《空气动力学与飞行原理》无人机应用技术专业全套教学课件

空气动力学与飞行原理全套可编辑PPT课件第1篇空气动力学篇项目1

大气环境与气象条件认知项目2

空气动力认知第2篇飞行原理篇项目3

固定翼无人机的飞行原理认知项目4

多旋翼无人机的飞行原理认知项目5

无人直升机的飞行原理认知飞行始于对环境的认知，成于对力量的驾驭。要解开航空器翱翔天际的奥秘，首先要系统学习其赖以运行的大气环境——这是飞行的外部舞台与约束条件，然后深入理解其得以升空的空气动力原理——这是飞行的内在力量与核心机制。从“飞行的舞台”到“飞行的力量”，本篇两个项目相互呼应，为后续学习飞行原理提供必要的理论支撑。第1篇空气动力学篇大气环境与气象条件认知项目1项目导读在现代社会，各类航空器正以惊人的速度融入日常生产生活，其唯一的运行环境便是我们赖以生存的大气环境。从日常的微风到极端的雷暴，从近地面的雾霾到高空的急流，复杂多变的气象条件是航空器飞行时必须面对和适应的挑战。因此，深入学习大气环境与气象条件的相关知识，是相关从业者安全、高效完成飞行任务的必备基础。本项目主要内容：大气组成与气象要素大气层的划分大气运动航空气象资料知识目标技能目标素质目标了解大气组成与气象要素了解大气层的划分掌握大气的水平运动与垂直运动掌握航空气象资料秉持踏实细致、认真负责的工作态度，重视气象条件信息的准确获取与科学分析，确保飞行任务的安全与高效培养钻研气象、发现规律的科学精神，善于从天气变化中总结规律，提升对飞行环境的预判与适应能力能够正确分析大气运动对飞行的影响能够规范进行航空气象安全评估学习目标知识预习项目引入某次，一架无人机在山区执行巡检任务。起飞时风速稳定，然而当它飞越一处山脊时，突然陷入颠簸，机身大幅度摆动，几乎无法维持既定航线。事后查看飞行日志才发现，无人机在翻越山脊的瞬间，该区域的风向与风速在极短时间内发生了较大变化。为什么山脊前后的风会如此不同？这种复杂的气象条件对飞行安全构成了怎样的挑战？1.1

大气组成与气象要素1.2

大气层的划分1.3

大气运动1.4

航空气象资料项目1大气环境与气象条件认知1.1大气组成与气象要素1.1

大气组成与气象要素能在大气层中飞行的各种飞行器飞机飞艇无人机大气：包围在地球周围的气体，直接影响着航空器的飞行性能与安全。因此，要使航空器具有良好的飞行性能，并确保飞行安全，就必须先认识大气，了解大气组成和气象要素1.1

大气组成与气象要素1.1.1大气组成干洁空气干洁空气是大气的主要组成部分组成：78%的氮气21%的氧气1%的其他气体（二氧化碳、氦气、氖气、氩气、臭氧）水汽大气杂质大气可以看作一种混合物，主要由干洁空气、水汽和大气杂质组成。1.1

大气组成与气象要素1.1.1大气组成干洁空气水汽是大气中的水蒸气，主要来自江、河、湖、海等地表水的蒸发和植物的蒸腾作用，并通过大气的垂直运动输送到大气高层，对天气变化有重要影响水汽的空间分布不均匀：垂直方向：随高度增加，含量逐渐减少水平方向：干燥的内陆地区含量较低

湿热的海洋及热带雨林等地区含量较高水汽大气杂质大气可以看作一种混合物，主要由干洁空气、水汽和大气杂质组成。1.1

大气组成与气象要素1.1.1大气组成干洁空气大气杂质主要是悬浮在大气中固态、液态的微粒，如灰尘、花粉等。这些杂质对太阳辐射和地面辐射有一定的吸收与散射作用，从而影响大气的温度变化大气杂质中大部分微粒具有吸湿性，水汽易以这些微粒为核心聚集，进而形成云、雾、雨、雪等各种天气现象水汽大气杂质大气可以看作一种混合物，主要由干洁空气、水汽和大气杂质组成。1.1

大气组成与气象要素气温气压气象要素对飞行的影响湿度下面主要介绍：1.1.2气象要素气象要素：反映大气状态的各种物理量和天气现象，包括气温、气压、湿度、风、云、降水、能见度等最基础的物理量将在后文大气运动部分详述1631.1

大气组成与气象要素1.1.2气象要素气温气压湿度气象要素对飞行的影响定义表示空气冷热程度的物理量，它实质上是空气分子平均动能大小的宏观表现空气分子的平均动能即为空气内能，因此气温的升高或降低，也就是空气内能的增加或减少将空气看作理想气体时某一地点的气温（局地气温）：其变化除了与该地点气块温度的非绝热变化和绝热变化有关外，还与不同温度气块的移动有关在实际大气中非绝热变化绝热变化气温变化基本方式小贴士气块：为研究方便而假设的一团空气，它与周围空气在热力上完全隔离，可被赋予任何大气动力学和热力学性质非绝热变化：气块通过与外界进行热量交换（如辐射、传导等）而引起的温度变化绝热变化：气块与外界没有热量交换，仅由自身内能增减（如体积膨胀、压缩等）而引起的温度变化1.1

大气组成与气象要素1.1.2气象要素气温气压湿度气象要素对飞行的影响摄氏温度

（单位为℃）、华氏温度

（单位为℉）、绝对温度

T（单位为K）换算公式在航空领域，标准海平面温度一般为15℃（59℉）表示方式1.1

大气组成与气象要素1.1.2气象要素气温气压湿度气象要素对飞行的影响国际单位制导出单位：帕斯卡，简称帕，符号为Pa，常用的气压单位：兆帕（MPa）、千帕（kPa）、百帕（hPa）、巴（bar）、标准大气压（atm）、毫米汞柱（mmHg）换算公式表示方式定义大气的压强，即单位面积上空气分子产生的垂直作用力最常用1.1

大气组成与气象要素1.1.2气象要素气温气压湿度气象要素对飞行的影响1）航空领域常用的气压类型定义说明

本站气压气象台气压表直接测得的气压，是场面气压、修正海平面气压的推算基础由于不同地点气象台气压表所处的地理位置及海拔不同，因此不同地点的本站气压常有较大差异场面气压航空器着陆区（跑道入口端）最高点处的气压起降时为了准确掌握航空器相对跑道的高度，就需要知道场面气压标准海平面气压大气处于标准状态下的海平面气压，其值为1013.25

hPa

或760mmHg海平面气压是经常变化的，而标准海平面气压是一个常数修正海平面气压将某地点的场面气压，按照标准大气条件推算到的该地点所在位置海平面高度上的气压值修正海平面气压便于分析和研究气压的水平分布情况小贴士由于推算值误差较大，海拔超过1500m的地点通常不再推算修正海平面气压1.1

大气组成与气象要素1.1.2气象要素气温气压湿度气象要素对飞行的影响2）气压与高度气压总是随高度增加而降低航空器飞行时与某一基准水平面的垂直距离称为飞行高度无线电高度表气压式高度表测量航空器相对于所飞越地区地表的垂直距离，主要在校正仪表和复杂条件下着陆时使用。它对地形的起伏变化反应灵敏，能不断进行测量是主要的航行仪表，其表盘上设有主刻度盘（指示飞行高度）和辅助刻度盘（指示气压值），两者均可通过旋钮进行调定气压式高度表的刻度是在标准大气条件下，根据气压随高度变化的规律确定的。工作时，气压式高度表先测量出所在高度的气压，再根据标准大气中气压与高度的关系，将气压值转换为对应的高度值显示出来测量飞行高度的方法1.1

