第4章無(wú)人機(jī)-氣象

氣象與飛行大氣成分與結(jié)構(gòu)航空氣象要素常見(jiàn)的天氣系統(tǒng)危害航空運(yùn)輸?shù)奶鞖猬F(xiàn)象大氣成分與結(jié)構(gòu)氣象與飛行根據(jù)大氣層中溫度隨高度變化，大氣層分為：大氣層對(duì)流層平流層中間層電離層/暖層散逸層飛行環(huán)境氣層特征對(duì)流層對(duì)流層上界高度低緯度大于高緯度夏季大于冬季低緯度（南北緯30°之間）上界高度為17~18km中緯度（緯度30°~60°）上界高度為10~12km高緯度（緯度60°以上）上界高度為8~9km赤道每上升1000米氣溫下降大概6.5度，即對(duì)流層中平均氣溫垂直遞減率為0.65°C/100m；在對(duì)流層中也會(huì)出現(xiàn)氣溫對(duì)高度的升高而升高或者在一段高度內(nèi)氣溫保持恒定的情況，即“逆溫層”或“同溫層”；夜間，近地表可能出現(xiàn)逆溫，即氣溫隨高度增加而升高；逆溫有利于形成霧；氣溫對(duì)飛行速度、滑跑距離等影響①影響飛機(jī)平飛最大速度：氣溫低時(shí)，空氣密度大，推力增大，盡管空氣阻力也增大，但阻力增大數(shù)值不及推力增大；②影響飛機(jī)滑跑距離：氣溫高時(shí)，空氣密度小，使發(fā)動(dòng)機(jī)推力減小，飛機(jī)增、減速慢，飛機(jī)滑跑距離增長(zhǎng)；相反，氣溫低時(shí),空氣密度大，飛機(jī)增、減速快，飛機(jī)滑跑距離就短一些；③影響能耗、升限、載荷：④影響飛機(jī)空速表和高度表的示值：空速表和高度表是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)密度和標(biāo)準(zhǔn)氣溫設(shè)計(jì)。

氣象與飛行——?dú)鉁貧鉁卮怪弊兓坝绊懀簹庀笈c飛行——?dú)鉁貙?duì)流層氣溫垂直變化及影響：1500m對(duì)流層下層（1500m以下）6000m對(duì)流層中層（下層頂?shù)?000m）對(duì)流層上層（中層頂?shù)綄?duì)流層頂）對(duì)流層下層的空氣運(yùn)動(dòng)受地形擾動(dòng)和地面摩擦力作用最大，氣流混亂中層受地表影響較小，氣流相對(duì)平穩(wěn)，可代表對(duì)流層氣流的基本趨勢(shì)，云和降水多出現(xiàn)在中層；上層受地面影響更小，水汽含量很少，氣溫通常在0°C以下，云多由冰晶和過(guò)冷水滴組成。氣象與飛行——?dú)鉁仄搅鲗託鉁卮怪弊兓坝绊懀浩搅鲗又饕芴?yáng)紫外線輻射影響，氣溫隨著高度升高而升高太陽(yáng)輻射通過(guò)大氣層，約有24%會(huì)被大氣直接吸收平流層飛行的優(yōu)點(diǎn)：能見(jiàn)度好、氣流平穩(wěn)、空氣阻力小氣象要素是表征大氣物理狀態(tài)、物理現(xiàn)象以及某些對(duì)大氣物理過(guò)程和物理狀態(tài)有顯著影響的物理量,主要包括氣溫氣壓、濕度、風(fēng)、云、降水、能見(jiàn)度蒸發(fā)、輻射、日照以及各種天氣現(xiàn)象,其中氣溫、氣壓和濕度又稱三大基本氣象要素。氣象與飛行氣溫是衡量空氣冷熱程度的物理量,它實(shí)質(zhì)上是空氣分子平均動(dòng)能大小的宏觀表現(xiàn)。一般情況下我們可將空氣看作理想氣體,這樣空氣分子的平均動(dòng)能就是空氣內(nèi)能,因此氣溫的升高或降低代表了空氣內(nèi)能的增加或減少。氣象與飛行——?dú)鉁財(cái)z氏溫標(biāo)華氏溫標(biāo)開(kāi)氏溫標(biāo)(絕對(duì)溫標(biāo))氣象與飛行——?dú)鉁財(cái)z氏溫標(biāo)將標(biāo)準(zhǔn)狀況下純水的冰點(diǎn)定為0℃,沸點(diǎn)定為100℃,其間分為100等分,每一等分為1C華氏溫標(biāo)是將純水的冰點(diǎn)定為32°F,沸點(diǎn)定為212°F,其間分為180等分,每等分為1°F。