第6章 中低空飛行的大氣環(huán)境《航空氣象》

《航空氣象》?精品課件合集第六章中低空飛行的大氣環(huán)境低空風切變飛機顛

簸山地和高原飛行氣象特點C

目 錄ONTENTS飛機積冰沙漠地區(qū)及海上飛行氣象條件第一節(jié)低空風切變一、低空風切變的基本知識（一）低空風切變風切變是指空間兩點之間風的矢量差，即在同一高度或不同高度短距離內風向和（或）風速的變化。在高度

500

m

以下,風向風速在空間一定距離上的變化稱為低空風切變。根據風場的空間結構不同，風切變表現為三種形式。即：（1）水平風的垂直切變，指在垂直方向上，一定距離內兩點之間的水平風速和（或）風向的改變（“一定距離”通常取為

30

m）。（2）水平風的水平切變，指在水平方向上兩點之間的水平風速和（或）風向的改變，如跑道上的對頭風。（3）垂直風的切變，指上升或下降氣流（垂直風）在水平方向上兩點之間的改變，這類風切變多發(fā)生在雷暴云的影響范圍內。一、低空風切變的基本知識（二）低空風切變的種類1.

順風切變順風切變，指的是飛機在起飛或著陸過程中，水平風的變量對飛機來說是順風。2.

逆風切變逆風切變，指的是水平風的變量對飛機來說是逆風。順風切變示意圖逆風切變示意圖一、低空風切變的基本知識（二）低空風切變的種類側風切變側風切變，指的是飛機從一種側風或無側風狀態(tài)進入另一種明顯不同的側風狀態(tài)。垂直風的切變垂直風的切變，指的是飛機從無明顯的升降氣流區(qū)進入強烈的升降氣流區(qū)域的情形。側風切變示意圖垂直風的切變示意圖雷暴云中下擊暴流對飛機著陸、起飛的影響一、低空風切變的基本知識（三）低空風切變的強度1.

水平風的垂直切變強度標準國際民航組織所建議采用的水平風的垂直切變強度標準如表所示：水平風垂直切變強度標準一、低空風切變的基本知識（三）低空風切變的強度水平風的水平切變強度標準上述情況中相當的水平風水平切變值

2.6（m/s）km

可作為能對飛行構成危害的強度標準。垂直風切變的強度標準垂直風的切變強度，在相同的空間距離內主要由垂直風本身的大小來決定。下降氣流和下沖氣流的強度標準二、產生低空風切變的天氣條件（一）雷

暴雷暴是產生風切變的重要天氣條件?，F在一般認為雷暴的下降氣流在不同的區(qū)域可造成兩種不同的風切變：①

一種是發(fā)生在雷暴單體下面，由下擊暴流造成的風切變。②

另一種是雷雨中的下沖氣流到達地面后，形成強烈的冷性氣流向四處傳播，這股氣流可傳到離雷暴云

20

km處。與雷暴有關的低空風切變雷達回波中下擊暴流的位置二、產生低空風切變的天氣條件（二）鋒

面鋒面是產生風切變最多的氣象條件。鋒兩側氣象要素有很大的差異，穿過鋒面時，將碰到突然的風速和風向變化。（三）輻射逆溫型的低空急流當晴夜產生強輻射逆溫時，在逆溫層頂附近常有低空急流，高度一般為幾百米，有時可在

100

m

以下，它與逆溫層的高度相聯系，有時也稱它為夜間急流。（四）地形和地物當機場周圍山脈較多或地形、地物復雜時，常有由于環(huán)境條件產生的低空風切變。三、低空風切變對起飛著陸的影響（一）低空風切變飛行事故的特征風切變事故都發(fā)生在飛行高度低于

300

m

的起飛和著陸飛行階段，其中尤以著陸為最多。現代大、中型噴氣運輸機的風切變飛行事故比重較大。風切變事故與雷暴天氣條件關系密切。風切變飛行事故的出現時間和季節(jié)無一定的規(guī)律。三、低空風切變對起飛著陸的影響（二）低空風切變對著陸的影響1.

順風切變對著陸的影響飛機著陸進入順風切變區(qū)時，指示空速就會迅速降低，升力就會明顯減小，從而使飛機不能保持高度而向下掉。這時，因風切變所在高度不同，有三種情況。2.