大气组成与气象要素1.1.2气象要素气温气压湿度气象要素对飞行的影响2）气压与高度航空器飞行中常用的气压高度场面气压高度标准海平面气压高度修正海平面气压高度1.1

大气组成与气象要素1.1.2气象要素气温气压湿度气象要素对飞行的影响2）气压与高度类型定义说明场面气压高度航空器起降时相对于跑道的高度为使气压式高度表指示场面气压高度，需要将其气压刻度拨正到场面气压值上标准海平面气压高度航空器相对于标准海平面的高度·标准海平面是一个假想基准面（即前文提及的标准状态下的海平面），它是高空飞行的统一“零点”基准航空器在高空飞行时，应按标准海平面气压调整气压式高度表，使所有在航线上飞行的航空器都有相同的“零点”基准，并按此基准保持规定的飞行高度，以避免航空器在空中相撞修正海平面气压高度按修正海平面气压调整气压式高度表后，气压式高度表显示的高度由于天气变化会导致气压变化，航空器在中低空飞行时，应按修正海平面气压调整气压式高度表，使飞行区域内所有航空器都有统一的高度基准，以保证飞行安全1.1

大气组成与气象要素1.1.2气象要素气温气压湿度气象要素对飞行的影响绝对湿度、相对湿度、露点温度表示方式定义表示空气湿润程度和空气中水汽含量的物理量空气中的水汽含量会随时间、地点、高度、天气等的变化而不断变化类型定义说明绝对湿度单位体积空气中所含水汽的质量——相对湿度空气中实际水汽压与同温度下饱和水汽压之比，用百分率表示相对湿度的大小可以反映空气接近水汽饱和状态的程度，相对湿度越大，空气中的水汽越接近饱和水汽压：在一定温度下，空气中水汽所产生的压力1.1

大气组成与气象要素1.1.2气象要素气温气压湿度气象要素对飞行的影响绝对湿度、相对湿度、露点温度表示方式定义表示空气湿润程度和空气中水汽含量的物理量空气中的水汽含量会随时间、地点、高度、天气等的变化而不断变化类型定义说明露点温度在空气中水汽含量和气压不变的条件下，降低气温使水汽达到饱和状态时的温度若达到露点温度后再降低气温，则空气中的水汽会凝结露点温度可以反映空气中水汽的含量，露点温度越高，水汽含量就越高当空气中水汽处于未饱和状态时，露点温度低于气温当水汽达到饱和状态时，露点温度与气温相等所以可用气温与露点温度的差值来判断水汽的饱和程度，差值越小，水汽越接近饱和，空气也越潮湿1.1

大气组成与气象要素1.1.2气象要素气温气压湿度气象要素对飞行的影响主要体现对航空器的气压式高度表、空速表、飞行性能等的影响1）对气压式高度表的影响实际飞行时气压式高度表显示的高度与当时气象要素有关，气温、气压的变化都会对气压式高度表产生影响。1.1

大气组成与气象要素1.1.2气象要素气温气压湿度气象要素对飞行的影响1）对气压式高度表的影响气压实际大气压与标准大气压通常存在一定差异，标准大气中“零点”高度的气压为760

mmHg，但实际上该高度的气压并非恒定，这会导致气压式高度表的显示值出现偏差当航空器在气压高于标准大气压的空气中飞行时，气压式高度表的显示值会低于实际高度，反之显示值高于实际高度1.1

大气组成与气象要素1.1.2气象要素气温气压湿度气象要素对飞行的影响1）对气压式高度表的影响气温当实际大气温度与标准大气温度不同时，气压式高度表的显示值也会出现偏差较暖的空气中：气压随高度上升下降较慢较冷的空气中：气压随高度上升下降较快航空器在气温高于标准大气温度的空气中飞行时，气压式高度表的显示值将低于实际高度，反之显示值高于实际高度1.1

大气组成与气象要素1.1.2气象要素气温气压湿度气象要素对飞行的影响2）对空速表的影响空速表测量和显示航空器相对周围空气的运动速度的仪表根据标准海平面气压条件下空速与动压（带动流体流动的压力）的关系，通过测量动压来表示空速空气密度空速表显示值不仅取决于航空器的空速，也与空气密度有关。若实际空气密度与标准空气密度不一致，则空速表的显示值与空速也不相等当实际空气密度大于标准空气密度时，空速表的显示值大于空速，反之显示值小于空速1.1

大气组成与气象要素1.1.2气象要素气温气压湿度气象要素对飞行的影响2）对空速表的影响当空速表的显示值与空速不相等时应加以修正，否则航空器的位置就会发生偏移气温当气温偏低时，空速表的显示值容易偏高，若此时航空器根据该值下滑着陆，则容易落在预设位置的后面，有提前接地的危险当气温偏高时，空速表的显示值容易偏低，若此时航空器根据该值下滑着陆，则容易落在预设位置的前面，有冲出跑道的危险请同学们想一想，为什么气温偏低时空速表的显示值容易偏高？交流讨论1.1

大气组成与气象要素1.1.2气象要素气温气压湿度气象要素对飞行的影响3）对飞行性能的影响气温、气压、湿度的变化会引起空气密度变化，由于航空器的升力与空气密度成正比，因此航空器的升力会受到影响，进而影响航空器的滑跑距离、爬升率、载重能力等（1）对滑跑距离的影响当航空器在暖气流中或高原上起飞或降落时，由于气温升高、气压降低或湿度增大，因此空气密度变小，导致升力减小航空器需要加速才能产生足够的升力离地，即离地速度增加发动机推力也会随空气密度的减小而降低，使航空器的加速能力减弱滑跑距离显著延长1.1

大气组成与气象要素1.1.2气象要素气温气压湿度气象要素对飞行的影响3）对飞行性能的影响气温、气压、湿度的变化会引起空气密度变化，由于航空器的升力与空气密度成正比，因此航空器的升力会受到影响，进而影响航空器的滑跑距离、爬升率、载重能力等（2）对爬升率的影响当气温升高、气压降低或湿度增大，使空气密度变小时，为了在升力不足的情况下维持飞行：航空器需要进一步上仰，导致飞行阻力增大，气动性能下降发动机进气量减少，推力减小，爬升动力减弱爬升率减小单位时间内航空器爬升的高度1.1

大气组成与气象要素1.1.2气象要素气温气压湿度气象要素对飞行的影响3）对飞行性能的影响气温、气压、湿度的变化会引起空气密度变化，由于航空器的升力与空气密度成正比，因此航空器的升力会受到影响，进而影响航空器的滑跑距离、爬升率、载重能力等（3）对载重能力的影响升力变小后航空器的载重能力相应减小，因此一般航空器在夏天飞行时的载重能力小于其在冬天飞行时的载重能力课堂小结1.1大气组成与气象要素1.1.2

气象要素1.1.1

大气组成1．干洁空气2．水汽3．大气杂质2．气压3．湿度4．气象要素对飞行的影响1．气温1.2大气层的划分1.2大气层的划分大气层：地球外面包围的气体层，其在垂直方向上具有一定的分层特性

以温度随高度的变化为主要依据，大气层自下而上可分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层航空器主要的飞行环境1.2大气层的划分对流层平流层中间层热层散逸层对流层是地球大气层中最低的一层从地球表面伸展至对流层顶，集中了约3/4的大气质量，几乎全部的水汽都分布于此基本特征随纬度发生变化，一般低纬度地区平均厚度为