（可見(jiàn)1℃與1°F是不相等的）氣象與飛行——?dú)鉁亟^對(duì)溫標(biāo)亦稱開(kāi)氏溫標(biāo)，用符號(hào)K表示。規(guī)定攝氏零度以下273.15°C為零點(diǎn)，稱為絕對(duì)零點(diǎn)。其分度法與攝氏溫標(biāo)相同(即絕對(duì)溫標(biāo)上相差1K時(shí)，攝氏溫標(biāo)上也相差1°C);所不同的只是絕對(duì)溫標(biāo)上水的冰點(diǎn)定為273.15K，沸點(diǎn)定為373.15K。K開(kāi)爾文，為熱力學(xué)溫標(biāo)或稱絕對(duì)溫標(biāo)，是國(guó)際單位制中的溫度單位。C=5/9（F-32）F=9/5C+32K=C+273.15氣象與飛行——?dú)鉁貧鈮杭创髿鈮簭?qiáng)—是指與大氣相接觸的表面上，空氣分子作用在單位面積上的力。這個(gè)力是由空氣分子對(duì)接觸面的碰撞而引起的，也是空氣分子運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的壓力。常用的氣壓?jiǎn)挝挥邪倥粒╤Pa)和毫米汞柱（mmHg)航空上常用的氣壓氣象與飛行——?dú)鈮罕菊練鈮簣?chǎng)面氣壓修正海平氣壓標(biāo)準(zhǔn)海平面氣壓是指氣象臺(tái)（站）氣壓表所在高度處的氣壓，一般由水銀氣壓表測(cè)得，經(jīng)過(guò)修訂后，其數(shù)值即可表示當(dāng)時(shí)本站高度上的氣壓值，稱為本站氣壓。它是氣象臺(tái)（站）測(cè)量氣壓和研究氣壓的最基本數(shù)據(jù)，也是推算其它各種氣壓值的基礎(chǔ)。本站氣壓氣象與飛行——?dú)鈮盒拚Ｆ矫鏆鈮篞NH由于各測(cè)量站海拔高度不同，本站氣壓不便于相互比較，為了分析和研究氣壓水平分布情況，將各地測(cè)得的本站氣壓訂正到海平面高度。修正海平面氣壓就是指本站氣壓按標(biāo)準(zhǔn)大氣推算到海平面高度處（我國(guó)以黃海海面為基準(zhǔn)）的氣壓值。海拔高度大于1500m的測(cè)站不推算修正海平面氣壓，因?yàn)橥扑愠龅暮Ｆ矫鏆鈮赫`差可能過(guò)大，失去意義。氣象與飛行——?dú)鈮簣?chǎng)面氣壓是指機(jī)場(chǎng)跑道上的氣壓，一般規(guī)定為離機(jī)場(chǎng)跑道3米高處的氣壓，它大致相當(dāng)于飛機(jī)停在機(jī)場(chǎng)跑道時(shí)，飛機(jī)氣壓高度表所在高度的氣壓。場(chǎng)面氣壓QFE氣象與飛行——?dú)鈮簶?biāo)準(zhǔn)海平面氣壓QNE國(guó)際民航組織統(tǒng)一采用的標(biāo)準(zhǔn)海平面大氣壓大氣處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的海平面氣壓稱為標(biāo)準(zhǔn)海平面氣壓，其值為1013.25hPa或760mmHg?？諝鈽?biāo)準(zhǔn)密度為1.2250kg/m3海平面氣壓是經(jīng)常變化的，而標(biāo)準(zhǔn)海平面氣壓是一個(gè)常數(shù)。氣壓及其影響：?與高度、溫度有關(guān)；影響滑跑距離：氣壓越低（空氣密度越?。?，飛機(jī)推力減小，滑跑距離拉長(zhǎng)；?