第三讲-中低空飞行的大气环境
飞机性能——飞行的大气环境
1.1飞行的大气环境1.1.1大气的基本状况飞机在大气中飞行，大气的温度、压强、密度对飞机的飞行性能有重要影响。
在不同的经度、纬度、高度（三维空间位置）、在不同的季节和时刻（时间位置），大气的温度、压强、密度会有差别，会有改变。
了解这些参数的差别和改变，对于分析飞机的飞行性能具有重要的意义。
大气的组成空气由多种气体分子组成。
按体积计算，氮气约占78%，氧气约占21%，其余为二氧化碳、水汽、氢、氩、氖、氦等气体。
大气中水汽的含量对飞机的飞行有重要影响。
大气层大气层的底界是地表，顶界没有明显的自然界限。
如果以空气密度接近于星际气体密度的高度作为顶界，高度约为2000~3000km。
沿重力方向，大气层中空气的密度、压力、温度等，差异非常显著。
通常把大气分为5层:：对流层、平流层、中间层、电离层、散逸层。
对流层高度范围：底界是地面，顶界随纬度和季节而变化。
对流层的厚度，在低纬度地区平均为16~18km，中纬度地区平均为10~12km，高纬度地区平均为8~9km。
温度变化：气温随高度的增加而降低。
气温影响对流层厚度。
夏季由于气温高，厚度要比冬季大。
每天早午晚的气温变化也同样影响对流层的厚度。
大气密度：受地球引力作用影响，对流层集中了全部大气质量的3/4和几乎全部的水汽，是天气变化最复杂的层次。
平流层高度范围：位于对流层之上，顶界扩展到50~55km。
温度分布：平流层下部常称为“同温层”。
随着高度的增加，气温保持不变（为190K）或略有升高；到20~30km以上，气温升高很快，到平流层顶，气温升至270~290K。
平流层的这种气温分布特征同它受地面影响较小和存在大量臭氧有关。
大气密度：平流层的空气稀薄，所包含的大气质量约占整个大气质量的1/4左右。
水汽：水蒸汽极少，通常没有雨、云、雾、雪、雹等天气现象。
风：空气没有上下对流，空气沿铅垂方向运动较弱，所以没有垂直方向的风，只有水平方向的风，而且风向稳定。
这是因为高空的空气稀薄，运动时摩擦力小，当大气层的空气随着地球自传时，上层的空气会出现滞后现象，这样相对地面来说，就形成水平方向的风。
航空气象：07第六章 中低空飞行的大气环境
飞机颠簸事故
1993年4月6日，北京时间6时30分，当地（阿留申）时 间凌晨2时30分，我国东方航空公司一架MD-11型远程宽体客 机，在从上海到洛山矶的飞行途中，在太平洋的阿留申群岛 万米高空失去控制，30秒钟之内飞机急剧颠簸了3次，飞机 以每10秒钟跌落1700英尺的惊人速度下坠，造成1名乘务员 和1名乘客死亡，30多人头皮破裂，头骨骨折，另有100人轻 伤，飞机最后在美国西米亚空军机场着陆。
美国波音公司规定，俯仰角指示突然改变超过5°时，即认 为遭遇强风切变，应停止进近而复飞。
（3）用机载专用设备探测低空风切变 利用装在机头部位的前视红外辐射计和侧视红外
辐射计，分别探测出前方10—20KM和侧方200M范围内 的
温度值加以比较，根据两者的温度差确定风切变的大小 一般温度差大于等于5度，风速大于等于55KM/H易产生较 强的风切变。 （4）飞行员还要善于使用来自地面和空中关于风切 变的报告。
低空风切变引起的飞行事故有以下特点: 1、风切变事故都发生在飞行高度低于300m的起飞和着陆阶
段，其中尤以着陆为最多，28次事故中着陆为22次，占了78 ％，起飞为6起，占22％。
2、现代大、中型运输机的风切变飞行事故比重较大。 3、风切变事故与雷暴天气关系密切。 4、风切变飞行事故的出现时间和季节无一定规律。 根据风场的空间结构不同，风切变表现为三种: 1、水平风的垂直切变，指在垂直方向上30m距离之间水平 风速和风向的改变。 2、水平风的水平切变，水平方向上两点之间的水平风速和 风向的改变，如跑道上的对头风。 3、垂直风的切变，上升或下降气流在水平方向上两点之间 的改变，这类风切变多发生在雷暴云的影响范围内。
低空飞行对生态环境的潜在影响分析
