飞行气象学：第5章 飞机颠簸
中国民航大学飞行技术学院第 1页第五章飞机颠簸中国民航大学 飞行技术学院第 2页飞行气象学飞机颠簸事故 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。 中国民航大学 飞行技术学院第 3页飞行气象学 1977.7.6，北京经大阪飞回东京的日本某航空公司的班机，在东京大岛附近2000m上空遇到严重颠簸，突然下坠300m，未系好安全带的乘客和服务员腾空而起，头部撞及天花板，9人受伤。 1982.8.16，台湾一架B747，遇到严重颠簸，造成2人死亡，19人受伤。 1990年9月23日我国国际航空公司一架B2442号飞机执行莎迦到北京的航班任务。23时13分，飞机在伊斯兰堡上空39000英尺高度上，突然遇到强烈颠簸，达3-4分钟，机上27人受重伤，59人受到不同程度的撞伤和砸伤，3名心脏病患者经抢救后才脱离危险，飞机内部受损达68处。飞机颠簸事故中国民航大学 飞行技术学院第 4页飞行气象学大气湍流 空气的的无规则运动就是湍流。或者说，包含着不规则运动的气流，就是乱流一、湍流发展的依据实际大气中的湍流是热力因素和动力因素共同作用的结果。在自由大气中，是否由湍流发展，可以用里查孙数（Ri）来判断。Ri减小，有利于湍流发展，反之则不利于湍流发展。中国民航大学 飞行技术学院第 5页飞行气象学大气乱流产生的原因 动力因素 热力因素 风切变中国民航大学 飞行技术学院第 6页飞行气象学二、湍流的种类 根据湍流的成因，并考虑航空上判断的需要，把大气湍流分为 ： 热力湍流 动力湍流 山地波 晴空湍流 尾涡湍流 中国民航大学 飞行技术学院第 7页飞行气象学（一）热力湍流 由空气热力原因形成的湍流称热力湍流。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。中国民航大学 飞行技术学院第 8页飞行气象学中国民航大学 飞行技术学院第 9页飞行气象学中国民航大学 飞行技术学院第 10页飞行气象学（二）动力湍流空气流过粗糙不平的地表面或障碍物时出现的湍流，或由风切变引起的湍流，都称动力湍流。其影响范围多在12千米高度以下。 中国民航大学 飞行技术学院第 11页飞行气象学 动力乱流的强度和规模决定于 风向风速、 下垫面粗糙度 近地层大气稳定度中国民航大学 飞行技术学院第 12页飞行气象学气流遇障碍物形成的湍流中国民航大学 飞行技术学院第 13页飞行气象学建筑物下风方向的湍流涡旋中国民航大学 飞行技术学院第 14页飞行气象学地形与湍流中国民航大学 飞行技术学院第 15页飞行气象学地形与湍流中国民航大学 飞行技术学院第 16页飞行气象学另外，动力湍流也可由风切变引起。当风的垂直切变超过某一临界值时，空气会自发产生小尺度的波状起伏，风切变越大湍流越强。中国民航大学 飞行技术学院第 17页飞行气象学（三）山地波（MountainWave） 是指强风通过山脉时，在下风方向形成的一系列的背风波或涡旋。山地波的影响范围，在水平方向上可伸展几十千米至几百千米，向上可伸展到整个对流层，甚至影响到平流层。 山地波的发展，受地形条件、风向风速和气层稳定度的影响。 当风向与山脊走向成正交，风速大于8-10米/秒且向上递增，山地上气层稳定时，山地波发展强盛，范围也大，发生中度的颠簸； 当风速10m/s时，且开始随高度增加后又随高度减小，这时会出现强烈的滚转气流，并出现强烈的颠簸。中国民航大学 飞行技术学院第 18页飞行气象学Schematic cross section of a mountain wave. Note the standing wave pattern downwind from the mountain. Note also the rotary circulation below the wave crests. When the air contains sufficient moisture, characteristic clouds form.中国民航大学 飞行技术学院第 19页飞行气象学中国民航大学 飞行技术学院第 20页飞行气象学mountain wave turbulencemountain wave turbulenceSIGWXmountainwavesymbol中国民航大学 飞行技术学院第 21页飞行气象学中国民航大学 飞行技术学院第 22页飞行气象学 比较来说，背风坡的下降气流对飞行危害更大，这是因为背风坡下沉气流不但能使飞机被迫降低高度，还容易卷入背风坡涡旋中，在山地飞行，飞机都要保持在安全高度以上。 1982.4.26，在广州至桂林的航线上，民航一架三叉戟在山区飞行，由于没有保持安全高度，导致飞机受到下降气流影响而撞山。中国民航大学 飞行技术学院第 23页飞行气象学当飞机由风速较小的高山背风坡或迎风坡下部穿越风速较大的山侧面或山顶时，会遇到较强的风速切变，造成飞机颠簸。例如：在我国西藏地区，当飞机由风速小的地区飞向风速大的地区时，常出现中度以上甚至强的颠簸。山区谷地上空，当有顺谷走向的强风出现时，也容易引起飞机颠簸。例如：冬季西藏高原上东西走向的各狭窄地段，常常是强颠簸区，这是因为冬季高原上空为西风急流控制，西风风速很大，午后气层不稳定，动量下传，再加上东西向山谷通道的“峡管效应”，使河谷中的风速突然增大，出现很强的阵风，使飞过的飞机发生强烈的颠簸。在许多高山山口地区，风速常常大于六级，并伴有飞砂走石现象，中低空亦有强的颠簸，是飞行的危险区。例如：我国西藏高原上的唐古拉山口等，这些地区都是飞行危险区。