雷暴天氣及雷達的使用

1、雷暴天氣及雷達的使用根據(jù)NASA早期對航空安全報告系統(tǒng)的報告數(shù)據(jù)的分析，有相當一部分飛機事故及事 故征候是由不同的外界環(huán)境因素導(dǎo)致的。不幸的是，相比較人的因素或飛機系統(tǒng)故障引發(fā)的 事故或事故征候，航空業(yè)在環(huán)境因素上的影響最小。認識到這一點，我們所能做的就是通過 加強訓(xùn)練來減少不利的環(huán)境因素帶來的危害。在我們?nèi)粘ｏw行中遇到的不利外界環(huán)境因素有很多，其中有相當一大部分是由天氣造成 的，例如顛簸，積冰等。而雷暴只是這些不利因素的一小部分，但因為它在我們商業(yè)飛行中 較為常見且?guī)淼奈：νǔ］^為嚴重，所以在這里我認為有必要詳細討論一下雷暴天氣的一 些基本情況以及作為飛行員應(yīng)該如何合理使用記載雷達來避開不

2、利的天氣。首先，雷暴的形成及特征。雷暴大體上有兩種類型：氣團型和鋒面型。氣團型雷暴可在不穩(wěn)定大氣中隨時出現(xiàn)，并且由地球局部表面受熱而發(fā)展，受熱空氣 上升冷卻以形成積狀云。當積狀云繼續(xù)發(fā)展，在云的上部降水形成并下落。降水是該型雷暴 成熟期開始和存在下降氣流的征兆。大約一小時后，受熱的上升氣流被降水切斷，熱量散發(fā) 后雷暴消散。在下沉氣流和降水冷卻氣流的作用下許多雷暴產(chǎn)生一道相關(guān)的冷空氣陣風鋒 面。這些陣風鋒面通常氣流非常紊亂，導(dǎo)致非常嚴重的飛機性能喪失，尤其是在起飛或進近 過程中。氣團型雷暴的周期：鋒面型雷暴與大的天氣系統(tǒng)的鋒面，高空低壓槽有關(guān)。鋒面型雷暴通常呈長線狀，持 續(xù)幾個小時，產(chǎn)生大到暴雨

3、或冰雹，產(chǎn)生強烈的陣風甚至龍卷風。這些更危險的雷暴在形式 上最重要的區(qū)別是在這種雷暴中不同高度上存在水平方向上巨大的風（方向和速度）的變化。 降水從受熱的上升氣流中落下導(dǎo)致一個更長的雷暴發(fā)展期。一個典型的鋒面型雷暴的下沉氣 流的柱狀范圍相當大，直徑可達到1到5海里，由此而產(chǎn)生的向外的氣流可能會導(dǎo)致水平方向上很大的風速改變。鋒面型雷暴的圖示:其次，雷達的特點。自1980年后作為在所有新飛機上標準配備的雷達，具有低發(fā)射功率，平板天線，數(shù)字 化處理，窄波束和彩色顯示的特性。這些全新技術(shù)的先進雷達提供了很大的可靠性和新的顛 簸探測方式，同時也要求新的操作方式。平板天線：從老式拋物線天線發(fā)射出的波的部分

4、能量會在側(cè)波束上有所散失，導(dǎo)致在 低高度上更多的地面雜波和在主波束邊緣周圍更多的近距離的天氣回波。平板天線發(fā)射一束 窄的集中的長距離波束，在很大程度上減少了側(cè)波束并且將更多能量集中在主波束上。因為 損失了側(cè)波束，天線俯仰角控制就變得很關(guān)鍵，當我們接近雷暴或減小距離時，天線角必須 向下調(diào)整以避免錯過重要的天氣回波。拋物線天線與平板天線的區(qū)別：顯示：在雷達上的不同的彩色顯示表示不同的降水率。顏色回波強度降水率黑色非常弱或無小于.7mm/h綠色弱.7-4mm/h黃色非常強 強4-12mm/h紅色強12mm/h紫色非常強25mm/h顛簸探測:在多普勒技術(shù)的運用下，顛簸探測的顯示更為直接和準確，但是在探

5、測過程中降水仍然 是一個必須的組成部分。晴空顛簸無法被探測到。通過衡量飛機縱軸方向上降水的速度，雷 達顯示那些在飛機前進方向上降水速度超過11mm/h的回波。受發(fā)射能量及脈沖頻率的限制， 顛簸探測模式只在50nm內(nèi)有效。地面雜波抑制（GCS）:地面雜波抑制與顛簸探測模式一樣運用多普勒雷達的頻率特性，但是任何水平方向上移 動速度小于2英里/小時的目標將被認為是地面回波而被清除。那些速度在2-11英里/小時 的目標被認為是降水回波。而那些移動速度超過11英里小時的目標被認為是顛簸區(qū)降水的 回波。由于地面雜波抑制將任何速度小于2英里/小時的目標識別為地面回波，所以地面雜 波抑制模式不應(yīng)被連續(xù)使用，而

