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帅哥 发表于 2009-1-16 14:18:09

地面效应地面效应是由于飞行时飞机的气流模式对翼面的干扰。地面效应可以在翼面之上的一个翼展高度内检测和测量到。然而，地面效应在飞机以低速维持在一个恒定高度或者低高度飞行时极其重要(例如，在接地前的着陆拉平期间，和飞机离地加速到爬升速度的起飞期间)。当机翼收到地面效应的影响时，上洗流和下洗流以及翼尖涡流都会减弱。由于翼尖涡流的减弱，诱导阻力也降低。当机翼位于四分之一翼展高度时，诱导阻力大约降低25%，当机翼高度等于十分之一翼展时，诱导阻力大约降低50%。在寄生阻力为主导的高速飞行时，诱导阻力只是总阻力的一小部分。因而，在起飞和降落期间，地面效应的影响是更大的考虑。如图9-14飞行员航空知识手册第232 页假设飞机维持恒定迎角和空速下降到地面效应里，将会发生如下影响：由于阻力的降低，将需要更小的机翼迎角来产生相同的升力系数，或者，如果维持恒定的机翼迎角，机翼的升力系数将会增加。作为阻力降低的结果，在低速时需要的推力也会降低。水平尾翼下洗流的减弱会降低升降舵的有效性。它可能引起机头下沉的趋势，这样就要求方向舵更加的向上来平衡飞机。在大多数情况下，地面效应会导致静压源压力的增加，引起空速和高度的较低指示。飞行员航空知识手册第233 页在飞机以恒定迎角进入地面效应的拉平期间，飞机将会经历升力系数的增加。因此，会经历到“漂浮”的感觉。由于地面效应中的阻力降低，拉平期间的任何过速都可能导致一个相当长的“漂浮”距离。如果正在执行有功率进近，当飞机下降进入到地面效应时，应该降低功率设定以避免飞过了预期的接地点。起飞期间，飞机离开地面效应会遇到和进入地面效应相反的情况。例如，飞机离开地面效应时会：要求增加迎角，以维持相同的升力系数发生诱导阻力的增加，进而要求推力增加，发生飞机有机头上仰的趋势，这要求升降舵行程降低来配平飞机，因为在水平尾翼的下洗流增强【压力差增加，尾翼向下的力增加，进而导致机头有上仰的趋势，但是要控制不能过分上仰。】一般还会遇到静压源压力降低和指示空速增加。由于地面效应中阻力降低，飞机好像能够以低于推荐的空速起飞。然而，当飞机以不足的空速飞出地面效应高度时，最初的爬升性能由于阻力增加而被证明是临界的。在例如高密度高度，高温和最大总重的极端情况下，飞机可能以不足的空速升空，但是却不能飞出地面效应。进而，飞机可能飞越不了障碍物，或者可能又跌落(settle back)到跑道。在边际条件下，飞机以推荐的空速起飞能够提供足够的初始爬升性能，这点很重要。如果跑道足够长，或者没有障碍物存在，地面效应可以通过利用降低的阻力来改进最初的加速而作为它的优点。地面效应对于正常飞行运行在柔软而粗糙的场地起飞和着陆的性能非常重要。从这些表面起飞的程序要转换成地面运行期间机翼上尽可能多的重量，和获得真实飞行速度前借助于地面效应的起飞。那么就必须逐渐的降低迎角，直到在努力爬升离开地面效应前获得正常的空速。反向命令区域飞机的空气动力学特性从总体上确定了不同飞行条件下的功率需求，而发动机的实际能力总体上确定了不同飞行条件下的可用功率。当飞机处于稳定的水平飞行时，必定获得了平衡条件。当升力等于重力，动力所设定的推力等于飞机阻力的时候就能获得不加速状态的飞行。以不同的速度飞行在恒定的高度上为获得平衡所需要的功率用功率需求曲线表示。功率需求曲线说明了这样的一个事实，即在接近失速的低速或者最小可控空速时，稳定水平飞行所需要的功率设定是非常高的。正常控制区(region of normal command)的飞行含义是当保持在恒定高度时，空速越高要求的功率设定也就越高，空速越低要求的功率设定也就越低。大多数飞机的飞行(爬升，巡航和机动)是控制在正常控制区。反向控制区(region of reversed command)的飞行含义是较高的空速需要较低的功率设定，而较低的空速需要较高的功率设定来保持恒定的高度。它的意思不是说功率的降低将会导致空速降低。在飞行的低速阶段会遇到反向控制区。低于最大续航时间速度(功率曲线的飞行员航空知识手册第234 页最低点)的飞行速度随空速降低需要较高的功率设定。由于随着空速降低而要增加需求功率设定和正常控制的飞行相反，位于最小需求功率设定的速度和失速速度(或最小可控速度)之间的飞行速度机制用术语反向控制区表示。在反向控制区，为了保持稳定的飞行，随着空速的降低，必须要同时增加功率设定。图9-15 中最大可用功率显示为一条曲线。较低的功率设定，例如巡航功率，也会显示出类似的曲线。需求功率曲线的最低点表示在这个速度上最低制动马力可以维持水平飞行。这用术语最好续航时间空速(best endurance airspeed)表示。一架以低空速，高俯仰姿态有功率进近的飞机着陆于短场跑道，这是运行在反向控制区的例子。如果将要发生无法接受的高速下降，飞行员有可能通过增加功率来降低或停止下降。但是如果不使用额外的功率，那么飞机将可能失速或者着陆时不能拉平。在这种情况下只通过降低飞机机头来重新获得飞行速度而不使用功率，那么将会导致快速的下降速度，相应的高度也就不能维持。如果在软场地起飞或者爬升中，例如，飞行员在没有获得正常的爬升俯仰姿态和空速的条件下就视图飞出地面效应，那么飞机可能以危险的低高度不经意的进入了反向控制区。即使是使用了满功率，飞机或许也不能爬升或者甚至不能维持高度。这种情况下飞行员唯一可以依靠的就是为了增加速度而放低飞机的俯仰姿态，这将不可避免的导致高度的损失。当以低飞行速度运行在反向控制区时，飞机驾驶员必须对空速的准确控制予以特别注意。跑道表面和坡度跑道条件影响起飞和着陆性能。典型的，性能图表信息是假设跑道表明是铺设的，水平，光滑且干燥。因为没有两条跑道是一样的，一条跑道的表明不同于另一条，例如跑道的梯度或者斜度。如图9-16飞行员航空知识手册第235 页跑道表面随机场不同而差别很大。碰到的跑道表明可能是混凝土的，沥青的，沙砾的，泥土的或者草地的。具体机场的跑道表明在机场/设施目录中说明。任何不坚硬和光滑的跑道表面都会增加起飞时的地面滑跑距离。这是因为轮胎不能在这样的跑道上顺利的滚动。轮胎会陷入松软的，草地的或者泥泞的跑道上。道面上的坑洼不平或者车辙会称为跑道上轮胎运动不畅的原因。诸如泥浆，积雪，或者积水这些障碍都会降低飞机沿跑道的加速性能。尽管多泥的和潮湿地面条件可以降低轮胎和跑道之间的摩擦力，它们也会称为障碍，降低了着陆距离。如图9-17飞行员航空知识手册第236 页当面对不同的跑道类型时，制动效果是另一个考虑因素。跑道表面条件影响飞机的制动能力。应用于刹车且轮胎不打滑时的功率大小被称作制动有效性。确保跑道的长度足够起加速，且当得知跑道低于理想跑道表面条件时确保跑道长度足够着陆减速。跑道的倾斜度或坡度是跑道高度随跑道长度的变化量。坡度用百分比表示，例如3%坡度。这个意思是每100 英尺跑道，跑道高度变化3 英尺。一个正的坡度表示跑道高度增加，而负的坡度表示跑道高度的降低。上坡的跑道会阻碍加速，导致起飞时地面滑跑距离较长。然而，着陆在上坡跑道通常会减少着陆滑跑距离。下坡跑道有助于起飞时的加速，导致起飞距离缩短。着陆时则反之，当着陆在下坡跑道时会增加着陆距离。跑道坡度信息包含在机场/设施目录中。如图9-18跑道上的水和动态打滑跑道上的水会降低轮胎和地面之间的摩擦力，也会降低制动效率。当轮胎打滑时，制动能力就完全失去，因为一层水隔开了轮胎和跑道表面。当跑道被冰覆盖时，也会失去制动效率。当跑道是湿的，飞行员会面临动态打滑。动态打滑是一种状态，这时飞机的轮胎在一层水上滚动而不是在跑道面上。因为打滑的轮子没有接触跑道，基本不能实现制动和方向控制。为了帮助使动态打滑降到最低，一些跑道开了凹槽以助于排出积水；但是大多数跑道没有。轮胎压力(译者注：这里是指轮胎对跑道表面的压强，而不是内部的气压。)是动态打滑中的一个因素。飞行员航空知识手册第237 页根据图9-19 的简单公式，飞行员可以计算节为单位的最小速度，在这个速度将发生打滑。简单来说，最小打滑速度是通过主轮轮胎压力的平方根乘以9 得到的，胎压单位是磅每平方英寸。例如，如果主轮轮胎压力是36 磅每平方英寸，那么飞机将在54 节(36 的平方根为6，6 乘以9 等于54)速度的时候开始打滑。以高于推荐的接地速度着陆将使得飞机的打滑可能性更大。而且一旦开始打滑，在低于最低的初始打滑速度以下还会打滑。(译者注：通常会发现，最大静摩擦力会大于滑动摩擦力，这也是一旦打滑后，即使速度低于最小初始打滑速度时还能继续打滑的主要原因。)在潮湿的跑道上，方向控制可以通过迎风降落来优化。应该避免生硬的控制。当跑道是潮湿的，着陆前做好制动问题的准备，准备好应付打滑。选择一个最和风向对齐的跑道来降落。此时机械的制动可能是低效的，因此空气动力学制动应该能发挥它的全部优势。(译者注：潮湿的地面不利于使用主轮刹车制动，因为容易打滑，所以要充分利用迎风的阻力来制动。)