低空飞行对生态环境的潜在影响分析随着科技的不断发展，低空飞行逐渐成为一种常见的活动。
低空飞行一般指距离地面 100 米到 1000 米之间的飞行活动，常见于通用航空、航拍、救援等领域。
然而，这种看似便捷和有趣的活动，却可能对生态环境产生一系列潜在的影响。
首先，低空飞行会对鸟类造成直接的干扰。
鸟类在飞行中依靠敏锐的视觉和听觉来感知周围环境，避免碰撞和寻找食物、栖息地。
低空飞行的飞行器产生的噪音会干扰鸟类的交流、导航和觅食行为。
特别是在鸟类的繁殖季节，噪音可能导致鸟类弃巢，影响繁殖成功率。
此外，飞行器的快速移动和外形可能会使鸟类产生误判，导致碰撞事故，直接威胁到鸟类的生命安全。
其次，低空飞行对大气环境也有一定的影响。
飞行器的发动机燃烧燃料会排放出废气，包括二氧化碳、氮氧化物和颗粒物等。
虽然单个飞行器的排放量相对较小，但随着低空飞行活动的增加，总体排放量不容忽视。
这些污染物会对空气质量产生负面影响，加剧温室效应和雾霾问题，对生态系统的平衡和人类的健康构成威胁。
再者，低空飞行可能影响植物的生长和繁殖。
飞行器产生的气流和噪音可能会对植物的花粉传播、种子散播产生干扰。
一些依赖风力传播花粉和种子的植物，可能会因为低空飞行带来的气流变化而影响繁殖成功率。
此外，飞行器的频繁低空飞行可能会对植物造成物理损伤，例如折断树枝、破坏花朵等，影响植物的生长和发育。
低空飞行还可能对野生动物的栖息地造成破坏。
许多野生动物依赖特定的生态环境作为栖息地，如湿地、森林和草原等。
低空飞行的噪音和干扰可能会改变这些栖息地的宁静，迫使野生动物离开原本的栖息地，寻找新的生存空间。
这可能导致野生动物的活动范围缩小，种群之间的交流减少，进而影响物种的多样性和生态系统的稳定性。
另外，低空飞行对于水生生态系统也存在潜在威胁。
在靠近水域的低空飞行可能会惊扰水鸟、鱼类和其他水生生物。
飞行器产生的噪音在水中传播的速度和距离都比在空气中更大，对水生生物的听觉系统和行为模式造成干扰。
中低空飞行的大气环境资料
微下击暴流的概念
微下击暴流：
现在下击暴流之中，水平尺度为 400-4000米，地面风速在22米／ 秒以上，离地100米高度上下降气 流速度可达几十米／秒，生命期只 有几分钟至十几分钟。
下击暴流示意图
下 击 暴 流 与 微 下 击 暴 流
二、下击暴流对飞行的影响
下击暴流和微下击暴流中强烈的下 降气流和雷暴大风，及极强的垂 直风切变和水平风切变对飞机的 起飞着陆有极大危害
Proctor提出，微下击暴流是一种普遍现象。在雷 雨天气情况下，发生微下击暴流的可能性有 60%~70%。
3、2低空风切变的基本知识
（一）什么是低空风切变 （二）低空风切变的分类
（一）什么是低空风切变
1.风切变：
风切变是指空间两点之间风的矢量 差
2.低空风切变：
发生在600米高度以下的平均风矢量 在空间两点之间的差值称为低空风切 变
三、 中低空 飞行的大气环境
概述
3.1 下击暴流(downburst) 3.2 低空风切变 3.3 山地背风波
3.1 下击暴流(downburst)
概述： 一、下击暴流的概念
二、下击暴流对飞行的影响
一、下击暴流的概念
下击暴流
能引起地面或近地面出现大于18 米／秒雷暴大 风的那股突发性 的强烈下降气流
着陆时天气实况： 除9999外， 12点—— 25006； 13点——25009MPS；14点—— 少量淡积云，25008G13MPS
13：23飞机向213度进近着陆，五边气流不稳，进 跑道头后飞机下沉较快，机组加油门带杆，当飞机 下降到无线电高度8英尺时，遇到大速度顶风，飞 机出现平飘。由于飞机速度较大，机组逐渐收油门 近慢车位，此时，顶风突然大梯度减少，飞机先左 倾斜随即迅速下沉接地并跳起，第二次跳起后左右 座同时稳杆，造成前起落架先接地（大过载）。
无人机飞行原理课件：大气飞行环境
气温越高，
气压越小。
温度升高,大气变得稀薄,密度变
小，因此在大气稀薄的这一指定
面积中,压力就变小了, 气压就
相对变低。
知识点1：大气的基本气象元素
