雷暴与飞行:雷暴对飞行的影响

　　每一种不利于飞行的天气现象几乎都与雷暴有关：低能见度、低云、严重积冰、颠簸、冰雹、强降水、闪电、风切变，有时甚至会引发龙卷风。在飞行中，如遇这样的天气，会严重威胁到飞行的安全，所以说恶劣天气是飞行的大敌。本文就雷暴对飞行的影响作一简要介绍。
　　夏季是雷暴活动最频繁的季节，每年全球都会爆发约１５００万次雷暴。我国地域辽阔，各种地理环境不甚相同，所以雷暴的活动具有很强的地理特征。例如云南和海南等省份，有时甚至在２月份便可出现首次雷暴天气，而黑龙江等省则一般要到盛夏才会出现雷暴天气。
　　雷暴对飞行安全的影响十分严重，如果处置不当，很容易导致事故发生。尤其对于那些不具备仪表等级的飞行员应竭尽所能避开雷暴，而且越远越好。已具备仪表等级的飞行员，也应尽一切可能绕飞雷雨区，否则后果不堪设想。例如：
　　１９８３年４月４日，一架“空中国王”飞机在广州白云机场起飞后，在上升转弯过程中进入单体积雨云下的下冲气流风切变区，导致飞机失控坠地，机上人员全部遇难。
　　１９９８年８月３１日，一架“三叉戟”飞机在雷雨天气中，向香港启德机场进近时遭遇大暴雨及风切变，最后导致飞机坠毁，７人遇难。
　　１９９７年５月８日，一架波音７３７飞机在深圳机场的最后进近过程中遭遇雷雨，导致飞机触地解体失火，造成机上５５人死亡、３５人受伤。
　　２０００年７月２２日，一架运七飞机在武汉机场进近过程中进入雷雨区，最后导致飞机坠毁，机上人员全部遇难。
　　这样的灾难在国内外民航史上还有多起。除此之外，民航每年都有数起飞机遭雷击，雹击或遭遇与雷暴有关的强烈颠簸的事件发生。所以为了保证飞行安全、杜绝飞行事故，每一位飞行人员都应了解并记住雷暴的特性，以便在遭遇雷雨时能做出正确的决断。
　　当积雨云能量聚积到一定程度时便会形成雷暴。雷暴的产生需要三个条件：首先在低层大气中必须含有足够的水汽；其次要有大量的不稳定空气；最后要有足够的抬升力。任何伴有以下现象的雷暴均可称为强雷暴：冰雹直径超过２厘米；地面阵风风速达到或超过２５米／秒；降雨形成超过五年一遇的洪水，或伴有龙卷风。
　　雷暴因其成因及活动方式的不同又可分为：锋面雷暴、热力雷暴、地形雷暴、寒流雷暴、夜间雷暴及会聚形雷暴等。下面将分别介绍其不同的特性。
　　锋面雷暴 锋面雷暴主要是因为锋面气团将所到地面的较暖湿气团抬升所形成的，并呈线形分布。
　　锋面雷暴一般夹在锋面当中，所以宽度较窄。如果航路不是平行于锋面的话很快就可以穿越过去。在穿越飞行时，应在雷暴活动相对较小的区域进行穿越。但即使是这样，在穿越时也应格外小心，因为在天气图表上，不可能包含雷暴区域所有的信息。有时候雷暴也会在锋面前的槽线附近形成，而这种情况往往无法在天气图表中显示出来。
　　锋面或锋面雷暴有时会受地形的影响而改变移动速度，造成先于或滞后于天气图表上的锋面位置。
　　航站天气预报（ＴＡＦ）一般可以提供较准确的锋面活动情况，据此，我们便可以通过改变起飞时间及航路来达到避开锋面雷暴的目的。
　　虽然在锋面上形成的积雨云之间存在着缝隙，飞机在穿越这些缝隙时也应非常小心，因为在这些地方有可能存在着非常强烈的颠簸。
　　虽然积雨云的高度有时也会达到对流层顶，但并不是所有的积雨云都能发展得如此强大，而喷气式飞机一般都在对流层顶或平流层巡航，所以就可以有更宽的间隙来绕飞雷雨区。但是值得注意的是，大多数飞机的性能很难从强大的积雨云上方绕飞过去，何况在强大并还继续发展的积雨云上方，一般都存在着强烈的颠簸，所以在对飞机性能没有了解得十分清楚，没有足够把握的情况下，尽量不要从云上绕飞。
