夏季天气变化无常,强对流天气多发,对飞行安全影响也是比较大的。印象最深的2018年8月28日JD5759降落时因遭遇风切变前起损坏:
之前翻译过一篇空客《安全第一》的文章:
气象雷达的最佳使用
下面再翻译一篇空客《安全第一》的文章:
Wind shear: an invisible enemy to pilots?
Safety First | January 2015 - Airbus S.A.S.
天气在航空安全中起着重要作用,经常被认为是造成事故或重大事故的因素。特别是微爆形式的风切变,在飞机起飞、进近和着陆时可能对飞机造成严重危害。
上世纪中叶商业航空才开始发展时,我们对风切变了解甚少。风切变相关事件的检测和报告,实际上非常差。尽管许多情飞行员在职业生涯中,可能实际都遇不到一次严重的风切变,但是一旦遇到,在几秒钟内常规进近要变为紧急改出。
随着研究和技术的进步,我们学会了识别,预防和处理此类事件。
我们将研究风切变对飞行的影响,以及应对风切变情况的飞行技术,尤其是微爆。
▎定义
风切变可以定义为短距离内风速和/或风向的突然变化。它可以在所有方向上发生,但为方便起见,将其沿垂直和水平轴考虑,因此引入了垂直和水平风切变的概念:
这种天气现象在许多不同的大气层中都可能发生。然而,在较低高度时是最危险的,因为空速和高度可能会突然降低。
它通常与以下天气条件有关:近地面发生的急流、地形波或逆温层、锋面、雷暴和对流云或微暴。
很明显,微爆会造成风切变的最危险形式。它由一小股异常强烈的局部下沉气流组成,它下降到地面(称为“下沉气流”),与地球表面接触后,向四面八方扩散,从而形成一个环形涡旋。它能在地面附近产生强风。
微暴要么是干的(即几乎没有雨或没有雨到达地面),要么是湿的(通常在倾盆大雨中)。它们通常形成于雷暴和积雨云的下方或附近(图2)。
径向模式是指在一个很小的区域内有不同方向的风,因此在地面附近有相当大的风切变,持续数分钟。
微爆的典型特征:
大小:直径小于2.5海里的区域。
强度:下降气流是40节(4000英尺/分钟),45级100之间的结水平风。
持续时长:约15分钟。
视觉征兆:常伴有强雷暴,夹杂在大雨中。
▎微爆:对航空安全的威胁
Microbursts: a threat to aviation safety
从安全的角度来看,由于这种现象的规模和突发性,微爆会对飞机造成威胁。简而言之,微暴结合了对航空安全的两种截然不同的威胁(图3):
飞机在机场附近着陆或起飞时遇到微爆,可能会在低空飞行的关键阶段飞越三个不同且困难的风况阶段。例如,飞机在着陆时通过微爆飞行时,可能会遇到以下阶段:
微爆对飞行是一个严重的威胁,因为它对飞机的空速、高度、攻角以及升力都有直接、强烈的影响。
PREVENTION: HOW TO DETECT AND AVOID WIND SHEAR
▎风切变对飞机性能有负面影响,因此是对飞行安全的真正威胁。对付这种危险的最佳防线是:探测和避开
Wind shear has a negative effect on aircraft performance and is therefore a real threat to the safe conduct of flight. The best line of defence against such hazards is: detection and avoidance.
自从1980年代初发现风切变对飞机性能的影响以来,已开发出各种工具来帮助飞行员识别这些事件并采取适当的措施。在实际中,机组人员的意识和警觉性是躲避风切变技术成功应用的关键因素。
▎风切变的意识和探测方法
Wind shear awareness and detection means.