16～18

km，中纬度地区平均厚度为

10～12

km，高纬度地区平均厚度为

8～9

km随季节发生变化，对于我国绝大部分地区，一般夏季对流层厚，冬季对流层薄厚度变化对流层是对飞行影响最大的气体层，飞行中所遇到的各种重要天气现象几乎都出现在该层中，如雷暴、浓雾、低云幕、雨、雪、大气湍流、风切变等按气流和天气现象分布的特点不同，对流层可分为对流层下层、对流层中层和对流层上层飞行影响气温随高度增加而降低，这种垂直温差导致了强烈的对流运动，且气温和湿度的水平分布也不均匀，因此该层的天气变化是最复杂的气温与运动1.2大气层的划分对流层平流层中间层热层散逸层对流层下层（扰动层/摩擦层）地球表面至约

2

km

高度，这个高度与地表性质、温度等因素有关·若地表越粗糙，温度越高，则这个高度越大，即对流层下层的范围越大气流受地表摩擦作用大，风速通常随高度增加而增大日变化明显，昼夜温差有时可达40℃在复杂地形和温差作用下，对流层下层常出现下冲气流、低空风切变等剧烈扰动，加上浓雾等低能见度的天气现象，会严重威胁航空器的飞行安全，尤其在其起降阶段。因此，应严格执行起降气象标准空间范围受地表影响气温变化飞行影响在特定环境下，正常视力者不借助仪器就能将一定大小的黑色目标物从环境背景中区别出来的最大距离，单位为m1.2大气层的划分对流层平流层中间层热层散逸层对流层中层对流层下层顶至约

6

km

高度远小于对流层下层大气中主要的云和降水等都形成于这一层对流层中层上部的气压通常只有地球表面的一半空间范围受地表影响气象功能气压状况1.2大气层的划分对流层平流层中间层热层散逸层对流层上层对流层中层顶至对流层顶的下界更小气温常年都在

0℃以下，水汽含量少，该层中的各种云都由冰晶或过冷水滴组成在中纬度和副热带地区，该层中常有风速不小于30m/s的强风带，即所谓的高空急流。航空器在高空急流附近飞行时往往会遇到强烈颠簸，可能危及飞行安全空间范围受地表影响气象功能飞行影响知识拓展在对流层和平流层之间，还有一个厚度为数百米至2km的过渡层，即对流层顶。对流层顶对垂直气流有显著的阻挡作用，上升的水汽、尘粒等多聚集于此，因此该区域能见度常较低。1.2大气层的划分对流层平流层中间层热层散逸层自对流层顶的上界伸展至50～55

km高度，该层集中了约1/4的大气质量基本特征垂直运动：远弱于对流层水平运动：主要形式，且水汽和尘粒含量也较少，因此气流平稳、能见度高空气运动平流层对飞行活动的影响利弊共存气流平稳、空气干洁、飞行阻力小，可以为大型航空器的高空飞行提供理想条件因空气稀薄，发动机效率会降低，航空器对操纵的响应会变得迟缓，稳定性和机动性随之变差飞行影响垂直分布与对流层截然不同，呈现下冷上热的特征，下层气温随高度变化不大，上层则因存在大量能吸收太阳紫外辐射的臭氧而导致气温随高度显著升高，至平流层顶气温可升至

0℃左右气温变化1.2大气层的划分对流层平流层中间层热层散逸层自平流层顶伸展至80～85

km高度，该层大气稀薄，集中了约1/3

000的大气质量基本特征随高度增加迅速下降，顶部气温可达-113℃，几乎是整个大气层中的最低温度

这是因为中间层内臭氧含量很低，能直接吸收太阳辐射的氮、氧分子也大多集中在更高层的大气中，导致该层吸收的热量很少，气温下降幅度很大，进而引发相当剧烈的垂直对流运动气温与运动1.2大气层的划分对流层平流层中间层热层散逸层自中间层顶伸展至约800km高度，该层大气非常稀薄（密度很小），声波也难以传播基本特征高度电离状态能够反射无线电波，使无线电波在地球表面和该层之间多次反射，从而实现远距离无线电通信大气状态流星、极光自然现象随高度增加迅速上升这是因为该层大气（主要是氧分子）大量吸收太阳紫外辐射，顶部气温可高达上千摄氏度气温变化1.2大气层的划分对流层平流层中间层热层散逸层是地球大气的最外层，可自热层顶伸展至2000～3000km

高度基本特征该层大气极其稀薄，且远离地球表面，受地球引力作用微弱，因此大气分子不断地向太空散逸散逸层是大气层向太空过渡的区域，航天器脱离这一层后便进入太空飞行飞行影响习惯上将中间层、热层和散逸层统称为高层大气课堂小结1.2

