摘要：安全在航空运输中永远处于首位，在航空科技不断进步的今天，飞机自身的性能在不断提升，民航的法律和规章在不断完善，机械故障和人为因素带来的威胁大都可以从主观上进行缓解排除，但恶劣天气是自然因素，很难通过人工干预减少消除，且恶劣天气不仅能直接造成事故，同时也是大量事故的诱因。在各类恶劣天气中，风切变，尤其是微下击暴流造成的垂直风切变及顺风切变会直接威胁飞行安全，因此分析和研究风切变天气的特点，并由此做好飞行操纵和签派放行，对在风切变天气下保障安全运行尤为关键。

  关键词：飞行安全，风切变，机组操作，签派放行

　Abstract：Safety has always been crucial to air transportation. Today, most threats to aircraft from mechanical failure and human factors can be removed subjectively with  improved aircraft performance driven by advancing aerospace technology and  perfected laws and regulations in civil aviation. Nevertheless, natural factors such as severe weather which can trigger accidents both directly and indirectly, still fall hard to handle. Among various conditions of severe weather, windshear especially vertical windshear or tail windshear caused by micro downburst can pose direct threat to flight safety. Thus, the study of wind shear weather is of great significance to flight control, dispatch work and safe operation under such conditions.  

　Key Words: Flight Safety, Windshear, Flight Crew Operation, Flight Dispatch 

　　一、基本概念 

　　（一）风切变和低空风切变 

　　    风是空气在空间中的运动，从矢量上看既有方向又有大小。风在空间中两点的矢量差即为风切变,可表述为气流运动方向与速度的突然变化。通常把发生于600米高度下的风切变定义为低空风切变。 

　　（二）风切变的种类 

　　对飞行有影响的风切变有四种：即顺风切变、逆风切变、侧风切变及垂直风切变。 

　　顺风切变：指飞机在起飞或进近过程中，水平方向上风的变化量相对于飞机来说是顺风（如图1-1）。例如飞机从大逆风区进入小逆风区或无风区，从逆风区进入顺风区。 

　　顺风切变的危害：使飞机机头向下，升力减小，机体下沉，严重的时候甚至会导致飞机失速。 

　　图1-1 顺风切变示意图 

　　逆风切变：指飞机在起飞或进近过程中，水平方向上风的变化量相对于飞机来说是逆风（如图1-2）。例如飞机从顺风区进入逆风区，或从小逆风区进入大逆风区等。 

　　逆风切变的危害：使飞机机头上扬，升力与空速陡增。如果在最后进近阶段遭遇逆风切变，会增大操作和修正困难，使飞机晚于接地点接地，轻则复飞，重则造成冲出跑道等严重事故。 

　　图1-2 逆风切变示意图  

　　侧风切变：指飞机在起飞或进近过程中,从一种侧风状态或无侧风状态进入另一种截然不同的侧风状态（如图1-3）。 

　　侧风切变的危害：使飞机侧滑或偏离跑道，严重增加飞行机组着陆时的工作负荷，并可能引发偏出跑道、冲出跑道等严重事故。  

　　图1-3 侧风切变示意图  

　　垂直风切变：指飞机在起飞或进近过程中，从无明显升降气流进入强烈的升降气流区的情形（如图1-4）。 

　　垂直风切变的危害：在最后进近阶段若遇到强的垂直风切变，尤其是强下降气流，会直接造成飞机掉高度，如同遭遇空中拍下来的一记如来神掌。这类强下沉气流具有极强的不可预见性，往往伴随下击暴流或微下击暴流，严重威胁飞行安全。   

　　图1-4 垂直风切变示意图  

　　二、概念剖析 

　　风切变的生成往往伴随着其他层结不稳定气象条件，主要分为四种：锋面、地形地物、雷暴、辐射逆温型的低空急流。 

　　（一）锋面 

　　锋面是一个温度、湿度等气象要素不连续的物质面，是冷暖空气的交汇面，它可以为风切变的形成营造很好的气象环境。当锋面温差≥5℃或移动速度≥55KM/H时，都有可能产生较强的风切变。 