3.湿度
空气湿度是用来量度空气中水汽含量多少或空气干燥潮湿程度的物理量。空气中液态或固
态的水不算在湿度中。不含水蒸气的空气被称为干空气。由于大气中的水蒸气可以占空气
知识点2：大气垂直分布
●
●
●
●
●赤道热带Fra bibliotek厚，寒带较薄夏季较厚，冬季较薄
赤道地区可达 16-18 公里
中纬度地区约 10-12 公里
两极地区约 7-8 公里
地面辐射是对流层的主要热源，
地面接收的太阳辐射从低纬度向
高纬度递减。气温高，对流则旺
盛，厚度就大。
北极
知识点2：大气垂直分布
一般气温随高度增加而降低。
单位——帕斯卡，简称帕（ Pa）
表示——1牛顿力作用在1平方米上，1 Pa=1N/ m
2
数值——等于单位面积上空气柱的重量产生的压力。
知识点1：大气的基本气象元素
01
高
度
02
气
温
海拔越高，
气压越低。
大气密度具有随高度的增加而递
减的特性，即单位体积的大气质
气压高度计
量随高度的增加而减小，气压亦
有相同的变化。
气象要素水平分布不均匀，状态
变化迅速。
有强烈的垂直对流运动和不规则
的乱流运动。
知识点2：大气垂直分布
从对流层顶到 50～55 KM 高度的一层称为平流层，也称“同温
层”。
气流表现为水平方向运动，对流现象减弱。
大气飞行环境
大气飞行环境大气飞行环境飞行器在大气层内飞行所处的环境条件。
包围地球的空气层（大气）是飞行器的唯一飞行活动环境，也是导弹和航天器的重要飞行环境。
大气层无明显的上限，它的各种特性在铅垂方向上的差异非常明显，例如空气密度随高度增加而很快趋于稀薄。
以大气层中温度随高度的分布为主要依据，可将大气层划分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层（外大气层）等５个层次（图１３）。
航空器的方向环境是对流层和平流层。
?大气层对飞行有很大影响，?恶劣的天气条件会危及飞行安全。
大气属性（温度、压力、湿度、风向、风速等）对飞机飞行特性和飞行航迹也会产生不同程度的影响。
对流层：大气大气中最低的一层。
对流层中气温随高度增加而降低，空气的对流运动极为明显，空气温度和湿度的水平分布也很不均匀。
对流层的厚度随纬度和季节变化，一般低纬度地区平均为１６～１８公里，中纬度地区平均为１０～１２公里，高纬度地区平均为８～９公里。
我国绝大部分地区都是夏季对流层厚，冬季对流层薄。
对流层中集中了全部地区四分之三的质量和几乎全部水汽，是天气变化最复杂的层次，也是对飞行影响最重要的层次。
飞行中所遇到的各种重要天气现象几乎度出现在这一层中，如雷暴、浓雾、低云雾、雨、雪、大气湍流、风切变等。
低速飞行的飞机一般在这一层中飞行。
平流层：位于对流层之上，顶界伸展的约５０～５５公里。
在平流层内，随高度的增加气温最初保持不变，或略有上升，到２０～３０公里以上气温升高较快，到平流层顶层气温约升至２７０～２９０Ｋ。
这一层过去常被称作同温层，实际指的是平流层的下部。
在平流层中空气的垂直运动远比对流层弱，水汽和尘粒含量也较少，因而气流比较平缓、能见度佳。
现代喷气旅客机和歼击机、轰炸机等一般都在平流层作巡航飞行。
但平流层中空气稀薄，飞行器的稳定性和操纵性恶化，这又是不利的一面。
在平流层飞行的飞机，必须使用气密增压座舱。
中间层：从平流层顶延伸到大约８０～８５公里高度。
这一层的特点是：气温随高度增加而下降，空气有相当剧烈的垂直运动，顶部气温可低至１６０～１９０Ｋ。
中低空飞行器的空气动力学特性分析
中低空飞行器的空气动力学特性分析中低空飞行器是一类以地面或低空为基础运行的航空器。
在这个范畴里，我们可以包括民用无人机、小型飞机以及一些轻型直升机等。
这些飞行器的使用范围广泛，包括农业喷洒、航拍摄影、产品运输等领域。
本文将从空气动力学特性的角度，分析中低空飞行器在飞行中的性能和特点。
首先，中低空飞行器相较于传统飞行器，其设计和制造过程更注重轻巧和灵活性。
由于飞行过程大多在低空进行，这类飞行器在空气动力学特性上与常规飞行器有所不同。