大气层的划分1.2.4

热层1.2.1

对流层1．对流层下层2．对流层中层3．对流层上层1.2.5

散逸层1.2.2

平流层1.2.3

中间层1.3大气运动1.3大气运动大气运动：不同地区、不同高度之间的大气，进行热量、动量、水分交换的过程

这一过程促使不同性质的大气得以相互交融，并由此出现各种天气现象大气运动按空间运动特征不同划分水平运动垂直运动1.3大气运动大气的水平运动称为风1.3.1大气的水平运动风向风速风吹来的方向在气象上常用8个方位来描述：东、东南、南、西南、西、西北、北、东北大气在单位时间内移动的水平距离常用单位为m/s或km/h风描述风的两个基本要素1.3大气运动1.3.1大气的水平运动风的受力分析风的测量风对飞行的影响以北半球的风为例进行受力分析：物体在力的作用下才会产生运动，作用于大气的力主要有重力、气压梯度力、地转偏向力、摩擦力等。这些力的性质各不相同，对大气运动产生的作用也不一样在近地面，因重力较小，可忽略不计，且风是由大气的水平运动引起的，因此对风有影响的力主要有水平气压梯度力（水平方向的气压梯度力）、地转偏向力和摩擦力1.3大气运动1.3.1大气的水平运动风的受力分析风的测量风对飞行的影响定义：因水平方向上气压分布不均匀而产生的力它垂直于等压线，方向由高压指向低压水平气压梯度力是形成风的直接原因，既影响风向，又影响风速1）水平气压梯度力1.3大气运动1.3.1大气的水平运动风的受力分析风的测量风对飞行的影响定义：由地球自转引起的，能使相对地球运动的大气偏离原来运动方向的力它是一种惯性力，不改变大气速度的大小，只改变大气运动的方向随着大气速度的增大，作用于大气上的地转偏向力也随之增大，且方向始终垂直于大气运动的方向2）地转偏向力（科里奥利力）地转偏向力在北半球使大气向右偏转，在南半球使大气向左偏转1.3大气运动1.3.1大气的水平运动风的受力分析风的测量风对飞行的影响定义：近地面大气在运动过程中，地表对其运动所产生的阻碍作用摩擦力可减小大气运动的速度，并使地转偏向力相应地减小，因此它既影响风速，又影响风向3）摩擦力内摩擦力外摩擦力通常较小，可忽略不计大气贴近地球表面运动时，地球表面对大气运动的阻力，其方向与大气运动方向相反1.3大气运动1.3.1大气的水平运动风的受力分析风的测量风对飞行的影响定义：近地面大气在运动过程中，地表对其运动所产生的阻碍作用3）摩擦力摩擦力对大气运动的影响以近地面最为显著在近地面，由于摩擦力的存在，水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力达到平衡时，风向斜穿等压线，由高压指向低压随着高度的增加，摩擦力的影响逐渐减小，至1～2km高度处，摩擦力就可忽略不计知识拓展当摩擦力可忽略不计时，影响风的力只有水平气压梯度力和地转偏向力。当这两个力大小相等，方向相反时，二力达到平衡，会形成地转风，其风向约与等压线平行在北半球，地转风风向右侧气压高在南半球，地转风风向左侧气压高1.3大气运动1.3.1大气的水平运动风的受力分析风的测量风对飞行的影响风速计测量近地面风的常用仪器其类型多样，如风杯风速计：可利用风杯在风的作用下旋转、转速与风速成正比的原理来测定风速风向袋便于相关人员直观判断风向和风速，其飘动的方向用于指示风向，飘起的角度可提供风速参考当风向袋被吹至水平状态时，通常表示风速为6～10m/s测量风的方法主要有仪器探测和目视估计两种常用的探测仪器包括：风速计、风向袋、测风气球、多普勒测风设备等1.3大气运动1.3.1大气的水平运动风的受力分析风的测量风对飞行的影响测风气球常用来测量高空风测量时，一般将测风气球视为随风移动的质点，用经纬仪等设备跟踪其运动轨迹，通过计算其在某时段内的水平位移，得出相应高度的平均风向和平均风速多普勒测风设备多普勒测风设备（如风廓线雷达、多普勒激光雷达）可实时测量一定高度范围内的风况它可利用多普勒效应，通过向空中发射信号并接收反射波来测量风速1.3大气运动1.3.1大气的水平运动风的受力分析风的测量风对飞行的影响风是影响飞行最直接、最敏感的气象要素之一，其对飞行的影响主要体现在逆风、顺风、侧风、风切变和地方性风等方面由于风对依靠旋翼等产生升力的航空器飞行的影响复杂，因此此处主要介绍风对依靠机翼产生升力的航空器飞行的影响。1.3大气运动1.3.1大气的水平运动风的受力分析风的测量风对飞行的影响起飞、着陆阶段：逆风可增大空速，从而增大升力、缩短滑跑距离，因此采用逆风起降最为有利巡航阶段：逆风会减小航空器的地速，使相同的航程所用时间增加，燃油等的消耗也随之增大逆风的影响顺风的影响侧风的影响风切变的影响地方性风的影响逆风风向与航空器运动方向相反的风巡航：航空器为执行一定的任务而选定的、适宜长时间或远距离的飞行航空器相对于空气的速度航空器相对于地面的速度1.3大气运动1.3.1大气的水平运动风的受力分析风的测量风对飞行的影响起飞、着陆阶段：顺风会减小空速，从而减小升力、延长滑跑距离，因此通常会避免航空器在顺风情况下起降巡航阶段：顺风可增大航空器的地速，使相同的航程所用时间减少，燃油等的消耗也随之降低逆风的影响顺风的影响侧风的影响风切变的影响地方性风的影响顺风风向与航空器运动方向相同的风1.3大气运动1.3.1大气的水平运动风的受力分析风的测量风对飞行的影响起飞、着陆阶段：侧风会导致航空器偏离跑道中心线，增加起降控制难度巡航阶段：侧风会使航空器偏离航线逆风的影响顺风的影响侧风的影响风切变的影响地方性风的影响侧风风向与航空器运动方向存在夹角的风航空器着陆时遇到强侧风1.3大气运动1.3.1大气的水平运动风的受力分析风的测量风对飞行的影响逆风的影响顺风的影响侧风的影响风切变的影响地方性风的影响风切变风向和风速在水平或垂直方向上短距离内发生的急剧变化它主要由锋面（冷暖气团的交界面）、雷暴、复杂地形和地面摩擦效应等因素引起，不仅会使航空器偏离航线，还会破坏航空器的稳定性，是航空界公认的“隐形杀手”风切变按发生高度不同划分高空风切变低空风切变600m高度以下的风切变对飞行威胁最大，风切变引发的飞行事故几乎都发生在低空300m高度以下的起飞和着陆阶段，尤其是着陆阶段1.3大气运动1.3.1大气的水平运动风的受力分析风的测量风对飞行的影响逆风的影响顺风的影响侧风的影响风切变的影响地方性风的影响以航空器着陆阶段为例，分析逆风切变、顺风切变、垂直风切变的影响逆风切变：空速突然增大、升力增大，航空器将上仰并上升到下滑航道之上顺风切变：空速突然减小、升力减小，航空器将下俯并下降到下滑航道以下垂直风切变：先经历强逆风，再经历猛烈下沉

气流，最后经历强顺风，极易失

去控制，发生坠落事件1.3大气运动1.3.1大气的水平运动风的受力分析风的测量风对飞行的影响逆风的影响顺风的影响侧风的影响风切变的影响地方性风的影响地方性风在有限区域内，因特殊地理位置、地形或地表性质等地方性条件而形成的风这类风虽然出现范围较小，但由于其出现频繁、规律性强，往往会对局部天气和飞行环境产生重要影响山谷风冰川风海陆风焚风城市风布拉风1.3大气运动1.3.1大气的水平运动风的受力分析风的测量风对飞行的影响白天的风为谷风，夜间的风为山风清晨山风转谷风和傍晚谷风转山风时段，风向发生突变，并伴有湍流增强，在山区起降时易造成航空器颠簸或空速波动逆风的影响顺风的影响侧风的影响风切变的影响地方性风的影响山谷风冰川风海陆风焚风城市风布拉风山谷风在山区由山谷与其附近空气之间的热力差引起的，白天由山谷吹向山坡、夜间由山坡吹向山谷的风1.3大气运动1.3.1大气的水平运动风的受力分析风的测量风对飞行的影响白天的风为海风，夜间的风为陆风海风推进时与内陆较暖空气之间会形成锋面，其附近存在明显的水平风切变和垂直气流，锋面过境时风速、风向突变，影响航空器在沿海航线上的飞行稳定性逆风的影响顺风的影响侧风的影响风切变的影响地方性风的影响山谷风冰川风海陆风焚风城市风布拉风海陆风由海面和陆地之间热力差形成的，白天由海面吹向陆地、夜间由陆地吹向海面的风海风锋1.3大气运动1.3.1大气的水平运动风的受力分析风的测量风对飞行的影响市区气温通常高于郊区，空气在市区上升，并在郊区下沉，近地面形成由郊区吹向市区的城市风市区空气上升区域常出现不规则的扰动气流，导致航空器起降时产生颠簸。同时，城市排放的污染物也常在环流的下沉区域（郊区）堆积，降低能见度，影响飞行安全逆风的影响顺风的影响侧风的影响风切变的影响地方性风的影响山谷风冰川风海陆风焚风城市风布拉风城市风由城市热岛效应引起的市区与郊区之间热力环流所形成的风1.3大气运动1.3.1大气的水平运动风的受力分析风的测量风对飞行的影响可在特定高度的大气层形成稳定的风切变区，使航空器的空速、高度、姿态等发生变化，影响飞行安全逆风的影响顺风的影响侧风的影响风切变的影响地方性风的影响山谷风冰川风海陆风焚风城市风布拉风冰川风沿冰川表面向下坡方向吹的风1.3大气运动1.3.1大气的水平运动风的受力分析风的测量风对飞行的影响对于焚风，气温在短时间内明显升高，空气密度降低，导致航空器发动机推力下降、升力减小，起降滑跑距离增加逆风的影响顺风的影响侧风的影响风切变的影响地方性风的影响山谷风冰川风海陆风焚风城市风布拉风焚风气流翻过山岭后在背风坡下沉而变得干热的风1.3大气运动1.3.1大气的水平运动风的受力分析风的测量风对飞行的影响由布拉风形成的强气流和风切变会对航空器的起降构成严重威胁，尤其在近地面可能造成飞行失控逆风的影响顺风的影响侧风的影响风切变的影响地方性风的影响山谷风冰川风海陆风焚风城市风布拉风布拉风从山地或高原向下倾落的寒冷暴风小贴士山谷风、海陆风、城市风、冰川风形成的原因热力作用：地表性质不同导致局部地区受热不均而产生的作用焚风、布拉风形成的原因地形动力作用：山脉阻挡等产生的作用1.3大气运动1.3.2大气的垂直运动1．垂直运动类型对流系统性垂直运动大气波动大气乱流对流的形成与强弱，主要取决于对流冲击力和大气稳定度两个因素大气的垂直运动包括上升运动和下沉运动相较于水平运动，垂直运动的水平范围较小、持续时间较短、垂直速度较大定义大气中的气团在对流冲击力作用下产生的比较有规则的升降运动（根据形成机制不同划分）气象要素（主要指温度和湿度）水平分布比较均匀的大范围的空气团1.3大气运动1.3.2大气的垂直运动1．垂直运动类型对流系统性垂直运动大气波动大气乱流（1）对流冲击力定义促使气团脱离原有平衡位置、开始垂直运动的作用力对流冲击力按产生原因不同划分热力对流冲击力动力对流冲击力由空气运动时受到地形强迫抬升或锋面抬升等作用引起例如，气流经过山坡迎风侧时被迫抬升由地面热力性质差异引起白天：耕地、山岩地、沙地等升温快，其上方空气受热后体积膨胀，密度小于周围空气的密度，当浮力大于重力时，空气便发生上升运动夜晚：耕地、山岩地、沙地等降温快，其上方空气冷却后体积收缩，密度大于周围空气的密度，当浮力小于重力时，空气便发生下沉运动太阳辐射越强，这种作用越明显1.3大气运动1.3.2大气的垂直运动1．垂直运动类型对流系统性垂直运动大气波动大气乱流（2）大气稳定度定义空中某气团由于与周围空气存在密度、温度和流速等方面的差异，因此受到浮力作用并产生加速度，从而上升或下降的程度大气稳定度根据气团受扰动后的运动趋势划分稳定状态中性状态气团受扰动后被推到某一高度，外力消失后既不加速也不减速的状态气团受扰动后运动，外力消失后逐渐减速，并趋于返回原来高度的状态不稳定状态气团受扰动后运动，外力消失后加速向上或向下运动的状态它反映了大气对垂直运动是抑制还是促进系统性垂直运动：大范围空气有规则升降运动

