航空氣象與飛行 影響飛行安全的氣象

三、影響飛行安全的氣象（1）飛機(jī)在大氣中航行，幾乎所有的氣象要素和天氣現(xiàn)象都會(huì)對(duì)飛行產(chǎn)生不同程度的影響，包括起飛、降落和空中飛行等各個(gè)階段飛機(jī)都會(huì)受到氣象條件的影響和制約。因此，飛機(jī)的飛行，除了靠科學(xué)的管理外，還與氣象因素密切相關(guān)。三、影響飛行安全的氣象（2）飛機(jī)起降的最低標(biāo)準(zhǔn)，也就是必須滿足的基本標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際上就是氣象標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于不同的機(jī)場(chǎng)、跑道、機(jī)型、飛機(jī)性能和不同的機(jī)長(zhǎng)，飛機(jī)起降的標(biāo)準(zhǔn)都可能是不一樣的。有時(shí)，旅客看見有的飛機(jī)起飛了，而自己的飛機(jī)卻不能起飛，有可能就是因?yàn)槠鸾禈?biāo)準(zhǔn)不一。因此，航空飛行安全與氣象條件密切相關(guān)，了解和掌握相關(guān)的航空氣象知識(shí)是航空飛行安全的重要保障。三、影響飛行安全的氣象——影響飛行的氣象要素氣壓氣溫氣壓會(huì)影響飛機(jī)的飛行高度。由于各地氣壓經(jīng)常變化，往往造成氣壓高度表指示的誤差。氣溫高低，可改變發(fā)動(dòng)機(jī)的推力、影響空速表、起落滑跑距離等等。氣溫高于標(biāo)準(zhǔn)大氣溫度時(shí)，會(huì)增加飛機(jī)起飛滑跑距離和上升爬高時(shí)間，降低飛機(jī)載重量。風(fēng)地面風(fēng)會(huì)直接影響飛機(jī)的操縱，高空風(fēng)會(huì)影響飛機(jī)在航線上的飛行速度和加油量。三、影響飛行安全的氣象——影響飛行的氣象現(xiàn)象（雷暴）雷暴是夏季影響飛行的主要天氣之一。閃電和強(qiáng)烈的雷暴電場(chǎng)能嚴(yán)重干擾中、短波無線電通訊，甚至使通信聯(lián)絡(luò)暫時(shí)中斷。雷暴產(chǎn)生的強(qiáng)降水、顛簸（包括上升、下降氣流）、結(jié)冰、雷電、冰雹和颮，均給飛行造成很大的困難，嚴(yán)重的會(huì)使飛機(jī)失去控制、損壞、馬力減少，直接危及飛行安全。雷暴區(qū)歷來被視為飛行活動(dòng)的“禁區(qū)”，如果必經(jīng)之道上有雷雨云封道，那么飛機(jī)是不能起飛的。因此，有時(shí)會(huì)遇到起飛機(jī)場(chǎng)和落地機(jī)場(chǎng)都是晴空萬里，但是飛機(jī)延誤或取消的情況，這有可能是因?yàn)轱w行必經(jīng)之道上存在雷暴等不利天氣。成熟階段的雷暴及其移動(dòng)三、影響飛行安全的氣象——影響飛行的氣象現(xiàn)象（雷雨1）強(qiáng)對(duì)流天氣多發(fā)生在積雨云形成的云系中，降雨范圍可大可小，有時(shí)東邊日出西邊雨，有時(shí)又會(huì)從河?xùn)|一直下到河西。當(dāng)強(qiáng)對(duì)流天氣（我們俗稱雷雨）出現(xiàn)的時(shí)候，往往在短時(shí)強(qiáng)降水的同時(shí)，伴隨著雷雨大風(fēng)、龍卷風(fēng)、冰雹等災(zāi)害性天氣。會(huì)給飛行造成很大的困難，嚴(yán)重的會(huì)使飛機(jī)出現(xiàn)失去控制、損壞、馬力減少等危險(xiǎn)狀況。三、影響飛行安全的氣象——影響飛行的氣象現(xiàn)象（雷雨2）強(qiáng)電子流形成雷擊，可以損壞雷達(dá)罩、天線、風(fēng)擋玻璃、機(jī)翼，輕則會(huì)導(dǎo)致機(jī)體燒蝕現(xiàn)象；強(qiáng)烈顛簸，可以造成機(jī)體結(jié)構(gòu)變形，當(dāng)然飛機(jī)中的乘客就更加危險(xiǎn)。