逆風切變對著陸的影響飛機著陸下滑進入逆風切變區(qū)時，指示空速迅速增大，升力明顯增加，飛機被抬升，脫離正常下滑線，飛行員面臨的問題是怎樣消耗掉飛機過剩的能量或過大的空速。因風切變所在高度不同也有三種情形。不同高度的順風切變對著陸的影響不同高度的逆風切變對著陸的影響三、低空風切變對起飛著陸的影響（二）低空風切變對著陸的影響側風切變對著陸的影響飛機在著陸下滑時遇到側風切變，會產生側滑、帶坡度，使飛機偏離預定下滑著陸方向。垂直風的切變對著陸的影響垂直風對飛機著陸的影響主要是對飛機的高度、空速、俯仰姿態(tài)和桿力的影響。垂直風的切變對飛機著陸的影響四、低空風切變的判定和處置（一）如何判斷低空風切變1.

目視判別方法（1）雷暴冷性外流氣流的沙暴堤（沙塵暴前緣呈一堵又寬又高的沙壁）；（2）雷暴云體下的雨幡；（3）滾軸狀云；（4）強風吹倒樹木和莊稼。2.

座艙儀表判別法（1）空速表；（2）高度表；（3）升降速率表；（4）俯仰角度指示器。3.

用機載專用設備探測低空風切變現在有的飛機已裝備了機載低空風切變探測設備。這種探測的基本要求是能迅速探明風切變的情況，并將探測結果顯示給飛行員，以便據此作出決定。四、低空風切變的判定和處置（二）遭遇低空風切變時的處置方法首先要有思想準備。不要有意識地穿過嚴重風切變區(qū)或強下降氣流區(qū)，特別是在飛行高度低于離地高度200

m

或有一臺發(fā)動機失效時，更應切記。要與雷暴云和大的降水區(qū)保持適當距離。如果在最后著陸時刻遇到風切變，只要是難以改出，無法安全著陸，就應立即復飛。飛機遭遇風切變時，應立即將風切變出現的區(qū)域、高度、空速變化的大小等報告飛行管制部門，以避免其他飛機誤入其中。第二節(jié)飛

機

顛

簸一、大氣亂流（一）大氣亂流產生的原因：動力、熱力和風切變在對流層，特別是在摩擦層，當氣流經過粗糙不平的地表面，常因摩擦作用而產生渦旋，這些渦旋夾雜在基本氣流之中，引起空氣的湍流。在地表面受熱不均時，會引起熱力對流，一部分空氣上升，一部分空氣下沉，上、下氣流之間常產生擾動而形成亂流。在自由大氣中，亂流是由風切變產生水平軸或垂直軸渦旋造成的。一、大氣亂流（二）大氣亂流的種類熱力亂流：由空氣熱力原因形成的亂流稱熱力亂流。動力亂流：空氣流過粗糙不平的地表面或障礙物時出現的亂流，或由風切變引起的亂流，都稱動力亂流。晴空亂流：晴空亂流是指出現在

6000

m

以上的高空，與對流云無關的亂流。尾渦亂流：尾渦是指飛機飛行時產生的一對繞翼尖旋轉的方向相反的閉合渦旋。飛機尾渦尾渦下降和變平二、飛機顛簸的形成和強度劃分（一）顛簸的形成飛機亂流：飛機顛簸是由那些與飛機尺度相當的、無一定順序出現的那部分渦旋（渦旋直徑為15～150

m）造成，這種亂流稱為“飛機亂流”。飛機顛簸的形成亂流渦旋對飛機的作用，在飛機上看來，是一股方向不定、強弱不一的陣風。這種陣風可把它分解為垂直陣風和水平陣風。向上的垂直陣風對飛機的作用二、飛機顛簸的形成和強度劃分（二）顛簸強度的劃分在飛行中，根據飛行員感覺和目測的飛行狀態(tài)的異常程度，一般把顛簸強度分為三個等級。為了幫助飛行員正確判斷顛簸強度，國際民航組織已經設計出一個定義表以供使用，如表所示：顛簸強度等級表（三）影響飛機顛簸強度的因子1.

亂流強度；2.

飛行速度；3.

飛機的翼載荷三、飛機顛簸層的特征（一）飛機顛簸層的空間范圍顛簸層的厚度蘇聯資料表明，在高度

6～12

km，強顛簸層的厚度通常不超過

200～300

m，這與美國和加拿大強顛簸層的厚度基本一致。顛簸層的水平寬度顛簸層的水平寬度可以從幾千米到

400～500

km。加拿大、蘇聯中高空顛簸層厚度累計出現頻率加拿大、蘇聯、美國中高空顛簸層水平寬度累計出現頻率三、飛機顛簸層的特征中緯度大陸幾種亂流在各高度上的出現頻率（二）飛機顛簸層隨緯度和高度的分布一般說，動力亂流顛簸多見于中高緯度大陸，多數離地面不超過

