6.2 飞机颠簸

大气乱流的种类
热力乱流 动力乱流 晴空乱流 尾涡乱流
热力乱流
由空气热力原因形成的乱流称热力乱流。
由于地面性质不同，表面增热快慢不同，导致 水平方向上温度差异引起。常常出现在对流层 的低层，当有较强的热力对流发展时，也可能 扩展到高空。
飞机飞过这些地区常产生颠簸，对飞机起飞的 上升角和着陆下滑有很大影响。
13名乘客、3名乘务人员受伤，多人感到不适。 造成飞机由于负载过大，停飞全面检查。
地区性颠簸
地表热力性质不同的地区 山区及地表粗糙区 积状云区 低层风切变区
地表热力性质不同的地区
山区及地表粗糙区
这些地方动力乱流比较强。这种动力乱流的强 度和规模，决定于风向风速、下垫面粗糙度和 近地层大气稳定度三个因素。
积状云区
积 雨 云 区 颠 簸 的 水 平 分 布
低层风切变区
盆 地 低 层 风 切 变 乱 流
我国易产生颠簸的地区
❖ 我国从汉口到长沙、秦岭以南，从邳县到日 本海发生颠簸较多。这和南北两支急流进退、 合并变化有关。
❖ 冬半年，北京——乌鲁木齐航线在10000－ 12000米高空有霾和浮尘，飞机在其中飞行 常有颠簸。
颠簸的形成 颠簸强度的划分 影响颠簸强度的因子
飞机颠簸的形成
飞机乱流 飞机颠簸的形成
飞机乱流
与飞机尺度相当的、无一定顺序出现的那部分涡旋 （涡旋直径为15～150米）；
飞机在乱流区遇到涡旋的作用。如果涡旋的作用频率 和飞机机翼的自然震动频率很接近，于是产生颠簸。
垂直阵风引起的颠簸
水平阵风引起的颠簸
中高空颠簸层厚度累计出现频率
中高空颠簸层水平宽度累计出现频率
飞机颠簸层随纬度和高度的分布
动力乱流颠簸多见于中高纬度大陆，多数离地面不超过 1～2千米；
热力乱流颠簸则是低纬地区多于高纬地区，并多出现在对 流层的中层；
中纬度大陆 几种乱流在 各高度上的 出现频率
飞机颠簸强度出现的概率
一般以弱颠簸最多，其次是中度颠簸，强 颠簸出现的次数是很少的。
尾涡的特点3
侧风情况下的尾涡
尾涡对飞行的影响
飞机经过尾涡时会出现颠簸下沉、姿态变化 甚至翻转。
尾涡飞行中的四种情况
后机从尾涡中心进入的情况
避免尾涡影响的起降方法
航空章程中关于尾涡的规定
CCAR-93TM-R3(中国民用航空空中交通管 理规则)
第九节:尾流间隔最低标准
飞机颠簸的形成和强度划分
第六章 中低空飞行的大气环境
第一节 低空风切变 第二节 飞机颠簸 第三节 飞机积冰 第四节 山地和高原飞行气象特点 第五节 沙漠地区及海上飞行气象特点
第二节 飞机颠簸
飞机遇到扰动气流(乱流)，产生震颤，上下 抛掷、左右摇晃，造成操纵困难、仪表不准 等现象，就是飞机颠簸。
轻度颠簸会使乘员感到不适甚至受伤，颠簸 强烈时，飞行员全力操纵飞机仍会暂时失去 操纵，甚至使飞机解体。
产生颠簸的天气系统和地区
天气系统 地区性颠簸
天气系统
锋面 空中槽线和切变线 高空低涡 急流区 对流层顶附近
锋面
较强的颠簸多出现在锋面附近。 在各种锋面中，冷锋的颠簸最强。 冷气团一侧出现的频率比暖气团一侧大。 锋面移动速度越快，两侧气团越不稳定，产生的
颠簸就越强。
空中槽线和切变线
地表面受热不均形成乱流
风切变因素造成的乱流
自由大气中，由风切变造成乱流
由风切变造成乱流
乱流的强弱还与大气稳定度有关，大气不稳定 有利于气流上升下降，乱流也会增强。
乱流是否发展可以用理查孙(Richardson--Ri)数 判断。RiFra bibliotekg( d
T (V
)
/ z)2
Ri越小，越有利于乱流发展；反之不利于乱流发展。
晴空乱流(CAT)是指出现在6000米以上高空，与 对流云无关的乱流。(不排除与其他云有关的乱流)
特点：不伴有可见的天气现象，飞行员难于事先 发现，对飞行威胁很大；
成因：晴空乱流的成因与强风切变有密切关系。
航迹乱流
又称尾涡乱 流，指飞机 飞行时产生 的一对绕翼 尖旋转的方 向相反的闭 合涡旋。
在急流转弯处和两支急流汇合处，相对地来 说，乱流更容易发展，颠簸也容易增强。
急流区风切变大，风的垂直切变超过 2m/s/100m，水平切变超过6m/s/100km的地方， 易颠簸。
对流层顶附近
对流层顶 附近，尤 其在对流 层顶有断 裂和对流 层顶坡度 较陡时， 有强颠簸。
事例
2009年5月16日17：52（北京时），国航西 南航空公司A319/B-6036飞机执行CA1542宁波 -北京的航班任务时，在北京管制区与济南管制区 交接点EPGAM （116°53′55〞，37°14′49〞） 附近9200米高空处突遇强晴空颠簸。
在空中槽线和切变线附近，由于气流呈气旋式变化，并常 常有冷暖温度平流，使大气层结不稳定，再加上气流有辐 合辐散，因此乱流易于发展。