帅哥 发表于 2009-1-16 14:18:26

起飞和着陆性能飞行员导致的飞机事故大多数发生在飞行的起飞和着陆阶段。由于这个事实，飞行员就必须熟悉所有影响飞机起飞和着陆性能的变化因素，在这些飞行阶段必须努力做到准确而专业的操作程序。起飞和着陆性能是加速和减速运动的一种状态。例如，在起飞期间，飞机从零速度起飞加速至起飞速度而升空。在降落期间，飞机以着陆速度接地，减速至零速度。起飞或者着陆性能的重要因素如下列：􀁺 起飞或着陆速度一般的是失速速度或者最小飞行速度的函数。􀁺 起飞或着陆滑跑期间的加速或减速的快慢。任何物体的加速和减速直接的和力的不平衡而正比例变化，而随物体的质量反比变化。􀁺 起飞或这着陆滑跑的距离是加速/减速和速度这两者的函数。飞行员航空知识手册第238 页起飞性能最小起飞距离是任何飞机运行的主要影响，因为它确定了跑道要求。最小起飞距离是通过以某一最小安全速度起飞来得到的，这个最小安全速度允许失速速度之上的足够富余，提供符合要求的控制和初始爬升率。一般的，升空速度是飞机起飞设定条件下的失速速度或者最小可控速度的某一固定百分比。同样地，升空将发生在某一特定的升力系数和迎角数值。根据飞机的特性，升空速度约是失速速度或者最小可控速度的1.05 到1.25 倍。为计算特定升空速度时的最小起飞距离，在起飞滑跑期间作用于飞机的力必须提供最大加速度。作用于飞机的各种力可能受到或者不受到飞行员的控制，特定的飞机可能需要不同的程序来维持起飞加速在最大值。发动机推力是提供加速的主要力量，对于最小起飞距离，输出推力应该是最大值。只要飞机有速度就会产生升力和阻力，升力和阻力的值依赖于迎角和动态压力。除了正确的程序的重要因素之外，还有很多其他变量影响飞机的起飞性能。在起飞滑跑期间改变起飞速度或加速度的任何细节都会影响起飞距离。例如，总重量对起飞距离的影响是重大的，在预测飞机的起飞距离时必须彻底的考虑这个因素。可以认为增加的总重量对起飞性能有三方面的影响：1. 较高的升空速度2. 要加速更大的质量3. 增加的减速力量(阻力和地面摩擦力)如果总重量增加，就需要更大的速度来产生更大的使飞机以起飞升力系数升空的升力。作为总重量变化的影响的例子，起飞重量增加21%将需要升空速度增加10%来支持更大的重量。总重量的变化将改变有效加速力，也改变了被加速的总质量。如果飞机有相对较高的推重比，有效加速力的变化就会很小，而且对加速的主要影响是由于质量的变化。起飞距离随总重量的平方而缓慢变化。例如，起飞总重量的10%增加将导致：􀁺 需要起飞速度增加5%􀁺 加速度至少降低9%􀁺 起飞距离至少增加21%对于高推重比的飞机，起飞距离的增加可能大约为21%到22%，但是对于推重比相对较低的飞机，起飞距离的增加将大约为25%-30%。如此强烈的影响要求预测起飞距离时充分考虑总重量这个因素。风对起飞距离的影响是很大的，在预测起飞距离时也必须充分的考虑。迎风的影响是使飞机能够以较低的地面速度达到升空速度，而顺风的影响是要求飞机获得更大的地面速度才能达到升空速度。飞行员航空知识手册第239 页为起飞空速10%的迎风风速会减少起飞距离大约为19%。然而，起飞空速10%的顺风风速将会增加起飞距离大约21%。当迎风速度是起飞速度的50%时，起飞距离将大约是无风时起飞距离的25%(降低了75%)。风对着陆距离的影响和对起飞距离的影响是一样的。图9-20 用起飞或着陆距离的百分比变化和风速对起飞或着陆速度比率的函数，说明了风的综合影响。【横轴为风速对起飞或着陆速度的比率，纵轴是起飞或着陆距离的百分比变化量】当跑道长度和起飞距离处于临界时，合适的起飞速度的影响是特别重要的。在飞机飞行手册/飞行员操作手册中指定的起飞速度是一般的最小安全速度，飞机可以以这个速度升空。任何以低于推荐速度起飞的努力将意味着飞机可能失速，变得难以控制，或者初始爬升率非常低。在某些情况下，过大的迎角可能使飞机不能飞出地面效应。另一方面，起飞时过大的空速可能提高初始爬升率和飞机的操纵感，但是会引起起飞距离的不必要增加。假设加速度实质上不受影响，那么起飞距离将随着起飞速度的平方变化。因此，空速超出10%将会增加起飞距离21%。在大多数临界起飞条件下，起飞距离如此的增加是禁止的，飞行员必须坚持使用推荐的起飞速度。压力高度和环境温度的影响主要的确定了密度高度和它对起飞性能的影响。而温度对发动机性能的某些指标的影响同时被适当修正的话，那么就确定了密度高度对起飞性能的具体影响。密度高度的增加将对起飞性能产生两方面的影响：1. 更大的起飞速度2. 降低推力，而且减少了有效加速力。飞行员航空知识手册第240 页如果一架给定重量和配置的飞机运行在海平面之上更高的高度，飞机将仍然要求动态压力以起飞升力系数升空。因此，飞机在这个高度上将以和在海平面高度上相同的指示空速起飞，但是由于空气密度降低了，真实空速将会更大。【空气密度降低之后，只有运动的更快才能产生更大的冲压力，指示空速读数才会更大。】密度高度对发动机推力的影响很大程度上依赖于发动机类型。标准海平面之上的高度增加将使非增压的往复式发动机的功率输出立即降低。但是，标准海平面之上的高度增加将不会使增压的往复式发动机输出功率降低，直到高度超过了临界运行高度。对于这些随高度增加而推力降低的发动机，有效加速力和加速度的影响可以近似的假设直接随空气密度变化。实际上，这个假定的变化也接近近似对高推重比飞机的影响。为了准确的计算起飞滑跑距离，必需正确的计算压力高度(外业高程是一个不合格的代替数值)和温度。大多数起飞性能的临界条件是高总重量，高海拔高度，高温度，和不利风向这些因素的某种组合的结果。在所有情况下，飞行员必须利用飞机飞行手册/飞行员操作手册中的性能数据准确的计算起飞距离，不管可用的跑道是什么情况，都要努力做到完美而专业的起飞程序。在使用飞机飞行手册/飞行员操作手册中的数据计算起飞距离时，必须给出下列主要的考虑因素：􀁺 压力高度和温度 – 为了计算密度高度对起飞距离的影响􀁺 总重量 – 对起飞距离有很大的影响􀁺 风 – 由于风或沿跑道的风分量，有很大的影响􀁺 跑道坡度和状况 – 斜坡的影响以及诸如冰或雪之类的减速效果的因素。着陆性能在很多数情况下，一架飞机的着陆距离将确定飞行运行的跑道要求。最小着陆距离是通过以某一最小安全速度着陆而得到的，这个速度在失速之上留有足够的余度，能够提供满意的控制和复飞能力。总的来说，着陆速度是飞机以着陆设定条件下的失速速度或者最小可控速度的某一固定百分比。如此，着陆是在某一特定的升力系数值和迎角时实现的。具体的数值将依赖于飞机的特性，但是，一旦确定之后，数值就独立于重量，高度和风。为得到特定着陆速度下的最小着陆距离，作用于飞机的力在着陆滑跑期间必须提供最大减速能力。着陆滑跑时作用于飞机的力可能需要不同的程序来维持着陆减速在最大值。必须区分最小着陆距离的程序和在相当长的跑道上常规着陆的差别。最小着陆距离是通过飞机产生持续的峰值着陆减速而得到的；即，广泛使用刹车来获得最大减速性能。另一方面，在相当长的跑道上进行常规着陆的滑跑允许广泛的使用气动阻力来使得轮胎和制动器的磨损降到最低。如果气动阻力足够让飞机减速，那么它可以用于着陆的早期阶段而不同于使用刹车；例如，持续的猛烈使用刹车和轮胎会导致受损，但是气动阻力却是免费的，使用的时候也不会有磨损。气动阻力只可以应用于减速到接地速度的60%到70%。当速度小于接地速度的60%到70%时，气动阻力就非常的小，基本没什么用，就必须使用刹车来让飞机产生持续的减速。因为在着陆滑跑期间的目标是减速，那么发动机推力就应该是最小可能飞行员航空知识手册第241 页的正值(在反推力的情况就应该是最大可能的负值)。除了正确的程序这个重要因素之外，很多其他变数也影响着陆性能。在着陆滑跑期间任何改变着陆速度或者减速率的因素都会影响着陆距离。总重量对着陆距离的影响是确定着陆距离的主要因素之一。变重的总重量的一个影响是需要更大的速度来维持飞机处于着陆迎角和升力系数。作为总重量变化的影响的一个例子，着陆重量增加21%就需要着陆速度增加10%来支持更大重量。当考虑最小着陆距离时，制动器摩擦力在着陆滑跑时占主导地位，对于大多数飞机的设定，制动器的摩擦力是减速的主要来源。最小着陆距离将随总重量直接正比变化。例如，着陆总重量增加10%将会导致􀁺 着陆速度增加5%􀁺 着陆距离增加10%与此相关的意外情况是重量和制动器摩擦力之间的关系。风对着陆距离的影响很大，在预测着陆距离时要充分考虑。由于飞机将以独立于风的特定空速着陆，风对着陆距离的主要影响就归于飞机接地时的地速变化。风对着陆时减速的影响和对起飞时加速的影响是一样的。为着陆速度10%的迎风将会降低着陆距离大约19%，但是着陆速度10%的顺风将会增加着陆距离大约21%。图9-20 说明了这个大体的影响。压力高度和周围温度的影响是计算密度高度和他们对着陆性能的影响。密度高度的增加将会增加着陆速度但是不会改变净阻力。因此，这个高度的飞机将以和在海平面相同的指示空速着陆，但是由于密度高度降低，真空速将会更大。由于飞机在这个高度以相同的重量和气动压力着陆，着陆滑跑的整个过程中阻力和制动器摩擦力和在海平面时有相同的值。只要条件处于制动器的能力之内，净阻力就是不改变的，减速就和在海平面着陆时相同。既然高度的增加不会改变减速，密度高度对着陆距离的影响实际上归于更大的真空速(TAS)。在5000 英尺海拔高度时的最小着陆距离将会比在海平面时的最小着陆距离大16%。着陆距离随高度每增加1000 英尺大约增加3.5%。为准确的计算着陆距离就必须正确的计算密度高度。当跑道长度和着陆距离处于临界时，合适的着陆速度的影响是重大的。飞机飞行手册/飞行员操作手册中指定的着陆速度一般是飞机可以着陆的最小安全速度。任何低于指定速度的着陆尝试可能意味着飞机将会失速，难以控制，或者导致较高的下降率。另一方面，以过大的速度着陆可能稍微增加了可控性(特别是在侧风时)，但是会导致不期望的着陆距离增加。着陆速度超出10%将会导致着陆距离至少增加21%。过大的速度也让制动器承受过大的工作负载，因为必须消耗额外的动能。而且，额外的速度导致正常的地面姿态下的阻力和升飞行员航空知识手册第242 页力增加，增加的升力将会降低制动器表面的正常力。【升力增加，导致制动器和跑道之间的压力减小，导致摩擦力降低，进而制动效果降低。】这个速度范围内接地后的立即减速会收到损失，很可能轮胎在这点制动时发生爆裂。着陆性能的大多数临界条件是一些因素组合的结果，如高的总重量，高密度高度，和不顺利的风。这些条件导致了最大的着陆距离，为制动所需要的能量消耗提供了临界水准。在所有情况下，准确的预测最小着陆距离来和可用的跑道长度比较是非常必要的。一个完美而职业化的着陆程序是必须的，因为飞行的着陆阶段飞行员导致的飞行事故比飞行的其他任何单一阶段都要多。根据飞机飞行手册/飞行员操作手册中的数据计算最小着陆距离时，必须给出下列的考虑事项：压力高度和温度 – 为了计算密度高度的影响总重量 – 它确定了着陆的标定空速(CAS)风 – 由于风或者沿跑道的风分量而成为一个大的影响跑道坡度和状况 – 为跑道坡度的常规值而做的小的修正，但是雪，冰和柔软地面有重要影响。