1～2

km；熱力亂流顛簸，則是低緯地區(qū)多于高緯地區(qū)，并多出現在對流層的中層；晴空亂流顛簸多出現在對流層上部和平流層。（三）飛機顛簸強度出現概率在由飛機觀測的各種顛簸強度等級中，一般以弱顛簸最多，其次是中度顛簸，強顛簸出現的次數是很少的。四、產生顛簸的天氣系統(tǒng)和地區(qū)（一）天氣系統(tǒng)鋒

面空中槽線和切變線高空低渦急流區(qū)對流層頂附近高空急流區(qū)顛簸頻率的分布四、產生顛簸的天氣系統(tǒng)和地區(qū)（二）地區(qū)性顛簸地表熱力性質不同的地區(qū)山區(qū)及地表粗糙區(qū)熱力亂流對飛機下滑角的影響四、產生顛簸的天氣系統(tǒng)和地區(qū)（二）地區(qū)性顛簸積狀云區(qū)低層風切變區(qū)積雨云區(qū)顛簸的水平分布盆地低層風切變亂流五、顛簸對飛行的影響和處置方法（一）顛簸對飛行的影響使飛機操縱困難，甚至失去操縱損害飛機結構，減少發(fā)動機功率造成飛行人員和乘客的緊張和疲勞，甚至危及安全（二）顛簸時的處置方法柔和操作，保持平飛采用適當的飛行速度飛行速度和高度選定之后不必嚴格保持適當改變高度和航線，脫離顛簸區(qū)第三節(jié)

飛

機

積

冰一、飛機積冰的形成（一）飛機上聚集冰層的機制飛機積冰的原理當飛機在含有過冷水滴的云中飛行時，如果機體表面溫度低于

0℃，過冷水滴就會在機體表面某些部位凍結并聚積成冰層。飛機積冰的過程因受潛熱的影響，過冷水滴凍結成冰的過程，可以分為兩個階段。飛機積冰的基本條件機身產生積冰的基本條件是：氣溫低于

0℃，飛機表面的溫度低于0℃

和有溫度低于 0℃

的水滴存在。一、飛機積冰的形成（二）飛機積冰的種類明

冰明冰是光滑透明、結構堅實的積冰。霧

凇與地面上所見的霧凇一樣，是由許多粒狀冰晶組成的，不透明，表面也比較粗糙。毛

冰這種冰的特征是表面粗糙不平，但凍結得比較堅固，色澤像白瓷一樣，所以也有人叫它瓷冰。霜霜是在晴空中飛行時出現的一種積冰，它是飛機從寒冷的高空迅速下降到溫暖潮濕但無云的氣層時形成的，或從較冷的機場起飛，穿過明顯的逆溫層時形成的。二、飛機積冰的強度飛機積冰強度等級劃分（二）影響飛機積冰強度的因子云中過冷水含量和水滴的大小飛行速度機體積冰部位的曲率半徑（一）積冰強度的等級劃分積冰強度通常是指單位時間內機體表面所形成冰層的厚度，單位是

mm/min，分為弱、中、強、極強四個等級。實際飛行中常以整個飛行過程所積冰層的厚度來衡量，以厘米為單位。二、飛機積冰的強度（三）高速飛行時的積冰特點高速飛行通常指空速大于

600

km/h

的飛行。高速飛行時，由于動力增溫作用，使機體表面溫度大大高于環(huán)境大氣溫度，從而使積冰的形成、種類和強度都與低速飛行時不同。動力增溫就是空氣與機體表面劇烈摩擦和被壓縮而使機體表面溫度升高的現象。由于動力增溫使機體表面溫度升高，使產生飛機積冰所要求的大氣溫度降低，空速越大，飛機積冰時的氣溫就越低。滯點增溫與空速的關系三、產生飛機積冰的氣象條件（一）飛機積冰與云中溫度、濕度的關系通常飛機積冰形成于溫度低于

0℃的云中。但云中溫度越低，過冷水滴越少，故在溫度低于－20℃

的云中飛機積冰的次數是很少的。飛機積冰與云中溫度的關系，還與飛行速度有關。此外，飛機積冰還與云中濕度有關，溫度露點差可以反映云中相對濕度的大小。云中溫度與積冰次數飛機積冰與空速和云中溫度的關系三、產生飛機積冰的氣象條件（二）飛機積冰與云狀的關系積云和積雨云層云和層積云（或高積云）中的積冰雨層云和高層云中的積冰（三）飛機積冰與降水的關系在云中或云下飛行時，如遇含有過冷水滴的降水，因為雨滴一般比云滴大得多，即使飛行時間很短，也能產生較厚的積冰。三、產生飛機積冰的氣象條件（四）容易產生飛機積冰的時間和地區(qū)全年產生飛機積冰的季節(jié)主要出現在冬半年，尤其是冬季發(fā)生的次數最多，可占全年的一半或以上。冬半年最容易產生積冰的高度層是5