其中一个主要因素是升力的产生和控制。
升力是飞行器在空中保持飞行的关键。
与大型喷气式飞机相比，中低空飞行器通常采用较小的翼展和操纵面积。
这样的设计使得飞行器在低速飞行时仍能产生足够的升力。
此外，中低空飞行器通常配备了小型的推进系统，如螺旋桨或喷气发动机。
这些推进系统能够提供额外的升力和推力，帮助飞行器维持平稳飞行。
在飞行中，中低空飞行器的机动性取决于其操纵特性。
通常情况下，它们具有较小的惯性和较高的机动能力。
这使得飞行器能够更轻松地进行转弯、爬升和滚转等动作。
对于一些需要精确操作或进行空中作业的任务来说，这种机动性是非常重要的。
除了机动性，中低空飞行器在飞行中的阻力和稳定性也是需要关注的因素。
阻力是抵抗物体在流体中前进的力，对于飞行器而言，阻力不仅会减缓速度，还会消耗能量。
为了降低阻力，中低空飞行器通常采用流线型的外形设计，并且减小细节上的阻力，如减小气动面的阻力和减少不必要的凸起物。
稳定性方面，飞行器的空气动力学特性需要能够提供足够的稳定性，以确保在各种飞行条件下能够保持平稳。
除了以上的空气动力学特性，中低空飞行器还需要考虑飞行中可能遇到的不确定因素，如气流、气候和飞行环境的变化等。
这些因素可能会对飞行器的性能和稳定性产生影响，因此需要在设计和飞行操作中予以考虑。
综上所述，中低空飞行器的空气动力学特性是其性能和安全性的重要因素。
通过针对特定任务和使用场景的设计，这类飞行器能够在低空进行高效的飞行操作。
大气状况对飞机飞行航迹规划的影响分析
大气状况对飞机飞行航迹规划的影响分析飞机飞行是一项精密而复杂的任务，而大气状况则是影响飞行的重要因素之一。
大气状况的不同会导致飞机飞行中的许多变化，包括飞机的性能、燃料消耗和飞行时间等。
因此，了解和分析大气状况对飞机飞行航迹规划的影响至关重要。
首先，大气状况对飞机的性能有着直接的影响。
气温、湿度和气压等因素会改变空气的密度，而空气密度的变化将影响到飞机的升力、阻力和推力。
例如，高温和高湿度的气候条件会导致空气密度较低，进而会影响到飞机的升力产生和发动机的推力输出。
这将给飞行员带来挑战，需要他们进行相应的修正和调整，以确保飞机的性能在正常范围内。
其次，大气状况对燃料消耗也有着重要影响。
飞机的燃油消耗是根据预定航线和预计飞行条件进行计算的，其中包括了空气密度的变化。
随着大气状况的变化，如气温的上升或下降，燃油的燃烧效率也会发生变化。
在高温条件下，由于空气稀薄，飞机需要更多的推力来保持飞行，这将导致更多的燃油消耗。
而在较低温度下，飞机则可以在相同的推力下获得更好的性能，因此燃油消耗会更低。
同时，大气状况还会影响到飞行的时间和航程等因素。
空气的湿度和风速对飞机的巡航速度和航程有着重要影响。
湿度较高的气候条件会导致飞机飞行时，空气的密度较低，这将使飞机的巡航速度减慢。
而风速的变化则会对航程的计划产生直接的影响。
当飞机面对逆风时，其航程将受到一定程度的限制，因为风速会减慢飞机的地速，导致飞行时间延长。
从以上分析可以看出，大气状况对飞机飞行航迹规划有着深远的影响。
飞行员需要根据实时的大气状况数据，进行正确的航迹规划和调整。
这包括经过仔细的性能计算，以确保飞机在各种气候条件下仍能保持稳定的飞行性能。
此外，飞行员还需要根据燃油消耗的变化和飞行时间的延长，进行合理的燃油规划和飞行计划，以保证航班的顺利进行。
针对大气状况对飞机飞行航迹规划的影响，航空公司和飞行员可以采取一些措施来降低不利影响。
首先，航空公司可以提供及时准确的气象信息和飞行性能数据，以帮助飞行员进行准确的航迹规划和飞行决策。
航空气象学 6.1.第 六章中低度空飞行的
辐射逆温型的低空急流
当晴夜产生强辐射逆温时,在逆温层顶常有 低空急流,高度一般为几百米,有时可在100 米以下.
它的形成在因为逆温层阻挡了在其上的大 尺度气流运动与地面附近气层之间的混合 作用和动量传递.因而在逆温层以上形成了 最大风速区即低空急流.
这样就在地面附近与上层气流之间形成了 较大风切变.