三、影響飛行安全的氣象——影響飛行的氣象現(xiàn)象（雷雨3）如果在飛行中，突遇雷雨，飛機(jī)誤入積雨云或者進(jìn)入強(qiáng)降水區(qū)，容易誘發(fā)引起發(fā)動(dòng)機(jī)停車，而且使機(jī)翼、機(jī)身表面粗糙，阻力增加，有利迎角變小，升阻減少，失速速度增大，使飛機(jī)的空氣動(dòng)力性能嚴(yán)重降低。如果是在起飛降落的過程中進(jìn)入雷雨區(qū)，受下沉氣流的影響，可能遭遇低空風(fēng)切變，飛機(jī)會(huì)很難操縱，容易失去方向，甚至失速墜落。小知識(shí)：民航飛機(jī)如何防雷（1）飛機(jī)在雷雨中飛行被閃電擊中的情況有，但很少。據(jù)統(tǒng)計(jì)，飛機(jī)每飛行數(shù)萬小時(shí)就會(huì)遭遇一次雷擊。但即使沒有雷雨天氣，如果飛機(jī)在云層中飛行，也會(huì)跟空氣、云層摩擦產(chǎn)生電荷，而當(dāng)電荷積存達(dá)到一定值時(shí)，有可能形成雷擊。由于飛機(jī)在飛行過程中無法接地，飛機(jī)要做的是防雷，而不是避雷。小知識(shí)：民航飛機(jī)如何防雷（2）飛機(jī)上的防雷裝置是安裝在飛機(jī)主翼或尾翼尖端處的“靜電釋放器”，一般稱為放電刷。它是像刷子一樣的金屬放電刷，約3根手指粗，由幾十根很細(xì)的針組成，總的電阻相對(duì)機(jī)身來說是非常小的。其原理是，當(dāng)雷電產(chǎn)生的電流通過飛機(jī)，或飛機(jī)因空氣摩擦而帶靜電時(shí)，由于機(jī)身采用導(dǎo)體材料（鋁合金），電流就會(huì)瞬間沿著光滑的外表面?zhèn)鲗?dǎo)，不會(huì)造成“電壓差”，電流最后由機(jī)翼伸出的“放電刷”放電釋放到機(jī)身外，這樣在導(dǎo)體效應(yīng)的作用下就不會(huì)形成高能量的電能聚集釋放過程。旅客坐在客艙中也是安全的，因?yàn)榭团摳鷻C(jī)身外殼是絕緣的。小知識(shí)：民航飛機(jī)如何防雷（3）另外，飛機(jī)外殼中非金屬材料制成的結(jié)構(gòu)一般都裝有避雷條，比如，機(jī)頭雷達(dá)天線罩的表面貼有避雷條，尾翼也埋了避雷條，它們的作用是為了使雷電電流順利通過機(jī)殼表面。因此，當(dāng)飛機(jī)受到雷擊時(shí)，上述的防雷裝置會(huì)幫助電流經(jīng)過機(jī)殼傳輸?shù)綑C(jī)身或機(jī)翼伸出的金屬放電刷而迅速放電，并不會(huì)進(jìn)入導(dǎo)體內(nèi)部傷害到里頭的乘客，有時(shí)強(qiáng)大的電流在流過機(jī)身或機(jī)翼表皮時(shí)會(huì)留下小小的燒蝕洞或缺口，對(duì)飛行并無大礙，因?yàn)楝F(xiàn)代新型的飛機(jī)都具有密封性佳、防止火花引爆的結(jié)構(gòu)油箱。小知識(shí)：民航飛機(jī)如何防雷（4）毫不夸張地說，放電刷是飛機(jī)上儀表電子設(shè)備的“保護(hù)傘”。它通過隨時(shí)放掉機(jī)身上流動(dòng)的靜電，避免飛機(jī)的通信導(dǎo)航受到電磁場(chǎng)干擾而影響飛行安全。一般現(xiàn)代民航客機(jī)上的放電刷都有10個(gè)以上。此外，飛機(jī)防雷還體現(xiàn)在飛機(jī)的重要設(shè)備都進(jìn)行了加固上，如油箱外殼的加固和絕緣。航電設(shè)備的位置也是經(jīng)過精確評(píng)估測(cè)算出來的，目的在于即使飛機(jī)遭到雷擊，造成的損傷也不會(huì)是致命的。然而，放電刷的釋放能力也是有限的。如果飛機(jī)被高能量的雷電擊中，而放電刷又不能在瞬間將這股能量釋放掉，就會(huì)產(chǎn)生電阻效應(yīng)，很可能發(fā)生機(jī)體被擊穿的危險(xiǎn)，甚至造成惡性事故。小知識(shí)：民航飛機(jī)如何防雷（5）所以，航空公司嚴(yán)格規(guī)定在復(fù)雜天氣條件下飛行一定要繞飛雷雨和一切危險(xiǎn)天氣，并選擇好可靠的備降場(chǎng)。