000

m

以下的云中，飛行高度在

3000

m

左右最多。在鋒面附近或在穿越鋒區(qū)時積冰的概率較大，在發(fā)展的暖鋒中，暖空氣正被沿著鋒面抬升，這時最容易形成積冰。我國飛機積冰的氣候區(qū)劃四、積冰條件下的飛行（一）積冰對飛行的影響破壞飛機的空氣動力性能降低動力裝置效率，甚至產生故障影響儀表和通訊，甚至使之失靈（二）積冰的預防和處置措施飛行前的準備工作飛行中的措施做好地面停放飛機的除冰工作第四節(jié)

山地和高原飛行氣象特點一、山地飛行氣象特點的升降氣流一般不強。如果氣流遇到大的山脈，大部分氣流將被迫從山頂越過，造成強烈的升降運動，迎風一側為上升氣流，背風一側為下降氣流。2.

山地的亂流氣流越山時，由于摩擦作用在山坡上產生渦旋形成湍流。強風時背風坡上的亂流靠近迎風坡飛行山谷氣流出口處兩側的渦旋（一）山地的氣流1.

山地的升降氣流氣流遇到短的山脊或孤立山峰時，一部分從山的兩側繞過，另一部分從山頂越過，這樣一、山地飛行氣象特點（二）山地的云、霧和降水山地的云：莢狀云、滾軸狀云、帽狀云。山地的霧山地的霧以輻射霧為主，它出現的頻率一般隨海拔高度的增高而遞減，冬季多于夏季。山地的降水山地降水總的說來比平原地區(qū)充沛，但因地形、海拔高度、坡向等影響，降水分布很不均勻。山地迎風坡的云帽狀云一、山地飛行氣象特點（三）山地飛行應注意的問題山地云層?；\罩山峰，在云中飛行應保持越山的安全高度，避免撞山。在迎風坡上低于

0℃

的云中飛行，往往會有較強的飛機積冰。在山地飛行時飛機真高度變化急劇，無線電領航設備性能變差，在把握飛行高度上易產生誤差或造成迷航。山地對流云發(fā)展強盛，且早于平原地區(qū)，多山地區(qū)一般中午

11～12

時就可能有雷暴發(fā)生，故在飛行時應注意積雨云，以防雷擊。山地的風有明顯的地方性特點，在水平方向或垂直方向上短距離內都可能有很大的變化。二、高原氣象特點（一）高原的氣溫、氣壓和空氣密度高原氣溫

：高原氣溫總的特點是：比同緯度平原地區(qū)低，日變化也更大。高原氣壓：高原氣壓較低，各地相差也很大。高原空氣密度：高原山地由于海拔高、氣壓低、空氣密度小。（二）高原的氣流風速大風的分布不均和變化顯著高原山區(qū)的亂流比一般山地更為強烈氣流越過昆侖山口的剖面示意圖二、高原氣象特點（三）高原的云和降水1.

高原的云云形豐富，多積狀云。云高混亂，很少中云。高原山區(qū)能產生特殊的地形云。氣流繞過山峰時形成的旗云2.

高原的降水高原地區(qū)的降水與輸送水汽的氣流有密切關系。高原上雨季、干季分明。高原降水的另一重要特點是多夜雨。雷暴和冰雹是高原天氣的又一特點。第五節(jié)沙漠地區(qū)及海上飛行氣象條件一、我國沙漠地區(qū)飛行氣象特點（一）氣溫和風我國西北及北部地區(qū)地處亞洲內陸，屬干燥氣候區(qū)。氣溫年較差顯著，夏季十分炎熱。冬季，這些地區(qū)又是冷空氣南侵的必經之路，常因冷空氣爆發(fā)南下形成寒潮，使廣大地區(qū)氣溫驟降。西北地區(qū)是我國內陸大風的多發(fā)區(qū)之一，全年都有大風出現。（二）云和降水我國西北、北部地區(qū)以干旱著稱，全年平均少云天數多于其他地區(qū)，年平均總云量為

3～

4

成，而年平均低云量則更少。西北、北部地區(qū)是我國年降水量最少的地區(qū)，絕大部分地區(qū)平均年暴雨日數都小于

1，年降水量極少。一、我國沙漠地區(qū)飛行氣象特點（三）沙漠和荒漠地區(qū)飛行應注意的問題沙漠和荒漠地區(qū)人煙稀少，地形復雜，天氣多變，且氣象測站較少。飛行中要及時了解降落站天氣變化和實況。荒漠地區(qū)地標稀少，尤其在地表低層有吹雪、風沙等影響視程，不能辨別地標時容易發(fā)生迷航。夏季午后在沙漠高溫機場起降，因道面溫度高，滑