低空风切变的形成过程及对航空飞行的危害探究--中国期刊网

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低空风切变的形成过程及对航空飞行的危害探究

发表时间：2021/8/9 来源：《探索科学》2021年7月13期作者：董骏曹响龙

[导读] 在飞机起飞和着陆过程中，低空风切变是被国际航空界公认的危险天气现象之一。由于低空风切变的强度大、持续时间短、尺度小、突发性强等特点，很难对其进行精准预报，增加了航空飞行难度。基

内蒙古锡林浩特民航机场有限责任公司董骏曹响龙 026000

摘要：在飞机起飞和着陆过程中，低空风切变是被国际航空界公认的危险天气现象之一。由于低空风切变的强度大、持续时间短、尺度小、突发性强等特点，很难对其进行精准预报，增加了航空飞行难度。基于此，本文结合低空风切变的形成过程，探讨了低空风切变对航空飞行的危害，并提出了几点加强低空风切变预测预报措施。
关键词：低空风切变   形成过程   航空飞行   危害
        引言
        风切变对航空飞行的影响巨大，尤其是低空风切变对其的危害更加明显。近些年来，航空事业的快速发展，因低空风切变引发的航空安全事件不断增多。因此，国内外航空气象界对风切变加大了研究力度，由于低空风切变的强度大、持续时间短、尺度小、突发性强等特点，对其进行精准预报有很大难度存在。飞行员应结合自身的实践经验，对风切变知识进行熟练掌握，在航空飞行中尽量避开风切变影响区域，以提升航空飞行安全。
        1、低空风切变的形成过程
        1.1雷暴天气
        雷暴是低空风切变形成的最主要因素，若雷暴出现时处于下降状态的气流会有两种不同形态的风切变出现。前者是出现雷暴单体下，下击暴流的变化会形成风切变，这种类型风切变产生时的主要特点是影响范围小，且持续时间短，影响强度却相对较大；后者则是雷暴产生的低空风切变现象，一旦雷雨中的下冲气流到达地面后，该天气条件下将会有强烈的冷性气流产生，并不断向四周进行传播，传播距离同雷暴之间相差12~25km，并促使暖湿气流入流抬升进而有阵风峰出现，使得雷暴大范围内出现180°风向变化，进而形成了强顺风切变和强逆风切变，一部分强风切变因距离雷暴主体较远，在观测过程中很难及时察觉，将严重威胁航空飞行安全。结合历史资料不难发现锡林浩特民航机场出现的风切变大都是雷暴天气引起的，其主要特点是强度大、持续时间短，主要出现在春季和夏季。
        1.2地形地物
        地形地物也在一定程度上影响低空风切变的形成，大部分机场在建设过程中都会选择在偏远的远离市区的区域，地段较为复杂，这类地形的建筑物、树木、小河较多，这种复杂地形对盛行风的流动以及低空风切变均会造成影响，特别是飞机在起降过程中，若是飞机低俗飞行，很容易造成飞行时逆风起落，逆风的存在会降低飞机飞行速度，甚至是不能准确应对低空风切变对其的影响，严重的情况会引发坠机事故，将会造成恶劣的社会影响。
        1.3辐射逆温层
        在秋冬季节晴朗的夜间，由于地面辐射的强降温作用，使得低空出现逆温层，逆温层的出现不利于上层风动量下传，在逆温层上面堆积有大量的动量，较大风速作用下会有急流形成，由于逆温层下面的地面风强度较弱，促进了逆温风切变的出现，相较于雷暴和锋面风切变，这种类型风切变的强度较弱，但是季节性变化规律较强。由于机场的夜间航班量相对较少，很难对该种类型的风切变进行准确监测，一旦遇到这种类型的风切变需要引起注意。
        2、低空风切变对航空飞行的危害
        2.1顺风切变的影响
        在顺风切变出现时，飞机着陆的过程中空中速度会快速下降，造成升力成倍降低，飞机很难沿着正常下滑线下滑，高度开始下降，若是顺风切变较为严重，空速减少幅度过大，飞机极易进入到失速状态，高度下降情况将会更加明显，对于航空飞行的危害更大。若是在相对较高的高度上出现风切变，飞行员有充足的时间对飞机进行控制，应加大油门，提升空中速度，在空中速度增加到一定数值后，可以通过拉杆使飞机回到正常下滑线上。