帅哥 发表于 2009-1-16 14:18:46

性能速度真空速(TAS) – 飞机相对于它所在的空气团的飞行速度。指示空速(IAS) – 空速指示器上观察到的飞机速度。这是一个指示器误差，安装误差和压缩性误差未经修正的空速。标定空速(CAS) – 安装误差和仪表误差经过修正后的空速指示器读数。在海平面标准大气条件下标定空速等于真空速。空速指示器上不同设计的速度标记可能是IAS 或者CAS。等效空速(EAS) – 安装误差和仪表误差以及特定高度上绝热的可压缩流修正后的空速指示器读数。在海平面标准大气条件下EAS 等于CAS。Vs0 – 经校定的停车失速速度或者飞机在着陆设定时维持可控性的最小稳定飞行速度。Vs1 – 经校定的停车失速速度或者飞机在指定的设定时维持可控性的最小稳定飞行速度。Vy – 在这个标定空速飞机在每单位时间内可以获得最大的高度增加。这个最佳爬升率速度通常地会随着高度的增加而缓慢降低。Vx – 在这个标定空速飞机在一个给定的水平距离内可以获得最高的高度。这个最佳爬升角速度通常地会随着高度的增加而缓慢增加。Vle – 起落架放下时飞机可以安全飞行的最大标定空速。这是一个涉及到稳定性和可控性的问题。飞行员航空知识手册第243 页Vlo – 起落架可以安全的放下和收起的最大标定空速。这是一个涉及到在放下和收起起落架时作用于工作机械结构上的气动载荷的问题。Vfe – 机翼襟翼位于一个规定的伸出位置时允许的最高标定空速。这是因为要考虑作用于襟翼结构上的气动载荷。Va – 标定的设计机动速度。这是作用限定的载荷(阵风或者是控制面的完全偏转)而不会导致结构损坏的最大速度。Vno – 正常运行或者最大结构巡航速度时的最大标定空速。以这个速度飞行时，超出限制的载荷因子可能导致飞机结构的永久变形。Vne – 永远也不应该超过的标定空速。如果试图以超过这个速度的空速飞行，可能导致结构性损坏或者结构性故障。性能图表性能图表给飞行员计算飞机的起飞，爬升，巡航，和着陆性能。制造商提供的这些图表包含在飞机飞行手册或者飞行员操作手册中。制造商在这些图表上提供的信息从一架飞机的测试飞行中收集的，测试飞行是在常规飞行条件下且驾驶技能为平均水平，飞机和发动机处于良好工作状态。工程师记录下飞行数据，然后根据飞机在测试飞行中的表现制作性能图表。通过使用这些性能图表，飞行员可以计算起飞和着陆需要的跑道长度，飞行中将要使用的总燃油量，以及到达目的地需要的时长。记住这点很重要，如果飞机不具备良好工作状态或者运行在不利条件下，图表上的数据将是不准确的。因此，如果飞机未处于良好运行状态或者驾驶技能低于平均水平，那么必须要考虑补偿性能数据。每一架飞机的行为都是不同的，因此有不同的性能数据。在每次飞行前要计算飞机的性能，这是因为每次的飞行也是不同的。每一个图表都是基于某种条件的，且包含如何把这些信息应用于飞行条件的说明。阅读每一种图表并且理解如何用它这个技能是很重要的。还要阅读制造商提供的随附指南。要获得如何使用这些图表的解释，请参考制造商为特定图表提供的例子。如图9-21飞行员航空知识手册第244 页制造商提供的信息是非标准化的。信息可能包含在表格格式中，而其他信息可能包含在曲线图中。有时候，组合的曲线图把两个或者多个曲线图组合到一张曲线图里来校正飞行的多种条件。复合的曲线图让飞行员用一张图就可以计算密度高度，重量和风变化时的飞机性能。由于可以从这种图表中分析出大量的信息，非常准确的阅读这种图表就很重要。一开始的一个小误差会导致最后的一个大差错。本章的后续部分包含总体上的飞机性能信息，还要讨论图表包含了什么信息，以及用直接阅读和插值法如何分析图表中的信息。每一个图表都包含了制定飞行计划时应该使用的非常有价值的信息。用于飞行所有方面的表格，曲线图和复合曲线图格式的例子也会被讨论。插值法并非图表上的所有信息都是容易分析的。一些图表要求用插值法来发现特定飞行条件下的信息。插值法信息意思是通过使用已知的信息，飞行员可以计算中间信息。然而，飞行员有时把从图表得到的数字四舍五入成一个更加保守侧数字。使用稍微更加不利的条件的数字能够提供性能信息的合理估计，还提供了少许安全余量。下面的说明是一个从起飞距离图获得插值法信息的例子。如图9-22密度高度图使用密度高度图计算起飞机场的密度高度。使用图9-23 来计算基于给定信息的密度高度。飞行员航空知识手册第245 页示例问题1机场海拔高度……………………………………………….5883 英尺外部大气温度(OAT)………………………………………..70 华氏度高度计读数………………………………………………….30.10 英寸汞柱首先，计算压力高度转换。在高度计标题下查找30.10。查看对应的第二列的读数。其值为“-165” 。因此， 必须从机场海拔高度减去165 英尺， 则压力高度为5718(5883-165=5718)英尺。下一步，沿图标的底线刻度查找外部空气温度。从70 华氏度位置划一条直到5718 英尺压力高度线，其位置大约是5000 英尺到6000 英尺这两飞行员航空知识手册第246 页根线之间上部的三分之二位置。再从这个点向图表的左侧划一条线，就可以读出近似的密度高度。近似的密度高度为7700 英尺。起飞图表起飞图标典型的有好几种格式。飞行员通过使用它们来计算飞机在不使用襟翼或者特定襟翼设定下的起飞距离。飞行员也可以计算无襟翼起飞飞越50 英尺高障碍物地点的距离，以及有襟翼时飞越50 英尺障碍物的距离。起飞距离图表的信息是按照不同的飞机重量，海拔高度，温度，风，以及障碍物高度而提供的。示例问题2压力高度………………………………………………………..2000 英尺外部大气温度(OAT)……………………………………………22 摄氏度起飞重量………………………………………………………..2600 磅迎风速度………………………………………………………..6 节障碍物高度……………………………………………………..50 英尺障碍物参考图9-24。这个图标是一个复合的起飞距离图表。它在一张图中考虑了压力高度，温度，重量，风和障碍物。首先，沿着22 摄氏度向上的直线直到和2000 英尺高度线相交。从这个交点，划一条直跨到第一条黑色参考线的直线。继续从参考点以斜线方向顺着周围的线条划，一直到和对应的重量线相交。从2600 磅的交点，划一条直线直到它到达第二条参考线。再次，顺着斜线的方向直到到达6 节迎风的标记处。沿直线到达第三个参考线，从这个位置向两个方向划一条线。第一，划一条直线来计算地面滑跑距离。下一步，再次沿着斜线直到它到达对应的障碍物高度。在这个例子中，它是50 英尺障碍物。因此，划一条斜线到图标的远边。其结果是600 英尺滑跑距离和飞越50 英尺障碍物的总距离为1200 英尺。要飞行员航空知识手册第247 页查找升空和飞越50 英尺障碍物对应的起飞速度，要参考图标顶部的表格。在这个例子中，2600 磅时的升空速度将是63 节，飞过50 英尺障碍物的速度将是68 节。示例问题3压力高度………………………………………….3000 英尺外部大气温度……………………………………..30 摄氏度起飞重量…………………………………………..2400 磅迎风………………………………………………..18 节参考图9-25。这是一个用于短场地起飞的起飞距离图例子。对于这个图，首先查找起飞重量。找到2400 磅后，从图表的左侧开始读到右侧。起飞速度在第二列，在第三列的压力高度下，查找3000 英尺的压力高度。仔细的顺着这行向右侧找，直到找到温度一栏下的30摄氏度。地面滑跑总距离读数为1325 英尺，飞过50 英尺障碍物要求的总距离是2480 英尺。在这一点，有18 节迎风风速。阅读说明部分的第二点，它说对每9 节迎风要降低距离10%。对于18 节的迎风，必须降低距离20%。1325 英尺乘以20%等于265 英尺，然后从总距离中减去，得到1060 英尺。重复这个步骤来计算飞越50 英尺障碍物需要的总距离。地面滑跑距离是1060 英尺，飞越50 英尺障碍物所需要的总距离是1984 英尺。爬升和巡航图表爬升和巡航图信息是基于同样类型的一架飞机进行的实际飞行测试。当计划一次越野飞行而计算性能和飞机的燃油消耗时，这个信息是相当有用的。制造商为爬升和巡航性能制作了几个不同的图表。这些图表会包含从燃油，时间和距离到爬升，巡航时的最好功率设定到巡航飞行员航空知识手册第248 页航程性能的一切。检查爬升性能的第一个图表就是一张燃油，时间，和距离-爬升图。这个图会给出爬升期间使用的燃油量，完成爬升所需要的时间，爬升过程 所要经过的地面距离。要使用这个图表，获得出发机场和巡航高度的信息。使用图9-26，基于它来计算燃油，时间和爬升的距离。示例问题4出发机场压力高度………………………………………..6000 英尺出发机场外部大气温度(OAT)……………………………..25 摄氏度巡航压力高度……………………………………………10000 英尺巡航外部大气温度(OAT)…………………………………..10 摄氏度首先，查找出发机场的信息。沿图表的底部左手边查找出发机场的OAT。顺着25 摄氏度的线一直向上，直到和对应的压力高度6000 英尺线相交。继续这条线向右侧和全部的三条燃油，时间，距离线相交。从高度和燃油，高度和时间线的交点划一条向下的直线，第三条线在高度和距离的交点。读数应该是3.5 加仑坛友，6.5 分钟的时间和9 海里距离。下一步，重复这个步骤来查找巡航高度信息。读数应该是6.5 加仑燃油，11.5 分钟时间和15 海里距离。使用每组燃油，时间和距离的数字和另一个相减(6.5-3.5=3 加仑燃油)。即要消耗3 加仑燃油，5 分钟时间来爬升到10000 英尺。在这个爬升中，前进的距离是6 海里。记住，根据图表顶部的说明，这些数字没有考虑风的影响，而且假设使用最大的持续功率。下一个例子是燃油，时间和距离-爬升表。对于这个表格，使用和前一个图表一样的基本标准。然而，必须用不同的方式来查找信息。参考图9-27 来解决下面的示例问题。示例问题5飞行员航空知识手册第249 页出发机场压力高度……………………………………………….海平面出发机场OAT……………………………………………………22 摄氏度巡航压力高度……………………………………………………8000 英尺起飞重量…………………………………………………………3400 磅首先，查找图表第一栏中给定的重量3400。移到压力高度栏来查找海平面高度数字。在海平面，其数字为0。下一步，看一下和巡航高度8000 英尺对应的行。通常的，飞行员会从另一组数据减去这两组数字，但是假设的事实海平面读数为0，可以知道从海平面爬升到8000 英尺需要的时间为10 分钟。也可以知道会使用21 磅燃油且爬升期间前进20 海里。然而，温度是22 摄氏度，它比标准温度15 度高出7 摄氏度。这个图表的说明部分提示我们的结果必须对标准温度之上每7 度增加10%。结果乘以10%(10X10%=1)等于1。1+10=11。在考虑额外的10%之后，结果应该是11 分钟，23.1 磅燃油，距离为22 海里。请注意报告的燃油是以磅为单位的，而不是加仑。航空燃油为每加仑6 磅，因此23.1磅的燃油等于3.85 加仑的燃油。(23.1/6=3.85)下一个例子是巡航和航程性能图表。这种图表是设计用于计算特定巡航设定下的真空速，燃油消耗，续航小时数，和航程英里数。使用图9-28 来计算给定条件下的巡航和航程性能。示例问题6压力高度………………………………………………….5000 英尺飞行员航空知识手册第250 页RPM……………………………………………………….2400rpm燃油装载量……………………………………………………..38 加仑，没有储备燃油查找图表左边第一栏的压力高度5000 英尺。接着在第二栏找转速2400 的设定。顺着这行可以读出真空速TAS 为116mph，燃油消耗量是6.9 加仑每小时。按照这个例子，飞机装载了38 加仑的燃油，在这栏下可以看到续航小时为5.5 小时，航程英里数为635 英里。计划越野飞行时巡航功率设定表是很有用的。这个表格会给出正确的巡航功率设定和燃油流量以及在那个高度和空速下的空速性能数值。示例问题7巡航时的压力高度…………………………………………………6000 英尺OAT………………………………………………………………36 华氏度飞行员航空知识手册第251 页这个问题要参考图9-29。首先，在表格的左侧找出压力高度6000 英尺。顺着这行到表格的右侧的20 摄氏度(或36 华氏度)栏。在6000 英尺，转速设定为2450 将维持65%的连续功率，进气压力比读数为21.0 英寸汞柱，燃油流量为11.5 加仑每小时，空速为161节。另一种巡航图是最佳功率混合航程图。这个图表基于功率设定和高度给出最佳航程。使用图9-30，根据提供的条件查找65%功率且没有储备燃油时的航程。示例问题8OAT………………………………………………………….标准温度压力高度…………………………………………………….5000 英尺飞行员航空知识手册第252 页首先，到图表的左侧5000 英尺和标准温度线位置。顺着这个位置划线到右侧和有储备及无储备条件下的65%功率设定线相交。从两个交点划垂直线到图表的底部。在有储备燃油是的65%功率的航程大约是522 英里。无储备燃油是65%功率的航程应该是581 英里。