6、是用于快速的回波分析然后關(guān)閉。飛行中雷達的使用：起飛及爬升：起飛前將雷達天線角度向上調(diào)到可以掃描離場航跡的天氣狀況。起始爬升時天線角度 應(yīng)保持在向上位以避免地面雜波并與飛機的爬升角度相符合。以下是根據(jù)飛機爬升率計算出的飛機爬升角:1000英尺/分鐘2000英尺/分鐘3000英尺/分鐘240節(jié)（地速）2.35 度4.70 度7.03 度480節(jié)（地速）1.17 度2.35 度3.53 度由飛機慣導(dǎo)控制的天線的穩(wěn)定是以地平線而不是以飛機的縱軸作為參考。根據(jù)表中的 數(shù)值可以看出，在整個飛機爬升階段的所有速度范圍內(nèi)，為使雷達掃描的角度始終與飛機爬 升軌跡相匹配，一個在飛機爬升中合適的天線角度應(yīng)約等于飛

7、機爬升率的千位數(shù)值（根據(jù)雷 達的不同該值略有差異），即飛機的爬升率為2000英尺/分鐘，則天線角度為+2度,這樣即 可避免雷達天線掃描到低于飛機軌跡的天氣。而范圍的選擇應(yīng)根據(jù)飛機的速度以及回波的方 位。巡航：巡航時通常情況下天線角度應(yīng)調(diào)整到以使在顯示屏外緣顯示的地面回波幾乎看不到。 在巡航高度不變時除非是改變顯示距離，否則天線角度不應(yīng)作過多的調(diào)整。因為根據(jù)雷達波 束的特性，掃描距離越遠，探測到低于飛機高度的回波的高度越低。在一定距離范圍內(nèi)，保 持一個恒定的天線角度飛行，對于穿越了飛機高度的天氣回波將始終保持一定的強度顯示， 而對于低于飛機高度的天氣，回波會逐漸減弱直至消失。應(yīng)該注意到的是，對于

8、在巡航中保持一個固定的接近0度的天線角度飛行也可能顯著 降低雷達的有效性。因為雷達只能探測到以雨滴濕冰雹或大的雪花等形式存在的液體物質(zhì)， 除非是雷達波束對準在或低于天氣中的0度等溫線，否則可能不會有足夠的潮濕液態(tài)顆粒以 形成回波并顯示在雷達屏幕上。下降：在15000英尺以上的下降中天線角度應(yīng)在每下降10000英尺時向上調(diào)整1度，15000英 尺以下，每下降5000英尺時向上調(diào)整1度。作為參考，天線角度的調(diào)整可以使用與巡航是 一樣的方式，即在任何高度始終降天線角度調(diào)整到以使地面回波恰好不顯示在屏幕外緣。范 圍的選擇應(yīng)調(diào)整到可以掃描到整個進場路線。在大范圍的強烈天氣下，應(yīng)先選用一個較大的 距離范圍

9、來計劃一個安全的繞飛路線，然后選用一個較小的距離范圍來顯示所需進入?yún)^(qū)域的 天氣細節(jié)。繞飛注意事項及方法：回波的顏色及形狀：任何超過一種顏色的天氣回波都將存在顛簸，即使在綠色區(qū)域。較窄的顏色梯度顯示了 強烈的顛簸區(qū)，在短時內(nèi)改變了形狀或大小的回波也存在潛在的顛簸可能。強對流天氣的其 他主要指示有：手指形，鉤形，扇形，馬蹄形的回波。這些形狀的回波都應(yīng)避開即使它們是 綠色的。在判斷雷暴的強度上回波的形狀與顏色一樣重要對于大范圍同種顏色的回波，根 據(jù)強度可以適當調(diào)整繞飛方向和距離。需要注意的是，考慮到地域差別，相同顏色及形狀的 回波在強度上可能會有所不同，即在氣候相對干燥的地域可將顯示的回波強度提高一

10、個級別 來對待。繞飛方向：綜合考慮地形，飛機性能及風向的影響。如可能則向地形較好方或上風方向繞飛，飛機 性能許可時也可上升高度從云頂通過。計算云體高于飛機高度值的方法是：天線角度X云體 距離X 100，單位是英尺。如天線角度是1，回波距離是50nm，則云頂高于飛機目前高度5000 英尺。在大范圍的復(fù)雜天氣繞飛時，還需注意雷達回波的盲區(qū)，即距離飛機較近的強烈回波 可能將衰減同方向上距離較遠的較弱的回波。在判斷不明的情況下可選擇更大的繞飛距離。等待或備降：經(jīng)常會出現(xiàn)雷雨將機場覆蓋飛機無法起降的情形。這時我們可根據(jù)雷暴形成的原因及相 關(guān)的地域特點確定是等待還是備降。通常氣團型雷暴發(fā)生較為突然，持續(xù)時間短，而鋒面型 雷暴形成前有一定征兆，并且持續(xù)時間較長。了解了這些再考慮到地域及風向風速和機上剩 余油量的影響，我們就可