　　值得注意的是，在急行冷锋的锋面及锋后大风区内极容易产生很强的低空风切变。 

　　（二）地形地物 

　　当机场附近山脉较多或地形地物比较复杂时，常因地形影响形成风切变，这类风切变的高度一般在600米以下，基本属于低空风切变，飞行员操纵飞机进入该区域后应关注飞机的性能和姿态。 

　　（三）雷暴 

　　雷暴在其成熟阶段有强烈下沉气流，易生成微下击暴流和雷暴冷性外流这两种风切变。微下击暴流是日裔美籍气象学家藤田在20世纪70年代调查飞机失事事件时首次提出，具有如下特点：影响范围小且集中，水平辐散尺度在4公里内；持续时间较短，一般不超10分钟；下沉气流裹挟能量极大，瞬时风速达到75米每秒。 

　　成熟雷暴带来的下沉气流，冲击地面后迅速辐散，形成的强冷性外流可达到离雷暴体外20公里处，并使暖湿空气入流抬升形成阵风锋。一般强度的冷性外流远离雷暴主体且没有非常明显的气象特征，所以飞行员很难提前预判。对于极强的雷暴冷性外流来说，可以卷起地上的沙土，形成一座沙墙，飞行员可以借此做为即将遭遇风切变的初步判断。（如图2-1）。 

　　图2-1 雷暴产生的冷性外流  

　　（四）辐射逆温型的低空急流 

　　秋冬季睛空的夜间,由于强烈的地面辐射降温而形成低空逆温层,由于逆温层阻挡上层大尺度气流运动与地面附近气层之间的动量和能量交换，造成动量堆集,形成大风且风险多变，而逆温层下面风速较小,近地面往往是静风，因而穿越时会遇到较强的风切变（如图2-2）。 

　　图2-2辐射逆温型的低空急流 

　　三、风切变对飞行安全的影响 

　　（一）顺风切变对飞行安全的影响 

　　起飞阶段，飞机处于低速大功率状态，这样就使得油门可用裕度很小，此时遭遇顺风切变，无法及时增加空速，很难避免飞机不断失去高度，经常导致跑道外接地的事故。 

　　进近阶段，飞机已经处于着陆形态，襟翼和起落架已到位，速度减小到可供安全着陆的状态，此时若遭遇顺风切变，考虑到飞行员反应延迟时间与喷气发动机推力延迟(一般为3-10秒)时间，那给飞行机组及时改出，弥补性能损失的时间极短。 

　　（二）逆风切变对飞行安全的影响 

　　进近阶段，当遇到逆风切变时，由于相对飞机来说是顶风增大，因此空速增加，升力增大，使机头抬升，使飞机高于下滑道。飞行员此时若大幅度修正姿态，一旦不慎可能会使压杆动作过猛，反而使飞机坡度低于标准下滑坡度，当高度比较低时有可能造成跑道外接地。因此飞行机组在做调整动作时，需要动作柔和，并加强下滑坡度，下降率的检查，同时也要避免由于修正动作不到位，最终以较高高度，较小地速接地，造成重着陆。 

　　起飞阶段，飞行员应避免突发的低空逆风切变造成仰角过大，使飞机的迎角超过最大失速迎角造成失速。 

　　（三）垂直风切变对飞行安全的影响 

　　垂直风切变是对飞行安全有直接和致命影响的风切变。垂直风切变强度很大，生成迅速，裹挟巨大的下沉动量和能量，使得飞行机组难于在很短的时间内脱离。在垂直方向给飞机施加一个很大的向下的作用力，使飞机快速的掉高度，这时需要很大的升力来平衡这个向下的力，但是此时飞机的状态很难产生如此大的升力，极可能引发事故。 