帅哥 发表于 2009-1-16 14:19:02

侧风和迎风分量图每一架飞机在认证前都是根据FAA 法规测试过的。飞机是由一般驾驶技能的飞行员在90度侧风风速达到0.2Vso 或者停车，襟翼和起落架都放下时的十分之二飞机失速速度条件下测试的。这就意味着如果飞机的失速速度是45 节，那么它必须能够在9 节90 度侧风速时着陆。最大的示范的侧风分量出版在飞机飞行手册/飞行员操作手册中。侧风和迎风分量图用来计算任何给定风向和风速时的迎风和侧风分量。示例问题10跑道…………………………………17风………………………………… 140 度25 节飞行员航空知识手册第253 页参考图9-23 来解决这个问题。首先，确定跑道和风向之间有多少角度偏差。已知跑道17是表示170 度方向，减去风向140 度，结果是30 度偏差。这就是风的角度。下一步，找到30 度标记从那里划一条线直到和正确的风速25 节相交。从交点划一条垂直线和横线。迎风分量是22 节，侧风分量为13 节。这个信息在起飞和着陆是非常有用，首要的是，如果特定的机场有多个跑道可以选择的话，要选择合适的跑道而不至于使飞机超出它的测试限制。着陆图表着陆性能受到和影响起飞性能类似的变量影响。补偿密度高度，飞机重量和迎风是有必要的。就像起飞性能图，着陆距离信息包含正常着陆信息和飞越50英尺障碍物的着陆距离。照例，阅读相关的条件和说明来确定图表信息的基础。记住，当计算着陆距离时着陆重量会不同于起飞重量。重量必须重新计算来补偿飞行期间使用的燃油量。示例问题11压力高度……………………………………….1250 英尺温度…………………………………………….标准温度(15 摄氏度)参考图9-33。这个例子使用了着陆距离表格。注意到1250 英尺的高度不在这个表格上。飞行员航空知识手册第254 页因此必须使用插值法来找到正确的着陆距离。压力高度1250 英尺是海平面和2500 英尺高度之间的一半。首先，找到海平面列和2500 英尺列。把海平面的总距离1075 英尺和2500 英尺时的总距离1135 英尺相加。结果除以2 得到1250 英尺时的距离。飞越50 英尺障碍物的总距离是1105((1135+1075)/2=1105)英尺。重复这个步骤来得到压力高度下的地面滑跑距离。地面滑跑距离应该是457.5 英尺。示例问题12OAT…………………………………………………57 华氏度压力高度……………………………………………4000 英尺着陆重量……………………………………………2400 磅迎风…………………………………………………6 节障碍物高度…………………………………………50 英尺使用给定的条件和图9-34 来计算飞机的着陆距离。这个图表是一个复合着陆距离图的例子，允许补偿温度，重量和迎风，顺风以及变化的障碍物高度。从查找图表左侧的华氏度刻度上正确的OAT 开始。直线向上到4000 英尺压力高度线。从这个交点横向移动到第一个黑色参考线。顺着线条的相同斜向知道正确的着陆重量。在2400 磅，继续横向直线到第二个黑色参考线。再次的，以斜向划一条线到正确的风分量，然后划横线到第三根黑色参考线。从这点，向两个方向划直线：一根横向确定地面滑跑距离，另一根斜线到正确的障碍物高度。这应该是900 英尺总滑跑距离，飞越50 英尺障碍物的总距离是1300 英尺。失速速度性能图表失速性能图是设计用于把握飞机在给定配置下要发生失速的速度。这种图表典型的会考虑倾斜角，起落架和襟翼的位置，和油门位置。使用图9-35 和随附的条件来查找飞机将要失速飞行员航空知识手册第255 页的速度。示例问题13功率………………………………….停车襟翼…………………………………放下起落架………………………………放下倾斜角………………………………45 度首先找出正确的襟翼和起落架设定。由于起落架和襟翼是放下的，所以要使用图表的下半部分。下一步，选择对应于停车状态的行。现在可以发现正确的倾斜角栏，即45 度倾斜角。失速速度是78 英里每小时，或者68 节。性能图为飞行员提供了有价值的信息。要好好利用这些图表。飞行员可以计算飞机在大多数飞行条件下的性能，这使得可以更好的计划每次的飞行。联邦法规全书(CFR)要求飞行员在任何飞行前要熟悉所有可用的信息。飞行员应该使用对飞行安全有帮助的信息。运输类飞机性能运输类飞机根据联邦法规全书14 章(14 CFR)的第25 部得到认证。第25 部的适航证书标飞行员航空知识手册第256 页准要求这些飞机有已被证实的性能水平和担保的安全余量，而不管它们所遵守的特定运行规章。运输类对非运输类性能要求的主要差别􀁺 完全的温度可说明性运输类飞机的所有性能图表要求起飞和爬升性能在考虑的全部温度影响下计算的。􀁺 爬升性能以爬升的百分比斜率表示运输类飞机的爬升性能表示为爬升的百分比斜率而不是以英尺每分钟爬升的数字计算。这个爬升的百分比斜率是性能的更加实用的表达方式，因为飞机的爬升角在障碍物间隔条件下是关键的。􀁺 升空技术的改变运输类飞机的升空技术允许在飞机升空后到达V2（起飞安全速度）。这之所以可能是因为这些飞机上的发动机有优良的加速能力和可靠性特性，也因为有更大的剩余功率。􀁺 性能要求适用于所有飞行阶段FAA 认证的所有运输类飞机，不管其他大小，必须按照一致的性能标准运行。这适用于商业运行和非商业运行。性能要求运输类飞机必须满足的性能要求如下：起飞􀁺 起飞速度􀁺 要求的起飞跑道􀁺 要求的起飞爬升􀁺 障碍物间隔要求着陆􀁺 着陆速度􀁺 要求的着陆跑道􀁺 要求的着陆爬升起飞计划下面是影响运输类飞机起飞性能的速度。飞行机组人员必须彻底的熟悉这些速度的每一个，以及它们在起飞计划中是如何使用的。飞行员航空知识手册第257 页速度 定义VS 失速速度，或者飞机可控条件下的最小稳定飞行速度。VMCG 地面上的最小控制速度，一个发动机不工作，(双方飞机上的关键发动机)，起飞功率在另一个发动机上，只使用空气动力学控制来作为方向控制。(必须小于V1)VMCA 在空中的最小可控速度，一台发动机不工作，工作的发动机处于起飞功率，向好引擎最大倾斜5 度V1 临界发动机故障速度或者决断速度。小于这个速度时引擎故障应该导致中断起飞；超过这个速度应该继续起飞滑跑。VR 这是飞机的抬前轮速度，开始进入起飞姿态。这个速度不能小于V1 或者小于1.05 倍VMC。当一个引擎故障时，它也必须让飞机在跑道尽头35 英尺高度上加速到V2。VLO 升空速度。在这个速度时飞机开始升空。V2 起飞安全速度，在要求的跑道距离尽头35 英尺高度必须达到这个速度。这本质上是飞机的最佳单发动机不工作时爬升角速度，应该保持到起飞后飞越障碍物，或者保持到至少离地400 英尺高度。VFS 结束段的爬升速度，它是给予单发动机不工作的爬升，没有设定(含义是起落架和襟翼都没有放下)，和最佳连续功率设定。每次起飞时都应该考虑到上面的所有V 速度。V1,VR,V2 和VFS 速度应该贴在驾驶舱可以看到，以便起飞时参考。起飞速度随飞机重量变化。起飞前的速度可以计算，飞行员必须首先确定最大允许起飞重量。可以限制起飞重量的三个因素是跑道要求，起飞爬升要求和障碍物间隔要求。跑道要求起飞的跑道要求会受下列因素影响：􀁺 压力高度􀁺 温度􀁺 迎风分量􀁺 跑道倾斜度或斜坡􀁺 飞机重量起飞要求的跑道必须基于在大多数临界点一台发动机失效的可能，即在V1(决断速度)。按照规章，飞机的起飞重量必须适应三个距离中最长的一个：1. 加速跑(Accelerate-Go)距离所有发动机设定在起飞功率时加速到V1 需要的距离，但是在V1 时遇到一台发动机故障且继续用剩余的发动机起飞。要求的跑道包括爬升到35 英尺高度要求的距离，在到达35 英尺时刻必须达到V2 速度。2. 加速停距离所有发动机设定在起飞功率时加速到V1 需要的距离，在V1 是遇到一台发动机故障，且中断起飞，且只用刹车动作来停下飞机(不考虑使用反推力)。3. 起飞距离飞行员航空知识手册第258 页所有发动机工作时完成起飞到35 英尺高度要求的距离。必须比一台发动机不工作时起飞要求的距离至少少15%。这个距离通常不是一个限制因素，因为它通常少于单个发动机不工作时的起飞距离。这三个要求的起飞跑道考虑在图9-36 中表示。平衡场地长度大多数情况下，飞行员将使用要求的起飞跑道的性能图，它会给出“平衡场地长度”信息。这个意思是图上显示的起飞距离包含加速跑和加速停距离。表示常规起飞数据的一个有效方法表示在图9-37 的表格图里。飞行员航空知识手册第259 页图9-37 中的图表显示了正常条件下要求的药品距离，且作为标准起飞的快速参考也很有用。不同重量和条件下的V 速度也显示了。对于非常规起飞条件，例如发动机防冰，刹车防滑不工作了，或者极端温度或者跑道有斜坡，飞行员应该参考飞机飞行手册中性能部分合适的起飞性能图。有其他的时候如非常高的重量和温度，那里的跑道要求可能由影响飞机停止能力的最大刹车动能限制而规定。在这些条件下，加速停止距离可能大于加速跑距离。使性能恢复到平衡场地起飞条件的程序是限制V1 速度使它不超过最大刹车动能速度(有时称为VBE)。这个程序也会导致允许起飞重量的降低。飞行员航空知识手册第260 页爬升要求在一个发动机不工作的条件下飞机到达35 英尺高度后，有一个要求即飞机能够以指定的爬升斜率爬升。这称为起飞航迹要求。必须基于一个发动机不工作爬升到离地1500 英尺高度来考虑飞机的性能。以要求的爬升斜率起飞的航迹侧面图的不同阶段和设定在图9-38 中图示。说明：爬升斜率最好表示为给定水平距离的垂直高度增加量。例如，2.4%的斜率意思是地面水平距离每前进1000 英尺则高度增加24 英尺。下面的对单发动机不工作时的爬升侧面图的简要解释对于理解图9-38 的图表会有所帮助。第一节这一阶段包含在要求的起飞跑道图中，从飞机升空点测量到跑道端点35英尺高度时的距离。最初的速度是VLO，在35 英尺高度的时候必须达到V2。第二节这是侧面图中最关键的一段。第二段是从35 英尺高度爬升到离地400 英尺高度。工作的发动机以全部起飞功率爬升，爬升速度为V2，且襟翼设定在起飞设定位置。这段要求的爬飞行员航空知识手册第261 页升斜率对双发飞机是2.4%，三发飞机是2.7%，四发飞机是3.0%。第三或者加速节在这一段，飞机要维持离地400 英尺以上，在继续爬升概貌之前从V2 加速到VFS 速度。襟翼在加速节的开始收起，功率尽可能长的维持在起飞设定(最大5 分钟)。第四或者最后节这阶段从400 英尺到地面以上1500 英尺高度，功率设定在最大连续功率。这阶段要求的爬升对双发飞机是1.2%的爬升斜率，对三发飞机是1.55%，对四发飞机是1.7%。

