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飞机颠簸

归档日期:07-11       文本归类:飞机积冰      文章编辑:爱尚语录

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  飞机颠簸指飞机飞行中突然出现的忽上忽下、左右摇晃及机身振颤等现象。飞机颠簸主要是由于飞机飞入扰动气流区,扰动气流使作用在飞机上的空气动力和力矩失去平衡,飞行高度、飞行速度和飞机姿态等发生突然变化而引起的。飞机颠簸强度与扰动气流强度、飞行速度、翼载荷等有关,通常分为弱、中、强3级。

  中度以上颠簸会使飞机仪表指示失常,操纵困难,影响空中编队、射击、投弹加油航空摄影等;特别严重时会破坏飞机结构,造成事故。飞机一旦进入颠簸区,可采用改变航向和高度等办法尽快脱离。

  产生飞机颠簸的基本原因,是由于大气中存在乱流。这些不稳定气流的范围有大有小,方向和速度也各不相同。当飞机进入与机体尺度相近的乱流涡旋时,飞机的各部位就会受到不同方向和速度的气流影响,原有的空气动力和力矩的平衡被破坏,从而产生不规则的运动。飞机由一个涡旋进入另一个涡旋,就会引起振动。当飞机的自然振动周期与乱流脉动周期相当时,飞机颠簸就会变得十分强烈。

  乱流中存在的垂直阵性气流和水平阵性气流都可造成飞机颠簸,垂直气流的作用比水平气流要大。根据乱流的成因,可以分为:热力乱流,动力乱流,清空乱流和航迹乱流。

  1.热力乱流主要是因地表增热造成气温的水平分布不均匀而引起,常出现在对流层的低层,低纬度地区常见,多发生在夏季的中午和午后。

  2.动力乱流是指地表附近空气运动受到阻碍和风的空间分布有明显切变造成的乱流,多见于高纬度大陆,在山地上空飞行时,动力乱流造成的颠簸比较常见。

  3.晴空乱流又叫高空乱流,与高空中大气的热力和动力因素有关,当温度场和风场急剧变化时,就会出现强烈的乱流。晴空乱流多出现在对流层上部和平流层,是造成高空飞行颠簸的重要因素。

  研究飞机颠簸, 需要建立描述大气湍流和飞行颠簸的数学模型。大气中的对流主要是由于太阳加热地面后由于浮力引起的。如果大气层结递减率小于干绝热递减率,那么空气团在平衡位置附近做上下振荡,这种振荡的上下传播就形成内重力波。如果大气层结递减率超过了干绝热递减率,那么空气团沿着干绝热线上升就要比周围空气热,因而继续上升形成对流。大气中,非对流状态的对流层通常是稳定的大气层结, 夜间边界层也通常是稳定的大气层结, 也常常出现湍流或间隙湍流状态,其原因可能是重力波转变为湍流的过程。通常的重力波可以视为稳定大气层结下浮力引起的振荡的传播。大气层结和切变是重力波形成和不稳定的主要机制。非对流状态的对流层和夜间边界层都是稳定的大气层结存在正恢复力的重力内波。速度切变在这里具有双重作用, 一方面速度切变有利于形成重力波; 另一方面随着速度切变数值增加,则Richardson数减少, 导致重力波不稳定碎变为湍流状态。

  则得到大气湍流和飞机颠簸的大气运动方程组,再结合飞机载荷因素变量方程,则得到如右图所示方程。该方程不仅可以反映不稳定大气中对流引起的飞机颠簸的动力学机制,而且可以反映稳定大气层结中的重力波转变为湍流引起的飞机颠簸的动力学机制。

  从颠簸强度可分类为轻度颠簸,中度颠簸,重度颠簸。轻度颠簸主要表现为在座位上的人员可能感觉到安全带或者肩带轻微受力,未固定的物体可能被稍微移动,行走几乎没有困难,不影响客舱服务。中度颠簸主要表现为在座位上的人员能感到安全带或肩带的受力,八成满的饮料从杯中溅波出来,客舱服务受到影响,客舱内走动困难,未固定的物体被移动。重度颠簸主要表现为在座位上的人员感到安全带或肩带猛烈受力,未固定的物体前后左右摆动,抛起,无法进行客舱服务。

  飞机在颠簸区中飞行时,由于气流的不规则变化,会使飞机高度、速度以及姿态经常也会出现不规则的变化。颠簸强烈时,飞机忽上忽下的高度变化经常可达数十米甚至数百米,这样会给飞机的操纵带来很大的困难。由于飞机状态的这种强烈的变化,飞行员必须花费更多的精力来及时保持飞机处于正常状态,因而体力消耗大,易于疲劳。