　　飞机遭遇微下击暴流后按时间先后的顺序会呈现不同状态：一、飞机在飞行中首先遇到逆风，空速增加，升力增大，飞机性能增强，正效应明显，飞机偏离下滑道，偏向下滑道以上的方向。二、逆风影响出现大约几十秒后，逆风分量迅速减小，此时机组一般会下压驾驶杆，努力使飞机保持在下滑道上。三、逆风分量消失，取之而来的是一股强大的下沉气流，使飞机迅速掉高度，此时飞机在低速阶段，机组需要增大飞机迎角和加大油门来获得升力。四、顺风逐渐增大，此时飞机空速骤降，由于飞机是大迎角，因此很快进入失速状态，而在低速下，失速状态很难改出。 

　　四、对策研究 

　　（一）飞行机组的处置措施 

　　1.飞行中目视判别风切变 

　　对于因雷暴的冷性外流引起的风切变来说，由于下沉扩散的冷空气包裹着巨大的动能，可以把扬起地面的沙尘和浮土，并且移动方向和冷性外流的移向一致，也就会形成一堵沙墙，沙墙的范围和高度与风切变的范围和强度基本一致。因此如果飞行员在飞行阶段发现这样的沙墙时，一定要马上与空管取得联系，及时避让，避免飞入其中。 

　　雷暴云下常会看到在云底形成的丝缕条纹状悬垂物，一般称之为雨幡。雨幡的存在通常说明其周围存在极强的下沉气流。悬垂物的颜色越黑沉，越贴近地面，覆盖空间越大，则表明此时在雨幡四周1-2公里的范围内，下击暴流的强度越大。 

　　2.飞行中仪表判别风切变 

　　目视判别较简便，但也只能提供直观的形象特征，没有实际的数据支持，而且对于一些风切变，并没有明显的目视特征，因此单凭目视方法判别风切变并不稳妥，要和仪表指示配合使用。 

　　当飞行中遇到风切变时，首先作出反应的是空速表，此时空速表的指针将会大幅的增加或减小，这种增大或减小的变化与飞机遭遇的风切变的种类有关。对于遇到下击暴流的飞机来说，一般先会遇到逆风切变，空速陡增，但是在很短的时间内会转为顺风切变，空速又急剧减小。波音手册中标注提醒如果空速表的指示值波动超过28公里/时，飞行员应立即中断起飞或终止进近。 

　　高度表是表征飞行状态的重要仪表，尤其对于进近过程来说，飞行机组需要通过高度表来判断飞机的下降坡度，逆风切变会给飞机额外的升力，使飞机升高高度，而顺风切变削弱飞机升力性能，将使飞机掉高度，因此高度表若突然大幅波动，飞行机组应引起足够的关注。 

　　升降速率表对风切变的反应也比较灵敏，当升降速率表发生反常变化时飞行机组应及时采取应对措施。波音手册中标注提醒当下降率的变化超过164米/分（500英尺/分）时，即认定遭遇风切变，飞行员应放弃最后进近，马上复飞。 

　　俯仰指示也是飞机姿态的重要方面，也是飞机着陆构型中的重要参数。在遇到风切变后，飞机的俯仰姿态会很快发生改变，这种状态会第一时间反映在俯仰指示器上，而俯仰变化幅度越大，说明风切变越强。波音手册中标注提醒当俯仰指示波动超过5°时，即认定遭遇风切变，飞行员应放弃最后进近，马上复飞。 

　　3.飞行员对风切变的预防措施 

　　起飞和进近过程中要注意收听机场通播，对当地的天气情况有直观地了解，及时与航空管制员沟通，提前预判可能存在的风切变区域。飞行机组要做好CRM（资源驾驶舱管理），尤其在起飞和进近的关键时段，需严格按程序分工，及时决断，对已判明的风切变区域不可大意，明确按照规定做好绕飞和避让。同时也要加强模拟机中对于此类天气时飞行机组操作的训练，考虑最差的条件下飞行机组的处置流程，提高飞行机组在风切变天气条件运行时的经验。 

