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惹不起躲得起:空中绕飞雷雨为什么要远离雷暴中心20海里?----飞行员航空理论加强系列

雷暴在消散前经过三个不同的阶段。它从积云阶段开始,在这个阶段空气开始提升。如果存在足够的水分和不稳定性,云层在垂直高度上继续发展。

连续 、强劲的上升气流会阻止水分下落。在大约在15分钟内, 雷暴可以到达成熟阶段,这是雷暴生命周期中最猛烈的时间段。这时,水滴、无论是雨还是冰都变得太重 ,云已经不再能承托其重量,开始以雨或冰雹的形式下落。这样带动了空气的形成一个向下的运动。温暖上升的气流与冷却的降水带动的下洗气流和强烈的湍流都同时存在于云内和云附近。在云下 ,下洗的空气增加了地面风速并降低了温度。一旦云顶部附近的垂直运动减慢,云的顶部就开始扩展并呈现砧状形状。这时,雷暴进入消散阶段。这时的下洗气流扩散并替代了维持雷暴所需的上升气流。

轻型飞机不可能飞越雷暴。强烈的雷暴可以穿透对流层顶,并且取决于纬度的不同,雷暴可能达到50000至60000英尺的惊人的高度。  在雷暴下飞行可能会使飞机遭受雨、冰雹、破坏性闪电和强烈的颠簸。 

对于雷暴的经验法则是:因为冰雹可能落在云外数英里远,对于严重的雷暴或强烈的雷达回波的天气至少从距离其中心20海里(NM)以外绕飞。如果不能绕飞雷暴,就不要起飞,直到雷暴通过。 

危险

所有的雷暴都包含对航空有危害的情况。这些危害可能有多种不同的组合。 并不是每个雷暴都包含所有的危害,我们也不可能通过目视确定雷暴包含哪些危险。

飑线

飑线是窄范围活跃的雷暴。通常它在冷锋或其前方湿润、不稳定的空气中发展,但它也可能在远离任何锋面的不稳定空气中发展。 飑线也可能非常长,不能轻易绕飞过去,或者太宽而且强烈,不能穿越过去。 它通常包含稳态雷暴,并且给飞机带来最严重的天气灾害。 它通常快速形成,通常在下午和天黑后几个小时之间达到最大强度。 

龙卷风 

最强烈的雷暴会将周围的空气猛烈地吸入云底。如果被吸入的空气带有任何气旋,一般会从地表到云中形成非常强烈的涡旋。气象学家估计,此类涡旋内部的风速超过200海里/小时,而且涡旋的内部气压非常低。强风汇聚沙尘和碎屑,同时低压会产生出漏斗状的云体,这种云会从积雨云的底部一直向下延伸。如果这种云没有连接到地面,被称作“漏斗云”;如果接触到地面,就形成了“龙卷风”;如果接触到水面,则形成“水龙卷”。 

孤立的雷暴或者飑线雷暴都有可能产生龙卷风。可能产生龙卷风的大气环境很有可能存在剧烈的颠簸。进入龙卷风涡旋区的飞机会失去控制并且遭受结构损坏。由于涡旋区能够延伸到云中,无意中进入雷暴的飞机可能会遭遇到隐藏的龙卷风涡旋区。作为雷暴主云体的附属体,龙卷风会延伸到雷电及降水区域几英里外。因此,任何与强烈雷暴相连的云体都有可能隐藏涡旋区。

湍流

在所有的雷暴中都可能隐藏有危害性的湍流,较严重的湍流可能会对飞机造成损害。云中最强的湍流往往存在于上升和下冲气流之间的切变处。即使在云的外部,距强雷暴云顶数千英尺或者横向距云体 20英里外仍然可能遇到切变及湍流。低高度湍流区是与阵风前沿相关联的切变带。通常,风暴前缘上的“滚轴云”标记出该切变中涡流的顶部,并且它表示极其颠簸的区域。阵风锋面经常移动到相关的降水之前 (高达15英里)。阵风锋面在即将来临的雷暴之前就会导致地面风的快速或者剧烈的变化 。

结冰 

雷暴中的上升气流承托具有相对大的液滴尺寸的大量液体水。当超过冷冻线时,水变得过冷。当上升气流中的温度冷却至约-15℃时,大部分剩余的水蒸气作为冰晶凝华。在该高度以上,在更低温度下, 过冷水滴的量降低。过冷水在与飞机撞击时会冻结。明冰可能发生在高于冰冻线的任何高度,但在高高度,较小的液滴的结冰可以是雾凇或混合的雾凇和明冰。 在0 ℃和负 15℃之间, 大量的过冷水滴会很快形成明冰,并且在雷暴群中的单体雷暴中可能经常遇到。

雷暴结冰是非常危险的。 雷暴不是飞行员可能遇到结冰条件的唯一区域。任何时候温度接近0°C并且存在可见水汽时,飞行员应警惕结冰。

冰雹 

雷暴中冰雹与湍流混杂是对飞机最大的危险。 过冷水滴在冻结层之上开始冻结,一旦有过冷水滴开始冻结,其它水滴也会附着其上,有时可以形成巨大的冰球。随着强烈的上升气流,在强雷暴内部较高的高度会形成大块冰雹。冰雹可能会在距离雷暴中心较远的地方坠落,因此可能会在距离雷暴数公里之外的晴空遭遇冰雹。 当外界温度高于 0℃时,下落的冰雹开始融化,并以冰雹或降雨的形式到达地面。地面降雨并不能表明上方没有冰雹。飞行员应当预判雷暴附近可能出现的冰雹,尤其是强雷暴的砧状云下方。大于直径 0.5 英寸的冰雹在几秒内可对飞机机体造成严重损伤。 

