飞机颠簸及航空保障

2022-09-12

飞机颠簸是影响航器活动的重要因素之一。较强的颠簸会危及飞行安全, 特别是民用航空和运输飞机。据资料统计, 颠簸是仅次于雷雨和风切变影响航空安全最重要的气象因素。

什么是颠簸呢?飞机遇到扰动气流后受到局部均匀空气动力冲击, 会左右摇晃, 前后颠簸, 上下抛掷以及局部颤抖, 使飞机操作困难, 仪表不准, 这便是飞机颠簸。飞机颠簸的强度与扰动气流强度、飞行速度、翼载荷等有关, 按强度通常分为四级。飞机颠簸的强度划分公式:∆n=∆y/Mg a=/g

(△y为飞机升力变化, a为飞机垂直加速度, g为重力加速度, M为飞机重量)

(一) 颠簸产生的原因

产生飞机颠簸的基本原因, 是由于大气中存在乱流。这些不稳定气流的范围有大有小, 方向和速度也各不相同。当飞机进入与机体尺度相近的乱流涡旋时, 飞机的各部位就会受到不同方向和速度的气流影响, 原有的空气动力和力矩的平衡被破坏, 从而产生不规则的运动。飞机由一个涡旋进入另一个涡旋, 就会引起振动。当飞机的自然振动周期与乱流脉动周期相当时, 飞机颠簸就会变得十分强烈。

乱流中存在的垂直阵性气流和水平阵性气流都可造成飞机颠簸, 垂直气流的作用比水平气流要大。根据乱流的成因, 可以分为:动力湍流、热力湍流、晴空乱流三种: (1) 热力乱流主要是因地表增热造成气温的水平分布不均匀而引起, 常出现在对流层的低层, 低纬度地区常见, 多发生在夏季的中午和午后。 (2) 动力乱流是指地表附近空气运动受到阻碍和风的空间分布有明显切变造成的乱流, 多见于高纬度大陆, 在山地上空飞行时, 动力乱流造成的颠簸比较常见。 (3) 晴空乱流又叫高空乱流, 与高空中大气的热力和动力因素有关, 当温度场和风场急剧变化时, 就会出现强烈的乱流。晴空乱流多出现在对流层上部和平流层, 是造成高空飞行颠簸的重要因素。

(二) 产生颠簸的天气系统

锋面:大气锋面及其附近, 是非常有利于湍流发展的地方, 一般锋面的移动速度越快, 两侧气团越不稳定, 产生乱流颠簸越强。较强的颠簸多出现在锋面附近, 冷气团一侧, 此外, 冷锋附近的颠簸比其它颠簸强。特别是第二型冷锋对飞行特别危险。空中槽和低涡:空中槽和切变线附近, 由于气流呈气旋式变化, 并常常有冷暖温度平流, 使大气不层结稳定, 再加上气流有辐和辐散, 因此乱流易于发展。飞机穿越槽线和切边线时常会出现明显的颠簸。高空低涡:飞机穿越低涡时, 碰到的高空风很小, 但风向打转, 并且由于高空低涡大多是冷性的, 使气层变得不稳定, 乱流发展, 飞机会遇到中度以上的颠簸。

高空急流区:急流区是经常发生飞机颠簸的区域, 急流轴的冷空气 (低压) 一侧, 风的水平切变和垂直切变均较暖空气 (高压) 一侧大, 所以出现在急流低压一侧的颠簸比高压一侧多且强。另外考虑与颠簸直接有关的空气密度通量, 低压处比高压处大, 所以颠簸发生频率计强度的最大值大多出现在急流轴低压一侧 (北侧) 急流轴下方1-3KM处。对流顶附近:对流层顶附近, 尤其在对流层顶有断裂现象和对流层顶坡度较陡时, 往往有较强的乱流出现。晴空颠簸预报:一般先根据天气形势的风场, 分析活动空域或航线上颠簸层什么时间、什么地方可能存在, 然后再利用探测资料和数值预报产品计算各种指数, 对颠簸的强度进行分析预报。目前国内常用的方法有天气形势法、图解法、指数法和数值预报法等。

案例:

◆2008年7月4日, 上航上海至北京FM9105航班因北京雷雨天气备降天津滨海机场。在备降过程中, 下降至3300米左右时, 突然遭遇强颠簸, 造成8名乘务员和14名乘客受伤。

◆2011年8月18日, 川航3U8637航班从重庆飞往九寨沟途中, 突遇强气流致飞机发生颠簸, 两名旅客与两名正在工作中的乘务员受到轻微擦伤, 飞机返航降落至重庆机场。

◆2011年9月, 一架港龙航空客机从香港起飞前往泰国普吉岛时, 途中遇上气流。当时机组发出系好安全带指示。飞机受气流冲击如坐过山车般急升急坠, 3名空姐由于照顾旅客, 撞伤手脚和背部。

◆2012年5月, 南航一架由广州飞往上海的波音777客机, 在起飞约半小时后遭遇“晴空颠簸”, 导致11人受伤。

◆2014年1月, 澳大利亚航空公司一架空客A380飞机在执行从伦敦途经新加坡飞往悉尼航班任务的途中发生剧烈颠簸, 导致7名乘客受伤。

(一) 颠簸对飞行的影响

轻到中度的颠簸会使乘员感到不适甚至受伤, 颠簸强烈时, 一分钟内飞机上下抛掷十几次高度变化数十米甚至几百米, 空速变化20Km/h以上, 飞行员虽全力操控飞机, 仍会暂时失去控制。当颠簸特别严重时, 所产生的过载会造成飞机解体, 严重危及飞行安全。飞机在颠簸区中飞行时, 由于气流的不规则变化, 会使飞机高度、速度以及姿态经常也会出现不规则的变化。颠簸强烈时, 飞机忽上忽下的高度变化经常可达数十米甚至数百米, 这样会给飞机的操纵带来很大的困难。由于飞机状态的这种强烈的变化, 飞行员必须花费更多的精力来及时保持飞机处于正常状态, 因而体力消耗大, 易于疲劳。