2;现代大;中型喷气运输机的风切变事故比重 大.
3;风切变事故与雷暴天气条件关系密切.有一 半以上风切变事故与雷暴天气条件的强风 切变有关.
4;风切变飞行事故的出现时间和季节没有一 定规律.
低空风切变对着陆的影响
1;顺风切变对飞机着陆的影响; 2;逆风切变对飞机着陆的影响; 3;侧风切变对着陆的影响; 4;垂直风切变对着陆的影响]
区域;高度;空速变化的大小等报告飞行管制 部门
1:低空风切变所出现的高度是 A;从地面到600米高度范围内 B;从跑道到300米高度范围内 C;从低面到1500米高度范围内
2:能导致风向突然改变的低空风切变可能出 现在 A;在地面风速较小且风向不定时 B;当地面风速在15KT以上并且风向风速 不随高度改变时 C;有高度低的逆温层而逆温层上有强风时
高度表
高度表指示的正常下滑高度是飞机 进近着陆的重要依据.
如果飞机在下滑过程中高度表指示 出现异常,大幅度偏离正常高度值 时必须立即采取措施,及时拉起.
升降速率表
升降速率表与高度表关系密切, 在遭遇风切变时反映明显.如果 见到升降速率表指示异常,特别 是下沉速率明显加大时,必须充 分注意.
波音公司在下降速率改变值达 164m/min时即认为遇到强 风切变,飞行员应采取复飞.
3;风切变是指 A;切变线两侧风的变化 B;800米以下空中风向风速的明显改变 C;空间短距离内两点间风向风速的改变
民航概论--航空环境之大气层及地球有关知识
低于1/10称为晴，1/10~1/2称为散布云，6/10~9/10称为 多云，9/10以上称为阴。(气象台报) 天空中云的覆盖率可以分为5个等级，云在天空中的比例 低于1/8称为晴，1/8~2/8称为少云，3/8~4/8称为疏云， 5/8~7/8称为多云，8/8以上称为阴。(民航气象台报)
a= KRT
第三章第一节 航空器活动的环境
气压
温度
hPa
°C
国际标准大气ISA
1013
15
1000
14.3
950
11.5
地球上地理位置不同大 气的物理参数不同
飞机的性能和物理参数 有直接关系
国际标准大气：航空器 设计与制造的标准大气 物理参数
900
8.6
850
5.5
800
2.3
750
第三章第一节 航空器活动的环境
大尺度天气现象：全球大气的运动决定了地球上不 同纬度地区的盛行风向，三个空气循环区
第三章第一节 航空器活动的环境
中尺度天气现象：气团，在中等范围内，我们遇到的空气 运动是由相同温度和湿度的空气组成一个整体的运动 锋面：冷气团和暖气团相交。 暖锋：热气团进入冷气团，移动较慢，持续时间较长， 在这一带中 会形成很大的雾区和雨区。 冷锋：冷气团进入热气团，移动较快，持续时间较短， 会带来大 风，同时热空气的上升会带来雷雨天气和气 流的颠簸。
经圈：包含地轴的平面与地 球表面的交线称为经圈。
经线：经圈的一段。 主经线：通过伦敦格林尼治
天文台的经线。 经度：每一个地方的经线平
面与主经线平面的夹角叫这 一点的经度。
第三章 第二节 地球的有关知识
飞机活动的大气环境
第三节飞机活动的大气环境
一、民航飞机活动的大气环境
【一】地球的圈层结构。
【二】飞机活动圈层；通常人们把大气分为五个层次；对流层、平流层、中间层、暖层、散逸层。
对流层；【1】气温随高度递减。
【2】有强烈的对流运动。
【3】冷、暖、干、湿的水平分布不均。
平流层；
【1】气温随高度的增加而增加。
【2】大气运动以平流为主。
【3】含水汽和杂志较少，云、雨现象几乎绝迹。
从以上的两个层次分析来看，对流层上部和平流层内是飞行的理想层次。
考虑目前飞行密度计技术因素，通常把8400米`12000米划分为高空飞行层，8400米以下分为低空飞行，在高空飞行中，相向飞机的层间间隔约为600米，飞行的高度层1200米；在低空飞行层中，相向飞行的最小间隔为300米，同向飞行的间隔为600米，在平原地区，飞行必须高出航路上的最高障碍物400米以上。
而在山区，飞行要高出至高点600米以上。
飞机飞行环境与飞行原理介绍课件
和宇宙射线。
平流层：气温随高度 升高，空气密度较小， 天气现象较少，适合