云高和能见度

一般来说,雷暴云中能见度几乎为零。而在云底与地面之间,降水和扬尘也会对能见度产生很大影响。雷暴所形成的低云和低能见度,伴随雷暴所产生的诸如湍流、冰雹以及闪电等其它危险天气会使仪表进近无法实施。 对高度表的影响 雷暴接近时,大气压力会快速下降。但伴随第一波阵风、较冷的下冲气流以及强降雨,气压又会快速上升,直到雷暴过后气压又恢复正常。以上这个气压的变化周期可能在十五分钟内完成。如果飞行员没有进行正确的高度表设置,高度误差可能超过100 英尺。

闪电

闪电可能会击穿飞机蒙皮并对通信和电子导航设备造成损伤,闪电可能会点燃燃油引发爆炸,但闪电所造成的严重事故却并不多见。飞行员可能被附近的闪电短时致盲,使他或她暂时无法通过仪器或目视进行导航,无法控制飞机。近距离的闪电也可能对磁罗盘造成永久性的损伤。即使是较远的闪电也可能会对低频及中频无线电通信造成影响。虽然闪电的强度及频率与雷暴的参数没有直接联系,但是通常认为强雷暴内部发生闪电的频率较高。 

发动机吸水

涡轮发动机对水的吸入量有一定的限制。雷暴中存在上升气流,尤其是处于发展阶段的雷暴。如果雷暴中的上升气流速度接近或超过区域内下落的雨滴的速度,则可能发生非常高浓度的水的聚集。从而使吸入发动机的水量可能会超过其设计极限。因此,在雷暴中大量水滴聚集的区域飞行,可能导致一个或多个发动机熄火甚至结构性损坏。

那么遇到雷暴怎么绕飞呢?

以下摘自民航局咨询通告AC-91-FS-2014-20航空器驾驶员指南-雷暴、晴空颠簸和低空风切变》

绕飞雷暴:

即使雷达的回波较弱,也不要轻视雷暴所带来的危害。绕飞永远是上策。以下是绕飞雷暴的建议:

1)雷暴压境时,不要朝向雷暴起飞或着陆。阵风锋引起的低空湍流可导致飞机失控。

2)即使能清楚地看到雷暴云的另一侧,也不要在雷暴云下方飞过。雷暴云下的湍流和风切变会造成极大的危害。

3)不要在雷暴的砧状云下方飞过。该处存在严重的晴空颠簸。

4)在没有机载雷达的情况下,不要飞入隐藏有分散雷暴的云层中。

5)不要依靠目视表象来判断雷暴内部的湍流。

6)不要认为ATC会主动为绕飞雷暴提供雷达引导或者偏航建议。

7)在通信频率上仔细收听其他飞机关于偏航或备降的要求。

8)应尽早向空中交通管制询求绕飞建议或者请求绕飞许可。

9)更换通信频率后,在接受加入原航路指令前,应向管制员表明当前绕飞雷雨的情况。

10)在接受加入原航路指令时,应确保飞行的航迹上无危险天气。

11)对于强烈雷暴或者产生强烈回波的雷暴,应保证至少30公里的绕飞间距,尤其在大范围雷暴的砧状云下方。

12)对于雷雨覆盖面积超过60%的区域,应整体绕过。

13)强烈且频繁的闪电通常意味着强烈的雷暴。

14)云顶高度达到或超过10000米(约33,000英尺)的雷暴是极度危险的。

15)应向管制员报告遭遇雷暴的情况。

16)如果无法绕过雷暴,应等待或备降,直至雷暴消散。


必须穿越雷暴该怎么办?

如无法避免进入雷暴,以下是进入雷暴前的建议:

1)系紧安全带和肩带(如安装),固定所有松散物品。

2)应选择在最短时间穿越雷暴的航迹。

3)为避免严重积冰,应选择低于冻结层的高度或在温度低于-15℃以上的高度穿越雷暴。

4)确保接通皮托管加温、汽化器加温或喷气发动机防冰,防止发动机失效或失去空速指示的发生。

5)应使用机型手册推荐的颠簸速度,设置相应推力。

6)应将驾驶舱的灯光调至最亮,避免闪电造成的短时失明。

7)自动驾驶仪接通时,应解除高度保持模式及速度保持模式。高度和速度自动控制会增加飞机的机动,增大机身结构的负荷。

8)使用机载雷达时,应间歇调整雷达天线角度,将有助于探测雷暴在其他高度上的活动情况。


误入雷暴的应对措施:

1)应注视仪表,向外看会发生由闪电导致的短时失明。

2)不要随意改变推力设置,应保持推荐的颠簸速度。

3)应保持稳定的姿态,允许高度和速度波动。

4)进入雷暴,不建议回转,直线穿越通常是减少滞留雷暴时间的最佳选择。转弯会增加飞机的负荷。


未完待续-----------------------

本文为FAA《航空知识手册》2016第12章《气象理论》节选,由飞行圈翻译组翻译!


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