民用飛機(jī)對(duì)流層空氣的天氣現(xiàn)象分析

隨著航空航天科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和現(xiàn)代飛機(jī)的性能和智能化的提高，飛機(jī)自身的機(jī)械事故相對(duì)減少，相關(guān)氣象事故繼續(xù)增加。在我國(guó),由不利氣象條件引發(fā)的重大飛行事故約占飛行事故總數(shù)的31%;即便在美國(guó),與天氣有關(guān)的重大飛行事故的比例也高達(dá)1/31較少程序在擾動(dòng)氣流中的應(yīng)用,容易造成飛機(jī)飛行的出現(xiàn)大、小速度和最小飛行速度較小對(duì)流層中空氣短時(shí)間強(qiáng)烈對(duì)流產(chǎn)生的擾動(dòng)被稱為陣風(fēng)。陣風(fēng)是經(jīng)常發(fā)生的,陣風(fēng)會(huì)瞬時(shí)改變飛機(jī)相對(duì)氣流的速度和飛機(jī)的飛行迎角,從而改變作用在飛機(jī)上的空氣動(dòng)力,使飛機(jī)在飛行中產(chǎn)生顛簸、搖晃等現(xiàn)象,并承受較大的氣動(dòng)載荷。陣風(fēng)一般有三種形式:(1)水平陣風(fēng)。水平陣風(fēng)是指迎頭或從飛機(jī)后面吹來(lái)的與飛機(jī)飛行方向平行的陣風(fēng),即順風(fēng)和逆風(fēng)。水平陣風(fēng)只改變飛機(jī)相對(duì)氣流的速度,在陣風(fēng)速度不是很高的情況下,對(duì)飛機(jī)的空中飛行影響較小。(2)垂直陣風(fēng)。垂直陣風(fēng)是指由下向上或由上向下吹來(lái)的垂直飛行方向的陣風(fēng)。垂直陣風(fēng)不但會(huì)增大飛機(jī)相對(duì)氣流的速度,也會(huì)改變飛機(jī)的迎角,因此,對(duì)飛機(jī)的飛行有著較大的影響。垂直陣風(fēng)不但造成飛機(jī)在飛行中的顛簸,對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)受力和飛行安全也會(huì)帶來(lái)較大的影響。向上的垂直陣風(fēng)使飛機(jī)承受較大的向上的氣動(dòng)載荷,而向下的垂直陣風(fēng)使飛機(jī)承受較大的向下的氣動(dòng)載荷,這些都是現(xiàn)代民用運(yùn)輸機(jī)載荷設(shè)計(jì)中要考慮的重點(diǎn)。垂直陣風(fēng)對(duì)飛行安全也有較大的影響,當(dāng)飛機(jī)以小速度大迎角飛行時(shí),遇到速度較大垂直向上的陣風(fēng),可能會(huì)使飛機(jī)迎角增大到臨界迎角,造成飛機(jī)失速的危險(xiǎn)。所以,飛機(jī)在擾動(dòng)氣流中作大迎角、小速度飛行時(shí),應(yīng)適當(dāng)?shù)販p小迎角,提高飛機(jī)的最小飛行速度。當(dāng)飛機(jī)在低空小迎角、大速度飛行時(shí),速度較大的垂直向上的陣風(fēng)會(huì)產(chǎn)生較大的氣動(dòng)升力增量,對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的受力產(chǎn)生較大的影響。在擾動(dòng)氣流中做小迎角、大速度飛行時(shí),應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟笥?減小飛機(jī)的最大飛行速度。并且由于陣風(fēng)的影響,飛機(jī)飛行的迎角和速度范圍都有所減小。據(jù)統(tǒng)計(jì),70%以上的空難都是由強(qiáng)對(duì)流引起的,所以飛機(jī)在飛行中要盡可能地避免在強(qiáng)對(duì)流情況下飛行。(3)側(cè)向陣風(fēng)。