飞机高速飞行。
散逸层：地球大气层 的最外层，空气密度 极小，存在强烈的太
阳风和宇宙射线。
气象条件
01
风：影响飞机的飞行 速度和方向
02
云：影响飞机的能见 度和飞行高度
03
保持愉悦心情
机舱环境：温度、 湿度、气压适中，
2 保持舒适的环境
3 噪音控制：采用
先进降噪技术， 降低噪音对乘客 的影响
飞行时间
飞行时间通常取 决于飞行距离和
飞行速度
短途飞行时间通 常在1-2小时之间
长途飞行时间通 常在5-10小时之
间
飞行时间也会受 到天气、交通管 制等因素的影响
机上服务
餐饮服务：提供各种饮料、餐点， 满足乘客需求
空气动力学的研究和应用有助 于提高飞行器的性能和安全性
飞行控制
01
飞行控制原理：通过调整飞机的迎角、速度和高度来实现飞行控制
02
飞行控制方式：手动控制、自动驾驶和混合控制
03
飞行控制设备：操纵杆、方向舵、升降舵和油门等
04
飞行控制技术：现代飞行控制技术包括电传操纵、主动控制和智能控制等
动力系统
01
空中交通管制的机构：各国都有专门的空中交通管制 机构，如美国的联邦航空管理局（FAA）
空中交通管制的方法：通过雷达、导航设备、通信设 备等对飞行器进行实时监控和指挥，确保飞行安全
2
飞行原理
空气动力学
空气动力学是研究飞行器与空 气相互作用的科学
飞行器通过改变空气流动来产 生升力、推力和阻力
民航概论方课程教学课件：3.1 大气环境介绍
大气是 混合物，由干洁空气、水蒸气和尘埃颗粒组成 干洁空气主要成分：
• 氮气约占 78% • 氧气约占 21% • 其余的 1% 是其他气体
水蒸气来源于地表江河湖海水分的蒸发和植物的蒸腾作用
空气湿度越 大，空气密度越 小 对飞机产生的 空气动力 和 发 动机功率 影响较大 水蒸气 是成云致雨的物质基础
指空气的 冷热程度，是空气分子平均动能大小的宏观表现， 反映空气分子做不规则热运动的 激烈程度
空气看作 没有黏性 的理想气体 空气分子的 平均动能 就是空气的 内能
大气温度的上升或下降体现空气内能的增加或减少
• 摄氏温标(°C) • 华氏温标(F ) • 绝对温标(K)
摄氏温标将 标准状况 下的纯水: 冰点规定为0°C，沸点规定为100°C，分为100等份，每一等份为1°C
规定：在海平面温度为 15℃ 时的大气压力为 一个标准大气压 表示：1013.25hPa、29.92inHg、760mmHg
大气压力随高度的 升高 而 降低
• 飞行高度 5千米，没有呼吸工具,人 的反应低于正常水平
• 飞行高度 10千米，必须配备氧气设 备及增压座舱
大气中 水汽含量 随时间、地点、高度、天气 条件不断变化 空气湿度：空气潮湿程度，用 相对湿度 表示
气温变化 30°C，飞机单位时间燃料消耗量变化 5%~6%
• 环境温度 高于 同高度处标准大气温度， 机载气压高度表读数 低于 实际高度值
• 环境温度 低于 同高度处标准大气温度, 机载气压高度表读数 高于 实际高度值
指与大气接触的面上 空气分子 作用在单位面积上的力
空气对物体表面产生压力的原因： • 上层空气的 重力 对下层空气造成压力
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• 例如： • 飞机从逆风进入顺风 • 从小顺风进入大顺风
顺风切变示意图
2.逆 风 切 变
• 水平风的变量对飞机来说是 逆风
• 例如： • 飞机从无风进入逆风 • 从顺风进入逆风
逆风切变示意图
3.侧 风 切 变
• 指的是飞机从一种侧风或无侧 风状态进入另一种明显不同的 侧风状态
6月22日14:30时 武汉天河机场气象 雷达显示的雷暴云平面图象
6月22日14:33时 武汉天河机场气象 雷达显示的雷暴云高度图象
6月22日14:36时 武汉天河机场气象 雷达显示的雷暴云高度图象
卫星云图资料表明：
22日13时至18时，沿南京-武 汉-长沙，有一条对流云带缓慢向 东移动，发展迅速；最强的冷云中 心在武汉与长沙之间，次强的冷云 中心在武汉地区上空，14时至15时 在武汉地区上空产生螺旋云带。这 与500hpa的高空冷槽和850hpa切变 线相对应，并与实况中雷雨的持续 时间较一致。
