低空風切變是指近地面600米高度以下大氣層內的水平或垂直方向一定距離上存在的風向和風速急劇變化的現象。儘管在空間任何高度上都可能產生風切變,但對飛行威脅最大的是發生在近地面層的低空風切變。低空風切變往往時間短、尺度小、強度大、發生突然,準確的探測和預報存在一定困難,所以在飛行中儘量避開它。
低空風切變的分類
按照風場的空間結構,風切變可以分為三類,即:
1、水平風的垂直切變
在垂直方向上,30m距離內兩點之間的水平風速和(或)風向的改變。
2、水平風的水平切變
在水平方向上兩點之間的水平風速和(或)風向的改變。
3、垂直風的切變
指上升或下降氣流在水平方向上兩點之間的改變。
低空風切變的表現形式
根據直升機起飛或著陸時相對於風矢量之間的運動的不同,可以把風切變分為四種:
1、順風切變
指直升機在起飛或著陸過程中,水平風的變量對直升機來說是順風。由於順風切變容易使直升機空速減小,升力下降,直升機下沉,所以危害較大。
直升機順風切變的三種常見情形:
a、由逆風區進入順風區;
b、由大逆風區進入小逆風區或無風區;
c、由小順風區進入大順風區。
2、逆風切變
指直升機在起飛或著陸過程中,水平風的變量對直升機來說是逆風。逆風切變使直升機的空速突然增大,升力也增大,直升機抬升,危害相對較輕。但如果逆風切變的高度低、強度大或飛行員修正不及時,也會使直升機滑跑起落時衝出跑道或懸停起落時飛越預定起降塊。
直升機逆風切變的三種常見情形:
a、由小逆風區進入大逆風區;
b、由順風區進入逆風區;
c、由大順風區進入小順風區。
3、側風切變
指直升機從一種側風或無側風進入另一種明顯不同的側風。分為左側風和右側風。側風切變會使直升機發生側滑、滾轉或偏轉等。
4、垂直風的切變
指直升機從無明顯的升降氣流區進入強烈的升降氣流區域的情形。特別是強烈的下降氣流,往往具有猝發性,可以使直升機突然下沉,危害很大。
順風切變對著陸的影響
直升機著陸時遭遇順風切變,指示空速迅速降低,升力明顯減小,掉高度。根據順風切變發生高度的不同,對直升機著陸的影響可能有以下三種:
1、如果順風切變發生的高度較高,當直升機下滑進入風切變層後,飛行員只要及時增大空速,並減小下滑角,就可以接近正常的下滑線。如果直升機超過了正常下滑線,可以增大下滑角,並減少多餘空速,沿正常下滑線下滑,完成著陸;
2、如果順風切變發生的高度較低,飛行員可能在採取增大空速,並減小下滑角的修正動作後,來不及做後續的修正動作,滑跑著陸時直升機可能會以較大的地速接地,導致滑跑距離增長,懸停著陸時可能會飛越預定起降塊;
3、如果順風切變發生的高度更低,飛行員可能來不及修正,直升機就可能會提前接地,造成飛行事故。
逆風切變對著陸的影響
直升機著陸時遭遇逆風切變,指示空速迅速增大、升力明顯增加,直升機被抬升,脫離正常下滑線,根據逆風切變發生高度的不同,對直升機著陸的影響也可能有以下三種:
1、如果逆風切變發生的高度較高,飛行員可及時利用側滑或間歇蹬舵的方法來增大阻力,使直升機空速迅速減小,並下降到預定下滑線之下,然後再回到正常下滑線下滑,完成著陸;
2、如果逆風切變發生的高度較低,飛行員修正過量,使直升機下降到下滑線的以下,來不及做後續修正動作,直升機可能會提前接地;
3、如果逆風切變發生的高度更低,飛行員往往來不及修正,滑跑著陸時會使直升機著陸速度過大,滑跑距離增加,懸停著陸時會使直升機飛越預定塊。
側風切變對著陸的影響
直升機在著陸下滑時遇到側風切變,會產生側滑、帶坡度,使直升機偏離預定下滑著陸方向,飛行員必須及時修正。如果側風切變發生的高度較低,飛行員可能來不及修正,直升機可能會帶坡度和偏轉角接地,嚴重時造成事故。
垂直風切變對著陸的影響
垂直風切變對直升機著陸的影響主要是對高度、空速、俯仰姿態和杆力的影響,尤其是在直升機著陸過程中進入強下降氣流時危害極大,例如當直升機在雷暴雲下面著陸時常常會遇到嚴重的下降氣流,並可能發生嚴重飛行事故。
低空風切變對起飛的影響與此類似這裡不再贅述。
產生低空風切變的條件
低空風切變是在一定的天氣和環境條件下形成的。一般說來容易產生較強的低空風切變的情況主要有以下幾種:
1、雷暴
雷暴的下降氣流在不同區域可能會造成兩種不同的低空風切變。一種是發生在雷暴單體下面,由下擊暴流造成,這種風切變範圍小、壽命短但是強度大。另一種是雷雨中的下衝氣流到達地面後,形成強烈的冷性氣流向四處傳播,有時可到達離雷暴雲20km以外的地方。相比第一種低空風切變,這種低空風切變由於沒有其它明顯可見的天氣現象,飛行員往往不易發現,所以對飛行的威脅也相對較大。
2、鋒面
鋒面是產生風切變最多的氣象條件。通常鋒兩側氣象要素有很大的差異,因此當直升機穿過鋒面時,將碰到突然的風速和風向變化。一般說來,在鋒兩側溫差大(≥5℃)和(或)移動速度快(≥55km/h)的鋒面附近,都會產生較強的風切變。
冷鋒移經機場時,低空風切變伴隨鋒面一起或稍後出現。因為冷鋒移動速度相對較快,所以這時風切變常常持續時間較短,但強冷鋒及強冷鋒後大風區內的低空風切變往往比較嚴重。
相反與暖鋒相伴隨的低空風切變,由於暖鋒移動較慢,所以在機場上空持續時間相對較長,同時也可能出現在距鋒較遠的地方。
3、輻射逆溫型的低空急流
當晴夜產生強輻射逆溫時,在逆溫層頂附近常有低空急流,高度一般為幾百米,有時可能在100m以下有時也稱為夜間急流。逆溫層阻擋了風速向下的動量傳遞,使地面風很弱,而且風向多變,這樣就在地面附近與上層氣流之間形成了較大的風切變。從總體上說,這種風切變強度比雷暴或鋒面的風切變要小得多,而且比較有規律,一般秋冬兩個季節較多。低空急流往往在日落以後開始形成,日出之前達最強,日出後隨逆溫層的解體而消失,因此會對夜間和拂曉時分的飛行活動有一定的影響。
4、地形和地物
當起降場地周圍山脈較多或地形地物複雜時,常有由於局地地形環境條件產生的低空風切變。在山地波存在的情況下,山脊的背風一側常有冷空氣滯留在平地上,若起降場地正處在這種停滯的空氣中,當直升機從上面穿入這種停滯的空氣時,就會遇到嚴重的低空風切變。處於盆地的起降場地,如果加上低空逆溫層的作用,就更容易產生水平風的垂直切變;如果起降場地一側靠山,另一側地勢開闊,在某種盛行風情況下,可以產生明顯的水平風的水平切變。
當陣風風速比其平均值增減5m/s以上時,或大風吹過跑道附近的高大建築物時,就會產生局地性風切變。
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