氣壓是形成復(fù)雜天氣的主要因素之一氣象與飛行——?dú)鈮簹庀笈c飛行——?dú)鈮簢?guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1920-80標(biāo)準(zhǔn)大氣規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)海平面重力加速度g=9.80665m/s2海平面空氣密度ρ=1.2250kg/m3海平面氣壓P0=1013.25hPa=760mmHg=1個(gè)大氣壓在海拔11000m以下，氣溫直減率為0.65°C/100m在11000~20000m，氣溫不變，為-56.5°C在20000~30000m，氣溫直減率為-0.1°C/100m大氣成分與結(jié)構(gòu)氣象與飛行18000ft以上的空氣重量?jī)H是海平面的一半·了解溫度對(duì)飛行的影響·掌握相對(duì)濕度的概念·空氣的飽和程度·航空氣象因素氣象與飛行——溫濕度1，氣溫為什么會(huì)影響飛行呢？·氣溫影響空氣密度與空氣流速，從而影響飛行2，氣溫對(duì)飛機(jī)起飛和降落的影響·隨著氣溫的變化，空氣密度也在變化。氣象與飛行——溫度空氣密度與氣壓成正比，與氣溫成反比氣溫↑空氣密度↓氣壓↓升力↓滑跑距離↑氣溫↓空氣密度↑氣壓↑升力↑滑跑距離↓空氣濕度·空氣中的水汽含量的多少相對(duì)濕度·空氣中水汽壓與飽和水汽壓的百分比

空氣中水汽含量越高，水氣壓越大，相對(duì)濕

度越大·氣溫越高，可容納的水汽就越多

溫度升高，飽和狀態(tài)下水氣壓增大，可容納

水汽含量增加，相對(duì)濕度減小露點(diǎn)：水汽含量一定，氣壓一定，氣溫降低到空氣達(dá)到水汽飽和的溫度，就叫做露點(diǎn)。

氣壓一定，露點(diǎn)的高低可以表示空氣中的水汽含量氣象與飛行——濕度·對(duì)流產(chǎn)生的原因·對(duì)流沖擊·風(fēng)的模式·障礙物對(duì)風(fēng)的影響大氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)大氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)空氣對(duì)流產(chǎn)生原因：·地球表面受熱不均引起空氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)·熱脹冷縮原理·地球自傳偏向力·空氣與空氣間的相互作用力（沖擊力）大氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)地球自轉(zhuǎn)偏向力由地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的額外力偏向力主要影響風(fēng)的方向，從而導(dǎo)致了空氣的運(yùn)動(dòng)方向變化特點(diǎn)：偏轉(zhuǎn)程度根據(jù)緯度不同而變化·在極地偏轉(zhuǎn)程度最大·在赤道降低為0大氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)空氣對(duì)流之間的作用力稱為對(duì)流沖擊力（垂直運(yùn)動(dòng)）對(duì)流沖擊力冷空氣暖空氣大氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)對(duì)流沖擊力分為兩類·熱力對(duì)流：地面受熱溫度不均勻·動(dòng)力對(duì)流：機(jī)械抬升-山坡空氣空氣大氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)風(fēng)對(duì)飛行的影響：?風(fēng)向（水平、垂直）、風(fēng)速；?氣象上的風(fēng)向是指風(fēng)的來(lái)向；?風(fēng)速：lm/s=3.6km/h?