通航公 司
乌鲁 进 木齐 场
二 等 地面风15-18M/S，阵 风20M/S,有扬沙, 当飞 机降至25米高时进入 扬沙中, 然后触地
广州 上 一 等 遇低空风切变, 失速坠
白云 升
地
黑龙 低空 二 等 遇到下沉气流, 操作不
江853 作业
当
农场
香港 着 启德 陆
一 等 飞机进近中遇到大暴 雨和不稳定气流, 跑道 能见度极差
定的规律。
（二）低空风切变对着陆的影响
1、顺风切变 2、逆风切变 3、侧风切变 4、垂直风切变
影响飞机升力的因素
v • 设 为空气密度， 为飞机的空速
S 为机翼面积，飞机的升力为 Y，则
Y
CY
1v2S
2
这里 C Y 是升力系数。
1.顺风切变
• 顺风切变使飞机空速减小， 升力下降，飞机下沉。
不同高度的顺风切变着陆
KING AIR-200
四、低空风切变的判定和处置
1.目视判别 2.座舱仪表判别 3.用专用设备探测低空风切变
目 视判 别
（1）雷暴冷性外流气流的沙暴堤 （2）雷暴云体下的雨幡 （3）轴状云 （4）强风吹倒树木和庄稼
雷暴冷性外流气流的沙暴堤
雷暴冷性外流气流前缘的强劲气 流会把地面的尘土吹起相当的高 度，并随气流移动 。
飞机坠毁前40秒的高度曲线图
综合分析各种气象资 料，并参考物象情况， 初步认为22日14时至15 时30分在飞机空难现场 曾出现微下击暴流，产 生了强烈的低空风切变。
一、低空风切变的基本知识
（一）风切变和低空风切变 1.风切变：
近距离内空间两点间的平均风 矢量的差值称为风切变。 2.低空风切变： 在高度600米以下的风切变
机载脉冲多普勒激光雷达
• 用于强风暴研究时空中测风。雷达 可以探测到风暴中降水粒子的运动 方向和速度。
（二）遭遇低空风切变时的处 置方法：
1．首先要有思想准备 2．要与雷暴云和大的降水区保持
适当距离。 3．不要有意识地穿过严重风切变
区或强下降气流区
遭遇低空风切变时的处置方法：
4．在着陆时刻遇到风切变，只 要难以改出，就应立即复飞
>0.2
2.水平风的水平切变
• 水平风水平切变值 2.6（米·秒-1）／千米 可作为能对飞行构成危害的强 度标准
3.垂直风切变的强度标准
• 垂直风的切变强度，在相同的空间 距离内主要由垂直风本身的大小来 决定
• 对飞行安全危害最大的是强下降气 流，是以下降气流速度和到达地区 的辐散值来确定的。
垂直风切变的强度标准
阵风锋，比微下击暴流范围广，常常可扩展到数十公里
雷暴云体下的雨幡
• 雷暴云体下的雨幡是有强烈下降 气流的征兆。
• 雨幡下垂高度越低，个体形状越 大，色泽越暗，预示着风切变和 下击暴流也越强
雷暴云下的雨幡
微下击暴流形成（2），1978年7月1日
滚轴状云
在雷暴型和强冷锋型风切变 中，强的冷性外流往往有明 显的涡旋运动结构，并伴有 低空滚轴状云。
（二）锋面
穿过锋面时，将碰到突然的风 速和风向变化，强冷锋及锋后 大风区存在严重的低空风切变。
产生较强的风切变的锋面附近： • 锋移动快（≥55千米／小时） • 锋两侧温差大（≥5℃）
（三）辐射逆温型的低空急流
逆温层上强风的形成—夜间急流 逆温层阻挡了风速向下的动
量传递，使地面风很弱，而且风 向多变，这样就在地面附近与上 层气流之间形成了较大的风切变
• 使用垂直、纵向加速度计，把风切变对 飞机影响的垂直部分和纵向部分结合起 来，结合机上可供使用的其他数据来计 算飞机的推力余量。当推力余量下降到 规定值以下时，该系统就发出警报。
红外辐射计机载风切变探测系统
• 利用装在机头部位的前视红外辐射 计和侧视红外辐射计，分别探测出 前方10～20 km和侧方200 m范围内 的温度值加以比较，根据两者的温 度差确定风切变的大小。它可用于 测定雷暴外流气流的阵风锋。
水平风的水平切变
水平风的水平切变： 在水平方向上两点之间的水平风速 和（或）风向的改变
垂直风的切变
指上升或下降 气流（垂直风） 在水平方向上两 点之间的改变。
（二）低空风切变的分类
