气象与飞行安全论文

气象与飞行安全论文

熊霓20090815038

云

观测斜视能见度，尚缺少有效的仪器，只能根据水平能见度来推断。

大气湍流可以使飞机在飞行的产生瞬间的或长时间的颠簸，当湍流尺度和

飞机的尺度相当时，颠簸是剧烈。飞机对湍流的响应同飞行速度、飞行姿

态和翼载荷等有关。强烈的湍流可使飞机失去控制，甚至因过载造成机身

结构的变形或断裂。对飞行影响较大的是晴空湍流、低空风切变和地形波。

晴空湍流是一种小尺度的大气湍流现象，多出现在5000米以上的高空。

经常发生在急流区最大风速中心附近风速切变最大的地方，其铅直厚度只

有几百米到千余米。晴空湍流能造成持续性的飞机颠簸，由于它不伴有可

见的天气现象，飞行员难以事先发现。对飞行的影响较大。晴空湍流的物

理机制，还不十分明了，还没有实用的预报方法。曾有人研究用红外线或

激光探测航线前方的晴空湍流的机载仪器，但尚处于试验阶段。

风

低空风切变是发生在高度几百米以下的风切变。由于它影响飞机的空速，改变了升力，而使飞行高度突然发生变化，往往使已降低高度和正在

减速着陆的大型飞机发生严重的飞行事故。雷暴、低空急流和锋面活动是

形成低层风切变的主要天气条件。来自雷暴或对流性单体的强烈下种气流，

伴有强烈的风切变，这种现象的时间和空间尺度都非常小，对它的探测和

预报都比较困难。

地形波是气流经过山区时受地形影响而形成的波状的铅直运动。气流较强时铅直运动也比较强烈。弗尔希特戈特根据气流和风的铅直分布，将地形波分成

层流、定常涡动流、波状流和滚转状流等四种类型。地形波中的铅直气流

可使飞机的飞行高度突然下降，严重的可造成撞山事故；地形波中强烈的

湍流，可造成飞机颠簸；在地形波中铅直加速度较大的地方，可使飞机的

气压高度表的指示产生误差。在日常预报业务中还不能对地形波做出定量

的预报。

降雨

飞机飞经含有过冷水滴的云、冻雨和湿雪区时，飞机表面的突出部位，有结冰的现象。积冰将改变飞机的气动外形，增加飞行阻力，耗费燃油，

并将使皮托特静压系统仪表和通信设备失灵。飞机结冰与云中的含水量和

温度有关，对于螺旋桨飞机来说，最容易发生结冰的气温是-10℃左右，在

-30℃～-40℃左右有时也容易发生结冰。对于喷气飞机来说，高速飞行的

动力增温，使机身表面温度高于大气温度，因此发生结冰的气温与飞行速

度有关。积冰曾经是威胁飞行安全的主要问题之一。50年代以后，飞机的

巡航高度一般都已高于容易发生结冰的高度，而且机上都有防冰装置和除

冰装置，但在起飞、爬高、空中盘旋和下滑时，仍然可能遇到比较严重的

积冰。

雷暴

雷暴是一种发展旺盛的强对流性天气。云中气流的强烈铅直运动，可使飞机失去控制；云中的过冷水滴，可造成严重的飞机结冰；冰雹可打坏

飞机；闪电对无线电罗盘和通信设备，造成干扰和破坏；雷击能损伤飞机

的蒙皮。因此雷暴区历来被视为“空中禁区”，禁止飞机穿越。自从天气

雷达出现以后，人们能够及时而准确地发现雷暴，并对其进行监视和避让。

现代飞机使用了大量的电子设备，特别是控制飞行状态的电子计算机，雷

电对这些设备能造成严重的破坏，直接影响飞机正常航行。雷暴属中小尺

度天气系统，还难以准确预报。

气温

高空风和气温的时间、空间分布变化较大，实际大气温度和飞机设计所依据的标准大气温度也有很大差异。在高速飞行的情况下，气温的变化

引起空气压缩性的改变，影响飞机的空气动力特性。在制做长途航线飞行

计划时，为了缩短飞行时间和节约燃油，必须根据高空风和实际大气温度

的观测资料和预报选择最佳航线、最佳的飞行高度和飞行速度。

此外，地面风向风速特别是大风和风的阵性变化，对飞机的起飞着陆有着严重的影响。这也是航空气象学研究的课题。航天飞行器在发射时要

了解场区的风、气温和雷暴的分布，返回大气层时要根据大气的温度、密

度选定再入的角度和高度，航天飞机在着陆时也需要精确的航空气象情报。

飞机性能的进一步提高，自动飞行技术的逐步实用化，出现了“全天候”飞行问题。飞行活动和气象条件之间正在从气象条件决定能否飞行，

变为在复杂气象条件下如何飞行。全天候飞行系统仍然需要按照实际大气

条件来调整系统的工作状态，在起飞和着陆时对气象数据的要求更高了。

在未来的航空活动中，除了低能见度，斜视能见度、大气端流、雷暴、高空气象条件的探测和预报仍需逐步解诀之外，形成强烈扰动和危害飞行的中，小

尺度天气系统的预报方法，高速处理、传输并显示大量气象情报的高功能

自动化航空气象服务系统，人工影响或改变妨碍飞行的天气过程的理论和

方法，都是航空气象需要进一步探索和解诀的问题。

2.具体案例及其分析（雷暴为例）

事故一:1985年8月2日晚上6时05分19秒，美国一架Delta航空公司的L-1011飞机在达拉斯——沃思堡机场坠毁。

事故原因：国家运输安全委员会(NTSB)无法查明在飞机坠毁的时候机组是否使用机载

天气雷达。然而，NTSB在报告中声称，“关于使用机载天气雷达的证词是相互矛盾的。尽

管在事故发生前后至少有3架与其非常接近的飞机扫描到了这个雷暴，但是仍然有人提供了

这样的证言：在飞机处在低高度并且与雷暴单体十分接近时，机载天气雷达不能发挥作

用……”

这个事故可能是由一个孤立的强雷暴单体产生的微下击暴流引起的，这说明了天气常常在没有任何严重警告的情况下，也会发生急剧变化。当雷暴距离机场只有10到20miles时，

飞行员应该避免在此机场进行飞机的起飞和着陆，因为这是一个风速最强且最易变化的区

域。飞行员在雷暴过境后也必须小心谨慎，雷暴后常常伴随着一个强大的、阵性的外流边界，

伴随着这些强风会产生下击暴流和微下击暴流，它们会产生严重的低空风切变。

事故二：2005年10月23日（当地时间22日晚）尼日利亚贝尔韦尤航空公司一架B737—200型客机从拉各斯起飞飞往首都阿布贾时，飞机刚起飞3分钟后就空中爆炸坠毁。

事故原因：据尼日利亚官方报道和当地村民目击者说，飞机是在一个非常强的雷暴天气状况下起飞的，飞机起飞后3分钟就在空中爆炸，随即坠毁。造成了航空飞行史上的又一

惨剧。

雷暴对飞行的影响的总结：

众所周知，雷暴天气是夏季常见的天气现象。它是由对流旺盛的积雨云所产生，由于积雨云的强烈发展，常伴有闪电、雷鸣、暴雨、大风，有时还会出现冰雹、龙卷风和下击暴流等灾害性