风切变

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• 其他 • 山地：山脉的背风坡有下沉气流，飞机会
掉高度；山脉下风处产生山地波，导致风 切变。
• 地面障碍物：大风吹过跑道附近的高大建 筑物，产生局地风切变。这种低空风切变 对轻型飞机有影响。
低空风切变的强度标准 ATMB
划定低空风切变的 强度标准应从危害飞行 的程度来定，但实际不 仅取决于风切变本身的 强弱，还和飞机性能及 飞行员的技术有关，所 以目前主要从风切变本 身划分强度等级。国际 民航组织第五次航空会 议明确采用以下等级。
LLWAS 系统示意图
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Remote Sensors
远端测风台
RF
Tower Computer Room
Master Control Station 主控台
System Console 系統控制
台湾中正机场LLWAS告警示意图
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• 气压涌升计探测系统
在机场周围一定范围内安装许多个气压涌升 计组成探测网，可测风切变来临方向及其运动 方向和强度。一般提前8~15公里，约6-12分钟 可预测风切变，主要针对雷暴产生的风切变。 华盛顿杜勒斯机场安装了蔚为壮观的125个气压 涌升计组成系统。
• 声—微波多普勒测风系统
利用发射声波或微波，测量遇到风速差异 被反射的频率，确定风切变，探测距离2公里左 右，大雨天使用效果不好。
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• 气象观测塔
气象观测塔直接测量，目前西方国家有采 用，最高达500米左右。资料准确，精度好， 但造价贵。有人建议沿下滑航线设置不同高 度的观测塔。
• 多普勒雷达综合测风系统
着陆
逆风切变示意
起飞
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– 侧风切变：飞机从一种侧风或无风区进入另一 种明显不同的侧风区。侧风有左侧风、右倾风 之分。侧风切变可使飞机发生侧滑、滚转或偏 航。
侧风切变示意
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• 按出现的天气背景分
– 雷暴型：雷暴前沿冷性外流和雷暴云内的垂直气流 形成的强风切变。强度最大，对飞行危害最大。
冷锋
几百千米
暖锋
几百千米
逆 温 几百米至几千米
急 流 几百米至几千米
地 形 几百米至几十千米
障 碍 物 几百米至几十千米
时间尺度 几十分钟 几分钟至十几分钟
几小时 几十小时 几十小时
几小时 几小时 几小时 几分钟至几小时
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对飞行的危害程度 大 大 大 中 中 中 中 中 小
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• 季节变化
各季不同强度风切变出现频率
0 轻度
中等
强烈
严重
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雷暴 冷锋 逆温 急流
判断低空风切变的方法 ATMB
• 安装地面探测系统
– 低空风切变报警系统 （LLWSAS） 由计算机控制的水平风切变测量系统，中
央塔台装有主风向风速计，其余五个放在跑道 两端约1200米处或适当的位置，各风向风速计 的实测值与主风向风速计测值进行比较，由计 算机算出结果。如果有一个风向风速计与主风 向风速计水平风切变达7.7 M/S以上，在显示器 上报警。此设备美国至1982年已安装58套。
– 锋面型：伴随锋面出现的风切变。冷锋型危害大， 一般锋面两侧温差大于等于5°C及移速较快（55公 里/小时以上）时会产生。
– 逆温型：伴随逆温出现的风切变。晴朗的夜间产生 强辐射逆温，常有较强低空风切变产生，强度较其 他几种小。
– 低空急流型：伴随低空急流出现的风切变。中心位 置在一、二百米以下的超低空急流对飞机起落影响 大。
低空风切变
低空风切变的危害 ATMB
• 低空风切变是飞机起飞和进近着陆阶段的 一个危险因素，严重危害航空活动安全。
• 1968年至1986年间，美国航空事故亡人总 数中有40%左右是低空风切变造成。
• 低空风切变现象的时间短、尺度小、强度 大的特点，带来探测难、预报难、空管难、 飞行难等一系列的困难。
风切变等级
轻度 中等 强烈 严重
风切变值
米•秒-1•30 米-1
1/秒
0~2
0 ~ 0.07
2.1 ~ 4.0
0.08 ~ 0.13
4.0 ~ 6.0
0.14 ~ 0.19
﹥6.0
≥ 0.20
低空风切变的基本特征 ATMB
• 时空尺度
风切变类型
水平尺度
下击暴流
〉4 千米
微下击暴流
〈 4 千米
雷暴
几十千米
100
90
80
70
60
轻度
50
中等
40
强烈
30
严重
20
10
0
春
夏
秋
冬
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• 各季平均日变化
– 春秋冬三季变化大体相同，均为夜间大于白天， 日较差也较大；
– 夏季日变化不如其他三季明显，但午后有极大 值，初步分析为午后雷暴等恶劣天气所致。
• 不同类型风切变其最大强度出现频率
80 70 60 50 40 30 20 10
低空风切变的分类
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• 低空风切变通常是指近地面500米高度以下 的风切变。
• 按风的切变类型
– 风的垂直切变：在垂直方向上两点之间的风速 和（或）风向的改变。
– 风的水平切变：在水平方向上两点之间的风速 和（或）风向的改变。
– 垂直风的切变：上升或下沉气流在水平方向 （或航迹方向）上的改变 。
• 随着飞行量的不断增加，问题将日趋严重， 它对飞行安全的威胁始终存在。
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1982年7月9日，美国泛美国际航空公司N4737航班 在拉斯维加斯机场起飞不久遇风切变坠机，机上所
有人员145人罹难。
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1994年7月2日美国航空公司DC-9飞机在夏洛 特-道格拉斯机场进近过程中，遇风切变坠毁
– 红外辐射仪
利用红外辐射仪探测前方10~20公里和侧面200米 内的温度进行比较确定风切变值。
利用多普勒雷达和在机场周围安装多个风 向风速计，利用相应软件综合分析测风数据， 结合多普勒雷达探测，由计算机算出结果。 目前属于较新技术，为我国香港赤鱲角机场 采用，他们在机场周围安装了多套风向风速
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• 安装机载探测系统
– 仪表加速度计
利用加速度计和机上其他设备可供用的数据结合， 计算剩余推力，如不足，则告警。
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• 按航迹方向分
– 顺风切变：沿航迹（顺飞机飞行方向）顺风增 大或逆风减小，及飞机从逆风进入无风或顺风 区。顺风切变使飞机空速减小，升力下降，飞 机下沉，是比较危险的一种低空风切变。
着陆
顺风切变示意
起飞
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– 逆风切变：沿航迹（顺飞机飞行方向）逆风增 大或顺风减小，及飞机从顺风进入无风或逆风 区。逆风切变使飞机空速增加，升力增大，飞 机上升，对飞行的危害比顺风切变来说要轻些。