一般是由空气的水平辐合和辐散、锋面抬升等动力作用引起的1.3大气运动1.3.2大气的垂直运动1．垂直运动类型对流系统性垂直运动大气波动大气乱流（1）水平辐合和辐散水平辐合水平辐散空气从四周向某一区域汇集的现象空气从某一区域向四周疏散的现象空气发生水平辐合时：流入区域的空气多于流出，导致空气堆积，该层空气向上抬升，产生上升运动空气发生水平辐散时：流出区域的空气多于流入，导致空气流散，上层空气下沉补充，产生下沉运动1.3大气运动1.3.2大气的垂直运动1．垂直运动类型对流系统性垂直运动大气波动大气乱流（1）水平辐合和辐散以北半球为例：低压区（气旋）地面气流呈逆时针旋转辐合，盛行上升运动，易形成阴雨天气

高压区（反气旋）地面气流呈顺时针旋转辐散，盛行下沉运动，易形成晴朗天气1.3大气运动1.3.2大气的垂直运动1．垂直运动类型对流系统性垂直运动大气波动大气乱流（2）锋面抬升锋面抬升当冷暖空气交汇时，暖空气沿锋面向上爬升，从而产生的系统性上升运动当冷空气向暖空气方向移动时，暖空气被迫急剧抬升，上升运动较为强烈，常形成积雨云和阵性降水当暖空气向冷空气方向移动时，暖空气沿锋面缓慢爬升，上升运动较为平缓，产生的云层和降水范围广阔，持续时间较长锋面抬升按锋面移动方向的不同划分暖空气

冷空气冷空气

暖空气大气波动：大气在重力、浮力、地转偏向力等因素作用下所产生的振荡运动1.3大气运动1.3.2大气的垂直运动1．垂直运动类型对流系统性垂直运动大气波动大气乱流大气波动声波重力波地形重力波界面重力波引发显著垂直运动1.3大气运动1.3.2大气的垂直运动1．垂直运动类型对流系统性垂直运动大气波动大气乱流（1）界面重力波定义当密度或风速不同的两层空气发生相对运动时，在其交界面上所激发出的波动这种波动使空气在交界面处进行垂直方向上的运动，其原理类似于风吹过水面产生水波1.3大气运动1.3.2大气的垂直运动1．垂直运动类型对流系统性垂直运动大气波动大气乱流（2）地形重力波定义当稳定气流越过山脉，受地形强迫抬升后，在重力作用下又下沉而产生的波动这种波动通常在山脉的背风坡形成并向下游传播，因此又称山地背风波大气乱流：大气运动过程中产生的不规则涡旋运动，又称湍流或扰动气流

是最常见的大气运动形式之一，涡旋尺度跨度很大，大的可达数百米，小的仅几毫米1.3大气运动1.3.2大气的垂直运动1．垂直运动类型对流系统性垂直运动大气波动大气乱流热力乱流动力乱流由气流经过地面障碍物时受到机械扰动，或上下空气层之间存在显著风切变所引起的因局部地面受热不均而形成的，受热的空气上升，较冷的空气下沉，从而产生不规则的升降气流和小型涡旋大气波动按产生原因不同划分实际上，大气乱流常由热力、动力共同引起：当风速较大、地面障碍物多而高、风切变较强时，大气乱流成因以动力为主当风速较小、地面受热强烈不均时，大气乱流成因以热力为主1.3大气运动1.3.2大气的垂直运动2．大气的垂直运动对飞行的影响对流产生的强烈上升或下沉气流，会使航空器突然改变高度。气流上升可能导致航空器空速减小、失速风险增加，气流下沉则易引发航空器骤降。对流在起飞和着陆阶段威胁极大对于系统性垂直运动（如水平辐合和辐散、锋面抬升），虽升降速度较缓，但范围广阔、持续时间长，航空器进入后需要不断修正姿态以维持预定高度，增加燃油消耗和操纵负荷大气波动（特别是地形重力波）在背风坡可形成周期性的起伏气流，使航空器遭遇连续颠簸，难以保持平飞大气乱流产生的不规则涡旋运动，会直接造成航空器剧烈抖动，影响仪表判读，严重时可能导致机体出现结构疲劳或短暂失控小贴士航空器飞行前应结合气象资料分析大气的垂直运动分布，合理选择飞行高度，避开强升降区和湍流区1.3大气运动1.3.3天气现象及其对飞行的影响降水视程障碍雷暴积冰降水的形成必须有云，云中的水滴或冰晶在气流作用下不断运动，相互碰撞合并而逐渐增大。当它们增大到上升气流无法托举时便开始下落，若在下落过程中未被完全蒸发，就会形成降水高空形成的冰晶在落入温度高于