帅哥 发表于 2009-1-16 14:19:23

第二节爬升限制从35 英尺到400 英尺的第二节爬升要求是爬升阶段中最严格的(或者最难以满足的)。飞行员必须确保每次起飞都能满足第二节爬升。为了在较高的密度高度条件下获得这个性能，可能必须限制飞机的起飞重量。必须要理解的是，无论起飞跑道的实际可用长度是多少，必须调整起飞重量得以满足第二节爬升要求。一个发动机不工作时飞机可能能够升空，但是它还必须能够爬升和飞越障碍物。尽管在较低的海拔高度时第二节爬升可能不会表现出很大的问题，在更高海拔的机场和较高的温度时，计算要求的起飞跑道距离之前，应该参考第二节爬升图来计算对最大起飞重量的影响。航空运输障碍物间隔要求法规要求1958 年9 月30 日以后认证的大型运输类涡轮机动力类飞机以一个重量起飞，能够使净起飞航迹(一个发动机不工作)飞越垂直高度至少35 英尺的障碍物，或者机场边界内至少200 英尺水平距离，通过边界后至少300 英尺水平距离。起飞航迹被认为是从起飞距离端点的起飞地面之上35 英尺处开始，延伸到起飞中飞机距离起飞地面1500 英尺高的一点，或者在从起飞想航路配置的过渡已经完成的那一点。净起飞航迹是实际起飞航迹的每一点高度减去一定百分比，对于双发飞机为0.8%，三发飞机为0.9%，四发飞机为1.0%。因此航空运输飞行员不仅要负责确保跑道足够在一个发动机不工作起飞(平衡场地长度)使用，以及满足要求的爬升斜率的能力；他们还必须也确保飞机能够安全的飞越任何可能在起飞航迹上的障碍物。净起飞航迹和要求的障碍物间隔如图9-39 所示。飞行员航空知识手册第262 页计算净起飞航迹性能的常规方法是合计每一个爬升阶段要求的总地面距离 和/或使用飞机飞行手册中的障碍物间隔性能图。尽管在正常使用的机场障碍物间隔要求很少是一个限制，但在临界条件时也经常是一个相当重要的考虑，例如较高的起飞重量和/或高密度高度。考虑以2.4%的爬升斜率，增加1500 英尺高度那么水平距离要前进10.4 海里。起飞要求小结为了确定一架运输类飞机的允许起飞重量，在任何飞机场，必须考虑下列因素：􀁺 机场压力高度􀁺 温度􀁺 迎风分量􀁺 跑道长度􀁺 跑道坡度和倾斜度􀁺 航迹的障碍物一旦知道上述的详细信息且应用于适当的性能图表，就有可能计算出最大允许起飞重量。这个重量就是下列条件允许的最大重量中的较低的一个：􀁺 要求的平衡场地长度􀁺 发动机不工作爬升能力(受限制的第二节)􀁺 障碍物间隔要求在实践中，在低海拔机场起飞重量的限制通常是归于跑道长度限制；发动机不工作爬升限制高海拔机场的最常见限制。必须观察所有对重量的限制。由于飞机的燃油和载荷复合重量可能接近最大起飞重量的一半，降低燃油重量来满足起飞限制通常是可能的。然而，完成了这步，必须重新计算燃油和航程减少后的飞行计划。着陆性能和在起飞计划中一样，必须考虑着陆时的特定速度。这些速度如下所示：飞行员航空知识手册第263 页水平状态速度 定义VSO 着陆设定下的失速速度或者最小稳定飞行速度。VREF 着陆设定时失速速度的1.3 倍。在跑道尽头50 英尺高度要求这个速度。进近爬升 进近爬升速度是在进近设定下能够得到最好爬升性能的速度，条件是一个发动机不工作，而运行的发动机设定在最大起飞功率。这个配置下要求的爬升斜率是对于双发飞机为2.1%，三发飞机为2.4%，四发飞机为2.7%。着陆爬升 这个速度在完全着陆设定下将得到最好的性能，且所有发动机设定为最大起飞功率。在这个配置要求的爬升斜率为3.2%。计划着陆正如起飞一样，上面列出的起飞速度在着陆前应该先计算好，且两个飞行员都可以看到。VREF 速度或者门限速度是用作整个起落航线的参考速度或者在下面例子中的仪表进近：VREF 加30 节…………………………………………三边或者程序转弯VREF 加20 节…………………………………………一边或者最终归航VREF 加10 节…………………………………………五边或者从最终定向归航(ILS 五边)VREF……………………………………………………跑道尽头50 英尺高度的速度着陆要求飞机的最大着陆重量会被进近爬升要求或者可用的着陆跑道限制。进近爬升要求进近爬升通常比着陆爬升更是限制的(或者说更难以满足)，主要因为它基于一个发动机不工作时的执行复飞(missed approach)的能力。要求的爬升斜率会受到压力高度和温度的影响，以及正如起飞的第二节爬升中，飞机重量必须按需要进行限制以符合这个爬升要求。要求的着陆跑道着陆需要的跑道距离会受到下列因素的影响：􀁺 压力高度􀁺 温度􀁺 迎风分量􀁺 跑道斜率或坡度􀁺 飞机重量在计算要求的着陆距离时，一些制造商没有把上面的所有数据包含在他们的图表中，因为规飞行员航空知识手册第264 页章声明说只有压力高度，风和飞机重量必须考虑。图表按照防滑和不防滑条件提供，但是计算要求的着陆距离时不使用反推力。规章要求的着陆距离是从跑道尽头50 英尺高度着陆和完全停止所需要的距离。它包括从50 英尺高度到接地点(可以假设跑道距离1000 英尺)的空中行进距离，加上停下来的距离，且没有剩余的预留距离。这是14CFR 第91 部运营者(非航空运输公司)要求的全部，且全部显示在某个要求的着陆距离图上。对于航空运输和其他商业运营者，他们受限于14CFR 第121 部，适用的一组不同的规则说明：从50 英尺高度要求的着陆距离不能超过实际跑道可用长度的60%。在所有情况下，50 英尺高度允许的最小空速必须不小于飞机在着陆设定下的失速速度的1.3 倍。这个速度通常称为飞机的VREF 速度，它随着陆重量而变化。图9-40 是这些着陆跑道要求的图示。着陆要求小结为了确定一架运输类飞机的允许着陆重量，必须考虑下列详细数据：􀁺 机场压力高度􀁺 温度􀁺 迎风分量􀁺 跑道长度􀁺 跑道斜率或者坡度􀁺 跑道表明状况有了这些详细数据，就可能确定最大允许着陆重量，它即下列限制的重量中较轻的一个:􀁺 着陆跑道要求􀁺 进近爬升要求在实践中，进近爬升限制(进近设定时且一台发动机不工作的爬升能力)是很少遇到的，因为到达目的地机场时的着陆重量通常是变轻了。然而，正如起飞的第二阶段爬升的要求，这个进近爬升斜率必须满足，如果有必要的话必须限制着陆重量。最可能使进近爬升处于临界的条件是以大的重量和高压力高度和温度时的着陆，如果刚起飞不久就要求着陆那么会遇到这样的条件。着陆场地要求比进近爬升限制更加频繁的限制一架飞机的允许着陆重量。然而除非跑道特别的短，这基本不成问题，因为在目的地的平均着陆重量由于燃油的消耗而很少达到最大设计飞行员航空知识手册第265 页着陆重量。性能图表样本图9-41 到图9-62 是运输类飞机使用的性能图表。

帅哥 发表于 2009-1-16 14:19:47

第十章－天气理论不管是准备本地飞行还是长途越野飞行，基于天气的飞行计划决定会明显的影响飞行安全。对天气理论扎实的理解为理解从飞行服务站气象专家和其他航空气象服务机构获得的报告和预报提供了必要的工具。本章的目的是帮助飞行员学习天气理论背景知识，它是培养和天气有关的有效决断技能必须的。然而，需要着重说明的是经验是不可替代的。大气特性大气是包围地球的一层气体混合物。这层大气的覆盖为我们提供免受紫外线的保护，还用于维持这个星球上人类，动物和植物的生命。氮气占大气组成的78%，而氧气则占据了21%，氩气和二氧化碳，和微量的其他气体组成了余下的1%。如图10-1.飞行员航空知识手册第266 页在这些大气的包围中，有几个可以识别的大气层，不仅是因为高度而定义的，也是由于各层的具体特性。如图10-2飞行员航空知识手册第267 页第一层称为对流层【根据纬度不同从地表延伸到20000 英尺至60000 英尺的大气层】，在北极和南极地区从海平面延伸到20000 英尺(8 公里)，在赤道附近地区延伸到48000 英尺(14.5 公里)。绝大多数的天气，云，暴风雨，和温度变化都发生在大气的这第一层。在对流层内，温度以高度每升高1000 英尺2 摄氏度的比率下降，而压力以每升高1000 英尺1 英寸的比率下降。在对流层的顶部是被称为对流层顶的边界，它阻止了对流层中的湿气和相关的天气。对流层顶的海拔高度随着纬度和一年中的季节而变化；因此它是呈椭圆形的，而不是圆形的。对流层顶的位置是重要的，因为它通常和射流(jetstream)以及可能的晴空乱流(clear air turbulence)的位置有关。对流层顶之上的大气层是同温层【或叫平流层】，它从对流层顶延伸到大约160000 英尺(50公里)的高度。在这一层很少有天气现象，而且空气保持稳定。在平流层的顶部是另一个称为平流层顶的边界，它处于大约160000 英尺的高度。就在这之上是中间层，它延伸到中间层顶边界大约280000 英尺(85 公里)的高度。中间层的温度随着高度的增加而快速降低，可能冷到零下90 摄氏度。大气的最后一层叫热层。它从中间层之上开始向外太空逐渐变得稀薄。氧气和人体如前面讨论过的，氮气和其他少量气体占大气的78%，而剩余的21%是支持生命的，即大气的氧气。在海平面高度，大气压力大的足够支持正常的生长，行动和生活。然而，在18000 英尺，氧气的分压严重的降低到了对正常活动和人体功能不利影响的地步。事实上，在10000 英尺以上一般人的反应开始变差，而对一些人则是低到5000 英尺。对缺氧的生理反应是危险的，且以不用的方式影响人们。这些现象从轻度的定位障碍到完全不能定位，这依赖于身体的忍受能力和所在的高度。飞行员航空知识手册第268 页通过使用辅助的氧气和机舱增压系统，飞行员可以飞行在更高的高度，克服缺氧的不利影响。大气压力的重要性在海平面，大气对地球施加的压力为每平方英寸14.7 磅的力。这意思是从地球表面延伸到外部极限高度的一平方英寸空气柱，其重量大约为14.7 磅。如图10-3一个站在海平面上的人也会受到大气的压力；然而，这个压力不是一个向下的力，而是作用于整个皮肤表面的压力。在一个给定地点和时间的实际压力会随着高度，温度，和空气密度而变化。这些条件也影响飞机的性能，特别和起飞，爬升率以及着陆有关。大气压力的度量大气的压力通常以水银气压计的英寸汞柱(in.Hg)来度量。如图10-4。飞行员航空知识手册第269 页气压计测量一个玻璃管内水银柱的高度。一部分水银暴露在大气的压力之下，大气对水银施加一个力。压力增加迫使管子里的水银上升；而压力下降时，水银从管子里流出来，水银柱的高度降低。这种类型的气压计通常在实验室或者天气观测站使用，它不易运输，也有点难以读数。一种无液气压计是水银气压计的替代品；它易于读数也方便运输。如图10-5.飞行员航空知识手册第270 页无液气压计有一个密封的容器，它称为真空膜盒，它随着气压变化而缩短或者伸长。真空膜盒用机械式铰链连接到压力指示器来提供压力读数。一架飞机其高度计的压力传感部分本质上就是一个无液气压计。需要注意的重点是由于无液气压计使用了机械式铰链，所以它不像水银气压计那么准确。为了提供一个公共的温度和压力参考而确立了国际标准大气(ISA)。这些标准的条件是某些飞行仪表和大多数飞机的性能数据的基础。标准海平面压力定义为29.92 英寸汞柱，温度为59 华氏度(15 摄氏度)。大气压力也会以毫巴报告，即1 英寸水银柱高度近似等于34毫巴，标准海平面等于1013.2 毫巴。典型的毫巴压力读数范围从950-1040 毫巴。恒定压力图表和飓风压力报告是使用毫巴来表示的。由于气象站分布于全球，为了提供一个记录和报告的标准，所有当地的大气压力读数都被转换成一个海平面压力。为了达到这个目的，每一个气象站按照海拔高度每增加1000 英尺就近似增加1 英寸水银柱的规则来转换他们的大气压力。例如，一个位于海拔5000 英尺的气象站，其水银柱读数为24.92 英寸，那么报告的海平面压力读数就是29.92 英寸。如图10-6使用公共的海平面压力读数帮助确保基于当前压力读数的飞机高度计的设定是正确。飞行员航空知识手册第271 页通过跟踪一个很大区域的大气压力的趋势，天气预报员可以更准确的预测压力系统和相关天气的的运动。例如，在一个气象站跟踪一个上升压力的模式，通常意味着晴朗天气的到来。相反地，下降的或者快速降低的压力通常意味着坏天气正在来临，或者可能是严重的暴风雨。海拔高度对大气压力的影响当高度增加，压力减小，原因是空气柱的重量降低了。平均来说，高度每增加1000 英尺，大气压力就会降低1 英寸水银柱高度。这个压力的降低(密度高度的增加)对飞机性能有显著的影响。高度对飞行的影响高度影响飞行的每一个方面，从飞机性能到人的表现。在较高的高度，伴随着降低的大气压力，起飞和着陆距离增加了，爬升率也增加。当一架飞机起飞时，升力必须通过机翼周围的空气流动才能产生。如果空气稀薄，就需要更大的速度来获得足够的起飞升力；因此，地面滑跑距离就会更长。一架飞机在海平面需要1000英尺的滑跑距离，在海平面5000英尺以上高度的机场将需要差不多两倍的滑跑距离。如图10-7.而且同时，在更高的海拔高度时，由于空气密度的降低，飞机发动机和螺旋桨的效率也会更低。这就导致爬升率的降低，需要更大的地面滑跑来应付障碍物的间隙。飞行员航空知识手册第272 页空气密度差异的影响温度变化引起的空气密度差异导致压力的变化。这就进而使大气产生以气流和风的形式进行的垂直和水平运动。大气中的运动结合湿度就产生了云和降水，否则就称为天气。风压力和温度变化在大气中产生了两种运动-上升或下降气流的垂直运动，以及风形式的水平运动。大气中这两种类型的运动都重要，因为它们影响起飞，着陆和巡航飞行操作。然而，更为重要的是大气中的这些运动，否则称为大气循环，导致了天气的变化。大气循环的原因大气循环是空气围绕地球表明的运动。它是由于地球表面的不均匀受热，扰乱了大气的平衡，导致了空气运动和大气压力的改变而引起的。由于地球有弯曲的表面，它绕倾斜的轴旋转，同时也绕太阳进行轨道运动，地球的靠近赤道区域比极地区域从太阳接收到更大量的热量。太阳向地球传热的总量依赖于一天的时刻，一年的季节和特定地区所在的纬度。所有这些因素都会影响太阳照射地球某一地面的时间长度和角度。在一般的循环理论中，低压区域存在于近赤道地区，高压区域存在于近极地地区，原因是温度的差异。阳光的加热导致空气的密度降低，从而在近赤道地区上升。作为结果的低压使得飞行员航空知识手册第273 页极地的高压空气沿地球表面向赤道区域流动。当温暖的空气流向极地时，它会变冷，变得更加稠密，进而下沉回到地面。如图10-8这个空气循环模式在理论上是正确的；然而，空气循环被几个力改变了，最为重要的是地球的自转。地球自转产生的力称为科里奥利力(Coriolis Force)【简称为地球自转偏向力】。这个力在我们走动时是无法感觉得到的，因为相对于地球自转的尺度和速度我们行进的速度很慢，行进的距离也相当的短。然而，它会明显的影响移动很大距离的物体，例如一个气团或者水体。地球自转偏向力在北半球使得空气向右偏转，导致它沿着弯曲的路线前进而不是直线。偏转的程度根据纬度的不同而变化。在极地是最大的，而在赤道降低为零。地球自转偏向力的大小也随运动物体的速度而不同，速度越快，偏转的越大。在北半球，地球的自转使运动的空气向右偏转，而且改变了空气的总体循环模式。地球的自转速度导致每个半球上整体的气流分开成三个明显的气流单元。如图10-9飞行员航空知识手册第274 页在北半球，赤道地区的暖空气从地表向上升起，向北流动，同时因地球的自转而向东转向。当它前进到从赤道到北极距离的三分之一时，它不再向北流动，而是向东流动。这时空气会在大约北纬30 度的带状区域变冷下降，导致它向地表下降的区域成为一个高压区域。然后它沿着地表向南回流向赤道。地球自转偏向力使得气流向右偏转，因此在北纬30 度到赤道之间产生了东北方向的信风。类似的力产生了30 度到60 度范围内以及60 度到极地地区的围绕地球的循环单元。这个循环模式导致了在美国本土边界内的西风盛行。【美国本土和墨西哥以及加拿大的边界都是东西方向的，所在纬度区域流行西风。】循环模式由于季节变化，大陆和海洋的表面差异以及其他因素而变得更加复杂。地球表面的地形产生的摩擦力改变了大气中空气的运动。从距离地表的2000 英尺内，地表和大气之间的摩擦力使流动的空气变慢。因为摩擦力减小了地球自转偏向力使得风从它的路径转向。这就是为什么在地表的风向稍微不同于地表之上几千英尺高度的风向的原因。风的模式因为空气总是寻找低压区域，所以气流会从高压区域向低压的区域流动。在北半球，从高压向低压区域流动的空气向右偏转；产生一个绕高压区域的顺时针循环。这也称为反气旋循环。低压区域反之也对；向低压区域流动的空气被偏转而产生一个逆时针或气旋循环。如图10-10飞行员航空知识手册第275 页高压系统一般是干燥稳定的下降空气的区域。由于这个原因，好天气通常和高压系统有关。相反地，空气流进低压区域会取代上升的空气。这时空气会趋于不稳定，通常会带来云量和降水量的增加。因此，坏天气通常和低压区域有关。对高低压风模式的良好理解在制定飞行计划时有很大的帮助，因为飞行员可以利用有利的顺风。如图10-11当计划一次从西向东的飞行时，沿高压系统的北边和低压系统的南边将会遇到有利的风向。在返程飞行中，最有利的风向将是同一高压系统的南边或者低压系统的北边。一个额外的好处是能够更好的把握在一个给定区域沿着基于高低压占主导的飞行路线上可以预期什么样的天气。飞行员航空知识手册第276 页循环理论和风模式对于大范围大气循环是正确的；然而，它没有考虑到循环在局部范围内的变化。局部环境，地质特征和其他异常可以改变接近地表的风向和速度。