　　（二）飞行签派员的处置措施 

　　1.放行分析和决策 

　　签派员在航班的放行过程中，如果发现在已知或预知的机场终端或航路上有风切变天气时，应第一时间与机场气象部门联系，获取详实的信息，同时管制部门沟通，获取当地机场的运行实时情况。若明确机场的确存在风切变天气，且可能影响安全运行时，应果断暂缓放行航班。 

　　在进行放行决策时，要运用风切变的基本知识去分析机场所产生风切变的原因，并且预估风切变的影响时间和范围。同时要充分调动情景意识，把风切变带来的影响与其他影响因素进行叠加分析，不能单纯只评估风切变一项影响，可以结合当时的机组资质、MEL（最低设备清单）、航行通告、空管流控、航路绕飞、特殊机场等要素综合分析，评估运行风险。 

　　若决定放行，要充分考虑运行安全裕度，选择好合适的备降场，并按照规定充分考虑可能需要的额外燃油消耗，并且及时与机组进行沟通，履行共同放行的职责，同时还要按照法规要求，应当向机长做好放行讲解工作，提供在可能影响该次飞行安全的天气实况报告和天气预报，尤其是低空风切变、雷暴等天气现象。 

　　2.航班监控和支持 

　　对于已经起飞的航班，签派员要做好航班运行的实时监控工作，若预计所涉及的机场及航路天气发生变化，以及收到了风切变这样危险天气的补充信息，签派员应立即通过ACARS（地空数据链系统）或卫星电话与飞行机组取得联系，提醒飞行机组注意，并给予机组充足的地面支持，包括更改航路、选择最优备降场，联系地面保障，协调空管支持、更新飞行计划等等。 

　　3.培训签派员的情景意识 

　　按照CCAR121第121.501 条法规要求，飞行签派员每年要定期进行航线熟悉或在模拟机中进行训练观察，这项法规实际上能够让签派员直观的获得在特情和危险天气下机组的操作负荷，能够获得很好的情景意识，有助于签派员在航班放行工作中做出更为全面的分析。但仅凭借每12个日历月一次的训练观察，可能在持续积累和巩固情景意识方面还略显薄弱，因此航空公司可以通过引入简易飞行模拟设备，为签派员开办飞行模拟训练课程，使签派员能够更便利的实施飞行模拟操作，使签派员可以持续积累和巩固在机组恶劣天气下操作的情景意识。 

　　参加模拟机飞行的签派员要从驾驶舱准备开始，到启动APU、发动机，飞机配平，输入航线数据，完成起飞、爬升、巡航、下降到进近落地的整个飞行过程；并且要求在教员辅助下，完成风切变，VOR/NDB进近，自动着陆，飞五边着陆等科目练习，通过这样的学习，能使签派员深刻体会风切变情况下飞行机组操作的复杂和困难，有助于签派员在风切变天气下做出更为细致和充分的放行分析。 

　　五、结语 

　　风切变严重威胁航空安全，通过对风切变基础知识系统的学习和了解，有助于飞行机组和签派员在飞行操作和放行分析中更好的做出应对。 

　　飞行机组应熟练掌握如何通过目视或仪表来判别风切变，并通过模拟机训练加强遭遇风切变后及时改出的动作，有助于飞行机组遭遇风切变时能够更加沉着冷静，通过及时有效的操作保障飞行安全。 

　　签派员在已知或预知的机场终端或航路上有风切变天气存在时，应及时获取有关风切变的第一手信息，充分调动情景意识，做出充分有效的放行评估，并果断决策是否放行。对于已经起飞的航班，飞行签派员在获得航路或目的地机场有关风切变的资料后，应第一时间与飞行机组取得联系，告知飞行机组最新情况。同时建议航空公司为签派员配备飞行模拟装备，有助于签派员建立风切变天气下的情景意识。 

参考文献

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　　 （作者：何宁 中国邮政航空有限责任公司）