1、第六章 中低空飛行大氣環(huán)境第一節(jié) 低空風(fēng)切變無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第1頁低空風(fēng)切變事故武航6.22空難無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第2頁年6月22日，武漢航空企業(yè)Y-7/B3479號(hào)飛機(jī)執(zhí)行恩施武漢（漢口）航班任務(wù)。飛機(jī)13時(shí)37分從恩施起飛。因遇雷雨天氣，在漢口機(jī)場(chǎng)第一次降落不成功，飛機(jī)復(fù)飛拉升，于14時(shí)54分失去聯(lián)絡(luò)。16時(shí)左右接到匯報(bào)，該機(jī)在武漢市漢陽區(qū)永豐鄉(xiāng)四臺(tái)村附近墜毀失事，機(jī)組4人，乘客38人全部遇難。事故經(jīng)過無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第3頁 6月25日早晨，武航6.22空難事故原因調(diào)查組請(qǐng)湖北省氣象局和民航局六位教授趕赴現(xiàn)場(chǎng)對(duì)空難事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了物象考查。無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)

2、境第4頁中新社照片無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第5頁無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第6頁 據(jù)現(xiàn)場(chǎng)物象考查，并結(jié)合氣象資料初步分析認(rèn)為，此處是風(fēng)力最強(qiáng)之地，最大風(fēng)速達(dá)25m/s以上。無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第7頁 6月22日13:46時(shí)武漢天河機(jī)場(chǎng)氣象雷達(dá)顯示雷暴云平面圖象無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第8頁 6月22日14:33時(shí) 武漢天河機(jī)場(chǎng)氣象雷達(dá)顯示雷暴云高度圖象無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第9頁無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第10頁飛機(jī)墜毀前40秒高度曲線圖無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第11頁 綜合分析各種氣象資料，并參考物象情況，初步認(rèn)為22日14時(shí)至15時(shí)30分在飛機(jī)空難現(xiàn)場(chǎng)曾出現(xiàn)微下?lián)舯┝鳎a(chǎn)生

3、了強(qiáng)烈低空風(fēng)切變無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第12頁一、低空風(fēng)切變基本知識(shí) （一）風(fēng)切變和低空風(fēng)切變1.風(fēng)切變： 近距離內(nèi)空間兩點(diǎn)間平均風(fēng)矢量差值稱為風(fēng)切變。2.低空風(fēng)切變： 在高度600米以下風(fēng)切變 無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第13頁風(fēng)切變計(jì)算設(shè) 、 分別為上、下兩層風(fēng)速， 為上、下兩層風(fēng)向差，風(fēng)切變值 為：無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第14頁風(fēng)切變計(jì)算在不考慮風(fēng)向時(shí)，則按下式計(jì)算：無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第15頁風(fēng)切變空間表現(xiàn)形式 1.水平風(fēng)垂直切變 2.水平風(fēng)水平切變 3.垂直風(fēng)切變 無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第16頁水平風(fēng)垂直切變 指在垂直方向上，一定距離內(nèi)兩點(diǎn)之間水平風(fēng)速和（或）風(fēng)向改

4、變 。無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第17頁水平風(fēng)水平切變水平風(fēng)水平切變：在水平方向上兩點(diǎn)之間水平風(fēng)速和（或）風(fēng)向改變 無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第18頁垂直風(fēng)切變 指上升或下降氣流（垂直風(fēng)）在水平方向上兩點(diǎn)之間改變。無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第19頁（二）低空風(fēng)切變分類 依據(jù)飛機(jī)運(yùn)動(dòng)相對(duì)于風(fēng)矢量之間各種不一樣情況，把風(fēng)切變分為： 順風(fēng)切變 逆風(fēng)切變 側(cè)風(fēng)切變 垂直風(fēng)切變 無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第20頁1.順風(fēng)切變飛機(jī)在起飛或著陸過程中，水平風(fēng)變量對(duì)飛機(jī)來說是順風(fēng)比如：飛機(jī)從逆風(fēng)進(jìn)入順風(fēng)從小順風(fēng)進(jìn)入大順風(fēng) 無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第21頁順風(fēng)切變示意圖無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第22頁2.逆

