低空风切变的预防与应对研究

摘要：低空风切变来无影、去无踪，严重威胁航空飞行安全，特别是在起飞、着陆阶段，航空器机动能力有限，风切变可谓是航空器的无形杀手，所以航空界一直致力于风切变的防范与应对的研究。文章阐述了风切变对飞行的影响以及对低空风切变的防范和应对，希望对飞行安全的保障有所帮助。

关键词：低空风切变；航空飞行；飞行安全；顺风切变；逆风切变；着陆事故 文献标识码：A

中图分类号：TN958 文章编号：1009-2374（2015）33-0009-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.33.006

1 概述

据有关机构统计表明，风切变是进近着陆事故的主要原因，是造成重大伤亡事故的第九大原因，由风切变造成的不安全事件和事故不胜枚举。比如，2000年6月22日，武汉航空运七飞机在王家墩机场进场中受垂直风切变影响坠毁；2014年6月16日19时02分，某航空公司A320-200型航空器在厦门高崎机场着陆过程中遭遇低空风切变，造成在复飞过程中机尾擦地。

由此可见，低空风切变对飞行中的航空器所产生的威胁是相当可怕的，我们必须认识它、研究它、防范它，才能保障航空器飞行的安全。

2 低空风切变的定义及其分类

2.1 定义

低空风切变，是指在600米高度以下的平均风向量在空间两点之间（“两点之间”通常取30米）的差值，通俗地讲，就是600米高度以下空间两点之间的风向风速发生突然变化的现象。航空领域中风切变的定义是风向和/或风速迅速变化导致空速变化大于15海里/小时，或垂直速度变化大于500英尺/分钟。

2.2 分类

根据不同的风场空间结构，风切变可分为三种类型：（1）水平风的垂直切变，在垂直方向上，一定距离内两点之间风向量的改变；（2）水平风的水平切变，在水平方向上两点之间风向量的改变；（3）垂直风的切变，指升降气流在水平方向上两点之间的改变。根据风切变的表现形式，可以归纳为四种，包括：（1）顺风切变；（2）逆风切变；（3）侧风切变；（4）垂直风切变。

3 低空风切变对飞行的影响

下面我们分析不同的风切变形式对航空器进近着陆的影响。

3.1 顺风切变

顺风切变指的是航空器从小的顺风进入大的顺风区域，或者从逆风进入无风或顺风区域，以及从大的逆风进入小的逆风区域等情况。航空器遇到顺风切变时，空速会突然减小，升力下降，航空器向下掉高度。有三种情况：

3.1.1 如果风切变层相对于跑道的高度较高，航空器通过切变线后空速减小，升力降低，机头下俯，航空器快速下降到标准下滑线以下。飞行员必须及时加大油门，增加地速，拉起机头使航空器上升到下滑线之上摆脱风切变的影响，并调整空速、重新切入下滑道或以适当的下降率完成着陆动作。

3.1.2 如果风切变层相对于跑道的高度较低，飞行员只能完成增速、拉升的动作，而来不及做增大下滑角、减小空速的修正动作，致使航空器以较大的地速接地，导致接地过晚，滑跑距离增大，如果跑道剩余距离不足，极易冲出跑道。

3.1.3 如果风切变层相对于跑道的高度更低，飞行员来不及采取改出动作，航空器未到跑道就触地，造成航空事故。

3.2 逆风切变

逆风切变指的是航空器从小的逆风进入大的逆风区域，或从顺风进入无风或逆风区域，以及从大的顺风进入小的顺风区域等情况，它使航空器空速增加，升力增大，航空器上升，危害相对轻些。在航空器遇到逆风切变时，航空器被抬升，导致航空器高于正常的下滑线，飞行员面临的问题是怎样消耗掉航空器过高的高度和过大的空速，因风切变所在的高度不同也有三种情况：

3.2.1 如果风切变层相对于跑道的高度较高，飞行员有足够的时间把航空器改出，并完成着陆。

3.2.2 如果风切变层相对于跑道的高度较低，飞行员减小推力进行修正，使航空器下降到下滑线之下重新切入正常的下滑线，由于此时离地很近，再做修正动作已来不及，航空器未到跑道头就触地了。