　　热力雷暴 热力雷暴主要是因为地表变热后产生上升气流而形成的，多发生于午后。飞行时避免这一类雷暴的主要方法是，应尽量在上午和傍晚飞行，以避开日照最强的时段。因为在这两段时间内，水面的反射强，受热升温慢，一般不易形成热力雷暴。所以飞行航路如在水面之上，受热力雷暴的影响的可能性就很小。
　　在沿海地区，白天因陆地温度高于海面温度，风向一般由海面吹向陆地，所以在海岸线附近不易形成雷暴。因此在沿海飞行时应尽量靠近海岸线。
　　白天在雷暴的发展阶段也可找到空隙进行绕飞，但随着时间的推移和雷暴的发展，空隙数量会越来越少。
　　热力雷暴在气流极不稳定的条件下，常常能发展到对流层顶的高度，甚至使喷气飞机在云上绕飞的机会也极其有限。同时巨大的云砧及其消散残留物，对在很高的高度上巡航的飞机的安全会构成很大的威胁。此时，机载气象雷达就成了保证飞行安全必不可少的设备。
　　地形雷暴 地形雷暴是气流受到地形的抬升作用而形成的，多发于内地山区，其特征和热力雷暴相似。飞机在这些地区飞行时，应避免在雷暴发展段飞行，装有气象雷达的飞机应使用雷达尽量寻找空隙进行绕飞。
　　寒流雷暴 寒流雷暴与锋面雷暴最大的区别是，寒流雷暴不像锋面雷暴那样呈线形分布，而是分布较广，并且发生频率也较锋面雷暴高。但其寿命较短，一般间隔２０至３０分钟，并且可在地面和水面形成。任何地形的影响只会加剧其发展，再加上分布范围较大，对不具有气象雷达的飞机而言很难探测，所以很容易误入雷雨区。这些雷暴一般不会达到对流层顶，并且其阵风风速和冰雹直径都相对较小。
　　夜间雷暴 因其产生于夜间而且多发于水上而得名，其特征是伴随着闪电。由于夜间的闪电看起来比白天的明显，所以可以利用这一特征来识别雷暴，并避开最危险的部分。由于夜间雷暴一般在黎明前发展成熟，然后很快开始消散，所以可以利用改变航路和改变起飞时间来减少或避开其产生的不利影响。
　　会聚型雷暴 会聚型雷暴的特征因会聚成因的不同而不同，而且它们一般只出现于局部地区并且移动缓慢，所以可以实施绕飞。但有时它们也会会聚成异常强大的单体雷暴，这种雷暴能量巨大、移动迅速、破坏力极强。
　　下面谈一谈冰雹、积水、闪电及下冲气流对飞行的影响。
　　冰雹和积冰 积雨云及大块的浓积云常常会产生冰雹。在云中上升及下降气流最强烈的地方可存在大量的冰雹，另外云砧的下方也是冰雹的多发区域。如果雷暴足够强大的话，甚至在云体外２０公里以外的晴空天气中也会受到冰雹袭击。所以在绕飞雷雨区飞行时应留出足够的余量，同时在可能的情况下应从上风面绕飞。
　　飞机上受冰雹袭击最容易损坏的部分多为机翼和尾翼前缘、舵面、空速管、天线、进气道风扇叶片及前几级压气机叶片。这些部位遭受冰雹袭击时会发出较大声响，从而提醒飞行员已遭雹击。冰雹可以在短短数十秒内对遭打击部位造成永久性的形变或损坏，从而使飞机气动性变差，甚至造成某些系统失效，对飞行安全构成直接威胁。