5、 風(fēng) 切 變水平風(fēng)變量對(duì)飛機(jī)來說是逆風(fēng)比如：飛機(jī)從無風(fēng)進(jìn)入逆風(fēng)從順風(fēng)進(jìn)入逆風(fēng)無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第23頁逆風(fēng)切變示意圖無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第24頁3.側(cè) 風(fēng) 切 變指是飛機(jī)從一個(gè)側(cè)風(fēng)或無側(cè)風(fēng)狀態(tài)進(jìn)入另一個(gè)顯著不一樣側(cè)風(fēng)狀態(tài)無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第25頁側(cè)風(fēng)切變示意圖無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第26頁4.垂直風(fēng)切變飛機(jī)從無顯著升降氣流區(qū)進(jìn)入強(qiáng)烈升降氣流區(qū)域情形無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第27頁垂直風(fēng)切變示意圖無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第28頁下?lián)舯┝髦酗L(fēng)切變 對(duì)起落組成嚴(yán)重威脅是雷暴云下下?lián)舯┝鳎渲兄胁坏酗@著垂直風(fēng)切變，還有強(qiáng)烈水平風(fēng)切變，常出現(xiàn)嚴(yán)重事故。 無人機(jī)中低空飛行的

6、大氣環(huán)境第29頁（三）低空風(fēng)切變強(qiáng)度 1.水平風(fēng)垂直切變強(qiáng)度 2.水平風(fēng)水平切變強(qiáng)度 3.垂直風(fēng)切變強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn) 無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第30頁水平風(fēng)垂直切變空氣層垂直厚度取30米，風(fēng)資料取2分鐘左右平均值0.1“1秒”以上垂直切變就會(huì)對(duì)噴氣式運(yùn)輸機(jī)帶來威脅。無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第31頁 1.水平風(fēng)垂直切變強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn) 強(qiáng)度 等級(jí) 數(shù)值標(biāo)準(zhǔn) 米/秒/30米 1/秒輕度0-20-0.07中度2.1-40.08-0.13強(qiáng)烈4.1-60.14-0.2嚴(yán)重60.2無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第32頁 2.水平風(fēng)水平切變水平風(fēng)水平切變值 2.6（米秒-1）千米 可作為能對(duì)飛行組成危害強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)無人機(jī)中低

7、空飛行的大氣環(huán)境第33頁3.垂直風(fēng)切變強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)垂直風(fēng)切變強(qiáng)度，在相同空間距離內(nèi)主要由垂直風(fēng)本身大小來決定對(duì)飛行安全危害最大是強(qiáng)下降氣流，是以下降氣流速度和抵達(dá)地域輻散值來確定。無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第34頁 垂直風(fēng)切變強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)下降氣流下沖氣流91米高度上下降速度3.6米/秒800米直徑內(nèi)輻散值144/時(shí)無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第35頁 二、產(chǎn)生低空風(fēng)切變天氣條件 （一）雷暴 （二）鋒面 （三）輻射逆溫型 低空急流（四）地形地物 無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第36頁（一）雷暴雷暴下降氣流在不一樣區(qū)域可造成兩種不一樣風(fēng)切變 ：1.雷暴單體下面，由下?lián)舯┝髟斐娠L(fēng)切變2.下沖氣流抵達(dá)地面后形成強(qiáng)烈

8、冷性外流無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第37頁無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第38頁（二）鋒面穿過鋒面時(shí)，將碰到突然風(fēng)速和風(fēng)向改變，強(qiáng)冷鋒及鋒后大風(fēng)區(qū)存在嚴(yán)重低空風(fēng)切變。產(chǎn)生較強(qiáng)風(fēng)切變鋒面附近： 鋒移動(dòng)快（55千米小時(shí)） 鋒兩側(cè)溫差大（5） 無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第39頁（三）輻射逆溫型低空急流逆溫層上強(qiáng)風(fēng)形成夜間急流 逆溫層阻擋了風(fēng)速向下動(dòng)量傳遞，使地面風(fēng)很弱，而且風(fēng)向多變，這么就在地面附近與上層氣流之間形成了較大風(fēng)切變 無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第40頁輻射逆溫與夜間急流無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第41頁（四）地形地物 機(jī)場(chǎng)周圍山脈較多或地形地物復(fù)雜 處于盆地機(jī)場(chǎng) 時(shí)，會(huì)產(chǎn)生局地性風(fēng)切變。 機(jī)