風(fēng)向風(fēng)速儀、測(cè)風(fēng)氣球、風(fēng)袋、多普勒測(cè)風(fēng)雷達(dá)?低空風(fēng)切變；順風(fēng)、側(cè)風(fēng)都是危險(xiǎn)因素；?帶來(lái)?yè)P(yáng)沙、沙塵暴天氣。氣象與飛行——風(fēng)障礙物對(duì)風(fēng)的影響：氣象與飛行——風(fēng)地面建筑物有關(guān)的湍流強(qiáng)度依賴于障礙物的大小和風(fēng)的基本速度在山地，風(fēng)沿著迎風(fēng)側(cè)平穩(wěn)地向上流動(dòng)，越過(guò)山頂后，會(huì)在背風(fēng)坡形成亂流，所以飛機(jī)飛行應(yīng)避免或盡快脫離背風(fēng)坡。風(fēng)·在山谷飛行，向下強(qiáng)烈氣流明顯·迎風(fēng)側(cè)氣流平穩(wěn)上升，有助于飛機(jī)抬升；背風(fēng)側(cè)氣流湍急，使飛機(jī)靠近山體山谷風(fēng)氣象與飛行——影響航行的特殊天氣氣象與飛行——風(fēng)的指向器·空氣總是尋找低壓區(qū)，氣流由高壓流向低壓風(fēng)的模式·氣象上的風(fēng)向是指風(fēng)的來(lái)向風(fēng)是由空氣流動(dòng)引起的一種自然現(xiàn)象·在北半球，高壓向低壓區(qū)流動(dòng)的空氣向右偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一個(gè)順時(shí)針循環(huán)，低壓區(qū)自產(chǎn)生逆時(shí)針循環(huán)?！わL(fēng)的模式：高壓區(qū)風(fēng)和低壓區(qū)風(fēng)低壓區(qū)高壓區(qū)氣象與飛行——風(fēng)的模式逆風(fēng)起飛由于能產(chǎn)生飛機(jī)的附加進(jìn)氣量，因而增大飛機(jī)運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)的方向穩(wěn)定性和操縱性。順風(fēng)時(shí)，則相反，增大了起飛和著陸的滑跑距離，使起飛時(shí)飛機(jī)的穩(wěn)定性和操縱性變壞，起飛和陸變得困難。飛機(jī)的起飛和著陸，通常是在逆風(fēng)條件下進(jìn)行的。因?yàn)槟骘L(fēng)能使離地速度和著陸速度減小，因而，也就能縮短飛機(jī)的起飛滑跑距離和著陸滑跑距離。氣象與飛行——重要天氣系統(tǒng)重要天氣系統(tǒng)氣團(tuán)：指在水平方向上，溫度、濕度、穩(wěn)定度等物理特性相近的比較均勻的大塊空氣。鋒面：冷暖氣團(tuán)交界處形成的狹窄過(guò)渡帶稱為鋒，又稱鋒面。氣象與飛行——重要天氣系統(tǒng)氣團(tuán)概念及形成條件概念：在水平方向上大氣的物理屬性(溫度、濕度和穩(wěn)定度)，比較均勻的大塊空氣塊；水平尺度達(dá)到幾百至幾千公里，垂直尺度約幾公里到十幾公里。大范圍的性質(zhì)比較均勻的下墊面；熱源：地表輻射；濕源：地表水汽蒸發(fā)；具備適當(dāng)?shù)牧鲌?chǎng)條件，使大范圍的空氣能在源地上空停留較長(zhǎng)的時(shí)間或緩慢移動(dòng)。氣團(tuán)形成的條件：氣象與飛行——?dú)鈭F(tuán)大氣處在不斷的運(yùn)動(dòng)中，當(dāng)氣團(tuán)在廣闊的源地上取得大致與源地相同的物理屬性后，離開(kāi)源地移至與源地性質(zhì)不同的下墊面時(shí)，二者間又發(fā)生了熱量與水分的交換，則氣團(tuán)的物理屬性又逐漸發(fā)生變化，這個(gè)過(guò)程稱為氣團(tuán)的變性。