　　若飞机在零度等温线以上的积雨云中飞行，大多数情况下会遇到积冰。一般积冰首先会出现在翼面前缘部位、进气道、天线及风挡等处。强烈的积冰对飞机飞行的危害甚至比冰雹袭击还严重，它可以改变飞机流线外型，使之气动性变差，同时使失速速度增加、阻力增大、造成安全速度范围减小。另外，也会影响舵面操纵，甚至导致操纵系统失灵。发动机部位出现积冰，会改变进气道的外形，直接影响发动机的输出功率。如果采用除冰设施时，脱落的冰块如被吸入发动机，则可能使发动机内部损坏甚至造成发动机停车。风挡部位出现积冰，会严重影响飞行员的视野，严重时甚至使飞行员无法对外进行观察。所以对积冰而言应防除结合、首先是以防为主。防冰设备应在进入积冰区之前就开始使用，以防止结冰，从而避免上述情况的发生。对于不具备除冰设备的飞机，应避免在积冰区飞行，一旦误入应尽快脱离。
　　最容易造成严重积冰的雷暴为锋面雷暴、寒流雷暴及地形雷暴。
　　闪电 闪电是云体强烈放电的一种天气现象，可发生在云中、云体之间或云体和地面之间。闪电对飞行最大的影响是可使机上通讯设备性能变差。进入云中之后如果听到无线电中有阵性的强烈干扰，一般就预示着前方或周围存在着闪电。另外可以通过观察无方向信标（ＮＤＢ）指示来判断闪电的方位，因为当闪电发生时，无方向信标的指针将指向闪电方向，闪电过后才恢复正常指示。
　　此外，闪电还可以击向飞机，造成通讯设备失效、蒙皮击穿或部分构件损坏。飞机遭雷击时飞行员一般很难察觉，在通风式飞机的座舱内飞行员有时可能会闻到焦糊味。闪电的危害也是巨大的，它可以引起： 飞行员丧失空间定位能力，甚至短时失明；仪表失效；飞行操纵系统失效；油箱起火甚至爆炸；电器出现故障而导致发动机停车；蒙皮被击穿或变形；非金属构件损坏；冲击波和电磁波，影响飞行。
　　下冲气流 风切变对于飞行员来说无疑是最具有挑战性的。早期的飞机曾经在积雨云中遭遇垂直风切变而造成解体，现代的飞机设计标准已使取得适航证的飞机可以凭借正确的操作程序从风切变中改出，转危为安。
　　下冲气流在雷暴发展成熟时产生，并在接地后向四周扩散，形成风切变区域。其水平风速切变量可高达１４８至１８５公里／小时，可持续时间长达１０至３０分钟。
　　经调查和研究表明，下冲气流对处于起飞和着陆阶段的飞机的威胁很大，其中以微下击暴流最为突出。其水平风速切变量甚至高达２７８公里／小时，很容易导致事故。微下击暴流出现的时间较短，一般不超过１０分钟，大多数情况下为３～５分钟。飞机如果在起飞着陆阶段进入微下击暴流其结果将是灾难性的。
　　在遭遇风切变时，首先出现的是飞机的指示空速迅速增加，紧接着迅速减小，很难维持空速稳定。所以只要空速大于失速速度，这时候的操作重点应通过改变功率和姿态尽可能地维持飞机的飞行轨迹。如果处于着陆阶段，一般应立即中止进近转入复飞。如果无法使飞机立即上升，至少应尽量保证飞机不再掉高度。
　　作为飞行员应牢记下列基本知识：
　　如果航路预报有雷暴出现，应在起飞前做好备份航路及备降计划准备；
　　在接近雷暴区之前作好改航准备；
　　与强雷暴或雷达强回波云体保持至少３０公里的水平距离；
　　尽量避免从雷雨之间穿过，以免遭雷击、雹击或遭遇强烈颠簸；
　　记住明亮且频繁的闪电也是强雷暴的明显特征；
　　对任何高于４５７０米的对流云体都应引起高度重视，无论其中是否有雷电；
　　如果雷暴移向机场应避免起飞和着陆，因为由此产生的阵风或低空颠簸可能会导致飞机失去控制；
　　即便能保持完全目视，也尽可能不要在雷雨云下飞行，因为这些地方往往存在着强烈的下冲气流，甚至还有冰雹。
　　如果在特殊情况下无法避免地非要穿越雷暴区，则飞行员应注意以下几点：
　　系好安全带，固定好座舱内的松散物品；
　　选择好穿越航向并保持，这样可以使飞机在雷雨中飞行的时间减至最低；
　　选择温度高于零度或低于负１５摄氏度的高度层飞行，以避免积冰最严重的区域；
