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飞机在平流层为什么反而颠簸(大气湍流之山地波)

飞机在平流层为什么反而颠簸(大气湍流之山地波)机组报告说颠就颠了但航班状态跟踪的时候,…..又比如,明明算的飞行计划中,“颠簸指数”只有5,

飞机在平流层为什么反而颠簸(大气湍流之山地波)(1)

飞机在平流层为什么反而颠簸(大气湍流之山地波)(2)

01.阿弥陀佛

作为一名签派员,在值班的时候,

或多或少会碰到一些棘手的问题,

比如飞机氧气面罩脱落之后,

给你个锅,你要不要的问题

…..

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又比如,明明算的飞行计划中,

“颠簸指数”只有5,

但航班状态跟踪的时候,

机组报告说颠就颠了

…..

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朋友,不要慌,先系好安全带!

因为,我要开始讲开车

…..

啊呸….飞机颠簸指南了….

......

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02.飞机颠簸与大气湍流

飞机颠簸,是由于飞机进入扰动气流区,使得飞机空气动力和力矩失去平衡,飞行高度、飞行速度和飞行姿态等发生突然变化所引起的,忽上忽下,左右摇摆及飞机振颤等现象。个别情况下,如飞机发生机械故障时,也会造成飞机颠簸。

所以飞机颠簸主要与大气湍流有关,

而非人为操纵水平问题

…..

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我们都知道,大气是一种粘性流体,

(不知道就不知道吧,呵,能怎样呢)

而流体中普遍存在两种流体运动形式:

层流 and 湍流

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湍流是局部速度、压力等物理量在时间和空间中发生不规则脉动的流体运动,有别于层流的规则运动,湍流具有不规则性和随机性等特点,所以也称之为“乱流”。

大气湍流运动的不规则性和随机性,通常会引起大气中质量、动量、热量、水汽或污染物等各种物理属性非常显著的输送,因此对于成云致雨等大气中各种天气现象的形成,具有极其重要的作用……

也正是由于这种随机性和不规则性,

引发飞机产生颠簸

......

在大气湍流区,不规则性地分布着大大小小,尺度不等的涡旋,当涡旋的尺度与飞机尺度相当时(十米到几十米大小),无规律出现的那部分涡旋与飞机机翼的固有振动频率接近,就会产生共振,颠簸自然也就会显著加强。

共振现象,宛如

夜晚,小路尽头,孤独的小车子一样

…..

飞机在平流层为什么反而颠簸(大气湍流之山地波)(9)

除大气湍流之外,飞机颠簸强度

还与飞行速度、翼载荷的大小等因素有关

......

在低速飞行情况下(空速600km/h以下),飞行速度越大,翼载荷越小,飞机产生的颠簸也就越强。

据气象数据统计,大气湍流最常发生的三个区域分别为:

大气底层的边界层、对流云的云内部以及大气对流层上部的西风急流中......

而湍流的发生,需要具备一定的动力学和热力学的条件,根据湍流形成的原因,我们一般可以将湍流分为以下四种类型:动力湍流、热力湍流、晴空湍流、航迹湍流(尾涡湍流)......

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03.动力湍流 | 山地波

今天我们先来讲讲动力原因形成的湍流,

以及民航常见的动力湍流类型--山地波

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动力湍流,是地表附近流动的空气遇到建筑物或者起伏的地形障碍物时产生的,其强度取决于地形起伏度、风速和大气稳定度。地形起伏度越大,气层越不稳定、风速越大,动力湍流就越强......

所以,当一定速度的强风经过足够高的山脉时,会在下风向一侧,形成一系列的背风波或者涡旋。这一系列的涡旋,就称为山地波(Mountain Wave)......

山地波有山区飞行“隐形杀手”之称,

因为飞行员在一般情况下,

很难用肉眼或机载气象雷达,

来判断是否存在这种可怕的涡旋及其位置

......