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若是在较低高度处遇到低空风切变，此时的修正动作还不甚完善，很难有充足的时间确保飞机回到正常下滑线上，受到顺风的影响，飞机极易可能冲出跑道，若是风切变高度进一步下降，飞机很难有充足的时间改变，由于掉高较为迅速，在没有进入跑道就已经接地，极易引发安全事故。
        2.2逆风切变的影响
        在出现逆风切变时，因相对气流的增加，此时的空速会增大，进而出现附加升力，使得飞机在进近过程中比正常下滑道要高出很多。飞行员在修正的过程中，若是因修正过多，会导致飞机空速大幅度下降，使得飞机掉到下滑线以下，若是高度比较低会导致进场过低，对飞行安全产生影响，严重的情况下会出现跑道外接地。在修正的过程中，需要实时监控检查高度和空速表，但是要避免因修正不足出现高高度、小低速接地，进而出现重着陆，将会危害飞机结构。
        2.3垂直风切变的影响
        垂直风切变是所有风切变对航空危害最大的，受到垂直方向上风切变的直接作用，飞机机体会有气动作用力出现，会将飞机的平衡状态打破，进而对飞机的载荷及高度产生影响，再加上飞行速度过快，很难进行改变。垂直风切变的下降气流会对飞机着陆、起飞状态造成不同程度的影响，尤其是在强雷暴天气下的起飞着陆，飞机极易遇到下降气流或者是下冲气流，因此时的飞行速度和功率较小，高度相对较低，下降气流的气动力将会直接作用到飞机上，进而为飞机在垂直方向上施加强度较大的向下作用力，使得飞机高度快速下降，为了对该力进行平衡，需要比正常值要高出很大的升力，因飞行高度下降，改变的时间较短，极易引发航空飞行事故。飞行过程中需要认真观察，避免飞机误入到垂直风切变中。飞机起飞过程中，飞行高度低，剩余功率较小，极易遭受强下降气流，飞机高度快速下降，几乎没有改变的余地，由于不能及时作出反应，飞机将会撞地。因此，在低空风切变出现的过程中，尽量避免飞机起飞。对于垂直向上的风切变，其对飞机的影响主要作用在机翼载荷上，使得机翼负载量增加，会在一定程度上损害机翼或机身，威胁着航空飞行安全。
        2.4侧风切变的影响
        在切风切变出现的情况下，飞机起飞和进近着陆过程中会与原有的航道发生偏离，进而出现滚转，使得升力受损，增加了方向控制的难度。若是风切变强度过大，偏离过多，需要即可复飞。在可以修正范围内，会造成飞机带侧滑坡度，危害着着陆安全，若是处理不好极易引起飞机带侧接地冲出跑道。若是航空飞行中出现侧风切变，应注意落地的飞机纵轴方向至少在跑道着陆区内，且与跑道中心线平行。
        3、加强低空风切变预测预报措施
        3.1 提高风切变目视判别能力
        通常情况下，雷暴冷性外流气流的尘云是引发风切变的主要云系。在雷暴天气临近时，需对雷达速度和风场图像加强监测，若是有明显的速度辐合区、辐散区和大风区出现，或者是有明显的风向突变出现在底层风场，需第一时间发布机场警报和趋势预报。若是南北跑道的风向变差在120°以上，或者是风速差在3m/s以上，也极易出现风切变，需及时发布警报。
        3.2 发布预警预报信息
        在接收到航空器报告后，应及时发布机场警报，通过新媒体和多媒体传播平台第一时间向管制、运管、机场发布信息，并加强临时天气会商，结合气象观测资料和前期数据分析，及时通报预报结果，在机场实况报文中增加风切变趋势预报。
        3.3提高低空风切变预报水平
        预报低空风切变有很大难度存在，预报人员应对现代化的监测设备进行充分利用，认识到低空风切变预报对航空飞行安全的重要性，并具备高度的责任意识，对业务学习加强培训，加大低空风切变的监视力度，进一步提升预报水平。
参考文献：
[1]黄冠.低空风切变的形成过程以及影响飞行安全的因素[J].科技展望,2015(15).
[2]桑会文.浅析低空风切变和飞行安全[J].科技创新导报,2012(12).
作者简介：董骏（1976.06）男，汉族，内蒙古自治区锡林郭勒盟锡林浩特市人，本科学历，助理工程师，职业:气象预报。