帅哥 发表于 2009-1-16 14:20:03

对流型气流不同的地表辐射热量的程度是不同的。耕地，岩石，沙地，荒地会发出大量的热量；水体，树木和其他植被区域趋于吸收和保留热量。结果是空气的不均匀受热产生称为对流气流的小范围内局部循环。对流气流导致颠簸，在温暖的天气飞行在较低高度有时会遇上湍流空气。低高度飞越不同的地表时，上升气流很可能发生在路面和荒地上空，下降气流经常发生在水体或者类似成片树林的广阔植被区域之上。一般的，这些湍流环境可以通过飞在更高的高度来避免，甚至是飞在积云层之上。如图10-12对流气流在大路直接和一大片水体相邻的区域特别明显，例如海洋，大的湖泊，或者其他相当的水区。在白天，陆地比水受热更快，所以陆地之上的空气变得更热，密度更低。它上升且被更冷的来自水面上的稠密空气取代。这导致了一种朝向海岸的风，称为海风(seabreeze)。相反地，在夜晚陆地比水冷的更快，相应的空气也是这样。这时，水面上温暖的空气上升被更冷的来自陆地的空气取代，产生一种称为陆风(land breeze)的离岸风。这就颠倒了局部反而风循环模式。对流气流可以发生在地表不均匀受热的任何地区。如图10-13飞行员航空知识手册第277 页接近地面的对流气流会影响飞行员控制飞机的能力。例如，在最后进近时，来自全无植被的地形的上升气流有时会产生漂浮效应，导致飞行员飞过预期的着陆点。另一方面，在一大片水体或者稠密植被的区域之上进近会趋于产生一个下沉效应，导致不警惕的飞行员着陆在不到预期的着陆点。如图10-14飞行员航空知识手册第278 页障碍物对风的影响有另一个会给飞行员带来麻烦的大气的危险。地面上障碍物影响风的流向，可能是一个看不见的危险。地面的地形和大的建筑物会分散风的流向，产生会快速改变方向和速度的阵风。这些障碍物包括从人造建筑物如飞机棚到大的自然障碍物如山脉，峭壁或者峡谷。当飞进或者飞离有大型建筑物或者自然障碍物靠近跑道的飞机场时，保持警惕特别的重要。如图10-15和地面建筑物有关的湍流强度依赖于障碍物的大小和风的基本速度。这会影响任何飞机的起飞和着陆性能，也会引发非常严重的危险。在飞行的着陆阶段，飞机可能由于湍流空气而下降(drop in)，因此飞的太低而不能飞越进近时的障碍物。当飞行在山地区域是这种相同的情况甚至更加明显。如图10-16当风沿着迎风侧平稳的向上流动，上升的气流会帮助飞机飞越山脉的顶峰，而背风侧的效果则不一样。当空气流在山的背风侧向下时，空气顺着地形的轮廓流动，湍流逐渐增加。这就飞行员航空知识手册第279 页趋向于把飞机推向山的一侧。风越强烈，向下的压力和湍流就变得越强烈。由于在山谷或者峡谷中地形对风的影响，强烈的向下气流可能相当严重。因此，郑重的建议谨慎的驾驶员寻找一位合格的山地飞行指导员，准备在多山的地形或者靠近多山地区飞行前要获得山地的调查。低空风切变风切变是指在一个非常小的区域内风速和/或方向的突然的，激烈的变化。风切变会使飞机受突然的上升气流和下降气流影响，以及飞机水平运动的突然改变。虽然风切变可以发生在任何高度，由于飞机接近地面，低空的风切变是特别的危险。风的方向180 度变化和速度的50节变化或者更多都和低空风切变有关。低空风切变通常会伴随偶然的锋面系统，雷暴，强烈的高空风(大于25 节)温度翻转而出现。风切变对飞机的危险有多个原因。风向和速度的快速变化改变了飞机的相对风，破坏了飞机的正常飞行高度和性能。在风切变状态下，影响可能很小，也可能很明显，这都看风速和风向的变化。例如，顺风很快的变为逆风将很快的导致空速和性能的增加。相反地，当迎风变为顺风时，空速会快速降低，性能也会相应的降低。任一情况下，飞行员必须准备好对维持飞机控制的变化做出立即反应。一般而言，最严重类型的低空风切变和对流性降水或来自雷暴的降雨有关。和对流性降水有关的一种严重的风切变叫微爆(microburst)。典型的微爆发生在小于水平1 英里和垂直1000 英尺空间内。微爆的维持时间大约15 分钟，在这期间它会产生速度高达6000 英尺每分钟的向下气流。它也会在几秒钟内产生严重45 节风向变化或者更多。当接近地面时，这些过快的气流和风向的快速变化会产生飞机难以控制的条件。如图10-17。在不经意起飞进入一个微爆时，飞机首先遇增加性能的迎风，接着是降低性能的顺风。当风快速的切变到顺风时，会导致地形的影响或者危险的近地飞行。微爆通常是难于检测的，因为它们发生在相对狭窄的范围内。在警告飞行员注意低空风切变的努力中，在全国的几个机场已经安装了警报系统。一组风速计被放在机场周围，组成了一飞行员航空知识手册第280 页个检测风向变化的网络。当风速变化超过15 节时，就会向飞行员报告一个风切变警告。这个系统名叫低空风切变警报系统，简称LLWAS。重要的是要记住风切变可以影响任何飞行，以及任何高度的飞行员。虽然可能报告了风切变，它通常仍然是没检测到的，对飞行来说是无声的危险。永远要警惕风切变的可能性，特别是在雷暴和锋面系统内或附近飞行时。地面天气图上的风和压力表示地面天气图提供了锋面，高低压区域，和每一地面气象站的风和压力的相关信息。这种天气图能让飞行员看到锋面和压力系统的位置，但是更重要的是，它描述了在每个地点的地面风和压力。地面分析和天气表示图的更多信息请参考第十一章。风状况用链接在气象站位置圆圈的箭头表示。如图10-18，气象站圆圈表示箭的头部，而箭头指向风刮的方向。风用吹来的方向描述，因此西北风的意思就是风是从西北方向吹向东南方向的。风速用位于风向线上的垂直短线或三角形表示。每一个短线表示风速为10 节，而短线的一半表示5 节风速，三角形表示风速为50 节。每一个气象站的压力都记录在天气图上，以毫巴为单位。等压线是画在图上用于表示相同压力区域的线条。这些线条产生一个模式，这个模式显示了压力梯度或者压力随距离的变化情况。如图10-19.飞行员航空知识手册第281 页等压线类似于地形图上表示地形海拔高度和坡度陡峭程度的等高线。例如，间隔很近的等压线表示急剧升降的风梯度和强风的盛行。另一方面，梯度缓和的等压线表示成间隔较远，意味着微风。等压线有助于识别低压和高压系统，以及高压脊，低压槽和气压谷的位置。高压系统是低压包围的高压区域；低压是高压包围的低压区域。高压脊是拉长的高压区域，低压槽是拉长的低压区域。气压谷是高压脊和低压槽的交汇点，或者是两高或两低之间的中性区域。等压线提供了地面之上几千英尺内风的有用信息。接近地面时，风向被地表改变，风速由于和地面间的摩擦力而降低。然而，在地面之上2000 到3000 英尺高度内，风速较大，风向开始变得更加和等压线平行。因此，地面风表示在天气图上，稍微高一点高度上的风也表示在天气图上。一般地，地面2000 英尺以上的风相对地面风为20-40 度偏右，风速也会更大。在崎岖不平的地形上风向的变化是最大的，而在平坦地表上是最小的，例如开阔的水域。在缺少高空风信息的条件下，这个建议规则用于粗略的估计地表几千英尺之上风的状况。飞行员航空知识手册第282 页大气稳定性大气的稳定性依赖于它抵抗垂直运动的能力。稳定的大气使垂直运动困难，轻微的垂直运动受到抑制后消失。在不稳定的大气中，轻微的垂直空气运动趋向于变的更强，这样就导致了紊乱的气流和对流活动。不稳定性会导致严重的紊流，广阔的垂直云量，以及剧烈的天气。上升的气流膨胀且变冷，是由于高度增加时气压的降低。下沉气流则反之；随着大气压力的增加，下沉空气的温度随着它被压缩而增加。绝热加热和绝热冷却就是用来描述这种变化的术语。【绝热的意思在这里是指大气温度变化是在没有热量传导的过程中因压力的变化而产生的温度变化。】绝热过程发生在所有的向上或向下运动的空气中。当空气上升到一个低压区域时，它会膨胀到一个更大的体积。当空气分子膨胀时【即空气分子的平均间隔增大，而不是分子本身变大】，空气的温度会更低。结果是，当气块【一定体积的空气】上升时，压力降低，体积增加，温度降低。当空气下沉时，则反之也对。温度随着高度增加而下降的速度称为温度垂直梯度(lapse rate)。当空气在大气中上升时，平均温度变化速率是2 摄氏度(3.5 华氏度)每1000英尺。由于水蒸气比空气还轻，潮湿降低了空气的密度，导致它上升。相反地，当湿度降低时，空气变得更加密集而趋于下沉。由于潮湿的空气变冷的速度更慢【潮湿空气的热容量更大】，一般它比干空气更加不稳定，原因是潮湿的空气在冷却到周围的空气温度前必须上升的更高。干空气绝热温度梯度(不饱和空气)是3 摄氏度每1000 英尺。湿空气绝热温度梯度范围从1.1 摄氏度到2.8 摄氏度(2 华氏度到5 华氏度)每1000 英尺。湿度和温度的结合确定了空气的稳定性和作为结果的天气。冷的干空气非常稳定，能够抵抗垂直运动，它会导致好的通常是晴朗的天气。最大的不稳定发生在空气是潮湿而温暖的时候，就像热带区域的夏天一样。典型的，雷暴基本上天天出现在这些区域，就是因为周围空气的不稳定性。逆增随着空气在大气中上升膨胀，温度会降低。然而也会发生一种大气异常情况，改变了这个典型的大气行为模式。当上升空气的温度随高度增加而增加时，就发生了温度逆增。逆增层通常是接近地面的很薄的一层平稳空气。空气的温度随高度增加到某一点，即逆增层的顶部。逆增层顶部的空气担当盖子的作用，保持天气和污染物截留在下面。如果空气的相对湿度高，它会促进云，雾，薄雾，烟的形成，导致逆增层内的能见度降低。基于地表的温度逆增发生在晴朗凉爽的夜晚，这时接近地面的空气被地表的降温而冷却。地表几百英尺内的空气变得比它上面的空气更冷。当暖空气在一层较冷的空气上扩展开来或者当冷空气被迫位于一层暖空气的下方时，就会发生锋面逆增。飞行员航空知识手册第283 页湿气和温度大气天然的就含有水蒸气形式的水分。大气中水分的多少依赖于空气温度。温度每增加20华氏度，空气中能容纳的水分就增加为1 倍。相反的，温度降低20 华氏度，水分容量会变为原来的一半。大气中的水有三种状态：液态，固态和气态的。所有这三种形式都可以容易的变化为另一种，都出现在大气的温度变化范围内。当水从一种状态变为另一种状态时，就发生一次热交换。这些变化是通过蒸发，升华，冷凝，沉积，熔解或者凝固过程实现的。然而，水蒸气仅仅是通过蒸发和升华过程进入大气的。蒸发是液态水变为水蒸气的变化。当水蒸气形成时，它从最近的可用热源吸收热量。这个热交换就是蒸发的隐形加热。这种现象的一个很好的例子是身体的排汗蒸发。主要的印象是热量从身体带走后的变冷感觉。类似地，升华是冰直接变为水蒸气的变化，完全跳过了液态状态。虽然干冰不是水而是二氧化碳制成的，它能说明固态直接变为气态的升华原理。相对湿度湿度是指在一个给定的时刻大气中所含水蒸气的多少。相对湿度是空气中的实际水分量相对于那个温度时空气可以容纳的总水分量。例如，如果当前相对湿度为65%，即空气在这个温度和压力时含有能够容纳的总水分量的65%。虽然美国西部的大部分地区很少看到高湿度的天气，但是在美国南方温暖的月份，相对湿度从75%到90%并不罕见。如图10-20飞行员航空知识手册第284 页