0℃的空气层时会融化为雨滴若气温始终低于0℃，则可能以雪或冰雹等固态形式降落降水：自云中以液态或固态形式降落到地面上的水汽凝结物，包括雨、雪、冰雹等1.3大气运动1.3.3天气现象及其对飞行的影响降水视程障碍雷暴积冰飞行影响降水会降低能见度，严重影响起飞和着陆阶段的目视条件降低能见度跑道上的积水、积雪或薄冰等会减小轮胎与道面之间的摩擦力，导致航空器制动效能下降、滑跑距离增加，甚至可能引发侧滑或方向偏离被降水打湿的跑道颜色变深，容易使操作员在目视着陆时误判高度（感觉偏高），可能导致拉平过早或接地过重在寒冷环境中，过冷的雨滴或冰晶接触机体后会迅速冻结形成冰层，增加航空器重量和飞行阻力，影响操纵性影响高度判断导致航空器积冰减小跑道摩擦力1.3大气运动1.3.3天气现象及其对飞行的影响降水视程障碍雷暴积冰能见度是衡量视程障碍严重程度的关键指标雾：能见度小于1km霾：能见度小于10km沙尘暴：能见度小于1km能见度可采用目测法估算，也可使用大气透射仪等进行精确测量视程障碍：空气中存在的水汽凝结物、干质悬浮物等导致能见度下降的天气现象，包括雾、霾、沙尘暴等1.3大气运动1.3.3天气现象及其对飞行的影响降水视程障碍雷暴积冰飞行影响能见度低时，操作员难以辨认跑道、障碍物及其他航空器，尤其在着陆阶段，通过目视判断高度和方向变得困难，易导致接地偏差或复飞影响起飞与着陆安全沙尘暴等强视程障碍现象常伴随强风，可能对航空器地面停放和滑跑造成影响能见度低时，操作员无法依靠目视进行判断，必须完全依赖仪表，对设备和操作技能要求更高航空器能否起飞或着陆，取决于天气是否满足最低标准当视程障碍导致能见度低于规定数值时，不允许航空器起飞或着陆增加对仪表设备的依赖决定起降标准可能伴随其他危险1.3大气运动1.3.3天气现象及其对飞行的影响降水视程障碍雷暴积冰深厚且明显的不稳定气层充沛的水汽足够的冲击力（如锋面抬升、热力对流等）雷暴：伴有闪电和雷声的局部地区的一种对流性天气雷暴形成基本条件根据垂直气流结构的不同，典型的雷暴单体发展会经历积云阶段、成熟阶段和消散阶段尺寸参数水平尺度：5～10km高度：12km生命期：1h雷暴单体（雷暴组成）特征1.3大气运动1.3.3天气现象及其对飞行的影响降水视程障碍雷暴积冰阶段说明积云阶段云中盛行上升气流，且随着高度的增加而增强，由于大量水汽在上升过程中凝结并释放热量，云内温度高于同高度周围空气的温度成熟阶段云中除上升气流外，局部开始出现下沉气流和降水，从而引发湍流、积冰、闪电、阵雨、阵风等当强烈发展的下沉气流触及地面时会形成辐散性直线强风，即下击暴流消散阶段云中遍布下沉气流，云内温度低于同高度周围空气的温度，云体逐渐消散知识拓展多个雷暴单体排列成带状会形成飑线，它具有范围小、生命周期短、伴随剧烈天气现象等特点。飑线过境时，常伴有风向突变、风速急增、气压猛升、气温骤降等剧烈天气变化，并可能伴随雷电、暴雨、冰雹甚至龙卷风。1.3大气运动1.3.3天气现象及其对飞行的影响降水视程障碍雷暴积冰飞行影响雷暴单体内及周围存在强烈的上升和下沉气流，可造成航空器剧烈颠簸。尤其在成熟阶段，下击暴流产生的低空风切变对起飞和着陆阶段威胁极大，可能导致航空器高度骤降、空速突变，处置不当易引发事故强烈湍流与低空风切变雷暴过境时风速突变、风向急转，对航空器的起飞、着陆及地面停放构成威胁，易造成航空器偏出跑道或地面设备受损冰雹：击伤机身、风挡和发动机强降水：降低能见度，影响目视飞行，可导致发动机吸入过量水流而熄火雷暴单体：含有大量过冷水滴，易导致航空器严重积冰云内的雷电：可能击中航空器，损坏电子设备和机体结构冰雹与强降水积冰与雷电阵风与地面风影响1.3大气运动1.3.3天气现象及其对飞行的影响降水视程障碍雷暴积冰尽管现代航空器的性能、机载雷达和地面气象设施日益先进，但这些技术进步主要用于帮助我们及早发现、识别雷暴并规划绕飞路径，目前尚无法完全消除雷暴对飞行的影响1.3大气运动1.3.3天气现象及其对飞行的影响降水视程障碍雷暴积冰当航空器在含有过冷水滴的云中或降水区中飞行时，易发生积冰在寒冷季节，地面露天停放的航空器表面也可能因水汽直接凝结而积冰积冰：降水或雾滴与航空器碰撞后冻结在其表面上的现象形成条件1.3大气运动1.3.3天气现象及其对飞行的影响降水视程障碍雷暴积冰1）积冰的类型（冰、雾凇、霜）冰明冰白冰毛冰呈透明玻璃状，表面平滑坚固，附着牢固在温度为-10～0℃、含有较大过冷水滴的云中或过冷雨区中飞行时形成表面粗糙且不透明，色泽如白瓷，附着牢固在-10～-6℃的混合云（含过冷水滴、冰晶和雪花）中飞行时形成呈白色，结构疏松，附着不牢固在温度低于-10℃、含有均匀小水滴的云中飞行时形成对飞行影响大1.3大气运动1.3.3天气现象及其对飞行的影响降水视程障碍雷暴积冰1）积冰的类型（冰、雾凇、霜）航空器在温度低于-10℃的云中飞行时形成的白色、颗粒状冰晶层雾凇表面粗糙不平，结构疏松，附着不牢固，容易被气流吹散雾凇1.3大气运动1.3.3天气现象及其对飞行的影响降水视程障碍雷暴积冰1）积冰的类型（冰、雾凇、霜）水汽在航空器表面凝华而成的白色小冰晶层霜结构疏松，附着不牢固，轻微振动后即可脱落霜1.3大气运动1.3.3天气现象及其对飞行的影响降水视程障碍雷暴积冰2）积冰的形状楔形冰混合冰槽状冰积冰的形状取决于积冰的类型、飞行速度和气流绕过航空器不同部位的情况1.3大气运动1.3.3天气现象及其对飞行的影响降水视程障碍雷暴积冰3）积冰的程度程度积冰速度说明轻度较慢如果持续时间超过1h，将对飞行构成威胁，需要间断使用防冰、除冰设备若航空器长时间在此环境中飞行，则必须改变飞行高度或航向中度较快短时间飞行也可能构成威胁，必须持续使用防冰、除冰设备，并应考虑改变飞行高度或航向严重很快即使使用防冰、除冰设备也难以控制，必须立即改变高度和航向以脱离积冰区知识拓展积冰发生的概率取决于多种因素，包括温度、季节、飞行高度等。温度：积冰一般发生在-20～0℃，其中-10～-2℃范围内积冰的发生最为频繁，强烈积冰主要发生在-8～-2℃。季节：冬季和秋季积冰发生的概率高于春季和夏季。飞行高度：以北半球为例，在冬季，3km以下（含）积冰发生的概率约为56%，6km以上积冰发生的概率约为21%；夏季则相反，3km以下积冰发生的概率较低，6km以上积冰发生的概率约为62%。1.3大气运动1.3.3天气现象及其对飞行的影响机翼和尾翼积冰会改变翼型（机翼的剖面形状），从而增加阻力，降低升力，严重时可能引发航空器异常抖动甚至失速破坏空气动力特性操纵面（包括襟翼、副翼等）积冰：会降低操纵性起落架积冰：可能造成机械损坏空速管和静压孔积冰：会使仪表读数失真天线积冰：可能导致无线电通信失效风挡积冰：会影响目视条件进气系统积冰：增加空气流动阻力，使进气分布不均，轻则导致气流畸变、压气机叶片振动，重则导致发动机熄火若防冰设备开启滞后，脱落的冰屑被吸入发动机，则可能造成机械损伤影响仪表和通信降低动力装置效率影响操纵和控制降水视程障碍雷暴积冰4）积冰对飞行的影响1.3大气运动1.3.3天气现象及其对飞行的影响降水视程障碍雷暴积冰4）积冰对飞行的影响积冰是可以预防和处置的飞行前：需要确保防冰、除冰设备工作正常飞行中：在结冰前及时开启防冰设备，可有效防止积冰形成

若已发生积冰，最有效的处置措施是及时改变飞行

高度，以脱离积冰区小贴士（1）空速管是测量总压的细长管状传感器，通常位于机头、翼尖或垂直尾翼前方，正对来流方向，前端开有总压孔（2）静压孔是测量静压的小孔，通常位于机身两侧气流平稳的平坦处，避免受气流影响空速管静压孔课堂小结1.3