在每次飛行前，飛行員都會(huì)了解航路各段的天氣情況，選擇合適的繞飛路線，最大限度地避免與強(qiáng)雷電正面接觸。在空中飛行時(shí)，飛行員會(huì)通過氣象雷達(dá)來觀測(cè)航路上的天氣狀況，發(fā)現(xiàn)雷雨就及時(shí)躲開。三、影響飛行安全的氣象現(xiàn)象——結(jié)冰（1）飛機(jī)結(jié)冰是指飛機(jī)在0℃以下的云中飛行時(shí)，在飛機(jī)的外表通風(fēng)面上凝結(jié)冰霜的一種天氣現(xiàn)象。如果飛機(jī)在0℃左右的云中飛行，由于云中存在著大量的不穩(wěn)定過冷水滴，這些水滴一受到震動(dòng)，就很容易凍結(jié)。當(dāng)飛行器表面的溫度低于0℃時(shí)，碰上這些冷水滴，就會(huì)產(chǎn)生飛機(jī)結(jié)冰。三、影響飛行安全的氣象現(xiàn)象——結(jié)冰（2）結(jié)冰對(duì)飛行是很危險(xiǎn)的。由于冰霜的聚積增加了飛機(jī)的重量，更重要的是因?yàn)闄C(jī)翼流線型的改變，螺旋槳葉重量的不平衡，或者是汽化器中進(jìn)氣管的封閉，起落架收放困難，無線電天線失去作用，汽化器減少了進(jìn)氣量，降低了飛機(jī)馬力，還可使油門凍結(jié)，斷絕了油料來源，駕駛艙窗門結(jié)冰封閉駕駛員的視線等原因造成飛機(jī)失事危險(xiǎn)是可以想象的。三、影響飛行安全的氣象現(xiàn)象——結(jié)冰（3）結(jié)冰的形態(tài)可以分為明冰、毛冰與霧凇三種。明冰和毛冰最危險(xiǎn)。因其牢固，不易排除，而且增長(zhǎng)極為迅速，成為最危險(xiǎn)的一種結(jié)冰。明冰：表面光滑透明、堅(jiān)固、危害大，多形成于0到-10℃的凍雨或大水滴組成的云中。毛冰（瓷冰）：表面粗糙不平、像白瓷，牢固、危害大，多形成于-5℃到-20℃大小水滴并存的云中。霧?。罕砻娲植诓黄?、由粒狀冰晶組成，不透明。松脆易除、危害小，多形成于-20℃左右的小過冷水滴云中。三、影響飛行安全的氣象現(xiàn)象——低空風(fēng)切變（1）低空風(fēng)切變是指在近地面600米高度以下短距離內(nèi)風(fēng)向、風(fēng)速發(fā)生明顯突變的狀況。強(qiáng)烈的風(fēng)切變瞬間可以使飛機(jī)過早或者被迫復(fù)飛，在一定條件下還可導(dǎo)致飛機(jī)失速和難以操縱，甚至導(dǎo)致飛行事故。三、影響飛行安全的氣象現(xiàn)象——低空風(fēng)切變（2）低空風(fēng)切變是在一定的天氣背景和環(huán)境條件下形成的。雷暴、龍卷風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣極易引發(fā)強(qiáng)烈的低空風(fēng)切變；鋒面，特別是強(qiáng)冷鋒及強(qiáng)冷鋒后的大風(fēng)區(qū)內(nèi)往往存在嚴(yán)重的低空風(fēng)切變。三、影響飛行安全的氣象現(xiàn)象——低空風(fēng)切變（3）此外，復(fù)雜地形也容易產(chǎn)生風(fēng)切變，比如林芝米林機(jī)場(chǎng)、九寨黃龍機(jī)場(chǎng)、香港國(guó)際機(jī)場(chǎng)、美國(guó)阿拉斯加朱諾機(jī)場(chǎng)等周圍有山環(huán)繞、地形復(fù)雜，風(fēng)切變的現(xiàn)象明顯。三、影響飛行安全的氣象現(xiàn)象——低空風(fēng)切變（4）垂直風(fēng)切變水平風(fēng)切變定義：飛機(jī)從無明顯的升降氣流區(qū)進(jìn)入到強(qiáng)烈的升降氣流區(qū)的情形。后果：強(qiáng)烈的下降氣流，會(huì)使飛機(jī)突然下沉，危害很大。定義：飛機(jī)在起降過程中，水平風(fēng)的變量對(duì)飛機(jī)來說是順風(fēng)（順風(fēng)增大或逆風(fēng)減小-順風(fēng)切變）或逆風(fēng)（逆風(fēng)增大或順風(fēng)減小-逆風(fēng)切變）。