　　打开空速管、备用空气、汽化器加温或发动机加温设备；
　　按照飞机操作手册中关于颠簸的规定来设置飞机的状态、功率、速度等；
　　将驾驶舱灯光亮度调至最大、降低座椅高度，使视线低于仪表遮光板，这样可在一定程度上减弱因闪电造成的短时失明；
　　断开自动驾驶仪，绝大多数飞机的自动驾驶仪在这种情况下会对高度和姿态进行过量操纵，因此会增加机体所承受的载荷；
　　在穿越雷雨云时应严格按照仪表飞行，对外观察不仅会增加因闪电造成的短时失明的危险性，同时还会导致丧失空间定位能力；
　　不要改变发动机的功率设置，保持推荐的颠簸速度所对应的功率设置；
　　尽量保持飞机姿态稳定；
　　不要试图保持空速或高度不变而盲目操纵飞机，此时大量和过多的操纵只会大大增大飞机的载荷；
　　在强烈的冰雹中飞行，风挡可能会被击碎，从而使飞行员严重受伤，所以一旦遇到冰雹应将头低到风挡平面以下直到冰雹停止；
　　一旦进入雷雨区就不要再试图转回，一般情况下，飞机沿着直线飞行在雷雨中停留的时间最短，此外，转弯机动不但会增加机体载荷而且更容易导致飞机状态失控；
　　对于在高高度巡航的喷气飞机而言，航路上的雷雨一般不会对其产生很大影响，但当飞机处于进离港阶段时，雷暴会对其构成巨大威胁。
　　以下各点将有助于飞机在有雷暴天气的情况下飞行：
　　了解雷达设备的性能与限制，尤其是增益控制。雷达对于探测雷暴云的高度极其有用，云体越高能量越强。另外雷达还可以探测出雷暴体中最强的部分。这样就可以为飞行员选择绕飞路线提供很多方便。但有一点需要记住的是，雷达在大雨中的性能将大大减弱，往往在最需要它的时候，它却无法提供准确信息的情况。
　　颠簸的穿越。除要考虑结构强度及失速余度等方面以外，还应注意重量及翼型的影响，在飞机重量接近最大起飞重量时，颠簸强度较小。另外，此时飞机的惯性较大，也有助于减小飞行轨迹的偏离。对于升力系数较大的平直翼而言，在相同的条件下，颠簸程度要更强一些。
　　严格按照飞机厂家提供的数据设置飞机的状态，调整飞机的速度。大多数较为先进的自动驾驶仪在颠簸情况下均能较好地控制飞机，有的甚至还具有“颠簸”模式。因此，除非飞行员认为确有必要或是觉得自己能比自动驾驶仪保持得更好，否则不要断开自动驾驶仪。
　　正确使用防冰系统。
　　必要时接通发动机连续点火。
　　发动机的使用 当喷气发动机在达到或接近最大功率时，其压气机往往最接近失速（喘振）的边缘。
　　当发动机加速时，颠簸、冰雹、积冰或大雨所造成的发动机进气气流扭曲偏转，都会将压气机推向失速边缘。相反，当转速一定时，接通引气会减轻喘振的危险。因此，当飞机在大阵风或大雨中爬升并且发动机不提供引气时，发生压气机喘振的机率是相当高的。所以，在这种情况下无论是上升还是下降，保持一定的发动机引气还是有利的。另外柔和、同步地加减油门（尤其是加油门）也是非常关键的。
　　飞机在下降过程中，如果保持油门高于慢车则更为理想。一方面可以提供引气，另一方面还可以确保发动机中始终有足够的气流连续燃烧。但这样一来，飞机便可能需要早一点调速或改变状态，以便在进近中使用较大功率。
　　由此不难理解，虽然绝大多数发动机都有自动点火系统，但厂商依然会要求机组在颠簸、大雨等情况下使用连续点火。
　　总之，雷暴天气对飞行的影响非常大，飞行人员只有在飞行的实践中不断学习，不断地总结经验教训，不断地丰富自己，不断地提高自己的能力，才能在遭遇雷暴时做出正确的决断，从而安全圆满地完成飞行任务。
　　责任编辑：京 勉