切变，比如林芝米林机场、九寨黄龙机场、香港国际机场、美国阿拉斯加朱诺机场等周围有山环绕、地形复杂，风切变的现象明显。三、影响飞行安全的气象现象——低空风切变（4）垂直风切变水平风切变定义：飞机从无明显的升降气流区进入到强烈的升降气流区的情形。后果：强烈的下降气流，会使飞机突然下沉，危害很大。定义：飞机在起降过程中，水平风的变量对飞机来说是顺风（顺风增大或逆风减小-顺风切变）或逆风（逆风增大或顺风减小-逆风切变）。后果：影响升力；改变起降航迹；改变飞机姿态。侧风切变定义：指的是飞机从一种侧风或无侧风状态进入到另一种明显大小和（或）方向不同的侧风状态。后果：使飞机偏离正常的航行轨道；侧滑；滚转。三、影响飞行安全的气象现象——垂直对流垂直对流是指空气纵向不规则的剧烈垂直运动。它可使飞机上升下沉，出现剧烈的颠簸。这种垂直对流主要是热力原因造成的，如午后或太阳辐射最强烈时容易出现。空气的强烈垂直对流可使飞机在短时间内下沉或上升几百米，有时可使机翼负荷加大而变形、甚至折断，危害极大。三、影响飞行安全的气象现象——低能见度低能见度天气对飞机起降有着很大的影响。雨、云、沙尘暴、浮尘、吹雪、烟、雾和霾等都会使能见度降低，影响飞行。地面能见度低，容易产生偏航和迷航，影响起飞和着陆。小知识：什么是能见度？能见度在航空领域的定义非常复杂，简单可以概括为：“正常视力的人在当时天气条件下，从天空背景中能看到或辨认出目标物的最大能见距离。”由于飞行是在一个三维、立体空间内完成的，所以航空上的能见度是水平能见度和垂直能见度的一个综合值。垂直能见度差的时候，可能在地面你能看得非常远，但是在空中看地面却很模糊，即是说“欲穷千里目，更上一层楼”有时候是行不通的；而当水平能见度差的时候，也有可能在地面你能看到非常高的地方，但是前方却伸手不见五指。在这里我们需要再引入一个概念，那就是RVR（RUNWAYVISUALRANGE），我们可以暂且把它理解为“能见度”的升级版。RVR航空称之为“跑道视程”，这同样也是一个综合值，由跑道前段、跑道中部、跑道末端视程组成。小知识：国内民航客机起降对能见度的要求是多少？（1）能见度对于起飞和落地的影响非常大，对于起飞，每个机场起飞的标准略有不同，但大致是差不多的，国内多数机场RVR要求都在200米以上。在使用了HUD（平视显示器）技术后，飞机起飞的能见度标准还可以降低到150米。起飞能见度，各机场差别不大，各机场的差别主要在于落地能见度。落地，在航空界的术语叫做“进近”。如果是目视飞行，叫做目视进近；在仪表引导下进近，叫做仪表进近。目视进近需要机场能见度等于或大于5000米；如果是做非精密的仪表进近，那么根据不同的机场及不同地域的地理环境需要的能见度由2000米至大于等于10000米不等。小知识：国内民航客机起降对能见度的要求是多少？（2）InstrumentLandingSystem（缩写为ILS），通常被直译为仪表着陆系统或仪器降落系统，是目前应用最为广泛的飞机精密进近和着陆引导系统。有别于飞行员的目视进近，仪表着陆系统是在低天气标准或飞行员看不到任何目视参考的天气条件下引导飞机进近着陆的，所以被认为是“不依赖眼睛”的着陆，因而也被形象地称为“盲降”。小知识：“盲降”的原理（1）盲降系统是仪表着陆系统ILS（InstrumentLandingSystem）的俗称，包括3个分系统：提供横向引导的航向信标、提供垂直引导的下滑信标、提供距离引导的指点信标。每一个分系统又由地面发射设备和机载设备所组成。地面设备与机载设施建立相关后，盲降可由自动驾驶仪完成对准跑道及后续着陆等行为。当飞机离跑道几十公里时，不同的装置各自发挥作用，向飞机发送无线电波。最终，无线电信号在空中合成，勾勒出一条可供降落的精确路线，显示在飞机仪表盘上。飞行员按照这个下滑轨迹，不断校准飞机的高度、方位和速度，最终平稳降落在跑道上。小知识：“盲降”的原理（2）盲降机载设备是飞机的“导航罗盘”之一。在飞机的一个圆表里面有两条相互垂直的线，竖线在中间时表示你正对准跑道，偏右了线会向左动，你可以把线想象成跑道，偏右了跑道就在你左边，反之亦然。横线在中间时说明正好在正常的下滑轨迹上，偏上了说明低了，可以把线想象成下滑道，低了下滑道就在你上面，反之亦然。小知识：“盲降”系统的分类（1）ILS（仪表着陆系统）的测试始于1929年。在1938年1月26日，从华盛顿特区飞往匹兹堡的宾夕法尼亚中部航空的波音247-D第一次使用ILS在暴风雨中降落。美国民用航空局1941年批准在6个地方安装了这套系统。1947年ILS被国际民航组织（ICAO）确认的国际标准着陆设备。全世界的仪表着陆系统都采用ICAO的技术性能要求，因此任何配备ILS的飞机在全世界任何装有ILS的机场都能得到统一的技术服务。小知识：“盲降”系统的分类（2）第三类仪表降落系统（CATIII）第二类仪表降落系统（CATII）CATIII又称三类盲降III类A：决断高低于30米(100英尺)或无决断高，跑道视程不小于200米的精密进近着陆。III类B：决断高低于30米(100英尺)或无决断高，跑道视程小200米但不小于50米的精密进近着陆。III类C：无决断高和无跑道视程限制的精密进近着陆。CATII又称二类盲降能见度为不小于400米或跑道视程不小于350米，决断高度低于60米（200英尺），但不低于30米（100英尺），若在此高度飞行员能看清跑道可降落，如不能则复飞。第一类仪表降落系统（CATI）CATI又称一类盲降能见度不小于800米或跑道视程不小于550米，决断高度不低于60米（200英尺），若在此高度飞行员能看清跑道可降落，如不能则复飞。决断高度：在精密进近中规定的一个高度或高。在这个高度或高，如果不能取得继续进近所需的目视参考，则必须开始复飞。ILS（仪表着陆系统）依据精确度不同分为下列三类等级小知识：实施“盲降”需要具备的条件（1）机场：拥有进近灯光、跑道标志、仪表着陆系统等设备。对周边净空条件、电磁环境