側(cè)向陣風(fēng)是指從飛機(jī)側(cè)面吹來(lái)的陣風(fēng)。側(cè)向陣風(fēng)會(huì)破壞飛機(jī)側(cè)向氣動(dòng)力的平衡,造成飛機(jī)搖晃、擺頭等,但側(cè)向陣風(fēng)的速度與飛機(jī)的飛行速度相比要小得多,所以,側(cè)向陣風(fēng)對(duì)飛機(jī)的飛行影響不大。2穩(wěn)定風(fēng)場(chǎng)對(duì)飛機(jī)的影響穩(wěn)定風(fēng)場(chǎng)是指時(shí)間長(zhǎng)、較穩(wěn)定的風(fēng)向,對(duì)飛機(jī)空中巡航飛行沒(méi)有影響,而對(duì)飛機(jī)的起飛和著陸有較大的影響:(1)飛機(jī)離地及升力當(dāng)沿跑道方向有風(fēng)時(shí),飛機(jī)一般應(yīng)逆風(fēng)起飛和著陸。逆風(fēng)起飛可以使飛機(jī)經(jīng)較短滑跑距離達(dá)到要求的空速(相對(duì)氣流的速度),獲得所需要的升力,使飛機(jī)離地;著陸時(shí),逆風(fēng)也可以使得飛機(jī)在保持一定空速、獲得所需升力的情況下,以較小的速度著陸,減小主起落架所承受的沖擊力,并可增加飛機(jī)著陸時(shí)的阻力,縮短著陸時(shí)地面的滑跑距離。(2)側(cè)風(fēng)風(fēng)速下飛機(jī)操縱性能要求在垂直跑道方向有風(fēng)時(shí),側(cè)風(fēng)在飛機(jī)上產(chǎn)生的側(cè)向載荷會(huì)使得飛機(jī)漂移,飛機(jī)起飛或著陸時(shí),可能會(huì)使飛機(jī)偏離跑道,危及到飛行安全。對(duì)于這種現(xiàn)象,在飛機(jī)離地后空中飛行中,一般采用改變航向的方法進(jìn)行修正,在著陸進(jìn)近階段也可以采用側(cè)滑法進(jìn)行修正。飛機(jī)帶側(cè)滑著陸時(shí),駕駛員要同時(shí)操縱副翼和方向舵阻止飛機(jī)漂移,使飛機(jī)航跡對(duì)準(zhǔn)跑道著陸。在飛機(jī)飛行速度一定時(shí),側(cè)風(fēng)風(fēng)速的大小決定了舵面操縱量的大小。為保證飛機(jī)能在一定側(cè)風(fēng)風(fēng)速下安全著陸,對(duì)副翼和方向舵的操縱性能有一定要求。超過(guò)了規(guī)定的側(cè)風(fēng)風(fēng)速,飛機(jī)進(jìn)行側(cè)滑著陸時(shí)就不能保證飛行安全。(3)低空風(fēng)切變風(fēng)切變是指風(fēng)向和風(fēng)速在特定方向上的變化。例如,飛機(jī)由小順風(fēng)區(qū)域進(jìn)入大順風(fēng)區(qū)域;由逆風(fēng)區(qū)域進(jìn)入順風(fēng)區(qū)域;由某一方向的側(cè)風(fēng)區(qū)域進(jìn)入另一方向的側(cè)風(fēng)區(qū)域,或在較短距離內(nèi)升降氣流變化,由無(wú)明顯升降氣流區(qū)域進(jìn)人強(qiáng)烈的下降氣流區(qū)域等。強(qiáng)烈的低空風(fēng)切變對(duì)起飛、著陸的飛機(jī)危害極大,特別是對(duì)下降著陸的飛機(jī)危害最大。例如,飛機(jī)從逆風(fēng)區(qū)域進(jìn)人順風(fēng)區(qū)域,這種順風(fēng)切變會(huì)使飛機(jī)的空速突然減小,升力突然下降,飛機(jī)瞬間迅速降高度。如果著陸下降離地較近的飛機(jī)遇到這種低空風(fēng)切變,駕駛員來(lái)不及修正,飛機(jī)會(huì)以較大的速度著陸,過(guò)大的地面載荷會(huì)損傷飛機(jī)結(jié)構(gòu)(特別是起落架結(jié)構(gòu)),也會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)地面滑跑距離過(guò)長(zhǎng),飛機(jī)沖出跑道造,發(fā)生意想不到的事故。