大气运动1.3.1

大气的水平运动1.3.2

大气的垂直运动1.3.3

天气现象及其对飞行的影响1．垂直运动类型2．大气的垂直运动对飞行的影响1．风的受力分析2．风的测量3．风对飞行的影响2．视程障碍3．雷暴4．积冰1．降水1.4航空气象资料1.4航空气象资料航空气象资料：为保障航空器运行安全、运行效率，所提供的所有气象信息、产品与服务的总称

通过图表、数据报告、文字预报及语音广播等多种形式，为航空器的运行控制与空中交通管理人员提供关键的决策依据

应用最广泛、最具代表性的航空气象资料：航空天气预报卫星云图地面天气图分析和掌握实时及历史天气现象基于上述分析，对未来特定时段、特定空域的天气现象的预测，直接服务于飞行活动1.4航空气象资料1.4.1地面天气图定义填绘有各地同一时刻地面观测所得到的各种气象要素的综合天气图近地面气象要素近地面的气温、露点温度、风向、风速、能见度和海平面气压等观测记录空中云层信息空中的云量、云状和云高天气现象分布清晰展示天气现象的分布天气分析和预报的重要工具反映内容：1.4航空气象资料1.4.1地面天气图1．地面天气图的填图格式陆地站填图格式船舶站填图格式陆地站数量更多、分布更广，其填图格式也最为常用地面天气图的填图格式我国的陆地站地面天气图填图格式如图所示，其中，“N”应填在陆地站位置“

”上，风羽与风杆应根据实际数值绘制，且夹角为120°风杆表示风向，宜为0.6～0.8cm风羽表示风速，最长宜为0.4cm1.4航空气象资料1.4.1地面天气图我国的陆地站地面天气图各指示码的含义图中各指示码的含义如下表所示：1．地面天气图的填图格式1.4航空气象资料1.4.1地面天气图2．地面天气图的常用项目（1）海平面气压场在地面天气图上绘制等压线，即连接海平面气压值相等的各点，以直观展示海平面气压的水平分布状况地面天气图上填写的气压均为订正后的海平面气压，通过分析等压线的疏密程度，可判断气压梯度的大小和方向，进而推断风的基本情况1.4航空气象资料1.4.1地面天气图2．地面天气图的常用项目（2）三小时变压场在地面天气图上绘制等变压线，即连接过去三小时内气压变化量相等的各点，以反映过去三小时内气压的变化趋势直观揭示气压的时空变化、等变压线的中心（变压高值或低值中心）及其分布有助于判断气压系统的强度变化、移动方向，以及天气系统（具有典型特征的大气运动系统）的发展趋势是短期天气预报的重要依据1.4航空气象资料1.4.2卫星云图定义由气象卫星自上而下观测到的云层覆盖和地表特征的图像作用：在海洋、沙漠、高原等观测站点稀少的地区，可有效弥补常规探测资料的不足识别不同的天气系统，确定其位置，估计其强度和发展趋势为天气分析和天气预报提供依据对提高天气预报准确率具有重要作用1.4航空气象资料1.4.2卫星云图1．卫星云图的分类红外线卫星云图（红外云图）可见光卫星云图（可见光云图）卫星云图水汽图在航空气象中的应用相对较少，此处不做介绍1.4航空气象资料1.4.2卫星云图1）红外云图1．卫星云图的分类在红外云图上，物体的色调取决于自身的温度：温度越高，发射的红外辐射越强，色调越暗温度越低，发射的红外辐射越弱，色调越亮因此，红外云图本质上是一张温度分布图定义利用气象卫星上的扫描辐射仪，在

10.5～12.5

μm

波段测量地表和云顶发射的红外辐射，并将这种辐射以图像的形式表示出来的图像在红外云图上，色调的明暗可以反映目标的温度特征：地面或海面因温度较高、辐射较强，呈现暗色云顶温度随高度的增加而降低，高云呈现亮色，而低云因云顶温度与地面相近，在红外云图上不易区分正是利用了不同高度云的云顶温度差异，红外云图才能成为区分云层高度的有效工具小贴士常规红外云图能够有效区分不同高度的云层，但在分析和预警强对流天气时存在局限：其灰度色调难以直观显示云顶温度的细微差异和对流云团的强烈发展。为突破这一局限，在红外云图基础上发展出了色调强化卫星云图，这是一种特殊类型的红外云图。该云图通过将特定低温区间映射为增强的彩色（如深红、橙色等），强化了对流信号的视觉表现。在对流发展越旺盛、云顶伸展越高、温度越低处，色彩越鲜明，从而能快速定位雷暴、雹暴等天气现象。2）可见光云图1.4航空气象资料1.4.2卫星云图1．卫星云图的分类定义由气象卫星的可见光通道，通过接收云顶和地表反射的太阳光所形成的图像由于成像完全依赖太阳光，因此它仅适用于白昼在可见光云图上，色调的明暗直接反映了观测目标反射太阳光能力的强弱，反射能力越强的观测目标在图上显得越亮云层较厚，反射能力较强，云层通常呈现白色云层较薄，反射能力较弱，云层通常呈现暗灰色2）可见光云图1.4航空气象资料1.4.2卫星云图1．卫星云图的分类在无云覆盖的区域：陆地的反射能力高于海洋，故陆地在图上多呈现灰色，海洋呈现深灰色或近黑色冰雪覆盖区域反射能力极强，其在图上多呈现白色主要目标色调海洋、湖泊、大江大河黑色陆地上大面积森林覆盖区、牧场、草地、耕地深灰色陆地上晴天的积云、沙漠、单独出现的卷云灰色陆地上的中高云灰白色积雪、冰冻的湖泊和海洋、中等厚度的云（中云、积云和层积云）白色大块厚云、积雨云团浓白色可见光云图上主要目标的色调2）可见光云图1.4航空气象资料1.4.2卫星云图1．卫星云图的分类项目红外云图可见光云图信息侧重温度分布、云顶高度云层覆盖范围、厚度、反射能力强弱适用时段昼夜可用仅白昼可用主要优点可区分不同高度的云层可昼夜观测分辨率高云层纹理清晰，易于区分地表与低云主要缺点难以区分温度相近的地面与低云分辨率相对较低夜间无法使用红外云图与可见光云图各有侧重，也各有局限，其主要差异对比如表所示实际上，将两者结合使用可以互相弥补各自的局限性，从而提供更加全面和准确的天气信息1.4航空气象资料1.4.2卫星云图2．云的识别识别云的依据：云在红外云图与可见光云图上的色调、纹理、结构与形态等综合特征卷云中云积雨云积云、浓积云层云（雾）卷云：高空、薄而呈纤维状的云，通常预示天气晴好红外云图：因云顶温度很低，常呈现白色，因此最清晰易辨可见光云图：因反射太阳光能力较弱，常呈现灰色至深灰色，

若呈现白色，表明云层较厚或与其他云层重叠通常具有明显的纤维状结构1.4航空气象资料1.4.2卫星云图2．云的识别卷云中云积雨云积云、浓积云层云（雾）中云：通常预示大气较稳定（云层薄）或将出现降水（云层厚）