對(duì)于不同的氣團(tuán)來(lái)說(shuō)，其變性的快慢是不同的。一般說(shuō)來(lái)，冷氣團(tuán)移到暖的地區(qū)變性快，而暖的氣團(tuán)移到冷的地區(qū)變性慢。氣團(tuán)的變性氣象與飛行——?dú)鈭F(tuán)氣團(tuán)的分類按源地的溫度性質(zhì)，將氣團(tuán)分成北冰洋氣團(tuán)(北極氣團(tuán)和南極氣團(tuán))、極地氣團(tuán)、熱帶氣團(tuán)、赤道氣團(tuán)四大類；按源地的濕度性質(zhì)，又將氣團(tuán)分為海洋性氣團(tuán)和大陸性氣團(tuán)兩種。地理分類法：氣團(tuán)形成源地的地理位置按熱力分類：根據(jù)氣團(tuán)移動(dòng)時(shí)與其所經(jīng)下墊面的溫蟲(chóng)蚣比或兩個(gè)氣團(tuán)之間W溫S對(duì)比來(lái)劃分的分類為冷、暖氣團(tuán)氣象與飛行——鋒面氣象與飛行——鋒面鋒是一個(gè)不太規(guī)則的傾斜面，下面是冷空氣，上面是暖空氣。由于冷空氣比暖空氣重，因而，它們的交接地帶就是一個(gè)傾斜的交接地區(qū).鋒面的概念:鋒面分類:①冷鋒:是冷氣團(tuán)向暖氣團(tuán)方向移動(dòng)的鋒。暖氣團(tuán)被迫而上滑，鋒面坡度較大，冷暖兩方中，冷氣團(tuán)占主導(dǎo)的地位；②暖鋒：是暖氣團(tuán)向冷氣團(tuán)方向移動(dòng)的鋒。暖氣團(tuán)沿冷氣團(tuán)向上滑升，鋒面坡度較小，冷暖兩方中，暖空氣占據(jù)主導(dǎo)地位；③靜止鋒是由于冷、暖空氣勢(shì)力相當(dāng)、強(qiáng)度相當(dāng)時(shí)，它們的交鋒區(qū)很少移動(dòng)，這種鋒面稱為靜止鋒。冷鋒暖鋒飛行過(guò)程氣象與飛行——危害航空運(yùn)的天氣現(xiàn)象滑行起飛爬升航路巡航進(jìn)近著路滑行兩個(gè)主要階段起降階段時(shí)間不長(zhǎng)，發(fā)生事故的概率95%以上航行階段時(shí)間較長(zhǎng)，發(fā)生事故的概率5%以下因此主要考慮兩個(gè)階段：①起降②航行影響起降的特殊的特殊天氣起降事故中，除少數(shù)因故障和操縱外，大多數(shù)與天氣條件有關(guān)。嚴(yán)重影響的起降惡劣天氣重要有低空風(fēng)切變順風(fēng)切變從小的順風(fēng)區(qū)進(jìn)入大的順風(fēng)區(qū)從逆風(fēng)區(qū)進(jìn)入順風(fēng)區(qū)從大的逆風(fēng)區(qū)進(jìn)入小的逆風(fēng)區(qū)它使飛機(jī)空速減小，升力下降，使飛機(jī)不能保持高度而向下掉(沉降)(危害大)氣象與飛行——風(fēng)切變氣象與飛行——風(fēng)切變從小的逆風(fēng)區(qū)進(jìn)入大的逆風(fēng)區(qū)(逆風(fēng)加大)從順風(fēng)區(qū)進(jìn)入無(wú)風(fēng)或逆風(fēng)區(qū)(順風(fēng)變逆風(fēng))從大的順風(fēng)區(qū)進(jìn)入小的順風(fēng)區(qū)(順風(fēng)減小)它使飛機(jī)空速增加，升力增大，使飛機(jī)上升(抬升)(危害相對(duì)較小)逆風(fēng)切變氣象與飛行——風(fēng)切變從一種側(cè)風(fēng)或無(wú)側(cè)風(fēng)狀態(tài)，進(jìn)入另一種明顯不同的側(cè)風(fēng)狀態(tài)，分左側(cè)風(fēng)切變和右側(cè)風(fēng)切變；訪它使飛機(jī)發(fā)生偏航、側(cè)滑、滾轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，側(cè)風(fēng)較大且變化大時(shí)也很危險(xiǎn)，飛機(jī)會(huì)發(fā)生滾轉(zhuǎn)、帶坡度，是飛機(jī)偏離預(yù)定下滑著陸方向側(cè)風(fēng)切變氣象與飛行——風(fēng)切變垂直風(fēng)切變垂直風(fēng)切變是一種急劇的下降氣流，其尺度從幾百米到幾公里不等。