飞行员预防风切变的最佳方法是知道风切变的存在,并尽可能避开风切变。但是,如果遇到不可避免的情况,重要的是要知道变化的可能幅度,并准备好立即应对。尽管没有绝对可靠的方法来预测发生,但是可以使用不同的工具和信息来探测潜在或观察到的风切变区域,从而能够制定有效的规避策略
现在,许多机场,尤其是那些容易发生微暴和风切变的机场,都配备了低空风切变预警系统(LLWAS)和/或终端多普勒气象雷达(TDWR)。这些设备能够探测微爆,并通过向空中交通管制发送警报来警告飞机发生微爆。在这方面,机组人员和空中交通管制之间的良好沟通是至关重要的。
LLWAS由一个中央风速计(感应风速和风向)和距离中心约两海里的外围风速计组成。中心风传感器数据取两分钟的滚动时间内的平均值,并每10秒与外围风传感器的数据进行比较。
LLWAS警报模式有两种:风切变警报和微爆警报。每当风速损失15至29节或超过15节时,就会生成风切变警报。微暴警报条件是风速损失超过30节时。LLWAS可能无法检测到直径不超过2海里的微爆。该系统使空中交通管制员能够警告飞行员当前或即将发生的风切变情况。
TDWR能够检测到正在接近的风切变区域,从而为飞行员提供更多的风切变危险预警。
吹起的沙尘、沙尘旋风、沙尘暴(即包含沙尘和沙尘的旋风)、强降雨或任何其他在地表附近有强局部空气流动的迹象,往往是潜在或已经出现下击暴流的很好指示。实际风速(在ND上)与塔台报告的风速之间的较大差异也可以很好地表明这一点。因此,最好避开这些区域。
超过20节的风切变,或离地1000英尺以下每分钟500英尺的下降/上升气流,都是恶劣天气的良好征兆,应立即规避。
考虑到这些情况迅速发展、变化或消散,对这些报告的解读应十分谨慎和果断。飞行员必须考虑报告已经过了多长时间。实际上如果知道是在微爆第一次撞击地面后持续的几分钟里,因此其严重性可能高于最初报道的程度。相反,报告的微爆很可能在飞机计划穿越相关区域时消散了。
因此,非常重要的是要记住,在同一空域,前方的飞机所遇到的情况,可能会与下一架飞机所遇到的情况大不相同。
通常,微暴伴随着大雨,可以使用机载气象雷达进行探测和识别。应避开这些区域。
如今,大多数机型都具有可预测的风切变设备,通过听觉和视觉手段警告飞行员可能存在的威胁。
为了提供潜在风切变活动的早期预警,一些机载气象雷达具备探测飞机前方风切变区域的能力,该能力基于垂直和水平方向上飞机前方的风速测量。
该设备被称为预测风切变系统(PWS)。该系统是自动激活的,并在距离地面50至约1000英尺之间时,提供可靠的指示。
PWS通常提前一分钟发出警告,首先在PFD上显示一条黄色的“W/S AHEAD”消息(图4)。
如果情况恶化,风切变位置离飞机更近,“W/S AHEAD”的黄色警告将变为红色警告,并伴随相关的语音警告,起飞时“WIND SHEAR AHEAD, WIND SHEAR AHEAD”或着陆时“GO AROUND, WIND SHEAR AHEAD”。这表明飞机可能正在接近微爆。
▲图4:PFD上的“ W / S AHEAD”预测警告显示
机组人员应考虑所有可用的风切变感知手段,并根据以下情况评估安全起飞或安全下降、进场和着陆的条件:
▎最佳实际操作:如何避开风切变并做好充分准备
Operational best practices: how to avoid wind shear and get prepared altogether
前面列出的丰富的工具和指示应该能让工作人员收集到关于前方天气状况的足够知识,并据此制定计划。但是,如何才能最好地利用这些信息来作出反应,并有效地避免实际遇到风切变?这里有一些建议。
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考虑推迟起飞,直到情况改善好转。请记住,下击暴流不会长期存在,会在几分钟内消失。
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考虑到可能出现的风切变/下击暴流的位置,选择最有利的跑道及初始爬升路径。这可能包括要求空中交通管制“起飞后立即左转或右转来避开”。
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在开始起飞滑跑之前,请使用气象雷达(以及可预测的风切变系统),以确保飞行路线远离危险区域。
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选择最大起飞推力。
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在起飞过程中密切监控空速和速度趋势,以发现风切变的任何征兆。
如果怀疑有风切变,或者预测风切变系统(PWS)检测到风切变,应推迟起飞。