根据飞机的运动相对于风矢量之间 的各种不同情况，把风切变分为：
顺风切变 逆风切变 侧风切变 垂直风的切变
1.顺风切变
第六章 中低空飞行的大气环境
第一节 低空风切变
低空风切变的事故
武航6.22空难
事 故 经 过
• 2000年6月22日，武汉航空公司 Y7/B3479号飞机执行恩施—武汉 （汉口）航班任务。13时37分飞 机从恩施起飞。因遇雷雨天气， 飞机在汉口机场第一次降落不成 功，复飞拉升，于14时54分失去 联系。16时左右接到报告，该机 在武汉市汉阳区永丰乡四台村附 近坠毁失事，机组4人，乘客38 人全部遇难。
侧风切变示意图
4.垂直风的切变
• 飞机从无明显的升降气流 区进入强烈的升降气流区 域的情形
垂直风切变示意图
下击暴流中的风切变
对起落构成严重威胁的是雷暴 云下的下击暴流，其中中不仅有明 显的垂直风切变，还有强烈的水平 风切变，常出现严重事故。
（三）低空风切变的强度
1.水平风的垂直切变强度 2.水平风的水平切变强度 3.垂直风切变的强度标准
2.逆风切变
• 飞机的空速突然增大，升力 也增大，飞机抬升。
不同高度的逆风切变着陆
3.侧风切变
• 飞机发生侧滑、滚转或偏转而 对不准跑道
4.垂直风切变
• 飞机突然下沉容易发生事故
雷暴云下的着陆
雷暴云下的着陆
颮鋒
下滑航道
颮鋒
下滑航道
风切变举例
昆明机场低空风切变事故
1991年4月25日,B757/2801号飞机在昆 明机场着陆过程中,因遇到低空风切 变,导致飞机重着陆,飞机严重损坏.修 复费用达330万美元 备降 风多变,在250米的高 长治 度复飞,掉到20米。
（一）低空风切变的事故特征
1.风切变事故都发生在飞行高度低于300米 的起飞和着陆飞行阶段，其中尤以着陆 为最多。
2.现代大、中型喷气运输机的风切变飞行 事故比重较大。
3.风切变事故与雷暴天气条件关系密切。 4.风切变飞行事故的出现时间和季节无一
• 美国波音公司规定，当空速表指示值 突然改变28～37千米／小时，应中止 起飞或不作进近着陆。
高度表
• 飞机在下滑过程中高度表指示出现异常， 大幅度偏离正常高度值时，必须立即采 取措施，及时拉起。
（3）升降速率表
• 如果见到升降速率表指示异常，特别是 下沉速率明显加大时，必须充分注意。
• 美国波音公司建议在下降速度短时内改 变值达164米／分（500英尺／分）时， 即认为遇到强风切变，飞行员应采取复 飞等相应措施。
所属 企业
地 点 飞行 事 故 阶段 性 质
备注
1959年 伊尔14/ 兰州管
10月11 646
理局
日
1983年 空中国 4月4日 王-200 1987年6 农夫 月18日 /8502
1988年 三叉戟 8月31日 /2218
直升机 公司
黑龙江 农场总 局
广州管 理局
1990年6 运七 月2日 /3473
5．飞机遭遇风切变时，应立 报告飞行管制部门
五、复习与思考题
1. 低空风切变中的飞行事故有 什么特征？
2. 顺风切变和逆风切变对着陆 有什么影响？
3. 由下冲气流造成的风切变有 什么特点？
辐射逆温与夜间急流
（四）地形地物
• 机场周围山脉较多或地形地物复杂 • 处于盆地的机场 •时，会产生局地性风切变。 • 机场正处在山脊的背风一侧
大风吹过机场附近的建筑物
三、低空风切变 对起飞着陆的影响
（一）低空风切变的事故特征
（二）低空风切变对着陆的影响
低空风切变与飞行安全
日 期 飞机 型号
下降气流 下冲气流 91米高度上的下降速度 <3.6米/秒 >3.6米/秒 800米直径内的辐散值 <144/时 >144/时
二、产生低空风切变的天气条件
（一）雷暴 （二）锋面 （三）辐射逆温型的
低空急流 （四）地形地物
（一）雷暴
雷暴的下降气流在不同的区域可造成 两种不同的风切变 ：
1.雷暴单体下面，由下击暴流造成的风切变 2.下冲气流到达地面后形成强烈的冷性外流
（4）俯仰角度指示器
• 一旦遭遇风切变，俯仰角指示将迅速发 生变化，变化越快、越大，则危害越大。
• 美国波音公司规定，俯仰角指示突然改 变超过5°时，即认为遭遇强风切变，应 停止进近而复飞。