航空安全科普：风切变及其警告系统详解

航空安全科普：风切变及其警告系统详解

风切变是飞行中最常见的危险天气现象之一，它能在短时间内改变飞机的飞行状态，严重时甚至会导致飞行事故。本文将为您详细介绍风切变的定义、影响以及飞机上的风切变警告系统是如何工作的。

概述
风切变是飞行航径上短距离内风速/风向的快速变化。其中微下击暴流是导致风切变相关飞行事故的最主要原因。微下击暴流可以存在于任何对流气象条件（雷雨、阵雨、雨幡等）下。

进入微下击暴流前遭遇强逆风，飞机与气流相对速度增大，升力增大，性能变好。经过下降气流区，飞机受到下降气流冲击，会迅速掉高度，造成触地危险。飞出微下击暴流后遭遇强顺风，飞机与气流相对速度减小，升力减小，性能变差。在如此低的高度和速度下，可能导致飞机不可控。

风切变的影响
风切变对起飞的影响，飞机在建立稳定爬升前遭遇风切变，从而大大增加了风切变识别的难度。当空速减小时，飞行员减小俯仰姿态以便重新获得空速（如图）飞行员只考虑到减小俯仰姿态，而没有充分利用飞机的可用性能，使得飞机丧失高度。当地形构成威胁时，飞行员又开始拉杆至初始俯仰姿态，这可能需要很大的杆力。然而，由于修正动作太迟，且飞机已经处于向下的轨迹，无法改变飞机撞地的厄运。
由于未能及时识别及不恰当或不充分的应对，导致飞机性能未被充分利用。如果不能密切监视与垂直轨迹相关的仪表，飞行员将很难意识到爬升性能的快速减损。
遭遇风切变时，可能只有 5 至 15 秒识别反应时间（如图），因此尽早识别风切变至关重要。高效的机组配合及恰当的提醒是及时识别风切变的关键。
风切变对进近的影响，如图所示，飞机遭遇风切变，速度减小，导致升力减小，升力的损失导致下降率增大。速度减小，飞机产生自然低头趋势，造成进一步的高度损失。飞行员没有及时使用增加俯仰的技术，导致飞机触地。
风切变对性能的影响
不同种类的风切变对于飞机性能都有其不同的影响。逐渐增强的逆风（或逐渐减小的顺风）切变增加了指示空速，从而增加了飞机性能。飞机将向上抬头以减小空速。相反，逐渐增强的顺风（或逐渐减小的顶风）切变将减小指示空速并降低飞机性能。由于速度损失，飞机将向下低头以增加速度。

风切变警告系统
B737飞机安装有两类风切变警告系统：
（1）由气象雷达根据探测到的前方降水数据提供的预测风切变警告PWS(Predictive Windshear Alert)
（2）由近地警告系统GPWS根据实时观测的风向风速数据提供的反应式风切变警告Windshear Alerting

预测风切变警告PWS-探测原理
气象雷达在进入风切变之前使用雷达成像探测紊流。气象雷达为含有一定水汽或微粒物质的风切变提供风切变警报。

当出现下列情况时，气象雷达开始自动搜索风切变：
推力手柄调定起飞，即使发动机关断或 IRS 未校准，或空中低于2,300英尺RA（低于1,200英尺RA时发出预测风切变告警）
气象雷达开始扫描风切变大约12秒后可提供告警。
起飞前按压电子飞行仪表系统(EFIS)控制面板上的气象雷达(WXR)电门可提供预测风切变告警。
预测风切变警告符号和径向线显示在ND上（MAP,MAPCTR,VOR,APP）pop-up function：红黑相间区域显示风切变位置和大致的几何尺寸（宽度和深度）。
琥珀色线从预测的风切变符号延伸出来的琥珀色径向线有助于识别风切变事件发生的位置。起飞期间，无线电高度 1200 英尺以下时工作。进近过程中，无线电高度 1200 英尺以下时工作。
因此为在起飞过程中及时获得潜在的风切变告警，操作建议是：
进跑道时PF、PM应将气象雷达设置在开位。当PF认为需要有一侧显示地形时，应明确指令哪一侧放置地形、另一侧开启雷达。确保进跑道时至少有一侧打开气象雷达。

反应式风切变警告-探测原理
·GPWS 提供风切变警告当飞机起飞或进近时遭遇水平或垂直方向的风切变。在无线电高度 1500 英尺之下可用。抬机头时 GPWS 风切变探测开始工作。
风切变警报根据危险程度和机组所需的反应时间来排列优先顺序。实际的风切变警告（飞机在风切变中）、前视地形警报、或基于无线电高度的警报可抑制预测式风切变警报。
对风切变的识别，除了可以借助于飞机探测系统的探测，以及警告系统所发出的告警信息来判断之外，还可以通过飞机的状态来进行预判。
不可接受的飞行航迹偏离 ：低于 1000 英尺离地高度AGL时，正常的稳定状态飞行条件发生了不可控制的变化，即超过以下任何一项条件：
· 15 海里 / 小时指示空速
· 500 英尺 / 分钟垂直速度
· 5 °俯仰姿态
· 偏离下滑道 1 个点
· 推力手柄位置长时间不正常。

风切变改出机动
起飞滑跑阶段对于风切变注意警戒（MONITOR RADAR DISPLAY）的音响声，机组按需机动飞行以避开风切变。
起飞滑跑期间的预测式风切变警告（ WINDSHEARAHEAD,WINDSHEAR AHEAD）的音响声：V1 后，实施脱离风切变改出机动；
进近中的预测式风切变警告（ GO–AROUND, WINDSHEAR AHEAD ） 的音响声： 执行风切变改出机动，或由飞行员作出决定，进行正常复飞。
飞行中遭遇风切变：执行风切变改出机动。
通常微下击暴流会在 10-20 分钟内消散，因此延迟起飞或等待是上策。

本文原文来自360doc