后果：影響升力；改變起降航跡；改變飛機(jī)姿態(tài)。側(cè)風(fēng)切變定義：指的是飛機(jī)從一種側(cè)風(fēng)或無側(cè)風(fēng)狀態(tài)進(jìn)入到另一種明顯大小和（或）方向不同的側(cè)風(fēng)狀態(tài)。后果：使飛機(jī)偏離正常的航行軌道；側(cè)滑；滾轉(zhuǎn)。三、影響飛行安全的氣象現(xiàn)象——垂直對(duì)流垂直對(duì)流是指空氣縱向不規(guī)則的劇烈垂直運(yùn)動(dòng)。它可使飛機(jī)上升下沉，出現(xiàn)劇烈的顛簸。這種垂直對(duì)流主要是熱力原因造成的，如午后或太陽輻射最強(qiáng)烈時(shí)容易出現(xiàn)。空氣的強(qiáng)烈垂直對(duì)流可使飛機(jī)在短時(shí)間內(nèi)下沉或上升幾百米，有時(shí)可使機(jī)翼負(fù)荷加大而變形、甚至折斷，危害極大。三、影響飛行安全的氣象現(xiàn)象——低能見度低能見度天氣對(duì)飛機(jī)起降有著很大的影響。雨、云、沙塵暴、浮塵、吹雪、煙、霧和霾等都會(huì)使能見度降低，影響飛行。地面能見度低，容易產(chǎn)生偏航和迷航，影響起飛和著陸。小知識(shí)：什么是能見度？能見度在航空領(lǐng)域的定義非常復(fù)雜，簡(jiǎn)單可以概括為：“正常視力的人在當(dāng)時(shí)天氣條件下，從天空背景中能看到或辨認(rèn)出目標(biāo)物的最大能見距離?！庇捎陲w行是在一個(gè)三維、立體空間內(nèi)完成的，所以航空上的能見度是水平能見度和垂直能見度的一個(gè)綜合值。垂直能見度差的時(shí)候，可能在地面你能看得非常遠(yuǎn)，但是在空中看地面卻很模糊，即是說“欲窮千里目，更上一層樓”有時(shí)候是行不通的；而當(dāng)水平能見度差的時(shí)候，也有可能在地面你能看到非常高的地方，但是前方卻伸手不見五指。在這里我們需要再引入一個(gè)概念，那就是RVR（RUNWAYVISUALRANGE），我們可以暫且把它理解為“能見度”的升級(jí)版。RVR航空稱之為“跑道視程”，這同樣也是一個(gè)綜合值，由跑道前段、跑道中部、跑道末端視程組成。小知識(shí)：國(guó)內(nèi)民航客機(jī)起降對(duì)能見度的要求是多少？（1）能見度對(duì)于起飛和落地的影響非常大，對(duì)于起飛，每個(gè)機(jī)場(chǎng)起飛的標(biāo)準(zhǔn)略有不同，但大致是差不多的，國(guó)內(nèi)多數(shù)機(jī)場(chǎng)RVR要求都在200米以上。在使用了HUD（平視顯示器）技術(shù)后，飛機(jī)起飛的能見度標(biāo)準(zhǔn)還可以降低到150米。起飛能見度，各機(jī)場(chǎng)差別不大，各機(jī)場(chǎng)的差別主要在于落地能見度。落地，在航空界的術(shù)語叫做“進(jìn)近”。如果是目視飛行，叫做目視進(jìn)近；在儀表引導(dǎo)下進(jìn)近，叫做儀表進(jìn)近。目視進(jìn)近需要機(jī)場(chǎng)能見度等于或大于5000米；如果是做非精密的儀表進(jìn)近，那么根據(jù)不同的機(jī)場(chǎng)及不同地域的地理環(huán)境需要的能見度由2000米至大于等于10000米不等。小知識(shí)：國(guó)內(nèi)民航客機(jī)起降對(duì)能見度的要求是多少？（2）InstrumentLandingSystem（縮寫為ILS），通常被直譯為儀表著陸系統(tǒng)或儀器降落系統(tǒng)，是目前應(yīng)用最為廣泛的飛機(jī)精密進(jìn)近和著陸引導(dǎo)系統(tǒng)。有別于飛行員的目視進(jìn)近，儀表著陸系統(tǒng)是在低天氣標(biāo)準(zhǔn)或飛行員看不到任何目視參考的天氣條件下引導(dǎo)飛機(jī)進(jìn)近著陸的，所以被認(rèn)為是“不依賴眼睛”的著陸，因而也被形象地稱為“盲降”。