中国民航大学 飞行技术学院第 24页飞行气象学飞机进入山地波区后的措施:避开山帽云、滚轴云和荚状云，因为云中有强的湍流和升降气流；飞机至少应保持3/2山高的飞行高度，这样虽然不能完全避免颠簸，但遇到下降气流时可以安全脱离；以45角接近山脉，以便遇到强烈的下沉气流时能迅速回转；警惕气压高度表发生误差；按规定的飞行速度穿越湍流区；中国民航大学 飞行技术学院第 25页飞行气象学（四）晴空湍流 晴空湍流（CAT：Clear Air Turbulence）是指出现在6000米以上高空，与对流云无关的湍流 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 晴空湍流的成因与强风切变有密切关系 高空急流附近、槽线附近、闭合低压周围、切断低压东北部 中国民航大学 飞行技术学院第 26页飞行气象学ClearAirTurbulence:中国民航大学 飞行技术学院第 27页飞行气象学（五）尾涡湍流(WakeTurbulence) 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。 尾涡对尾随大型飞机起飞着陆的小型飞机影响很大。中国民航大学 飞行技术学院第 28页飞行气象学在两条尾涡之间，是向下的气流，两条尾涡的外侧是向上的气流。尾涡流场的宽度约为两个翼展，厚度约为一个翼展。中国民航大学 飞行技术学院第 29页飞行气象学尾涡在飞机起飞前轮抬起时产生，在着陆前轮接地时结束中国民航大学 飞行技术学院第 30页飞行气象学尾涡下降和变平中国民航大学 飞行技术学院第 31页飞行气象学winddriftsturbulentwake(withtworunwaysactiveitmustbehazardous)中国民航大学 飞行技术学院第 32页飞行气象学Planninglandingortakeofftoavoidheavyaircraftwaketurbulence.（1）if landing behind another aircraft, keep your approach above his approach and keep your touchdown beyond the point where his nose wheel touched the runway如果在另一架飞机之后，保持你的进近在他的进近之上，同时保持你的接地点在他的前轮着地点外。 中国民航大学 飞行技术学院第 33页飞行气象学(2) if landing behind a departing aircraft, land only if you can complete your landing roll before reaching the midpoint of his takeoff roll如果在起飞飞机之后落地，在到达起飞构型完成前中点完成着陆时才可以着陆。 中国民航大学 飞行技术学院第 34页飞行气象学(3) if departing behind another departing aircraft, takeoff only if you can become airborne before reaching the midpoint of his takeoff roll and only if you can climb fast enough to stay above his flight path如果在一架航空器起飞后起飞，只能在到达它的起飞构型中点前起飞和快速爬升到它的航路之上时才可以起飞 中国民航大学 飞行技术学院第 35页飞行气象学(4) if departing behind a landing aircraft, dont unless you can taxi onto the runway beyond the point at which his nose wheel touched down and have sufficient runway left for safe takeoff如果在落地航空器之后起飞，除非能够滑行到它前轮落地点之前，并且剩余跑道足够用来安全起飞，否则不能起飞 中国民航大学 飞行技术学院第 36页飞行气象学ICAO horizontal separation in respect to the mass of the aircraftaircraftwaketurbulenceisoneofthemostimportantfactorwhichdecreasesrunwaycapacity中国民航大学 飞行技术学院第 37页飞行气象学因为尾流是看不见的，所以，飞行员要小心谨慎，时刻警惕，注意避开尾流，特别是小型机的飞行员。为了有效的避开前机尾流，应做到以下几点：仪表飞行时，两机之间的距离已严格遵守空中交通管制部门的规定，且轨迹的高度差至少也要有300米。目视飞行时，两机至少保持两分钟的间隔（两分钟后，飞机尾涡基本上已消失）。同方向起飞时，着陆时，起飞最好在前机离地点之后900米处离地，着陆应在前机接地点之前800米处接地。中国民航大学 飞行技术学院第 38页飞行气象学颠簸的形成和颠簸的强度1、飞机湍流 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15150米） 中国民航大学 飞行技术学院第 39页飞行气象学2.飞机颠簸的形成飞机颠簸主要考虑垂直阵风的作用中国民航大学 飞行技术学院第 40页飞行气象学二、颠簸的强度（一）颠簸强度的区分1. 根据飞行员感觉和目测划分等级 2. 根据飞机在垂直方向承受的负荷变 量划分 中国民航大学 飞行技术学院第 41页飞行气象学颠簸强度符号弱颠簸中度颠簸强颠簸中国民航大学 飞行技术学院第 42页飞行气象学 轻度颠簸 飞机轻微地和有间歇地上下投掷，空速表示度时有改变 中国民航大学 飞行技术学院第 43页飞行气象学中度颠簸 飞机抖动、频繁地上下投掷，左右摇晃，颠簸，操纵费力，空速指针跳动达10km/h 中国民航大学 飞行技术学院第 44页飞行气象学严重颠簸 飞机强烈地抖动，频繁地和剧烈地上下投掷不止，空速指针