高空低涡
飞机穿过高空低涡时，风向打转。 高空低涡到来会使气层变得不稳定，乱流发展， 飞机会遇到中度以上的颠簸。
高空急流区颠簸频率的分布
急流区
颠簸频率最大区出现在急流轴的低压一侧(北 侧)下方，那里的风速大约相当于急流轴风速 的一半；
高速飞行时，速度越大，振动周期缩短，颠簸就 越小。
飞机的翼载荷
翼载荷是飞机单位机翼面积上承受的飞机重量。
翼载荷小的飞机，颠簸就较强； 翼载荷大的飞机，颠簸就较小。
同一飞机而言，机翼面积是一定的，因此颠簸强 度只与载重有关，载重少颠簸强，载重多颠簸弱。
飞机颠簸层的特征
飞机颠簸层的空间分布 飞机颠簸层随纬度和高度的分布 飞机颠簸强度出现的概率
❖ 我国青藏高原，由于特殊的自然地理条件， 在7500～9000米的飞行高度上，热力乱流、 动力乱流和晴空乱流都能起作用，因此颠簸 出现的频率和强度都高。
颠簸对飞行的影响和处置方法
颠簸对飞行的影响 颠簸时的处置方法
颠簸对飞行的影响
使飞机操纵困难，甚至失去操纵； 损害飞机结构，减少发动机功率； 造成飞行人员和乘客的紧张和疲劳，甚至危及
颠簸强度等级表
弱
中度
强
飞机轻微地和有间歇 地上下投掷，空速表 示度时有改变。
飞下颠速指机 投簸针抖 掷，跳动， 操动纵、 左达费右频1力摇繁0 晃地，km/上， 空h。飞 地 止 1难5。和机~，2剧强0空k烈烈速m/地地s指，上抖针操下动跳纵投，动有掷频不达繁困
影响颠簸强度的因子
乱流强度 飞行速度 飞机的翼载荷
安全。
1971年11月22日，日本一架波音727客机 在飞往东京图中遇到扰动气流，发生强烈 颠簸无法操纵，10秒内飞机从9300米的高 度一下掉到8400米，以后又掉到7200米， 1分10秒后才恢复操纵。
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。
如果阵风从正面或后面吹来，引起飞机上下抛掷；阵风 从侧面而来，引起飞机摇晃、摆头。
由于水平阵风的变量比飞机速度小很多，所以对升力影 响比垂直阵风较小。例如，飞机空速为120m/s、迎角
2.2°平飞时，如果水平迎风增加10m/s，升力将增加
17%；但如果遇到10m/s的上升气流，升力将增加两 倍多。
飞机颠簸层的空间分布
中、高空颠簸区有明显边界，飞机 可以改变飞行高度或偏离航向几十 千米就可以脱离颠簸区。
颠簸层的厚度 ：颠簸层厚度在1 km以内 的约占85%～90%，超过1km的只占 10%～15% 。
颠簸层的水平宽度 ：颠簸层水平宽度在 100 km以下的约占80%，100 km以上的不 足20% 。
尾涡的强度由飞机的重量、速度和迎角而定。飞机 重量越大、速度越小、迎角越大时，尾涡越强。
尾涡的特点1
在两条尾涡之间，是向下的气流，两条尾涡的外侧是向 上的气流。
尾涡的特点2
尾涡产生 后会下降
在接近地 面时受阻 挡，而横 向移动。
尾涡流场 的宽度约 为两个翼 展，厚度 约为一个 翼展。
乱流强度
乱流强度取决于垂直阵风区风速和空气密度；
垂直阵风的速度越大，空气密度越大，它们所引 起的飞机升力的变化越大，颠簸也越强；反之， 它们所引起的飞机升力的变化越小。
飞行速度
在低速飞行条件(空速在600km/h以下) 飞行， 飞行速度越大，飞机因乱流产生的振动的振幅和 频率越大，颠簸就越强。
上升气流 对着陆轨 迹的影响
下降气流 对着陆轨 迹的影响
积状云中的上升气流产生的颠簸
动力乱流
空气流过粗糙不平的地表面或障碍物时出现的 乱流，或由风切变引起的乱流，都称动力乱流。
动力乱流强度与地表面粗糙、风速、稳定度有 关。地表越粗糙，风速越大，近地面气层越不 稳定，动力乱流越强。
晴空乱流
大气乱流 飞机颠簸的形成和强度划分 飞机颠簸层的特征 产生颠簸的天气系统和地区 颠簸对飞行的影响和处置方法
大气乱流
大气乱流产生的原因 大气乱流的种类
大气乱流产生的原因
动力因素 热力因素 风切变因素
动力因素造成的乱流
摩擦层中，气流经过粗糙不平的地表产生乱流
热力因素造成的乱流
机上43名乘员全部丧生
30名旅客和4名空勤人 员死亡
30名旅客和5名空勤人 员死亡 36名旅客和3名空勤人 员死亡
颠簸时的处置方法
柔和操作，保持平飞； 采用适当的飞行速度； 飞行速度和高度选定之后不必严格保持； 适当改变高度和航线，脱离颠簸区。
据美国统计，1963～1968年因强烈颠簸引起飞机解体有4起
日期
失事地点 机型
人员伤亡情况
1963.2.15 佛罗里达州 南部
内布拉斯加 1966.3.6 州，福尔斯
城附近
1968.5.3 德克萨斯州 道森城附近
1968.12.2 阿拉斯加州 佩德罗湾
波音707－720 BAC1-11
L-180 F-27B