小知識(shí)：“盲降”的原理（1）盲降系統(tǒng)是儀表著陸系統(tǒng)ILS（InstrumentLandingSystem）的俗稱，包括3個(gè)分系統(tǒng)：提供橫向引導(dǎo)的航向信標(biāo)、提供垂直引導(dǎo)的下滑信標(biāo)、提供距離引導(dǎo)的指點(diǎn)信標(biāo)。每一個(gè)分系統(tǒng)又由地面發(fā)射設(shè)備和機(jī)載設(shè)備所組成。地面設(shè)備與機(jī)載設(shè)施建立相關(guān)后，盲降可由自動(dòng)駕駛儀完成對(duì)準(zhǔn)跑道及后續(xù)著陸等行為。當(dāng)飛機(jī)離跑道幾十公里時(shí)，不同的裝置各自發(fā)揮作用，向飛機(jī)發(fā)送無線電波。最終，無線電信號(hào)在空中合成，勾勒出一條可供降落的精確路線，顯示在飛機(jī)儀表盤上。飛行員按照這個(gè)下滑軌跡，不斷校準(zhǔn)飛機(jī)的高度、方位和速度，最終平穩(wěn)降落在跑道上。小知識(shí)：“盲降”的原理（2）盲降機(jī)載設(shè)備是飛機(jī)的“導(dǎo)航羅盤”之一。在飛機(jī)的一個(gè)圓表里面有兩條相互垂直的線，豎線在中間時(shí)表示你正對(duì)準(zhǔn)跑道，偏右了線會(huì)向左動(dòng)，你可以把線想象成跑道，偏右了跑道就在你左邊，反之亦然。橫線在中間時(shí)說明正好在正常的下滑軌跡上，偏上了說明低了，可以把線想象成下滑道，低了下滑道就在你上面，反之亦然。小知識(shí)：“盲降”系統(tǒng)的分類（1）ILS（儀表著陸系統(tǒng)）的測(cè)試始于1929年。在1938年1月26日，從華盛頓特區(qū)飛往匹茲堡的賓夕法尼亞中部航空的波音247-D第一次使用ILS在暴風(fēng)雨中降落。美國(guó)民用航空局1941年批準(zhǔn)在6個(gè)地方安裝了這套系統(tǒng)。1947年ILS被國(guó)際民航組織（ICAO）確認(rèn)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)著陸設(shè)備。全世界的儀表著陸系統(tǒng)都采用ICAO的技術(shù)性能要求，因此任何配備ILS的飛機(jī)在全世界任何裝有ILS的機(jī)場(chǎng)都能得到統(tǒng)一的技術(shù)服務(wù)。小知識(shí)：“盲降”系統(tǒng)的分類（2）第三類儀表降落系統(tǒng)（CATIII）第二類儀表降落系統(tǒng)（CATII）CATIII又稱三類盲降III類A：決斷高低于30米(100英尺)或無決斷高，跑道視程不小于200米的精密進(jìn)近著陸。III類B：決斷高低于30米(100英尺)或無決斷高，跑道視程小200米但不小于50米的精密進(jìn)近著陸。III類C：無決斷高和無跑道視程限制的精密進(jìn)近著陸。CATII又稱二類盲降能見度為不小于400米或跑道視程不小于350米，決斷高度低于60米（200英尺），但不低于30米（100英尺），若在此高度飛行員能看清跑道可降落，如不能則復(fù)飛。第一類儀表降落系統(tǒng)（CATI）CATI又稱一類盲降能見度不小于800米或跑道視程不小于550米，決斷高度不低于60米（200英尺），若在此高度飛行員能看清跑道可降落，如不能則復(fù)飛。決斷高度：在精密進(jìn)近中規(guī)定的一個(gè)高度或高。在這個(gè)高度或高，如果不能取得繼續(xù)進(jìn)近所需的目視參考，則必須開始復(fù)飛。ILS（儀表著陸系統(tǒng)）依據(jù)精確度不同分為下列三類等級(jí)小知識(shí)：實(shí)施“盲降”需要具備的條件（1）機(jī)場(chǎng)：擁有進(jìn)近燈光、跑道標(biāo)志、儀表著陸系統(tǒng)等設(shè)備。對(duì)周邊凈空條件、電磁環(huán)境