  在稳定气流中飞行,飞机的平飞最小速度受临界迎角限制。在扰动气流中飞行,飞机若突然遇到上升气流,由于相对气流的方向改变,迎角就会突然增大,为了使增大后的迎角不大于临界迎角,在扰动气流中飞行时,使用的最大迎角应比临界迎角小一些,平飞最小速度也就要相应增大一些。扰动气流增强,所引起的迎角变化量增大,平飞允许使用的最大迎角就减小,平飞最小允许速度则增大。

  平飞中,由于遇到不稳定的上升气流,导致迎角增大,使外力和载荷因数增大。上升气流速度大,它所引起的迎角变化量大,升力变化量也大,所以载荷因数变化量大;飞行速度大,在相同的上升气流作用下,虽然迎角变化量小,但因相对气流速度大,升力变化量也大,载荷因数变化量也大,因此颠簸飞行中的最大允许速度减小。

  飞行中产生颠簸时,飞机的各部分都经受忽大忽小的载荷,颠簸越强,载荷变化就越大。如果长时间经受强烈载荷变化的作用,或受到超过其所承受的最大载荷,飞机的某些部件就可能变形甚至折断,比如飞机机翼。

  机组在飞行过程中,只要有可能就应该避开已知的或预报的严重颠簸区域,如果颠簸无法避免,则要将速度保持在本机型“机组使用手册”所提供的目标速度范围以内,这样可提供最佳保护以防止阵风对结构限制的影响,同时保持大于VLS(最低可选速度)的充裕程度。

  严密监控飞机的速度变化,防止飞机超速,在飞行过程中可以先做一下包线范围内短暂的增速,会发现短暂的增速比速度损失更可取,因为速度损失会降低抖振裕度并难以改出。严重颠簸会导致速度产生较大的变化,甚至导致飞机的速度超过最大操作速度而威胁飞机的结构,为了要避免这样得超速,调整目标速度或马赫数。如果已知或预计有严重颠簸,考虑使用颠簸速度。

  一般有以下几种不同的方法来防止飞机超速:当速度趋势指针达到或稍微超过最大操作速度时,仅通过调低FCU 上的目标速度就可达到防止超速的目的;如果当速度趋势指针大大超过最大操作速度时,除了在FCU 上选择一个较低的目标速度外,还应根据情况采取脱开自动驾驶、使用减速板等措施防止触发高速保护。

  在严重颠簸情况下所需要的操纵技术,可能与飞行员的自然反应相反。为了保持机翼水平,允许迅速使用大幅度的副翼操纵,但在极度颠簸中,则只能用少量到中量的升降舵来操纵俯仰姿态,以免操纵过度或使飞机承受压力。飞机本身的安定性会使颠簸引起载荷逐渐缩小。飞行员应该主要依赖飞机本身的安定性,不必过多地关心俯仰姿态的改变。应柔和地操纵升降舵,阻止飞机离开所要求的姿态;当飞机正在向要求的姿态恢复时,就使升降舵回到中立位置。

  因为颠簸层厚度一般不超过1000M,强颠簸层厚度只有几百米,颠簸层水平尺度多数在100Km以下,所以,如果飞行中出现颠簸,可改变高度几百米或暂时偏离航线几十千米,一般可以脱离颠簸区。采取改变高度的脱离方法,往往能更迅速地脱离颠簸区。通常,在低空发生颠簸时,应向上脱离,在高空飞行时,可根据飞机的性能以及飞机与急流轴的相对位置,确定脱离方向。误入积雨云发生颠簸时,应尽快脱离云体到云外飞行。

  在严重颠簸中,采用最好空速和机翼形态,对防止失速和结构变形有很大的保护作用。在起飞时,强颠簸中起飞,机组必须在目标速度+20kt(最大限制到VFE-5)后再收襟翼/缝翼;在着陆时,使用全形态或形态3,不过形态3提供更多的能量和更小得阻力。襟翼收上时,飞机能经受较大强度的阵风。在穿越颠簸时,将襟翼收上,并选择一个能保证结构安全的速度,这样就可以离失速速度比较远,比襟翼放下时的任何一个标定速度都要有利。因此在严重颠簸中,防止结构变形和失速的最好办法就是在襟翼收上的情况下,采用推荐的空越颠簸速度。在低于15,000英尺高度和着陆重量适应于进近航线的情况下,当飞机处在光洁形态时,可以将速度减到250海里/小时。这里即使遇到严重颠簸离开失速仍有足够的裕量。在已知有颠簸的区域飞行时,应尽量延放襟翼。如果这一区域存在严重颠簸,最好的方法就是改航飞到另一机场着陆。

