民航概论第三章航空器活动环境和空中导航
51页1、AnIntroductiontoCivilAviation 民航概论 第三章航空器活动环境和空中导航 3 1大气层 3 2地球坐标与飞行航线 3 3地球运动与时间 3 4空中导航 3 1大气层 不论是轻于空气的航空器还是重于空气的航空器 都要在地球这个空间中飞行 而地球是被大气层紧紧包围着 厚度大概在1000千米以上 没有明显界限 所以 大气层是各种航空器活动的舞台 大气层中的各种现象和空气运动对航空器的活动有重要影响 因此 我们要对空气的基本性质和大气的状况有所了解 3 1 1大气结构 大气可以看作是一种混合物质 它是由三个部分所组成 干洁空气 水汽和大气杂质 其中 干洁空气是构成大气的最主要的部分 也就是一般意义上所说的空气 空气成分图 按照大气温度随高度的分布特征 把大气层分为对流层 平流层 中间层 热层 外逸层 3 1 2大气层构造 平流层55km 对流层顶 中间层50 85km 热层 电离层 500km 平流层顶 中间层顶 对流层8 12km O3 O3 O3 外逸层800km以上 对流层 troposphere 从地表开始 其上界随纬度和季节而变化 对流层是航空器活动的主要
2、区域 这里集中了整个大气质量的3 4和几乎全部水汽 这一层面对流活动频繁 风 云 雨 雪 雷电等天气都发生在一层中 给航空器的飞行带来困难 平流层 stratosphere 平流层从对流层顶向上一直到大约55千米的高度 该层的气温随高度升高而增加 到达平流层顶可达到0 C 航空器一般活动在对流层和平流层的下部 即从地面起到18千米高度之内 这里几乎没有垂直方向的气流运动 飞机飞行平稳 阻力小 飞机可以较快速度飞行 节约燃料 经济性好 热层 thermosphere 中间层之上 上界可达到800千米以上 该层内大气因为直接吸收太阳辐射而得到能量 因此 温度随高度升高而增加 并且日变化和季变化明显 昼夜温差达几百摄氏度 此外 这里是电离层的主要分布区域 电离层能反射无线电波 对全球无线通信有重要意义 3 1 3大气物理参数 飞机的飞行性能与大气状态的主要参数 气温 气压和空气密度有密切关系 但是 这些参数是随着地理位置 季节 每天的时刻 高度和气象条件的不同而变化着 因而 随着大气状态的改变 飞机的空气动力以及飞行性能也要改变 1 大气压强 空气在单位面积上所产生的压力 常用量度单位有百帕
3、 hPa 毫米汞柱 mmHg ICAO规定 气温为15 的海平面的大气压 称之为国际标准大气压 其值为760mmHg 约为1013 25hPa 气压的大小与高度 温度 密度有关 一般情况下 大气压随着高度增加基本呈线性下降 航空器依此规律可确定其飞行高度 因此气压成为重要的大气资料 实际使用时 则要根据实际情况与国际标准大气进行换算以确定飞行高度 2 大气温度 气温是指空气的冷暖程度 气温通常用三种温标来量度 即摄氏温标 华氏温标 和绝对温标 K 在对流层 大气温度随高度增加而线性下降 大约每升高100米 温度下降0 65 3 大气密度 单位体积内空气的质量 空气密度随高度而下降 且下降的速度要比气压和温度快 此外 空气密度直接影响飞机的升力和阻力 因此在设计制造以及操作航空器时要掌握此参数 4 声速 也称为音速 是指声音在空气中传播的速度 它是影响飞行阻力的重要因素 空气中的音速在1个标准大气压和15 的条件下约为340米 秒 在对流层中 声速随高度升高而减小 在同温层中 由于温度不再变化 空气密度已经很小 对声速影响不大 这时声速也基本保持不变 3 1 4航空气象知识 航空器在大气
4、层中飞行 气象要素和天气现象会对航空器的活动产生影响 气温 气压 湿度 风等都是影响飞行的重要气象要素 此外 能见度 云 雾 降水 雷暴 颠簸 低空风切变 大气湍流 急流 积冰等天气现象都直接影响航空器的飞行安全 1 云 空气中水汽凝结成的可见形态 按形态分为 积云和层云 按高度分为 高云 中云和低云 云的不同形状和变化 既能反映当时大气运动的状态 又能预示未来的天气变化 经验丰富的飞行人员把云称为 空中地形 和 空中的路标 云对飞行的主要是影响驾驶员的能见度 由云产生的各种雨 雷电 冰雹等都会给飞行安全带来一定影响 此外 机场上空云的覆盖率是飞行气象条件的重要指标 2 能见度 观察者在白天辨认物体 在夜间辨认灯光的距离 用公里或米表示 同时 也表示了在天空众飞行的飞机之间的能见距离 对于目视飞行 能见度是允许飞行的重要依据 对于仪表飞行 能见度 尤其是地面能见度是飞机起降的重要依据 影响能见度的有 雾 烟 风沙 雨 雪等视程障碍现象 3 雾 靠近地面的云 能使水平能见度小于1km的现象 雾形成的三个条件 空气湿度 空气中有一定数量的微粒作为凝结核 温度下降 根据雾的形成条件 雾可分四
5、种形式 辐射雾 平流雾 锋面雾 上坡雾等 在我国 辐射雾和平流雾出现频率高 影响范围最大 是最常见的 4 降水 云雾中的水滴或冰晶降到地面的现象 主要形式有雨 雪 雹等 主要取决于上空云层的垂直温度和地面温度分布情况 降水对飞行的影响 降水使能见度减小过冷雨滴会造成飞机积冰碎雨云影响飞机起降易出现较强的下降气流大雨和暴雨能使发动机熄火大雨恶化飞机的空气动力降水影响跑道的使用 5 风 空气在地面的水平运动 风的存在使飞机的飞行增加了一定的复杂性 风对航空运行的影响 常年风向影响跑道方向 起降 顺风不利 逆风适当有利 侧风不利 巡航 顺风时会使地速增加 影响航向 航迹 飞机着陆遇侧风 6 雷暴 在空气中有大量水汽 上下温差很大时首先形成积云 然后在云中的水汽形成雨滴下降 下降的雨和上升的热气流相撞击 产生雷电 雷暴对飞行活动影响极大 云中飞行会引起颠簸和积冰 闪电会干扰无线电通信和电子设备 冰雹会击伤飞机 伴随雷暴还会出现强降水 能见度下降 强阵风等现象 雷暴中起飞 7 颠簸 大气中空气有不稳定气流的上下运动 从而导致飞机被抛上抛下 摇晃 摆头 使飞机操作困难 仪表不准的现象 常见的颠簸
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