中低空飞行的大气环境

第六章中低空飞行的大气环境第一节低空风切变一、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：风切变的计算在不考虑风向时，则按下式计算：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.水平风的垂直切变强度

2.水平风的水平切变强度3.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/秒/30米1/秒轻度0-20-0.07中度2.1-40.08-0.13强烈4.1-60.14-0.2严重>6>0.22.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冲气流91米高度上的下降速度<3.6米/秒>3.6米/秒800米直径内的辐散值<144/时>144/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

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

（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。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.侧风切变飞机发生侧滑、滚转或偏转而对不准跑道4.垂直风切变飞机突然下沉容易发生事故雷暴云下的着陆

昆明机场低空风切变事故1991年4月25日,B757/2801号飞机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2~3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。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。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28～37千米／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，俯仰角指示突然改变超过5°时，即认为遭遇强风切变，应停止进近而复飞。

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10～20

km和侧方200

m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。