风切变对航空飞行的影响极其原理

风切变确实是夏季飞行不得不小心提防的隐形陷阱!

  什么是风切变呢?气象学认为,风切变就是空间两点之间风矢量的差异。“低空风切变”通常就是指发生在低空600米高度以下的平均风的矢量在空间两点之间的差值。风切变主要的三种类型。一是垂直的风切变。二是水平的风切变。三是垂直风的切变。垂直风的切变,对飞行安全威胁最大,主要是指上升或下降气流(垂直风)在水平方向上的改变。这类风切变多发生在雷暴云的影响范围里。垂直风中根据风速大小的不同又可区分为下降气流和下冲气流。在下冲气流中如果尺度很小的话,又可称为微下冲气流。气象学家对38个微下冲气流的初始风速和最大风速之差、初始辐散范围和最大辐散范围、从初始风速增至最大风速的时间的统计分析,表明了微下冲气流具有高强度、小尺度、短寿命的时空特征,平均风速差达到24/秒,最大平均辐散范围为3.1公里,平均增速时间只有6.4秒。目前发生的雷暴条件下的飞行事故,大多是微下冲气流所造成的。

  根据飞机相对风矢量的方位不同,把风切变划分为顺风风切变、逆风风切变、侧风风切变和下冲气流四种类型。对飞行安全构成严重威胁的主要有顺风风切变和下冲气流两种。顺风风切变是指飞机从小的顺风进入到大的顺风区域,或从逆风进入顺风区域以及从大的逆风进入小的逆风区域等几种情况。这是一种比较危险的风切变形式。下冲气流切变,指飞机从无明显的升降气流区域进入到强烈的下冲气流区的情形。它会使飞机突然下沉,危害最大。具有明显的猝发性特征。飞机在雷暴母体云下面通过时就会遇到这种情形。当飞机对正跑道,准备下降着陆过程中,如果先遇到顶风再转为顺风的风切变时,对安全的危害非常大。飞机在下滑过程中,若风切变的情形为顶风(上层),突然转变为无风(下层);或强烈的顶风突然转变为微弱顶风,或顶风突然转变为顺风。这样,当飞机进入风切变层时,如果原有的顶风突然降低为零。这时,指示空速就会迅速降低,降低值与顶风分量相同。我们知道,机翼升力的大小是与速度的平方成正比的,假定迎角不变,飞机从逆风一下子撞入顺风,升力将急剧下降,导致飞机立马向下掉高度。在这种情况下,风切变层所在的高度、飞行员的反应时间以及所采取的处置措施就成了关键。

  如果风切变的高度比较高,飞行员处置得当,便可以从风切变的陷阱中改出来再正常着陆。当飞机进入风切变层后,升力减小,机头下俯,飞机掉到3°下滑线下面。飞行员加大油门以重新获得速度,带起机头,爬升到原来下滑线上,可以进行着陆。如果风切变的高度太低,当飞机的升力减小,机头下俯,飞机掉到下滑线的下面时,飞行员加大油门以重新获得空速,带起机头,企图爬升回到下滑线上。可是发动机推力的增加特别现代涡轮发动机是需要一定时间的。这时的飞机又已经处于高阻力状态,高度又太低。如果加大迎角,只能使升力稍微增大或暂时增大,可是伴之而来的却是阻力剧增。因为它已超过了升阻比的最大值。结果是:暂时制止了的空速的降低所引起的飞机下降,反而接着原来是很大的下降率又大大加剧。这时,只能是拉杆和加大油门,可是行动已经太迟,飞机还未到跑道就触地坠毁了。

及时、准确的判断和识别低空风切变的存在、类型和强度是确保飞机起飞、着陆飞行安全的重要环节。因为某些强风切变实际上是不可抗拒的,避开它才是唯一有效的办法。