9、場(chǎng)正處于山脊背風(fēng)一側(cè)無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第42頁大風(fēng)吹過機(jī)場(chǎng)附近建筑物無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第43頁三、低空風(fēng)切變對(duì)起飛著陸影響 （一）低空風(fēng)切變事故特征 （二）低空風(fēng)切變對(duì)著陸影響無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第44頁低空風(fēng)切變與飛行安全日 期 飛機(jī)型號(hào)所屬企業(yè)地 點(diǎn)飛行階段事 故 性 質(zhì)備 注 1959年10月11日 伊爾14/ 646 蘭州管理局烏魯木齊 進(jìn) 場(chǎng)二 等地面風(fēng)15-18M/S，陣風(fēng)20M/S,有揚(yáng)沙, 當(dāng)飛機(jī)降至25米高時(shí)進(jìn)入揚(yáng)沙中, 然后觸地1983年 4月4日空中國王-200 直升機(jī)企業(yè)廣州白云 上 升一 等遇低空風(fēng)切變, 失速墜地 1987年6月18日 農(nóng)夫/8

10、502黑龍江農(nóng)場(chǎng)總局黑龍江853農(nóng)場(chǎng)低空作業(yè)二 等 碰到下沉氣流, 操作不妥1988年 8月31日 三叉戟/2218廣州管理局香港啟德著 陸 一 等飛機(jī)進(jìn)近中碰到大暴雨和不穩(wěn)定氣流, 跑道能見度極差 1990年6月2日 運(yùn)七/3473 通航企業(yè)山西太原進(jìn) 場(chǎng)復(fù)飛, 備降長治懸球狀云和雨幡,地面風(fēng)多變,在250米高度復(fù)飛,掉到20米。無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第45頁（一）低空風(fēng)切變事故特征1.風(fēng)切變事故都發(fā)生在飛行高度低于300米起飛和著陸飛行階段，其中尤以著陸 為最多。2.當(dāng)代大、中型噴氣運(yùn)輸機(jī)風(fēng)切變飛行 事故比重較大。3.風(fēng)切變事故與雷暴天氣條件關(guān)系親密。 4.風(fēng)切變飛行事故出現(xiàn)時(shí)間和季節(jié)

11、無一 定規(guī)律。 無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第46頁（二）低空風(fēng)切變對(duì)著陸影響1、順風(fēng)切變2、逆風(fēng)切變3、側(cè)風(fēng)切變4、垂直風(fēng)切變無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第47頁影響飛機(jī)升力原因設(shè) 為空氣密度， 為飛機(jī)空速 為機(jī)翼面積，飛機(jī)升力為 ，則 這里 是升力系數(shù)。無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第48頁1.順風(fēng)切變順風(fēng)切變使飛機(jī)空速減小，升力下降，飛機(jī)下沉。無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第49頁不一樣高度順風(fēng)切變著陸無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第50頁2.逆風(fēng)切變飛機(jī)空速突然增大，升力也增大，飛機(jī)抬升。無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第51頁不一樣高度逆風(fēng)切變著陸無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第52頁3.側(cè)風(fēng)切變飛機(jī)發(fā)生側(cè)滑

12、、滾轉(zhuǎn)或偏轉(zhuǎn)而對(duì)不準(zhǔn)跑道無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第53頁4.垂直風(fēng)切變飛機(jī)突然下沉輕易發(fā)生事故 無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第54頁雷暴云下著陸無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第55頁 昆明機(jī)場(chǎng)低空風(fēng)切變事故1991年4月25日,B757/2801號(hào)飛機(jī)在昆明機(jī)場(chǎng)著陸過程中,因碰到低空風(fēng)切變,造成飛機(jī)重著陸,飛機(jī)嚴(yán)重?fù)p壞.修復(fù)費(fèi)用達(dá)330萬美元。風(fēng)切變舉例無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第56頁1983年4月4號(hào)早晨白云機(jī)場(chǎng)多層積云，云底高于630米，地面有23米/秒偏南風(fēng)。但到了10：30分左右，一片黑云（積雨云）從西 邊移來，天空很快轉(zhuǎn)暗。10：42分黑云壓至機(jī)場(chǎng)上空，隨之一陣風(fēng)速12米/秒、風(fēng)向30

13、0度大風(fēng)擦過機(jī)場(chǎng)，幾分鐘后風(fēng)力就顯著減小。10：47分，“空中國王200”由南向北起飛。據(jù)當(dāng)初通話統(tǒng)計(jì)表明，飛機(jī)起飛后即碰到了下沖氣流，準(zhǔn)備在150米高度左轉(zhuǎn)通場(chǎng)進(jìn)入航線。到了10：50分，即起飛后約3分鐘，飛機(jī)墜毀，機(jī)組3人，乘客5人全部遇難。無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第57頁無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第58頁四、低空風(fēng)切變判定和處置 1.目視判別2.座艙儀表判別 3.用專用設(shè)備探測(cè)低空風(fēng)切變 無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第59頁目 視 判 別 （1）雷暴冷性外流氣流沙暴堤（2）雷暴云體下雨幡（3）軸狀云（4）強(qiáng)風(fēng)吹倒樹木和莊稼無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第60頁雷暴冷性外流氣流沙暴堤 雷暴冷性