3.2.3 如果风切变层相对于跑道的高度更低，飞行员往往来不及采取修正动作，航空器已接近跑道，由于遭遇逆风切变，航空器高度较高，接地过晚，航空器有可能冲出跑道。

3.3 侧风切变

侧风切变指的是航空器从一种侧风或无侧风状态进入另一种明显不同的侧风状态。航空器在进近着陆时遇到侧风切变，会产生侧滑、带坡度，使航空器偏离预定下滑方向，飞行员要及时修正，如果侧风切变层的高度较低，飞行员来不及修正，航空器会带坡度和偏流接地，很可能导致机翼触地或航空器偏出跑道。

3.4 垂直风切变

垂直风切变指的是航空器从无明显的升降气流进入强烈的升降气流区域的情形。垂直风对航空器进近着陆的影响主要是对航空器的高度、空速、俯仰姿态和杆力的影响。特别是强烈的下降气流，往往有明显的突发性，强度很大，会使航空器突然下沉，对航空器的危害特别严重，如果航空器所处的高度较低，很容易直接把航空器拍到地面导致坠机。由此可见，不论风切变造成的是航空器升力减小还是升力增大，风切变发生的高度越低，对飞行的影响越大。这是因为航空器在起飞和着陆时速度比较小，所受阻力大，可以用以加速的剩余推力也到了最低限，机动能力大打折扣，改出余度极其有限，而且从遭遇风切变到从风切变中改出，大约只有20秒的时间，所以处于起飞、着陆阶段的航空器遇到风切变是最危险的。

4 风切变出现的气象条件

低空风切变出现的条件包括雷暴、锋面、辐射逆温层的低空急流、地形和地物。

4.1 雷暴

雷暴的下降气流可造成两种不同的风切变：一种是由下冲气流造成的风切变，特点是范围小、寿命短、强度大；另一种是下冲气流到达地面后向四周传播，最远可达20公里，往往不易发现，对飞行威胁较大。

4.2 锋面

锋面两侧温差大于等于5摄氏度，移动速度大于等于55千米/小时的锋面附近，一般都会产生较强的风切变。

4.3 辐射逆温层的低空急流

当晴夜产生强辐射逆温时，在逆温层顶附近常有低空气流，高度从100米至几百米不等。逆温层阻挡了风速动量向下传递，造成地面风向不定且微弱，这样上层气流与地面附近之间形成了较大的风切变。低空急流形成于日落后，日出前最强，日出后逐渐消失，秋冬季节发生得比较频繁。

4.4 地形和地物

当出现大风且有5米/秒的风速变化量时，机场周围较多的山脉或复杂的地形、地物也能导致低空风切变的产生。例如，白云机场北面山体形成一个倒“V”字形，在大风、雷雨过境条件下，容易产生低空风切变。

5 低空风切变的预防和应对措施

低空风切变的预防和应对，首先要做的就是对低空风切变的判别和规避，其次是在遭遇低空风切变时如何应对。

5.1 低空风切变的判别与预测

主要包括目视判别法、座舱仪表判别法、机载专用设备和地面探测判别。

5.1.1 目视判别法。此方法主要观察雷暴云体下的雨幡、滚轴状云、雷暴冷性外流气流的沙暴堤、强烈摇晃的地物和地面地形等。通过目视判断，可以直观地判断风切变，为机组提供心理准备，并提前做好飞行预案。

5.1.2 座舱仪表判别法。主要观察空速表、高度表和升降速度表、俯仰姿态指示器的变化。在可能出现风切变的天气、地形条件下，当这些座舱仪表指示发生异常指示时，机组应提高对风切变的警惕。根据波音公司规定，空速瞬间改变15～20标立/小时，或者下降率短时变化量达500英尺/米时，或者姿态角瞬间产生5度的变化量时，可判定遭遇强风切变，须立刻中止进近或复飞。

5.1.3 通过机载专用设备和地面探测设备结合判断。利用近地警告系统（EGPWS）风切变警告系统和气象雷达（WXR）的前视风切变（PWS）探测系统来探测并判断是否进入风切变区域。气象部门可借助地面气象雷达和各风场探测点取得的数据预测、判断风切变出现的时间、位置、高度和强度。

5.2 远离低空风切变

这是应对低空风切变最好的方法。我们将结合气象、管制、飞行来阐述相应的预防、应对措施。

5.2.1 气象部门。（1）气象部门要通过各种手段和设备的投入（如增加风场探测点）来提高低空风切变的预报准确度；（2）当探测到或预测到低空风切变时，要及时发布低空风切变警报（包括对外发布特选报，电话通知相关管制部门），以便管制部门和航空公司做好应对预案；（3）当接到管制部门等相关单位报告低空风切变时，要详细了解风切变的具体情况并及时发出低空风切变警报。