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典型的山地波形成,一般会有存在四种波形:

平滑型波形、停滞型波形、波动型波形、滚动型波形,平滑型波形一般位于山顶附近,停滞型波形、波动型波形和滚动型波形位于下风方向。

在一定条件和湿度情况下,在山顶附近,

有时可见奇特的帽状云,

如帽子一般扣在山顶上….

也称为“山帽云”

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山地波中奇特云系,除了山帽云之外,

还有一种停滞的荚状云

......

停滞的荚状云位于停滞型波形中,位置高于山体高度,虽然高空风速很大,云体不断变化,但是其位置却稳定少动且云形奇特,所以很容易被不明真相的“瓜众”错当成UFO.....

在山地波的下风向区域,

有时还可见横向排列明显的波动云系,

如积状云和滚轴状的云

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04.山地波对飞行的影响

山地波对飞行的影响,

主要是由于波动气流的垂直分量强度分布不一,

如果飞行员不加以警惕,轻信高度表,

就很容易出事情!!!

......

在山地波中,波动气流的垂直分量平均在2-10米/秒,有时可达25米/秒,飞机进入这种波动气流后,极易造成中到严重的颠簸影响,高度变化往往在1-2分钟内可到几百米范围,如果在夜间或者云中飞行时,由于升降气流造成的气压式高度表与真实高度之间差距通常为几百米,有时可比实际高度高出1000米......

山地波的影响范围,在水平方向上可达几十到上百公里,而垂直方向上可伸展至整个对流层,甚至到达平流层。

如果刚好有急流位于山区附近,

急流本身,再叠加上山地波效应,

所产生的风切变和晴空颠簸的影响,

往往会变得更加剧烈,

此时飞机穿越山区,

很大概率会遭遇到晴空颠簸的影响

.....

在我国青藏高原、云贵高原和四川等地山区,经常能够观测到山地波的存在,尤其在春夏季节......

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05.与山地波有关的航空史

“驼峰航线”

历史60S

驼峰航线:是二战时期,中国和盟军的一条主要的空中通道,始于1942年,终于二战结束,是历史上著名的死亡航线,也是生命航线。整个航线全长800多公里,西起印度,向东横跨喜马拉雅山脉,之后进入云贵高原和四川省,全程地势海拔均在4500~5500米上下,最高海拔达7000米,山峰起伏连绵,犹如骆驼的峰背,故称“驼峰航线”。正是由于航线穿行于崇山峻岭之间,会频繁遭遇到强的乱流、强风和其他恶劣天气条件,加上当时飞机设备老旧等问题,飞跃驼峰,对于盟军飞行人员来言,无疑近乎是自杀式的航程。因此,驼峰航线”也是世界战争空运史上持续时间最长、条件最艰苦、付出代价最大的一次悲壮的空运。在这里我们向英雄们致敬!!!

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06.飞行小TIPS

尽管相比过去,现在的飞机,在飞机性能和设备上有了质的飞跃,但是鉴于目前对于山地波的预报水平和经验的不足,以及山区附近观测站较疏等原因,准确预报或探测到这种“隐形”的危险天气还比较困难,所以在高原和山区飞行时,仍然要警惕山地波的影响。

TIPS

在山区飞行,在一定情况下,可以借助山帽云、停滞性荚状云、滚轴云或者横向排列的积状云来判断是否存在山地波,及其位置和影响。进入山地波影响范围内时,建议使用颠簸速度,并且避免在突然下沉的区域上空飞行,即使该处不存在荚状云或滚轴云.....

当航线涉及高原、山区等地形复杂区域时,飞行前的准备应重点关注该区域SIGMET及AIRMET报中关于MTW(山地波)的观测和预报等重要气象情报,并及时做好应对方案......

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飞行颠簸指南中关于山地波这部分,

本篇就先介绍到这里 ,

其中肯定还有很多重点和细节没有涵盖到,

如有补充,欢迎讨论

......

最后的最后,给你一碗鸡汤

....

稿子今天写与不写,

deadline都在那里,

没有喜,只有悲

......

over

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