基于危险天气空中领航教学研究

/ 2

基于危险天气空中领航教学研究

李,飞1,李世宏2,梁,健3

1.2.空军航空大学 吉林长春130000 3. 空军航空大学某团 吉林长春130000  

摘  要:如何通过教学提高飞行人员危险天气的空中领航能力,将是确保飞行安全的重要基石。本文简要论述了雷暴、积雨云、结冰等危险天气对飞行安全的影响,并研究了对部分危险天气如何通过教学,提高危险天气空中领航预防和处置的方法。

关键词:危险天气;结冰;雷暴;飞行安全。

天有不测风云,飞机在空中航行常会遇到大风、恶劣能见度、积雨云、雷暴、冰雹、结冰等危险天气,严重影响飞行安全。作为空中领航的教学人员,如何通过教学提高飞行人员处置危险天气的空中领航能力,将是确保飞行安全的重要基石。我们通过分析雷暴、积雨云、结冰等危险天气对飞行安全的影响,并研究了对部分危险天气如何通过教学,来提高飞行人员在危险天气中空中领航预防和处置的方法,提高飞行安全的能力。

1危险天气的类型

结合气象学知识,简要讲解飞行中常见的危险天气主要有大风、恶劣能见度、积雨云、冰雹、积冰、云敝山、低云、雷暴、飑或龙卷等类型。

2分析危险天气对飞行的影响

教学中要利用数据和视频分析讲解危险天气对飞行的影响。据相关资料统计,近年来的飞行事故有近30%与危险天气有关,造成飞行事故的危险天气主要有:能见度(40%),雷雨、冰雹和积雨云(25%),颠簸和急流(6%)和飞机积冰(10%)。由于气象原因造成飞行事故中,多数出现在飞机着陆前后,约占57%

2.1积雨云对飞行的影响

云对飞行有许多不利影响,主要是使空中能见度变坏,在有些云中飞行易产生结冰和颠簸。尤其是不能在积雨云内甚至附近飞行;积雨云很厚,云内及附近上升(下沉)气流和乱流强烈,会产生强烈颠簸。积雨云发展到旺盛阶段,就可能产生雷暴、闪电、强阵风、强颠簸、积冰甚至龙卷或飑等严重影响飞行的天气,其影响范围可达到周围30公里。在飞行活动中,穿越积雨云相当危险,一般应采取绕飞或爬升到其顶部以上通过。其中爬升通过,由于受到飞机本身性能的限制以及积雨云发展的不稳定性,应特别注意。

降水使能见度减小;降水中过冷却水滴易造成飞机积冰;降水影响跑道使用性能;可使发动机熄火,特别是处于着陆的低速飞行阶段;强降水下方易出现强下沉气流,伴有风切变,可造成飞机操纵困难,甚至事故发生;强降水恶化飞机的空气动力学性能。气温较低时,冻雨的出现会严重影响飞行的安全。冻雨在露天停放的飞机表面形成的冰层,会使飞机的空气动力性能变差,使飞机升力减小,阻力增大,影响飞行的安定性和操作性。另外,冻雨在跑道表面的冻结,也会影响跑道的摩擦性能,对飞机的起降、滑行和制动等飞行活动,造成不利影响,留下飞行事故隐患。

强烈垂直发展的积雨云(也称雷雨云)会产生雷雨,是对航空飞行安全威胁最大的天气现象之一。对飞行的影响表现在:云中强烈的湍流和上升、下降气流等,易使飞机产生颠簸;常与雷雨云相伴出现的结冰、雷电、强阵雨和恶劣能见度等均会给飞机的操控造成一定的困难

2.2雷暴对飞行的影响

雷暴云能生产各式各样的危及飞行安全的天气现象,例如强烈的湍流、积冰、闪电击(雷击)、雷雨、大风。雷暴是目前被航空界、气象界所公认的严重威胁飞行安全的敌人。

2.2.1颠 簸

颠簸是飞机在飞行过程中经常遇到的一种状况,由于空中气流方向不定,强弱不一,飞机会随着气流发生不规则的变化,突然出现上下抛掷、左右摇晃及机身振颤等现象。

成熟阶段的雷暴云,最强的上升气流可达到5060m/s,同台风不相上下,航空器在雷雨区内飞行,飞机会遇到严重颠簸,使飞行高度在几秒内升降几十米到几百米。严重时,飞行仪表失真,飞机操纵困难甚至失控,是导致飞行事故最危险的天气现象之一。