常与大尺度天气系统配合，表现为大范围的带状、涡旋状或逗点状红外云图：呈现介于高云和低云之间的中等灰色可见光云图：呈现灰白色至白色，通过色调差异可

判断云层厚度1.4航空气象资料1.4.2卫星云图2．云的识别卷云中云积雨云积云、浓积云层云（雾）积雨云：通常预示将有强对流天气，如雷暴、大风、强降水等

表现为由多个雷暴单体聚集而成的亮白云团

云顶通常较为光滑，只有当出现穿透性强的对流云时，才会在可见光云图上显示不均匀的纹理积雨云的形态受高空风影响：高空风较小：呈圆形高空风较大：云顶常伴有卷云砧（积雨云发展到旺盛阶段），呈椭圆形1.4航空气象资料1.4.2卫星云图2．云的识别卷云中云积雨云积云、浓积云层云（雾）积雨云：通常预示将有强对流天气，如雷暴、大风、强降水等在可见光云图上，由于积雨云云体高大，常可在其一侧观测到明显的暗影积雨云的尺度变化较大，初生阶段尺度较小，成熟阶段尺度会变得较大1.4航空气象资料1.4.2卫星云图2．云的识别卷云中云积雨云积云、浓积云层云（雾）积云、浓积云：通常预示大气不稳定，是对流性天气的先兆，可能发展为雷雨天气或带来短时阵雨

通常以积云群的形式出现，表现为云带、积云线或开口细胞状结构，纹理多起伏且不均红外云图：呈现灰白到白色不均的色调，且边界不齐、

纹理不均可见光云图：色调很白，但高度和纹理不均1.4航空气象资料1.4.2卫星云图2．云的识别卷云中云积雨云积云、浓积云层云（雾）层云（雾）：低而均匀、像雾但不接触地面的云，通常预示天气稳定，常伴随较低能见度，可能出现毛毛雨或零星小雨红外云图：由于层云（雾）的温度与地面相近，色调较暗，不易识别可见光云图：层云（雾）表现为一片光滑均匀的云区，边界清晰、整齐，呈现灰白色至白色色调，当其厚度超过300m时色调很白AI飞行站近年来，我国自主研发的

AI

气象模型为航空气象保障提供了强大支撑。例如，中国气象局联合清华大学研发的“风清”模型，仅需要几分钟即可完成过去需要数小时的计算过程，生成未来0～15d、逐6h更新、25km分辨率的全球天气预报；复旦大学与上海科学智能研究院联合研发的“伏羲”模型在中国气象局

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天气预报大模型示范计划中综合排名第一，中期（15

d）及次季节（60

d）整体预报精度处于行业领先水平。这些国产

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模型的应用，使飞行环境评估迈向数据驱动的智能决策新阶段，为航空器飞行安全提供了坚实保障。1.4航空气象资料1.4.3航空天气预报航空天气预报：为保障航空器起飞、空中飞行和着陆安全而制作的专用预报

与一般面向公共服务的公益性天气预报相比，它在时效性、定量化等方面要求更高航空天气预报内容包括：云量、云状、能见度、天气现象的出现时间和变化

颠簸、尾迹等与飞行有关的内容

它特别注重分析中、小尺度天气系统，以及地形和地面特征对区域天气的影响1.4航空气象资料1.4.3航空天气预报航站天气预报区域天气预报航线天气预报按飞行任务的地区范围不同以跑道为中心的视区范围内的天气预报提供航空器起降所需的气象要素的预计情况：如气温、气压、风向、风速、云状、云量、云高、跑道能见度等发布应遵循相关规定：例行发布：时间、频次和有效时长均有统一规定修订发布：天气在预报有效期内发生显著变化时发布起降航线和空中航线两侧25km范围内的天气预报包括飞行高度上的风向、风速、气温、云量、云状、云高、能见度、天气现象等通常在起飞前1h由起飞航站气象台提供，其有效时限至预计飞行结束后1h发布形式：飞行天气文件，当航线长或天气复杂时，会增加航线天气剖面图由飞行管制区航空气象业务部门发布的天气预报发布形式：天气预报图及时发布航空危险天气通报或警报，预报其起止时间、强度、原因及变化趋势课堂小结1.4

航空气象资料1.4.1

地面天气图1.4.2

卫星云图1.4.3

航空天气预报1．卫星云图的分类2．云的识别1．航站天气预报2．航线天气预报3．区域天气预报1．地面天气图的填图格式2．地面天气图的常用项目1．情景描述模拟航空气象分析员角色，为一架计划在某山区执行巡检任务的无人机，进行飞行前的航空气象安全评估项目实施

——进行航空气象安全评估2．实施分析本实施的核心是将本项目中关于大气运动、天气现象及航空气象资料的理论知识，转化为解决实际飞行安全问题的实操能力航空气象安全评估应包括气象资料收集、气象条件分析、风险评估与飞行决策、报告撰写3．准备工作（1）分组情况：5～6人为一组（2）主要设备：可连接互联网的电脑或智能手机（3）信息源：可查询目标区域天气预报的官方气象服务平台（如中央气象台、中国天气网等），必要时，可进一步查阅地面天气图和卫星云图，进行辅助分析（4）辅助工具：笔记本、签字笔等4．操作步骤1）气象资料收集（1）小组确定一个飞行任务的时段和区域，如时段为上午9点至11点，区域为某山区（2）分工合作，获取并记录任务时段内该区域的天气预报，重点记录风向、风速、气温、能见度、天气现象（如降水、雾等）的预报信息。在天气复杂或预报信息不详时，可进一步查阅任务区域的地面天气图（了解气压系统）和卫星云图（了解云系的分布和发展趋势），并进行记录2）气象条件分析（1）风况分析：根据预报的风向和风速，判断无人机在起降和巡航阶段可能面临的逆风、顺风或侧风情况。结合山区地形（如山谷、山脊），评估是否存在产生低空风切变、地方性风的潜在风险（2）能见度分析：根据预报的能见度，判断其是否符合目视飞行的基本要求，并分析其对起飞、着陆和保持航线飞行的影响（3）危险天气现象识别：根据天气预报，分析降水的可能性及其形态（雨、雪），以及是否存在雷暴、强降水、大风等危险天气，并评估这些天气现象对飞行安全的威胁程度（4）气温与气压影响分析：分析预报的气温对无人机电池性能与空气密度的潜在影响，理解当前气压与标准大气压的差异，评估其对气压式高度表读数可能产生的影响项目实施

——进行航空气象安全评估4．操作步骤3）风险评估与飞行决策（1）综合以上分析，对飞行任务进行风险评估。确定主要风险来源（如强侧风、低能见度等）及其等级（高/中/低）（2）小组讨论，形成最终飞行决策，并记录形成该飞行决策的理由，同时给出建议①建议执行：所有关键气象条件均在安全范围内②建议调整后执行：存在可控风险。提出明确的调整建议，如更改起飞时间以避开不利风向、调整飞行高度以避开低云、缩短任务时间等③建议取消/推迟：存在不可控的高风险天气（如雷暴、强降水、大风等）4）报告撰写（1）整理以上步骤的成果，形成一份简易的航空气象安全评估报告。报告内容应包括任务概要、气象资料、逐项气象条件分析、综合风险评估、飞行决策与建议（2）各小组进行简短汇报，分享本组的评估成果项目实施

——进行航空气象安全评估翼载初心从古代的相风铜乌、测雨器，到如今的自动气象站与气象卫星，人类对大气环境与气象奥秘的探索与实践从未止步。学习大气组成、运动与预报，正是继承这份“仰观天象、俯察地理”的科学求知精神。精准分析气象数据、细致研判天气过程，既是确保飞行安全的技术基础，也是当代青年在建设气象强国、实现高水平科技自立自强征程中需要肩负的时代责任。将严谨融入每一次观测，用智慧洞悉风云变幻，才能更好地为新时代的飞天梦保驾护航翼载初心项目评价项目名称大气环境与气象条件认知评价

项目评价内容满分/分评分/分自评互评师评知识

（40%）大气组成与气象要素8

大气层的划分8

大气的水平运动与垂直运动16

航空气象资料8

能力

（40%）能够正确分析大气运动对飞行的影响20

能够规范进行航空气象