它往往產(chǎn)生于雷暴、鋒面和逆溫之下。垂直風(fēng)切變一方面對(duì)飛機(jī)直接產(chǎn)生沖擊；另一方面：氣流撞地后，能激起巨大的渦流，形成強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)氣流，并產(chǎn)生水平切變。氣象與飛行——風(fēng)切變雷暴由積雨云產(chǎn)生的強(qiáng)烈對(duì)流性天氣(不穩(wěn)定氣層、充沛的水汽、足夠的沖擊力）雷暴分類一般雷暴(弱雷暴)：只伴有雷聲、閃電或陣雨的雷暴強(qiáng)雷暴：伴有暴雨、大風(fēng)、冰雹、龍卷風(fēng)等嚴(yán)重的災(zāi)害性天氣現(xiàn)象的雷暴一般雷暴結(jié)構(gòu)：

根據(jù)垂直氣流狀況可分為三個(gè)階段：積云階段、成熟階段、消散階段氣象與飛行——雷暴雷暴飛行影響雷暴是一種危及航空飛行安全的危險(xiǎn)天氣（閃電、雷鳴、暴雨、大風(fēng)、冰雹、積冰、嚴(yán)重時(shí)伴有龍卷風(fēng)、下?lián)舯┝?、低空風(fēng)切變）在雷暴中飛行，云中強(qiáng)烈的亂流使飛行發(fā)生嚴(yán)重顛簸，甚至使飛機(jī)處于無(wú)法控制狀態(tài)；云中大量的過(guò)冷水滴會(huì)使飛機(jī)發(fā)生結(jié)冰，降低飛行性能；閃電能嚴(yán)重干擾無(wú)線電通訊，甚至燒壞儀器；冰雹可能擊穿飛機(jī)蒙皮；產(chǎn)生風(fēng)切變（下?lián)舯┝鳎庀笈c飛行——雷暴影響航行的特殊天氣雷暴飛機(jī)顛簸飛機(jī)顛簸使飛機(jī)各部承受的載荷發(fā)生變化，可能造成部件損害儀表示度失常增大飛行阻力，增加燃油消耗，影響航程機(jī)組人員和旅客困乏疲憊容易造成恐飛癥飛機(jī)進(jìn)入擾動(dòng)空氣層后發(fā)生的左右搖晃、前后沖擊、上下拋擲及機(jī)身振顫等現(xiàn)象每次飛行幾乎都會(huì)遇到，一般不會(huì)有太大危險(xiǎn)氣象與飛行——影響航行的特殊天氣飛機(jī)積冰

主要分為三類：冰、霧凇、霜

形狀分為：槽狀冰、楔形冰、混合冰飛機(jī)航行時(shí)，大氣中的過(guò)冷水滴在飛機(jī)表面凍結(jié)成冰層的現(xiàn)象發(fā)生在飛機(jī)突出的迎風(fēng)部位積冰后飛機(jī)的空氣動(dòng)力性能變壞，影響穩(wěn)定性和操縱性，翼型變形，增加摩擦阻力和壓差阻力天線積冰將妨礙通訊聯(lián)系座艙蓋積冰使目視飛行發(fā)生困難冰屑脫落，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，造成發(fā)動(dòng)機(jī)損壞或熄火。大型民航客機(jī)一般都有防冰設(shè)備，除少數(shù)惡劣天氣情況下仍有積冰外，一般不會(huì)有太大危險(xiǎn)氣象與飛行——影響航行的特殊天氣高空急流指尚空中風(fēng)速超過(guò)30米/秒的強(qiáng)、窄氣流。高空急流的分布比較有規(guī)律青藏高原：北支西風(fēng)急流/南支西風(fēng)急流；夏季北移，冬季南移；南海地區(qū)：東風(fēng)急流在急流中風(fēng)的水平切變和垂直切變明顯，容易使氣流產(chǎn)生擾動(dòng)，從而造成飛機(jī)顛簸。氣象與飛行——影響航行的特殊天氣