  注:遇到飞机颠簸时军机和客机的处理方法应是大同小异的,只不过,对于客机,则额外的有乘务组和旅客自身的应对措施。

  1.发生颠簸后,乘务员会及时广播,提示在客舱中站着的旅客回到座位坐好系好安全带,洗手间暂停使用。轻微颠簸时,会继续进行服务,但不提供热饮,避免烫伤旅客。中度颠簸时,乘务组会立即终止服务,将餐车,饮料车推回厨房。重度颠簸时,乘务员会应立即原地踩刹车,将热饮壶放置在饮料车内,并就近坐好系好安全带。

  2.随时关闭乘客打开的行李架,随手关闭厨房内的柜门和餐车门,随时踩刹餐车。

  3.提示长间站立在门区,厨房附近的乘客回到座位坐好,对正在排队使用卫生间的乘客,为了确保安全,乘务员也会劝阻其回座位坐好,并提醒躺倒睡觉的旅客注意系好安全带。

  遇有颠簸,旅客应立即系好安全带,听从乘务员的安全指令,回座位坐好,停止使用卫生间即使出现心理不适,也不建议出现抵触情绪。

  突发强烈颠簸时,旅客可能离座位较远,来不及回座位,那么旅客应该立即蹲下,抓住旁边可固定的物体,如座椅护手,座椅脚柄等;旅客有可能正在使用卫生间,卫生间是没有安全带的,要立即抓住水盆边缘,门把手等坚实物件,有很多机型的厕所马桶旁配有辅助手柄;如旅客正在用餐、用水,特别是热饮,可以立即将餐饮放置地板上。

  旅客也应养成良好的乘机习惯,多了解乘机的安全知识。座椅口袋里有安全须知卡,起飞前客舱会播放安全录像,应认真观看。颠簸时千万不要开启行李架,以免行李砸伤旅客。不要睡在地板上,躺在空座位上睡觉时务必系好安全带,一旦颠簸,应立即起身坐好。成人旅客做好对儿童、婴儿旅客的监控,不能因其不愿意或哭闹就不为其系好安全带。孕妇旅客可以将安全带系于大腿根部,并在中间垫一个柔软的东西,如小枕头。身体不方便的旅客,可以请求乘务员或其他旅客的帮助。

  另外,旅客主要应克服恐惧心理,严重颠簸时,飞机会左右摇摆,机体会剧烈晃动,甚至于快速的掉高度,旅客会有失重感,会恶心、头晕和呕吐,很多人会感到很害怕。这时旅客一定不能慌张,要保持平稳心态,通过咀嚼,捏住鼻子深呼吸会减轻耳压,尽量将头靠固在座椅背上不动,可以减缓眩晕。飞机座位口袋里配有呕吐袋,是经防水处理的,供旅客呕吐使用。

  ◆2008年7月4日,上航上海至北京FM9105航班因北京雷雨天气备降天津滨海机场。在备降过程中,下降至3300米左右时,突然遭遇强颠簸,造成8名乘务员和14名乘客受伤。

  ◆2011年8月18日,川航3U8637航班从重庆飞往九寨沟途中,突遇强气流致飞机发生颠簸,两名旅客与两名正在工作中的乘务员受到轻微擦伤,飞机返航降落至重庆机场。

  ◆2011年9月,一架港龙航空客机从香港起飞前往泰国普吉岛时,途中遇上气流。当时机组发出系好安全带指示。飞机受气流冲击如坐过山车般急升急坠, 3名空姐由于照顾旅客,撞伤手脚和背部。

  ◆2012年1月,澳大利亚航空公司一架空客A380飞机在执行从伦敦途经新加坡飞往悉尼航班任务的途中发生剧烈颠簸,导致7名乘客受伤。

  ◆2012年5月,南航一架由广州飞往上海的波音777客机,在起飞约半小时后遭遇“晴空颠簸”,导致11人受伤。

  黄仪方等.我国高原重要航线飞机颠簸分布规律分析[V].中国民航飞行学院学报.2011(1):6

  李子良等.大气湍流引起飞机颠簸的理论分析和数值试验[V].中国海洋大学学报(自然科学版).2008(06):

  徐驰等.飞机颠簸及其飞行处置[V].西安航空技术高等专科学校学报,2012.(1)

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