如果怀疑有风切变,或者被预测风切变系统(PWS)检测到,则推迟进近直到情况改善,或转移到更合适的机场。
▎改出:如何识别和处理实际风切变情况
RECOVERY: HOW TO RECOGNIZE AND HANDLE ACTUAL WIND SHEAR CONDITIONS
尽管有可用的预防手段,但实际可能还会遇到风切变。及时识别这种天气现象对于让机组人员有足够的时间决定下一步行动至关重要。
就风切变而言,最好的做法一直都是避开。但是在实际遇到的情况下,还有用于应对风切变情况的飞行技术。
实际遇到严重风切变的情况很少见,及时识别这种情况是成功实施风切变改出/逃离程序的关键。
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指示空速的变化值超过15节
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地速变化
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风速指示变化:方向和速度
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垂直速度改变量达到500英尺/分钟
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俯仰姿态改变量达到5度
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下滑道偏差达到1个点
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航向变化10度
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异常的自动推力或自动油门作动。
该系统能够基于垂直和水平方向的风速检测风切变。激活后,语音“WIND SHEAR”将重复3次,并且PFD上会出现红色的“WIND SHEAR”警告(图5)。
与飞行制导的速度基准系统(SRS)模式相关联的风切变预警系统构成了反应式风切变系统(RWS),因为这两个组件都对飞机参数的当前变化立即做出反应。
只有飞机有足够的能量使其度过性能损失期,才能在严重的风切变遭遇中幸免。它可以通过以下三种方式来维持这种能量水平:
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提高速度。当以管理速度(最小地速)进近时,飞机自动执行此操作。
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增加最大推力。即使已经选择了TOGA,飞机也会在αfloor保护下自动执行此操作(在这种情况下,当离开αfloor时,不要忘记断开自动推力)。
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如果可能的话,用高度能量换取速度。任何飞机都能做到。
适当的飞行技术对这一进程有帮助,只要正确、及时遵循以下几点建议。
如果在起飞滑跑期间,飞行员观察到风切变或者出现反应式风切变警告,则可能比预期的晚(或早)到达V1。在这种情况下,如有必要,飞行员可能必须依靠自己的判断来评估是否还有足够的跑道来停下飞机。
如果发生不可接受的空速变化(不超过目标V1),并且飞行员评估有足够的跑道剩余来停下飞机,则中断起飞。
如果在起飞或进近过程中,反应式风切变系统检测到风切变,则以最大推力改出,并遵循速度基准系统(SRS)的指令。
如果飞行员或反应式风切变系统,在初始爬升或进近和着陆期间检测到风切变,则必须立即应用以下改出技术:
为了从实际的风切变遭遇中改出,在FCOM异常和紧急程序中给出了改出措施。请参阅PRO-ABN-80或A300 / A310 / A300-600上的FCOM恶劣天气操作。
SUMMARY: OPERATING IN WIND SHEAR CONDITIONS
考虑到严重的风切变对安全的威胁,最好的选择总是尽可能避开它。然而,在实际遇到风切变的情况下,必须将其识别出来,然后从中改出,这一点很重要。
在制定提升风切变意识的策略和措施时,可考虑以下规避、识别和改出的关键点和建议。
为了在风切变或下击暴流条件下安全地操作飞机,FCOM补充程序中给出了最佳建议。
风切变可能对航空安全造成严重威胁。由于对这一现象的深入研究,现在已经有了高效的设备来帮助飞行员识别、避开和在必要时处理风切变状况。在这项技术中,机组人员的意识和警觉性是成功应用规避技术和改出/逃生程序的关键因素。
但最重要的是要记住,规避无疑是抵御风切变风险的最佳方法。
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