2.2.2飞机积冰

雷暴云中含有大量的过冷水滴。容易造成飞机积冰,特别是在飞机起飞着陆阶段,往往速度较低,不易操纵,如果飞机在起飞着陆时遇到积冰往往会引发飞行事故。

2.2.3 下击暴流

下击暴流是雷暴强烈发展的产物,其水平尺度通常为440千米,产生的雷暴大风可达18米/秒以上,但其生命周期很短,一般只有1016分钟(微下击暴流只有几分钟)。由于下击暴流(包括微下击暴流)中伴有强烈的下降气流和雷暴大风,对飞机的起降有极大的危害,如果航空器在起飞阶段遇到下击暴流,如果处置不当,就会导致飞行事故的发生。

3演示讲解危险天气空中领航预防和处置

在实际观探测中,危险天气并不是独立出现的,而是一种或几种伴随出现的。例如大风、积雨云和雷暴使能见度恶化,强烈发展的积雨云会产生雷暴或冰雹,雷暴常伴有冰雹、甚至会出现龙卷或飑等等。因此在防护危险天气时,各飞行保障部门应协同工作,相互配合,共同实现对危险天气的防护。

3.1飞机结冰部位及预防和处置

飞机结冰后使空气动力性能变坏,重量增加,严重时危及飞行安全。飞机结冰多发生在机翼和尾翼前缘,其次是螺旋桨等部位。

3.1.1机翼结冰

机翼结冰后,其一是表面粗糙度增大,影响附面层;其二是大大改变了原机翼的剖面形状,使上下表面的压力差降低,机翼的升力系数减小。阻力系数增大,升阻比减小;其三是机翼结冰将在更小的迎角下发生气流分离,致使飞机失速迎角和抖动迎角减小,最大升力系数和抖动升力系数降低。从而使飞机的升力减小、阻力增大,升限和最大飞行速度降低,机动性和起飞着陆性能变差。

结冰较多时,飞机重心位置改变安定性变差,可能产生上仰和下俯力矩。机翼上较厚的结冰如部分脱落部分残留时,会形成冰瘤,从而使绕过机体的气流性质发生变化,产生附加力矩造成操纵复杂化。所以在非常普通的情况下,当结冰发生时,可在两分钟内将结冰量累积到危险的程度,其结果会使飞机失速比预期的时间还要早发生,同时,两翼发生失速的时机不一样,有早有晚,使两翼升力不等形成滚转力矩,加速飞机倾斜,将飞行员推向危险状况。例如200663日,空军某部一架运输机在飞行训练中,多次穿越结冰区,导致左右机翼结冰程度不一致,飞机操纵失控形成滚转,带坡度俯冲坠毁。

3.1.2水平尾翼结冰

平尾结冰,在同一迎角下。使平尾升力系数降低,使平尾对全机的力矩贡献的绝对值减小,致使飞机的纵向静稳定性降低;升降舵效率和操纵效能降低,操纵飞机的拉、推杆力也都减小;在放下襟翼时,襟翼引起的涡流对平尾的干扰加强使升降舵效率和操纵效能下降更多,而俯仰阻转力矩也降低;襟翼放下角度越大升降舵效率和操纵效能及俯仰阻转力矩下降越多。

平尾结冰时,平尾临界迎角急剧减小。在放大襟翼角度的情况下,平尾负迎角可能超过平尾的负临界迎角。一时出现这种情况,平尾负升力就会大大减小,导致机头下俯。例如200114日,空军某部两架运输机在下滑着陆的过程中,受平尾结冰的影响,机头急剧下俯失去控制先后坠毁。

3.1.3螺旋桨结冰

在螺旋桨轴和叶片上所累积的冰会降低螺旋桨的效率,并会造成空速减慢。这类结冰的最大潜在危险,来自于桨叶上结冰的不均匀分布,而造成螺旋桨的震动现象。由于螺旋桨经过非常精密的平衡调整,以确保其能够稳定而平衡地转动。因此,即使一个极小的结冰,也会使螺旋桨失去平衡,并引发震动现象。当螺旋桨上的积冰有脱落情况发生时,除会引发剧烈的震动,以及引擎性能降低等问题外,更可能会直接击伤飞机其他部位,从而对飞机安全造成危害。

3.2积雨云和雷暴

一般情况下,应避免在积雨云或雷暴区中飞行。通常在气象观探测中,用雷达探测是掌握积雨云和雷暴云的有效方法,在空管指挥、飞行任务和飞行训练中由于运用了雷达,对积雨云和雷暴云的具体位置、强度、厚度,有无冰雹以及云之间有没有空隙等情况都了解得比较清楚,因而能可靠的引导飞机选择安全的飞行途径。在实际飞行中,通常借助机载雷达避开或飞越积雨云和雷暴天气区。