帅哥 发表于 2009-1-16 14:21:58

温度/露点关系露点和温度之间的关系定义了相对湿度的概念。以度表示的露点是空气不能再容纳更多水分时的温度。当空气温度降低到露点时，空气就完全饱和，水汽开始在空气中凝结，以雾，露水，霜，云，雨，冰雹或者雪的形式出现。当潮湿的不稳定空气上升时，云经常在温度和露点一致的高度形成。当升高时，不饱和空气冷却速度为5.4 华氏度每1000 英尺，而露点温度降低速度为1 华氏度每1000 英尺。这就导致了温度的收敛，即露点变化速度为4.4 华氏度每1000 英尺。在报告的温度和露点数据上应用收敛速度来确定云底的高度。假设：温度(T)= 85 华氏度露点(DP)=71 华氏度收敛速度(CR)=4.4 度T-DP=温度露点差(TDS)TDS/CR=XXx1000=离地高度AGL示例85-71=1414/4.4=3.183.18x1000=3180 英尺云底高度为地面之上3180 英尺。解释地面环境温度为85 华氏度，而地表露点温度为71 华氏度，差值为14 度。温度露点差除以收敛速度4.4 度，然后再乘以1000 得出近似的云底高度。确定空气到达饱和点的方法如果空气到达饱和点而温度和露点非常接近，雾，低云或降雨就很可能形成。空气可以有四种方式到达完全的饱和点。第一，当暖空气在寒冷地面上移动时，空气的温度会下降而达到饱和点。其二，当冷空气和暖空气交汇时可能到达饱和点。第三，当空气在夜晚通过和较冷的地面接触而冷却时，空气会达到它的饱和点。第四个方法是空气升高或者被迫在大气中上升时到达饱和点。当空气上升时，它使用热能来膨胀。结果是，上升的空气快速的失去热量。不饱和空气散热的速度是高度每增加1000 英尺下降3 摄氏度。不管是什么原因导致空气到达它的饱和点，饱和空气都会带来云，雨，和其他危险的天气状况。飞行员航空知识手册第285 页露和霜在凉爽平静的夜晚，地面温度和地表上的物体会导致周围空气的温度降低到露点以下。当发生这种情况时，空气中的水分会凝结且凝聚在地面，建筑物和其他物体如汽车和飞机上。这个水分就是众所周知的露水，有时可以在早晨的草上看到。如果温度低于冰点，水分将会以霜的形式沉积下来。而露水对飞机没有危险，霜对飞行安全有确定无疑的危险。霜会破坏机翼上的气流，能够彻底的减少升力的产生。它也会增加阻力，当同时产生的升力降低时，就会破坏起飞能力。开始飞行前，飞机必须彻底清除霜冻免受其影响。雾根据定义，雾是从地表开始50 英尺内的云。它通常发生在接近地面的空气温度冷却到空气的露点时。这是，空气中的水蒸气凝结，变成雾这种可见的形式。雾是按照它形成的方式来分类的，且依赖于当前温度和空气中水蒸气的多少。在晴朗的夜晚，风相当小或者无风时，可能产生辐射雾。如图10-21。通常的，它形成在低洼的地区如山谷。这种类型的雾发生在地面由于陆地的辐射而快速冷却的时候，而且周围空气温度到达它的露点。随着太阳升起温度上升，辐射雾升高，最终消散。风的任何增强都会加快辐射雾的消散。如果辐射雾小于20 英尺厚，它就称为地面雾。当一层温暖潮湿的空气在寒冷地面上移动时，很可能产生平流雾。不像辐射雾，形成平流雾需要有风。15 节以下的风速让雾形成和加强；超过15 节风速时，雾通常会升高，形成低层云。平流雾在沿海地区很常见，在那里海风会把空气吹向较寒冷的大陆。在这些同样的沿海地区，也可能发生滑升雾。当潮湿稳定的空气被迫沿倾斜的陆地特征如山区上升时，就会发生滑升雾。这种类型的雾也需要风才能产生和持续存在。滑升雾和平流雾不象辐射雾，可能不会随着早晨的太阳而消散，相反可能持续多天。他们也可能延伸到比辐射雾更高的高度。飞行员航空知识手册第286 页蒸汽雾或者海雾形成在干冷空气沿温暖的水面移动时。随着水的蒸发，它上升且类似烟雾。这种类型的雾于一年中最冷的时间在水体上很常见。低空紊流和结冰通常和蒸汽雾有关系。冰雾发生在寒冷的天气，那时温度比冰点低的多，水蒸气直接变成了冰晶。有利于它的形成条件类似于辐射雾，除了寒冷的温度，通常是零下25 华氏度或者更冷。它主要发生在北极地区，但是不知道在中纬度地区寒冷季节是否会发生。云云是可见的指示物，而且通常也是将来天气的预示。对于云的形成，必须有足够的水蒸气和凝结核，以及空气可以冷却的一个方法。当空气冷却，到达它的饱和点，不可见的水蒸气变为可见的状态。经过沉积(也可以指升华)和凝结过程，水蒸气凝结或升华成类似尘埃，盐晶或者烟的称为凝结核的微粒物。凝结核是非常重要的，因为它为水汽提供了一个从一种状态变为另一种状态的方法。云的类型是根据它的高度，形状，和行为来确定的。它们根据其云底高度分类为低云，中云，高云，和垂直扩展的云。如图10-22低云是那些在靠近地球表面形成，且延伸到6500 地面高度的云。它们主要是有小水滴组成的，但是也可以包含会引发危险的飞机结冰的过度冷却水滴。典型的低云是层云，层积云和乱层云。雾也被分类为一种类型的低云形式。这一组云产生的最高限度低，妨碍能见度，而且会快速的变化。因为这个原因，它们影响飞行计划，会导致不能进行VFR 飞行。中云形成在大约距离地面高度6500 英尺延伸到距离地面20000 英尺高度。它们是由水，冰晶和过度冷却的水滴组成。典型的中高度云包括高层云和高积云。在较高海拔高度越野飞行的时候可能会遇到这些类型的云。高层云会产生紊流，可能发生中度结冰情况。高积云通飞行员航空知识手册第287 页常形成在高层云散开时，也可能发生轻度紊流和结冰情况。高云形成在距地面20000 英尺以上高度，通常只在稳定空气中形成。它们由冰晶组成，产生没有实质危险的紊流或者结冰情况。典型的高空云是卷云，卷层云，和卷积云。大范围垂直扩展的云是积云，它们垂直的形成了高耸的积云或者积雨云。这些云的底部形成在低高度到中高度云底区域，但是可以扩展到高高度云层。高耸的积云表示大气中不稳定的区域，它们周围和内部的空气是紊乱的。这些类型的云经常发展成积雨云或者雷暴。积雨云包含大量水汽和不稳定空气，经常会产生危险的天气现象如闪电，冰雹，龙卷风，强阵风，和风切变。这些大范围的垂直云可能由于其他云的形成而变的模糊，不总是可以在地面上或者飞行中看到。发生这种情况时，这些云按照术语被称为内涵式雷暴。云的分类可以根据外观和云的组成进一步细分为特定的云类型。知道这些术语可以帮助你认识看到的云。下面是一个云分类的列表：􀁺 积云 – 堆积的起绒状的云􀁺 层云 – 以层的形式形成􀁺 卷云 – 卷曲的纤维状云，也是20000 英尺以上的高云􀁺 堡状云 – 常规云底单独垂直发展，很像城堡􀁺 镜云 – 镜片形状，强风时在山上形成􀁺 雨云 – 雨量丰富的云􀁺 碎积云 – 粗糙或破碎的云􀁺 高云(alto)- 即高空云，也包含存在于5000-20000 英尺的中高度云对于飞行员来说，积雨云可能是最危险的云类型。它单独或者成片出现，其名字要么是一个气团或者地形雷暴。靠近地表的空气变热产生一个气团雷暴；在山脉地区的空气上坡运动导致地形雷暴。以连续线形式形成的积雨云是雷暴或者飑线的非锋面带。由于上升的空气流导致了积雨云，它们的气流是非常紊乱的，对飞行安全是一个重要的危险。例如，如果一架飞机进入雷暴，飞机将会遇到每分钟超过3000 英尺的上升或者下降气流。另外，雷暴还会产生大冰雹，破坏性闪电，龙卷风和大量的水，所有这些对飞机都是潜在的危险。在消散前，一个雷暴的发展会经历三个明显的阶段。它从积云状态开始，其中空气开始产生升力作用。如果有了足够的水汽和不稳定性，云量会继续在垂直高度上增加。持续的上升气流阻止了水汽的降落。上升气流区域变得比推送雷暴的单独的上升热气流还要大。在大约15 分钟内，雷暴达到了它的成熟阶段，这是雷暴生命周期中最猛烈的阶段。这时，水分的下降，不管是水还是冰对于云层来说都太重而不能支撑，开始以雨或者冰雹的形式下落。这产生了空气的向下运动。温暖的上升空气；冰冷的含有降雨的下降空气；以及猛烈的紊乱气流都存在于云内或附近。在云的下方，向下急流的空气增加了地面风，且降低了温度。一旦接近云顶部的垂直运动慢下来，云的顶部就会散开来呈现砧骨的形状。这时，暴风雨进入了消散阶段。这时下降的气流分散开来取代了维持暴风雨所需的上升气流。如图10-23飞行员航空知识手册第288 页轻型飞机是不可能飞越雷暴的。严重的雷暴可能冲到对流层顶，根据纬度不同可能达到令人惊异的50000 到60000 英尺高度。在雷暴雨下飞行使飞机受到雨，冰雹，破坏性闪电和猛烈的紊乱气流的影响。一个好的经验规则是以至少5 海里绕飞雷暴，因为冰雹可能落在云层外已英里内。如果不能选择绕飞雷暴的话，那么就留在地上等待雷暴过去。

