《雷暴对飞行的影响分析》3000字

雷暴对飞行的影响分析综述目录TOC\o"1-2"\h\u28944雷暴对飞行的影响分析综述 1206621.1雷暴的形成及其特点 1187111.2雷暴对飞行的影响 2257711.1.1雷雨对飞行的影响 2255281.1.2雷暴区湍流对飞行的影响 344501.1.3雷击闪电对飞行的影响 3264641.3飞行过程中遇到雷暴的常见处置方法 31.1雷暴的形成及其特点雷暴可能以各种大小形式出现在小型对流系统到中尺度对流系统中，其温度和对流线的寿命从几分钟到几小时不等。雷暴会经常带来闪电，雷击，龙卷风，下击暴流等现象。雷暴的形成有三大要素：大量的不稳定能量；充足的水汽；足够大的冲击力[9]。雷暴细胞从形成到消亡会经历三个阶段，由占主导地位的垂直运动的大小和方向决定。这些阶段是：1.积云阶段－以整个细胞的上升气流为特征。1.成熟阶段——此阶段的特征是上升和下降气流并存，且藏匿于在雷暴细胞的下半部分。3.消散阶段——以整个过程中的弱下沉气流为特征。积云阶段，在整个细胞中，在较高的高度有一个最强的上升气流，并且在这个阶段结束时上升幅度增大（图（a）和图（b）)。汇聚的空气不仅从地面，而且从云中所穿透的所有高度的非饱和环境中供给上升气流。因此，空气被带进云层，并被上升气流携带的一些液态水的蒸发所吸收。这种夹带持续到所有阶段。图1（a）上升气流（b）上升幅度增大气流1.2雷暴对飞行的影响恶劣天气会严重影响空中交通安全和运营效率特别是在终端区域，通常降低了运营效率，尤其是延误，备降和取消航班。在中国，雷暴天气是影响航空器运行的主要天气现象，随之而来的是其他重要现象例如颠簸，积冰，雷击和下击暴流。这些乌云具有极强的破坏力，轻者影响飞行的有序运行，重者危害到人和飞机的安全。1.1.1雷雨对飞行的影响雷暴所形成的降水和普通的降水是有区别的，雷雨中蕴含了极其充沛的水汽，假设一立方米中平均含有20g的水汽，那么一块直径10km的云则含有类似一座中型水库的储水量，这是普通云不可比拟的，所以雷雨所带来的降水带来的问题不止有能见度差，还带来了飞机的动量损失。Haines和Luers的研究概述了雷雨可能对飞机造成的几个不利影响[10]。雨滴撞击飞行器的动量会从飞行器中提取能量，水膜可能会在机翼和机身上形成，水膜使得机翼表面沟壑纵横，粗糙的表面使气流变得紊乱从而增阻力减升，这是由于1）膜上的波浪外形2）水滴撞击飞机时产生的坑。飞机上的水膜将对其厚度产生直接的动量损失。运输类飞机的重量损失是微不足道的，极其强烈的雷雨条件下的动量损失可能是500毫米/小时，由于粗糙机翼阻力和升力损失的降雨量超过100毫米/小时，研究表明飞机在着陆过程中，阻力系数会从百分之五增加到百分之30左右，这仅是有飞机表面粗糙的空气动力所造成的，在大迎角的情况下，因强降水所导致的粗糙空气外形所导致的损失可能超过百分30，此外光洁机翼迎角的最大升力角度通常大于粗糙机翼2-6度，因此通常迎角19度时失速的机翼，如果由于空气外形变得粗糙，可能会在15度以下失速，由于失速警报装置通常在比干净机翼迎角低3度的情况下启动，所以飞机极有可能在失速警报装置响之前失速，一旦一架商用飞机在着陆形态下发生失速，除非去除飞机机身的粗糙部件，否则极难改出失速。1.1.2雷暴区湍流对飞行的影响雷暴的危险不只局限于强大的雷暴本身，在其移动方向前方20公里都是一个危险的空域，雷暴区在整个发展的过程中始终存在着强烈的垂直气流，大型雷暴系统可以产生向上传播的湍流，这种湍流强度往往随高度的增加而增强，甚至可以破坏中层大气，然而这种能量首先得通过同温层传播，具有阵性，如果飞机飞行在雷暴云中，则极可能遇到不同程度的湍流，强烈的气流会导致飞机的仪表失灵，尤其是空速表会产生较大的误差，瞬息万变的气流导致飞机操纵困难，一瞬间飞机会掉高度或者上高度甚至几百米，造成飞行差错。