风切变

风切变

据不完全统计，1970－1985年的16年间，在航班飞行中，至少发生了28起与地空风切变有关的飞行事故。近些年在我国也发生了由于低空风切变原因，造成的多起重着陆、低空复飞、不稳定进近等事件。由于低空风切变具有时间短、尺度小、强度大、发生突然等特点，要准确探测和预报还比较困难。因此，要求飞行员具备低空风切变的有关知识，在飞行中避开和正确操作，以确保飞行安全。

1、引言

飞行机组的意识和警惕性是成功运用规避及改出风切变技术的关键。本摘要将概括阐述在预报或怀疑有风切变或下冲气流的情况下如何操纵飞机以及相应的训练指南。

2、背景信息

2.1 统计数据

不利天气（除了低能见度和跑道条件之外）是导致近40% 进近及着陆事故的环境因素。

不利的风（即：大侧风、顺风和风切变）与30% 以上的进近及着陆事故和15% 的可控飞机撞地（CFIT ）事件分不开。

风切变是4%的进近及着陆事故的主要诱因，它也是造成重大伤亡事故的第九大原因。

这些统计数据总结在表1 中。

表1 天气因素在进近和着陆事故所占比重表

（数据来源，航空安全文摘17卷-18卷 1998-1999，飞行安全基金会）

2.2 风切变定义

风切变被定义为风速和/或风向的突然改变。

风切变可以在空间的任何方向发生，但是为了研究方便，我们将风切变放置在垂直和水平坐标轴进行研究，因此就分为垂直和水平风切变两类：

l 垂直风切变：

—风的水平分量的垂直变化，它所产生的紊流，在飞机上升或下降穿过风切变层面时，会影响飞机的空速；

—风的水平分量的垂直变化率通常在20节/1000英尺到30节/1000英尺之间，但垂直风切变可以高达10kt/100英尺。

l 水平风切变：

—风分量的水平方向的变化（如：顶风减小或顺风增大，或者由顶风切变为顺风）；

—风分量的水平变化率可以高达100kt/海里。

风切变通常与下列天气情况有关：

l 高空急流；

l 地形波；

l 锋面；

l 雷暴和对流云；

l 下击暴流。

下击暴流由明显危及飞行安全的两大部分组成：

l 下冲气流部分，可以导致强烈的下降气流（垂直速度达到6000英尺/分钟）；

l 外冲气流部分，可以导致剧烈的水平风切变并使风分量从顶风切变成顺风（水平风速变化可能高达45 节）。

图1 积雨云引发下击暴流示意图

2.3 风切变对飞行的影响

风切变对飞行的影响包括

1、逆风会突然加大飞机空速，提高升力，从而使飞机的运行路线提升并且加速。（例如，图1中的第一项）

2、下沉气流会增加飞机迎角，并使飞机下沉，改变飞行路线；（例如，图中1 的第二项）

3、顺风气流降低飞机空速，减小升力，从而使飞机的运行路线偏低并且减速。（例如，图中1的第三项）

与晴空湍流、地形波和锋面相关的风切变经常发生在高空，而下击暴流则由于发生在近地面附近，因此会对飞行安全产生较大的危害。

根据飞机与下击暴流相对位置的不同，可以分为四种情况讨论：

l 下击暴流在飞机前方

机组并不总是将逆风的增加视作危险，但是这类逆风扰乱了飞机的进近过程。如果不采取有效措施，将会导致飞机飞越既定路线和/或飞机加速。

如果逆风突变发生在起飞阶段，飞机的飞行性能会提高。然而，一旦离开风切变区域，则会空速降低，导致飞机迎角增加而超出安全包线或触发抖杆。

l 飞机穿越下击暴流中的下沉气流

垂直下沉气流经常会出现在增加的逆风区之后（参见图1和图3）。如果飞行员不能有效地理解这一情况，那么他会通过减小油门和推拉杆的动作应对逆风效应以保持预定飞行路线，而一旦进入下沉气流区域，则飞机的下降速度将会很快，使飞机低于计划飞行路线。

l 下击暴流在飞机后方

在顺风突然增加的情况下，飞机的空速会立刻减小，升力也会突然变小，此时飞机将会低于预定路线进近。如果飞行员为恢复飞行路线带杆，而没有增加足够的推力时，那么飞机迎角在加大的同时，飞机也将会下沉。

如果为恢复原有路线，飞行员增加了足够的推力，但是当飞机恢复到正常路线后，飞行员没

有及时减小推力，那么飞机将会飞越既定路线或增速。

l 飞机穿越下击暴流

最严重的情况是前面三种情况的综合：

—逆风突变

—下沉气流

—顺风突变

图1显示的是飞机飞越了一个下击暴流以后所碰到的情况。

2.4 风切变意识和避免

避免

可以利用以下信息避免进入可能或者已观察到的风切变区域：

l 天气报告和预报：

某些机场已经装备有低空风切变警告系统(LLWAS)，或多普勒气象雷达(TDWR)。LLWAS 由一个中央风探测器（探测风速和风向）和多个外围风探测器组成。它使管制员能够提醒飞行员已经存在或即将出现的风切变。如果发现差值超过15kt 就会发出警告。

LLWAS 可能探测不到直径等于或小于2 海里的下冲气流。

TDWR能够检测到正在接近的风切变区域，可以为飞行员提供更加先进的风切变危害预警。l 飞行员天气报告：

根据飞行员天气报告（PIREPS ），在高于机场标高不足1000 英尺的高度，有超过20 kt 的

风切变或500-英尺/分钟的下降气流/上升气流，就应该引起机组警觉。

l 目测观察：

吹尘、环状吹尘、尘卷风或其它近地强气流运动现象都表明可能或已经存在风切变。-

l 空中监视风分量和地速：

进近时，通过比较高空的顶风或顺风分量与地面的顶风或顺风分量可以知道潜在的风切变的大致强度。这一监测可以有效地提高情景意识。-

l 机载气象雷达；

l 机载风切变预测系统。

风切变识别

及时发现风切变对成功实施改出风切变至关重要。下列偏差可以看作可能出现风切变的征兆：

l 指示空速变化值超过15 kt；

l 地速改变（顶风减小或顺风增大或者从顶风切变成顺风）；

l 垂直速度改变量达到500 英尺/分钟；

l 俯仰姿态改变量达到5 度；

l 下滑道偏差1 个点；

l 航向改变10 度；