帅哥 发表于 2009-1-16 14:22:17

云幕高度在航空的用途上，云幕高度是被通报为多云的或者阴天的，或者垂直能见度开始昏暗而类似雾或者阴霾的云的最低高度。当八分之五至八分之七的天空被云覆盖时，则报告为云是破碎的。阴天的含义是整个天空被云覆盖了。当前云幕高度信息是由航空日常天气报告(METAR)或者各种自动天气站通报的。能见度和云量以及通报的云幕高度密切相关的是能见度信息。能见度是指裸眼能够看到明显物体的最大水平距离。当前能见度也在METAR 和其他航空天气报告中通报，还有自动天气站。由气象专家预测的能见度信息在飞行前天气简报中也可以获得。降水降水是指在大气中形成且降落到地面的任何形式的水的微粒物。它对飞行安全有深刻的影响。根据降水的不同形式，它会降低能见度，产生结冰条件，以及影响飞机的着陆和起飞性能。降水发生是因为云中的水或者冰粒逐渐增大，直到大气不能再支持它们。它落向地面时会以好几种形式出现，包含细雨，下雨，冰粒，冰雹，和冰冻。飞行员航空知识手册第289 页细雨被分类为非常小的小水滴，直径小于0.02 英寸。细雨通常伴随着雾或者低层云出现。较大的小水滴就是指雨。在大气中降落但是在滴到地面之前蒸发掉的雨称作雨幡。当地面温度低于冰点时，就会发生结冰雨或者冰毛毛雨；雨在接触到更冷的地面时结冰。如果雨降落通过温度逆增层，它可能会在经过下面的冷空气时结冰，且以小冰粒的形式降落到地面。冰粒是温度逆增的迹象，结冰的雨存在于更高的高度上。在冰雹的情况下，结冰的小水滴被云里的气流携带的忽上忽下，它们和更多的水分接触后逐渐变大。一旦上升的气流不能维持结冰的水滴，它就会以冰雹的形式降落到地面。冰雹可能是豌豆大小的，也可能逐渐变到直径5 英寸大，比一个垒球还大。雪是一种冰晶形式的降水，它以稳定的速度降落，或者已开始下鹅毛大雪，强度逐渐变化，最后很快结束。降落的雪花的大小也会变化，呈非常小的雪粒【米雪】或者大雪花形式。米雪在大小上和毛毛雨相当。任何形式的降雨对飞行安全都是一个威胁。通常，降雨伴随着低云幕高度和降低的能见度。有冰，雪或者霜在其表面的飞机在开始一次飞行前必须被仔细的清除，因为气流可能被破坏而失去升力。雨也会促使油箱进水。降雨还会使跑道表面产生危险，由于雪，冰，积水和打滑的表面使得起飞和降落困难。气团气团是呈现出环绕区域或者气源地特性的很大体积的空气。通常的源地是一个空气在其中保持相对停滞几天或者更长时间的区域。在这个停滞时间内，气团获得了源地的温度和湿度特性。可以发现停滞区域在极地地区，热带海洋，以及干燥的沙漠。气团按照它们的发源地区分类：􀁺 极地的或者热带的􀁺 海洋的或者大陆的大陆型极地气团在极地区域的上空形成，它携带有寒冷干燥的空气。海洋型热带气团在温暖的海洋水面上形成，如加勒比海，它携带有温暖潮湿的空气。当气团从它的发源地区移动经过陆地或者水体时，气团会受到不同的陆地或者水体条件的影响，这些条件会改变气团的特性。如图10-24飞行员航空知识手册第290 页空气团经过温暖的地表时，它的下方会变暖，形成对流性气流，导致空气上升。这就产生了一个不稳定的空气团，有良好的地面能见度。潮湿，不稳定空气导致积云，阵雨，和紊流的形成。相反地，气团经过更冷的地表就不会形成对流性气流，而是产生了一个稳定的空气团，其地面能见度很差。很差的地面能见度是因为这样一个事实，烟雾，灰尘和其他微粒不能上升到空气团内，反而被截留在接近地表。稳定空气团会产生低层云和雾。锋面当空气团沿水体或大陆运动时，它们最终会和另一个不同特性的空气团相遇。两种类型空气团之间的边界层称为锋面。靠近中的任何类型锋面总是意味着天气即将变化。有四种类型的锋面，它们是根据前进的空气温度相对于被取代的空气温度来命名的。如图10-25飞行员航空知识手册第291 页􀁺 暖锋􀁺 冷锋􀁺 静止锋􀁺 锢囚锋任何对锋面系统的讨论必须承认没有两个锋面是相同的。然而，普遍的天气条件都和帮助识别锋面的具体锋面类型有关。暖锋当一个暖气团前进要取代一个较冷的气团时会出现暖锋。暖锋移动缓慢，通常是每小时10到25 英里。前进锋面的斜坡略过较冷空气的顶部，逐渐的把它推出区域。暖锋包含了通常有很大湿度的暖空气。随着暖空气升高，温度就会降低，发生凝结。一般地，暖锋通过之前，沿着锋面边界预期会形成卷状云或层状云，还伴随着雾。在夏季的月份，可能会发生积雨云或者雷暴。轻度至中等降水是可能的，通常以雨，雨夹雪，雪或者毛毛雨的形式形成，重点是能见度变差。风从南方或者东南吹来，周围温度变的寒冷，且露点增加。最终，随着暖锋的接近，大气压力持续下降直到暖锋完全通过。在暖锋通过期间，可以看见层状云，可能还会下细雨。能见度通常是很差的，但是会随风的变化而改善。随着相对温暖的空气持续流入，温度会稳定上升。大部分地区的露点保持稳定而压力降低。暖锋过后，层积云变成主导地位，可能发生阵雨。能见度最终会变好，但是烟雾朦胧的状况可能会在通过后维持一段较短的时间。风会从南方或者西南吹来。随着变暖的温度，露点上升，压力下降。在大气压力降低之后通常会有轻微的升高。飞行员航空知识手册第292 页飞向逼近的暖锋通过研究一个典型的暖锋，可以学到很多和通用模式以及大气状况有关的方面，这些会在飞行中遇到暖锋时出现。如图10-26 图示了一个从密苏里州的圣路易向东朝宾夕法尼亚州匹兹堡前进的暖锋。在从匹兹堡离开时，天气对目视飞行规则(VFR)很有利，在15000 英尺有一层分散的卷云。当飞行向西前进到哥伦布【俄亥俄州首府】接近来临的暖锋时，云层变厚，层状云的外观逐渐增加到云幕高度6000 英尺。薄雾中的能见度降低到6 英里，且大气压力持续降低。接近印第安纳波利斯【印第安纳州首府】的时候，天气恶化到在2000 英尺有散开的云层，天空下雨，能见度为3 英里。随着温度和露点变的一致，很可能产生雾。在圣路易斯，天空被低云覆盖，下着细雨，能见度降低到1 英里。超过印第安纳波利斯之后，云幕高度和能见度太低而不能继续进行VFR 飞行。因此，停留在印第安纳波利斯等待暖锋已经通过是民智的选择，时间可能需要一到两天。

帅哥 发表于 2009-1-16 14:22:29

冷锋当寒冷稠密的稳定空气团前进取代较温暖的空气团时产生冷锋。冷锋比暖锋移动的更快，以25 到30 英里每小时的速度前进。然而，极端的冷锋有记录的移动速度达到60 英里每小时。典型的冷锋以和暖锋相反的方式移动；因为它非常稠密，它接近地面，就好像扫雪机，在较暖的空气下方滑动，迫使不稠密的空气上升。快速上升的空气致使温度突然降低，迫使云的产生。产生的云类型依赖于较暖气团的稳定性。北半球的冷锋通常是东北到西南的方向，可以绵延几百英里长，包含一大片陆地区域。典型冷锋通过之前，会出现卷云或高耸的积云，也可能出现积雨云。由于云的快速发展，阵雨和阴霾也是可能的。来自南方或者西南方向的风促进了相对较冷的空气取代了温暖的空气。高露点和大气压力的降低表明了冷锋即将要通过这里。随着冷锋经过，高耸的积云或积雨云依然占据天空的主导地位。根据冷锋的强度，形成大阵雨可能还伴随闪电，雷鸣，和/或冰雹。更严重的冷锋也会产生龙卷风。在冷锋通过时，能见度将很差，风向多变且多阵风，同时温度和露点快速下降。冷锋通过时快速下降的大气压力会降至最低点，然后开始逐渐增加。冷锋过后，高耸的积云和积雨云开始消散成积云，相应的降水量也降低。最终能见度变的很好，西风或西北风盛行。温度仍然更冷，但是大气压力持续升高。快速移动的冷锋快速移动的冷锋受实际锋面后远处的强烈压力系统推动。地面和冷锋之间的摩擦力阻碍冷锋的运动，因此产生了一个陡峭的锋面。这结果就产生了一个非常狭窄的天气带，集中在锋面的前沿。如果被冷锋压倒的暖空气是相对稳定的，那么在锋面前方的一段距离内可能出现乌云密布的天空和下雨。如果暖空气不稳定，可能形成分散的雷暴和阵雨。沿锋面或锋面之前飞行员航空知识手册第293 页可能形成连续的雷暴雨带或者一条飑线。由于狂暴的雷暴是强烈且快速移动的，飑线对飞行员来说是严重的危险。在快速移动的冷锋之后，天空通常很快放晴，冷锋留下了狂暴的阵风和更冷的温度。飞向逼近的冷锋和暖锋一样，不是所有的冷锋都相同。检查一次向逼近的冷锋的飞行，飞行员可以对飞行中会遇到的不同状况类型有更好的理解。图10-27 显示了一次从宾夕法尼亚州，匹兹堡向密苏里州圣路易斯的飞行。在飞离匹兹堡的时候，VFR 天气是能见度为烟雾中3 英里，在3500 英尺高度是分散的云层。当飞行向西前进到哥伦布接近毕竟的冷锋时，云层就显示出以2500 英尺断层垂直发展的迹象。阴霾中的能见度为6 英里，且大气压力不断下降。不断接近印第安纳波利斯的时候，天气恶化到1000 英尺高度被云层覆盖，能见度为3 英里，有雷暴和大阵雨。在圣路易斯，天气变好，1000 英尺高度上云层散开，能见度为10 英里。飞行员使用基于锋面状况知识的合理判断，他很可能要停留在印第安纳波利斯，直到锋面通过。试图在雷暴带或者飑线下飞行是危险而愚蠢的，也不要想飞越它的顶部或者绕飞暴风雨。雷暴可能向上延伸到彻底超过小飞机的能力范围，还会以带状绵延300 至500 英里。冷锋和暖锋对比暖锋和冷锋在特性上是非常不同的，相同的是每一锋面都有危险。他们在速度，结构，天气现象和预报方面都是变化多端的。冷锋，它以20 至35 英里每小时速度移动，相对暖锋移动的很快，暖锋只以10-25 英里每小时移动。冷锋也促使形成陡峭的锋面坡度。激烈的天飞行员航空知识手册第294 页气活动和冷锋有关，天气通常沿锋面边界出现，而不是在前方。然而，飑线可以在夏季月份形成，在严重冷锋的前面远到200 英里。反之，暖锋产生低云幕高度，差的能见度和下雨，冷锋产生突发的暴风雨，阵风，紊流，有时还有冰雹或者龙卷风。冷锋是快速来临而很少或甚至没有警告的，它们可以就在几个小时内引起天气完全变化。在通过后，天气很快放晴，无限能见度的干燥空气取代了原先的暖空气。另一方面，暖锋对它们的来临提供了提前的警告，可能要好几天才能经过一个地区。风的转向高压系统周围的风绕顺时针方向旋转，而低压系统的风逆时针方式旋转。当两个高压系统相邻时，在邻接点的风向是几乎直接相反的。锋面就是两个压力区域之间的边界，因此，会持续的在一个锋面内发生风偏转。偏转风的方向非常明显的和冷锋结合。

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