1.1.3雷击闪电对飞行的影响飞机上的一些无线通信设备和仪表是根据电磁场的原理工作的，而恰好雷暴是一个个带空间电荷的单体，当雷暴产生一个自身的电场磁场时会对机载设备产生干扰，甚至会中断和地面的无线电通讯，同时雷暴周围强大的磁性会干扰机载无线电罗盘等设备，造成指针的偏转和摇摆，严重影响飞行的精度[11]。因为飞机表面的电荷分布不匀，翼尖小梢，天线等地方电荷密度大，所以飞机飞行在雷暴云中时，极有可能被雷电击中，油箱，机翼，尾翼，等地方可能会被高强度电流烧出一个小坑，当外部电流设备的防护罩被击穿以后更可能威胁到内部的机舱设备，威胁机组人员和乘客的安全，而且航空燃油具有易燃性，所以油箱被闪电击中带来的后果更是我们所不能承担的。1.3飞行过程中遇到雷暴的常见处置方法如今所有的商业航空公司的飞行手册都明确警告飞行员避免在雷暴附近飞行，尤其是在着陆情况下，以避免穿过任何一个雷暴区。尽管如此，但在最后进近的飞行员并不总是清楚地知道雷暴区的确切位置，偶尔高强度湍流区会遇上强颠簸和低能见度，对飞机造成严重的着陆危险，在这个情况下，通常要执行一种迂回策略，一篇名为《TheAerodrnamicPenaleitsofHeavyRainonanaircraft》的文章清楚地提出了“雷雨是造成飞机事故的可能性之一”尤其是那些以前被认定为是风切变造成的事故，所以在航空安全保障中，应该大肆宣传不抢飞这些危险区域，而不是抱有侥幸心理。涉及雷暴区湍流造成的轻微事故是一个持续存在的问题，必须更好地理解它才能提高安全性，既然雷暴的危险性只有当飞机靠近或接近时才体现出来，所以重中之重就是在雷雨中飞行时作出正确的决策，熟练掌握雷雨飞行的相关知识章程，善于使用飞机上的设备，例如多普勒雷达，利用多普勒天气雷达数据设备划设雷暴区域和确定雷暴中心，及时避开雷暴发生前有环流的地区，一般在雷暴发生前期，会在500hpa的高空上存在高压槽，并带有水空气的冲击，在飞行前对雷暴前的环流进行诊断分析，为飞行提供理论支持。机载雷达上可以看到和看不到的东西值得更多关注，尤其是对于空中飞机在高空穿越雷暴区域时。根据调查法国航空[Flightglobal，2009]雷达灵敏度设置（即增益开关）具有对导航显示内容的影响很大。该报告指出：“还有其他大约在相同的高度上飞行的AF447改变了航向以避免云团。其中也包括另一架运营AF459（从圣保罗到巴黎）的法航A330。机组人员越过了气象雷达未检测到的湍流区域，结果进入了“更糟糕”的湍流区域。”

研究人员在报告中进一步中指出：AF459的机组人员已经过了37分钟的飞行在AF447的后面，天气雷达上检测到的回声会“明显不同”，具体取决于机载雷达的灵敏度设置。众所周知，飞机经常在这些风暴中飞行而没有任何问题。显然，不仅这些风暴的存在和位置不仅是有联系的，而且是演变的；他们是否尺寸或高度不断增加，它们的运动以及可能更精细的形态（例如云高，降水）速率和类型，雷电活动和湍流度。但是，无论在导航显示屏上看到高强度还是弱强度，卫星图像和物体轮廓的频率阐明了来自地面的信息，基于表对流活动的真实情况，并且把这些信息带到驾驶舱时，将有助于飞行员作出决定。理想情况下，在给定情况下的替代路线将由机载综合监控系统提出这架飞机在FLYSAFE项目中得到了证明。这样的监视系统将建议在考虑了飞行和空域的各个方面作为燃料容量之后，改航飞行，避免了进入检测不到的涡流区或其他危害。目前，将天气信息纳入航空电子系统仍处于发展阶段和研究范围内，在将此类系统视为主要系统的一部分。如今预装天气