5.2.2 管制部门。管制部门要做好以下措施：

第一，管制员要做好以下三个提醒：（1）当接到气象部门、飞行机组或其他管制部门转告的关于风切变的信息时，要及时将风切变的具体信息通知相关机组并提醒其做好飞行预案，以便机组提前做出有利的决断；（2）当起降地带出现阵风和不稳地气流以及雷阵雨过境时，要将具体的天气实况通报给机组，提醒机组注意风切变的存在和影响；（3）通过目视判断，在起降地带和起飞、降落路径上可能存在风切变时，及时提醒机组。

第二，当接到气象部门风切变报告或者收到起降中的机组报告遭遇风切变时，可采取以下行动：（1）除了向后续航空器通报风切变信息外，在机场自动终端情报系统中发布风切变的信息，以便在本场起降的机组尽早了解风切变的信息，做好心理准备；（2）一般情况下，低空风切变持续时间仅为十几分钟，可根据低空风切变出现的位置，从接到低空风切变报告开始，暂停起飞或降落20分钟避免后续航空器遭遇风切变；（3）条件许可时，可通过改变起降方向来规避风切变。对于多跑道机场，可以改到相邻跑道降落或起飞，暂停该条跑道的起飞或降落，从而避开风切变；（4）如果进近中的航空器报告遭遇风切变，可指挥后续航空器中止进近。

5.2.3 飞行机组。规避和应对低空风切变，机组的决断和行动正确与否直接决定着航空器的运行安全，飞行人员不仅要牢固掌握低空风切变的相关知识，还要掌握过硬的飞行技术。同时，飞行机组还要做好以下两点：（1）对风切变要有充分的心理准备。对于可能存在风切变的机场，要从多方面收集有关风切变的信息，包括天气预报和实况报、机场通播、管制员报告、其他机组报告、目视观察等，对造成影响的风切变要详细分析、提前做好应对预案，并做出正确的决断，比如延迟进近或起飞、中止进近等；（2）利用机载气象雷达判断前方是否存在风切变或密切观察座舱仪表的指示，判断是否遭遇风切变，提前做好风切变的防范和应对预案。

5.3 当航空器遭遇低空风切变时的应对措施

此时，飞行员迅速采取改出动作是最为重要的，同时管制员应积极予以协助和配合机组行动。

5.3.1 飞行员行动。遭遇低空风切变时，飞行员应当做好以下三点：（1）必须严格按照操作手册中关于低空风切变的操作程序采取行动；（2）做好正副驾驶的分工协作，避免分工不清而导致混乱；（3）进近中的航空器，中止进近，并尽快争取高度，同时向管制员报告复飞，视时机报告低空风切变的具体情况。

5.3.2 管制员行动。管制员必须迅速反应，紧密配合机组的行动，调配其他航空器进行避让，并了解低空风切的具体情况，包括高度、位置、风速变量、强度、对飞行的影响等，同时通报后续航空器和气象部门关于低空风切变的情报。如果后续航空器坚持继续进近，则要拉大起飞、落地间隔，确保航空器复飞时有足够的冲突解脱空间，防止飞行冲突。

5.4 加强风切变相关知识的培训

应对低空风切变，需要空地协调配合，它是一个整体的行动。不仅飞行人员，管制员也要熟悉了解低空风切变的特点、危害、形成、判断和防范、应对措施，飞行和管制部门要加强培训，特别是在低空风切变易发季节，要进行相关的复训，加强应对低空风切变的管制和飞行模拟机的训练，掌握过硬的管制和飞行技术，提高处置低空风切变的能力。飞行和管制部门要建立交流机制，了解对方的处置程序和措施，提高共同应对低空风切变的应急处置能力。

6 结语

通过分析，我们清楚地认识到低空风切变对航空器飞行安全的严重危害，需要特别加以防范。我们不仅要掌握低空风切变的特点、成因和探测方法，还要给予高度的重视，不断改进探测技术和手段，探索出防范和应对低空风切变的方法、手段和程序，而且气象、飞行和管制等部门必须紧密配合，只有这样才能保障航空器飞行安全。

参考文献

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[3] 谭壁光.航空气象学[M].中国民航飞行学院，1993.

[4] 王学永，全维明.低空风切变与飞行[M].北京：人民出版社，1986.

作者简介：黄阳广（1976-），男，广东澄海人，供职于中国民用航空中南地区空中交通管理局管制中心，硕士，研究方向：航空安全。

（责任编辑：周 琼）