如果飛機(jī)從無(wú)下降氣流區(qū)域進(jìn)人強(qiáng)烈下降氣流區(qū)域,也會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)急劇下降,造成飛行事故。這種下沖氣流的切變更具有突然性,危害性也最大。3飛機(jī)：不準(zhǔn)復(fù)動(dòng)地球表面的水分受太陽(yáng)的照射而不斷蒸發(fā),在空中形成云彩,機(jī)場(chǎng)上空的云層過(guò)低會(huì)影響到駕駛員按正常規(guī)定進(jìn)行目測(cè)著陸。當(dāng)穿過(guò)云層時(shí),飛機(jī)來(lái)不及進(jìn)行目測(cè)修正和精確目測(cè),會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)對(duì)不準(zhǔn)跑道著陸,造成事故。溫度下降會(huì)使云中所含水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)而形成積雨云,飛機(jī)穿過(guò)積雨云時(shí)會(huì)受到打雷、閃電、冰雹的襲擊,在積雨云的下部往往出現(xiàn)強(qiáng)烈的風(fēng)切變,這會(huì)給在這一區(qū)域飛行的飛機(jī)帶來(lái)極大的危害。當(dāng)飛機(jī)穿過(guò)溫度0℃~-20℃云層時(shí),在飛機(jī)的表面容易發(fā)生積冰,飛機(jī)積冰會(huì)破壞飛機(jī)的氣動(dòng)外形,使得飛機(jī)的氣動(dòng)性能變壞,穩(wěn)定性和操縱性變差,發(fā)動(dòng)機(jī)工作不正常,飛行儀表失靈等等,給飛機(jī)飛行帶來(lái)困難,甚至?xí)＜帮w機(jī)飛行的安全。如遇到強(qiáng)烈雷暴天氣,飛機(jī)應(yīng)該轉(zhuǎn)場(chǎng)降落,避免飛行事故的發(fā)生。4有害物質(zhì)的影響飛機(jī)在大氣環(huán)境中飛行,大氣的濕度、溫度以及大氣中有害物質(zhì)對(duì)能否在機(jī)體表面形成薄層電解液以及電解液的成分、濃度等都有著直接的影響。這些條件的變化直接影響到飛機(jī)機(jī)體的腐蝕情況。(1)腐蝕進(jìn)展緩慢大氣濕度對(duì)飛機(jī)金屬材料的腐蝕有著重要影響。大氣對(duì)各種金屬都有一個(gè)臨界相對(duì)濕度值,當(dāng)大氣的相對(duì)濕度低于這個(gè)值時(shí),金屬的腐蝕進(jìn)展非常緩慢;當(dāng)大氣相對(duì)濕度超過(guò)這個(gè)值時(shí),就會(huì)在金屬表面產(chǎn)生一層電解液膜,使金屬腐蝕由化學(xué)腐蝕變?yōu)殡娀瘜W(xué)腐蝕,腐蝕速度將大大加快。金屬的臨界相對(duì)濕度值與大氣中所含污染物質(zhì)有關(guān),污染越輕腐蝕越緩慢,污染嚴(yán)重一旦空氣相對(duì)濕度超過(guò)臨界相對(duì)濕度,金屬的腐蝕速度就急劇增大。(2)高差的影響空氣溫度和溫差對(duì)飛機(jī)金屬材料的腐蝕速度有一定的影響,尤其是溫差影響比較大。因?yàn)闇夭畈坏绊懣諝庵兴值哪?而且還影響著水膜中氣體和鹽類的溶解度。溫度越高金屬的腐蝕越快,溫差越小金屬的腐蝕也越快,所以南方氣候條件下飛機(jī)的腐蝕程度比較大。(3)增強(qiáng)導(dǎo)電率,加速腐蝕大氣中含有許多污染物質(zhì),其中SOa.顆粒本身具有腐蝕性。例如,銨鹽顆粒,溶于金屬表面水膜內(nèi),提高了導(dǎo)電率或酸度,促進(jìn)了金屬的腐蝕。b.顆粒本身沒(méi)有腐蝕性,但能吸收空氣中的水分,或吸附腐蝕性物質(zhì),間接地加速了腐蝕。c.既無(wú)腐蝕性又不具有吸附性,但落在金屬表面,與金屬表面之間形成一個(gè)很小的縫隙,進(jìn)