14、外流氣流前緣強(qiáng)勁氣流會(huì)把地面塵土吹起相當(dāng)高度，并隨氣流移動(dòng) 。無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第61頁無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第62頁雷暴云體下雨幡雷暴云體下雨幡是有強(qiáng)烈下降氣流征兆。雨幡下垂高度越低，個(gè)體形狀越大，色澤越暗，預(yù)示著風(fēng)切變和下?lián)舯┝饕苍綇?qiáng) 無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第63頁雷暴云下雨幡無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第64頁滾軸狀云 在雷暴型和強(qiáng)冷鋒型風(fēng)切變中，強(qiáng)冷性外流往往有顯著渦旋運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，并伴有低空滾軸狀云。 無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第65頁滾軸狀云形成無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第66頁滾軸狀云無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第67頁強(qiáng)風(fēng)吹倒樹木和莊稼 強(qiáng)風(fēng)或下?lián)舯┝魉档钩善瑯淞趾颓f

15、稼，其倒伏方向會(huì)展現(xiàn)出氣流流動(dòng)情況 無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第68頁強(qiáng)風(fēng)吹倒樹木和莊稼無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第69頁座艙儀表判別 （1）空速表 （2）高度表 （3）升降速率表 （4）俯仰角度指示器無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第70頁空速表 飛機(jī)遭遇風(fēng)切變時(shí)空速表指示普通都會(huì)發(fā)生急劇改變。美國波音企業(yè)要求，當(dāng)空速表指示值突然改變2837千米小時(shí)，應(yīng)中止起飛或不作進(jìn)近著陸。 無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第71頁高度表飛機(jī)在下滑過程中高度表指示出現(xiàn)異常，大幅度偏離正常高度值時(shí)，必須馬上采取辦法，及時(shí)拉起。 無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第72頁（3）升降速率表假如見到升降速率表指示異常，尤其是下沉速率

16、顯著加大時(shí)，必須充分注意。美國波音企業(yè)提議在下降速度短時(shí)內(nèi)改變值達(dá)164米分（500英尺分）時(shí)，即認(rèn)為碰到強(qiáng)風(fēng)切變，飛行員應(yīng)采取復(fù)飛等對(duì)應(yīng)辦法。無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第73頁（4）俯仰角度指示器一旦遭遇風(fēng)切變，俯仰角指示將快速發(fā)生改變，改變?cè)娇臁⒃酱螅瑒t危害越大。美國波音企業(yè)要求，俯仰角指示突然改變超出5時(shí)，即認(rèn)為遭遇強(qiáng)風(fēng)切變，應(yīng)停頓進(jìn)近而復(fù)飛。 無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第74頁用機(jī)載專用設(shè)備探測(cè) 機(jī)載風(fēng)切變警報(bào)系統(tǒng) 紅外輻射計(jì)機(jī)載風(fēng)切變探測(cè)系統(tǒng) 機(jī)載脈沖多普勒激光雷達(dá) 無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第75頁機(jī)載風(fēng)切變警報(bào)系統(tǒng)使用垂直、縱向加速度計(jì)，把風(fēng)切變對(duì)飛機(jī)影響垂直部分和縱向部分結(jié)合起來，結(jié)合機(jī)上可供使用其它數(shù)據(jù)來計(jì)算飛機(jī)推力余量。當(dāng)推力余量下降到要求值以下時(shí)，該系統(tǒng)就發(fā)出警報(bào)。 無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第76頁紅外輻射計(jì)機(jī)載風(fēng)切變探測(cè)系統(tǒng)利用裝在機(jī)頭部位前視紅外輻射計(jì)和側(cè)視紅外輻射計(jì)，分別探測(cè)出前方1020km和側(cè)方200m范圍內(nèi)溫度值加以比較，依據(jù)二者溫度差確定風(fēng)切變大小。它可用于測(cè)定雷暴外流氣流陣風(fēng)鋒。 無人機(jī)中低空飛行的大氣環(huán)境第77頁機(jī)載脈沖多普勒激光雷達(dá)用于強(qiáng)風(fēng)暴研究時(shí)空中測(cè)風(fēng)。雷達(dá)能夠探測(cè)到風(fēng)暴中降水粒子