关键词：低空风切变；探测技术；飞行安全
引言：低空风切变的强度往往大大超出现代运输机的性能指标，能在短暂的时间里改变飞机的航迹，姿态和高度，并影响某些仪表的准确性。尤其在最后进近，复飞和起飞初始爬升阶段，由于对风切变识别困难且采取措施时间短，使飞行的机组修正改出的机会很小。本文首先分析了低空风切变的成因及其对飞行的影响，最后对在低空风切变是管制员的管制指挥进行初步探讨。
1 低空风切变
低空风切变是在一定的天气背景下形成的，而且其尺度和强度与天气系统的结构和强度密切相关，雷暴、锋面、超低空急流、低层逆温等天气均能产生对飞机起飞和着陆有较大影响的低空风切变。
导致低空风切变产生低空风切变的原因主要有两大类，一类是大气运动本身的变化所造成的；另一类则是地理、环境因素所造成的，有时是两者综合所致。
2 低空风切变对飞行及起降的影响
2.1 风切变对飞行的影响分析
风切变对航空器飞行的影响主要表现为空气流动即风的方向和速度在狭小范围内发生大的变化，导致航空器的空速发生猛烈改变，从而进一步导致其升力发生猛烈变化。特别是垂直方向上的风向风速的改变，将直接导致航空器的升力变化。航空器由于所受风力变化导致升力的改变，将出现猛烈掉高度、俯仰角骤变等危险因素[1]。
2.2 低空风切变对飞机起降的影响
风切变发生的高度层在距地面较近时，我们俗称低空风切变。如低空风切变发生在机场附近时，由于该空域范围主要内的航空器主要从事上升或下降着落动作，由于航空器飞行高度本身低，而且航空器空气动力性能较差。此时机场附近的低空风切变将对航空器的起飞和着陆构成严重威胁。
2.2.1 水平方向风切变对着陆和起飞的影响
水平方向上的风切变包括顺风切变、逆风切变和侧风切变的情况。
首先，当航空器在机场附近低高度沿着既定的航迹飞行时，如果遇到顺风切变。那么由于航空器的真空速发生猛烈改变，此时航空器升力也是发生猛烈改变，因此经常出现高度跳变的现象。无论对于起飞或着陆的航空器，由于此时航空器本身空速较小带来的低空气动力性能，如在此时遇上低空风切变，将有可能导致航空器高度猛烈下降而导致超障不足甚至触地的危险，也有可能由于升力猛增而导致航空器的高度骤增而导致机体受损、人员受伤的情况[2]。
然后，当航空器在机场附近低高度沿着既定的航迹飞行时，如果遇到逆风切变。如同此时航空器遭遇逆风切变一样，也是经常导致航空器超障不足甚至触地的危险，或者出现高度骤增而导致机体受损、人员受伤的情况[3]。
最后，当航空器在机场附近低高度沿着既定的航迹飞行时，如果遇到侧风切变。由于航空器所受风力带侧方向的影响，因此除了会产生上述顺风、逆风切变情况下的问题外，还会发生航空器低高度带坡度飞行，产生侧滑，情况更为复杂。对于起飞航空器而言，此时极易造成其飞行轨迹侧偏而产生超障不足甚至触地危险。而对于落地航空器而言，由于侧风的影响，航空器此时极有可能发生接地偏离跑道甚至跑道外接地的危险[4]。
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2.2.2 垂直风的切变对着陆和起飞的影响
当飞机在飞行过程中遇到升降气流时，飞机的升力会发生明显变化，从而使飞行高度产生变化（上升或下降）。特别是下降气流对飞机着陆危害极大，飞机在雷暴云下面进近着陆时常常遇到严重下降气流，并可能造成严重飞行事故。因为此时飞机可用爬升率小，离地高度低，若遇到较强的下降气流飞机可能来不及复飞就撞地了。
下击暴流对飞机造成的危害极大，其原因除了它的尺度小、生命期短，不易探测和预报外，主要是因为它有强烈的下击暴流和外泻引起的强烈低空风切变。研究表明在假定的下击暴流中，其速度大小对起飞的危险比对着陆更大，恶劣的雷暴天气会造成根本不可能起飞的气流状态。
另外，飞机在着陆时遇到强烈的阵风，也可以发生强烈的风切变。这种风切变时大时小，变化迅速，它有时比稳定大气中的稳定风切变大3～4倍，给飞行员操纵带来很大的困难。在实践中，已多次遇到这种情况。
3 低空风切变的探测及应对措施
3.1 低空风切变的简单判断
应对低空风切变，首先我们需要准确、及时的识别和发现低空风切变的存在，并准确判断其强度及对飞行的影响。而目前判断风切变的手段和方法一般包括目视判断、航空器仪表判断和基于地面气象设备判断的方法。
首先，目视判断低空风切变的方法直观、简便，但该方法主要基于人员的经验判断，缺乏具体的数据，只能识别强度较大的风切变。而对于许多无目视特征的低空风切变，经常使人忽视，因此该方法具有很大的局限性。
然后，基于航空器仪表判断的方法主要是基于航空器驾驶员对航空器仪表的观察。航空器一旦遭遇风气变，空速表、高度表等有关飞行仪表会出现异常指示。因此，这种方法的使用只有在航空器进入低空风切变范围后才能发现。对于已经进入低空风切变区域的航空器，其应对措施只能是机组临机应对；而对于为进入低空风切变区域的航空器，只能基于地面人员通报前机所受风切变影响的情况而做出规避动作。因此，这种方法缺乏主动性和时效性。
最后，基于地面气象设备判断的方法，包括使用机场多普勒气象雷达、风廓线仪、低空风切变预警系统等多种设备来判断。例如使用多普勒气象雷达，我们可以观察并推测出机场周围风场分布及风速的变化，当其变化达到一定阈值时，我们可以判断其为风切变并对航空器驾驶员发出提前预警；使用风廓线仪，我们可以监测机场周围垂直风场分布。由于风廓线仪的特性，我们需要多部仪器进行联网才能观察到完整的机场周边范围的低空风切变。
3.2 低空风切变的应对措施
首先，在指挥过程中，管制部门需要加强与气象部门的协同。对有可能存在风切变的天气及时通报飞行员。当判别低空风切变强度较大时，提醒并指挥航空器进行空中等待或备降。
然后，在接到前机报告遇到低空风切变报告时，及时将风切变情况通报后机，指挥其他飞机避让开已知的风切变区域。
最后，当飞机起飞滑跑遭遇低空风切变时应指挥飞机加大油门，使用最大工作状态。当飞机起飞离地后遭遇低空风切变时应指挥飞机不要掉高度、加大油门并且及时修正坡度。当飞机下降着陆时遭遇低空风切变应增大下滑角，不能掉高度，当发现飞机情况较危险时应及时复飞。的，在已知将会有风切变的情况下，管制工作也能提前安排，使飞机安全着陆。
参考文献
[1] 郭振东，王守忠等.低空风切变实例分析[J].北京：气象出版社，2005.
[2] 张军，陈汉华等.低空风切变浅谈[N].中国水运，2007,5（11）：15～17.
[3] 唐民，庄卫方.低空风切变的探测技术[R].航空气象，2005，（5）：47～49.
[4] 王永忠.雷暴低空风切变中大雨对飞行的影响[J].南京气象学院院报，2006，（2）：136～140.
论文作者:李锋博
论文发表刊物:《科技中国》2018年6期
论文发表时间:2018/8/10
标签：切变论文; 低空论文; 航空器论文; 飞机论文; 高度论文; 升力论文; 发生论文; 《科技中国》2018年6期论文;