起飞、进近和着陆期间的风切变意识

帅哥

1 / 7 风切变意识 P1 起飞、进近和着陆期间的风切变意识 WindShear Awareness On Take-off, Approach and Landing 骆卫（运控中心飞行资料室） 飞行机组的意识和警惕性是成功运用规避及改出 风切变技术的关键。本摘要将概括阐述在预报或怀 疑有风切变或下冲气流的情况下如何操纵飞机以及 相应的训练指南。 统计数据 不利天气（除了低能见度和跑道条件之外）是导致 近 40%的进近及着陆事故的一大环境因素。 不利的风（即：大侧风、顺风和风切变）与 30%以 上 的 进近 及 着陆 事 故 和 15% 的飞机 操 纵撞 地 （CFIT）事件分不开。 风切变是 4%的进近及着陆事故的主要诱因，它是造 成重大伤亡事故的第九大原因。 这些统计数据总结在表 1 中。 因素 占事件% 不利天气 40 % 不利的风（各种情况） 33 % 风切变 4 % 表 1 天气因素与进近及着陆事故 风切变的定义 风切变被定义为风速和/或风向的突然改变。 可能遇到的风切变有两类： · 垂直风切变： - 风的水平分量的垂直变化，它所产生的紊 流，在飞机上升或下降穿过风切变层面时， 会影响飞机的空速； - 风 的 水 平 分 量的垂 直 变化率通 常 在 20kt/1000 英尺到 30kt/1000 英尺之间，但 垂直风切变可以高达 10kt/100 英尺。 · 水平风切变： - 风的水平变化（如：顶风减小或顺风增大， 或者由顶风切变为顺风）可能影响平飞或上 升/下降的飞机； - 风分量的水平变化率可以高达 100kt/海里。 风切变通常与下列天气情况有关： · 高空急流； · 地形波； · 锋面； · 雷暴和对流云；以及， · 微下击暴流。 2 / 7 风切变意识 P2 微下击暴流由明显危及飞行安全的两大部分组成： · 下冲气流部分，可以导致强烈的下降气流（垂直 速度达到 40 kt）；和， · 外冲气流部分，可以导致剧烈的水平风切变并使 风分量从顶风切变成顺风（水平风速可以高达 100 kt）。 风切变的规避 可以利用以下信息避免进入可能有或者观察到有风 切变的区域： · 天气报告和预报： - 低空风切变警告系统(LLWAS)使管制员能够 提醒飞行员已经存在或即将出现的风切变。 LLWAS 由一个中央风探测器（探测风速和 风向）和以此为中心半径约 2 海里的圆周上 一组风向风速探测器组成。 中央探测器的数据以滚动方式每 2 分钟取一 次平均值，每 10 秒钟与周边探测器的数据 进行比较。 如果发现差值超过 15kt 就会发出警告。 LLWAS 可能探测不到直径等于或小于 2 海 里的下冲气流。 - 机场终端多普勒气象雷达(TDWR)可以探测 是否临近风切变区域，因此，可以提前警告 飞行员风切变的危险。 · 飞行员天气报告： - 如果根据飞行员天气报告（PIREPS），在 高于机场标高不足 1000 英尺的高度，有超 过 20 kt 的风切变或 500 英尺/分钟的下降气 流/上升气流，就应该引起警觉。 · 目测观察： - 吹尘、环状吹尘、尘卷风或其它近地强气流 运动现象都表明可能或已经存在风切变。 · 空中监视风分量和地速： - 进近时，通过比较高空的顶风或顺风分量 （如可用）与地面的顶风或顺风分量可以知 道潜在的风切变的大致强度。 · 机载气象雷达；以及， · 机载风切变预测系统。 风切变识别 及时发现风切变对成功实施改出风切变的程序至关 重要。飞机飞行包线保护功能可以自动探测起飞、 进近或复飞过程中的风切变，其依据是对飞机性能 的评估（飞行参数和加速性能）。 下列偏差可以看作可能出现风切变的征兆： · 指示空速变化值超过 15 kt； · 地速改变（顶风减小或顺风增大或者从顶风切变 成顺风）； · 垂直速度改变量达到 500 英尺/分钟； · 俯仰姿态改变量达到 5 度； · 下滑道偏差 1 个点； · 航向改变 10 度； · 自动油门的状况或油门杆位置异常。 Photo Credit : SFENA - Sextant Avionics 3 / 7 风切变意识 P3 风切变改出策略 万一遇到风切变，应该采用适当的改出对策使高度 损失和撞地风险降到最小。 下面介绍传统机型飞行指引（FD）上使用的风切变 改出策略。 FD 风切变改出引导将试图： · 保持速度目标(FCU 上选择的速度 + 10 kt)，只 要能够保持正上升率； · 随着垂直速度减小到 0，调整俯仰姿态； · 略略保持一点正上升率，使空速减小到抖杆边界 速度（间歇性抖杆）；然后， · 保持空速略高于抖杆边界速度，允许一定的高度 损失以保持抖杆速度。 风切变引导的适用范围：起飞、进近和复飞过程中 高度低于 1000 英尺无线电高度。 在上述改出策略实施的各个阶段，俯仰姿态的需求 量将受到失速保护的限制。如果 FD 风切变引导不可 用（例如：FD 不可用），建议使用 FCOM 中公布 的同类改出技术。 反应式和预测式风切变警告系统 除了 FD 风切变改出引导，多数机型还可以选用 WINDSHEAR（风切变） 警告提示。 探测到风切变时，风切变警告提示和 FD 改出引导才 能起作用，其依据是对飞机性能（飞行参数和减速 性能）的评估。 因为风切变警告提示及引导不具备提前预告的能 力，因而被称为反应式风切变系统。 为了弥补反应式风切变系统的不足，提前警告风切 变的活动，最新一代气象雷达已经具备探测飞机前 方风切变区域的能力。 这种新型装置被称作预测式风切变系统。 预测式风切变系统通常可以提前一分钟发出警告。 预测式风切变系统发出的风切变警告分为三级： · 咨询警告语音信息； · 琥珀色 警戒提示（W/S AHEAD，风切变在前 方）；或者， · 红色警告提示（W/S AHEAD，风切变在前方）。 各种颜色的图案和图标显示在(导航显示)气象雷达显 示区，指示出风切变活动的区域。风切变意识 通过下列契机可以完善： · 风切变意识；以及， · 关于操作的建议和程序。 标准操作程序 标准操作程序应该强调下述风切变意识项目： · 风切变意识及其规避： - 起飞/离场与进近/复飞简令；和， - 进近危险意识。 · 风切变的识别： - 机组分工，保证有效的交叉检查和相互配 合，尤其针对参数偏差过量的情况； - 进近过程中的能量管理；以及， - 稳定进近及进近关口的各要素。 · 风切变改出程序： - 随时准备并果断处置反应式或预测式风切变 咨询或警告信息，如适用（风切变改出程 序）。 训练 应该制定并实施针对风切变意识的训练项目，可以 参考以下内容： · 公司制作的风切变教育和训练辅助材料；以及， · 美国飞行安全基金会制作的风切变训练配套材 料。 4 / 7 风切变意识 P4 风切变改出程序训练应该在全动模拟机上进行，利 用风切变中实录来的真实的风切变剖面（如图 1 所 示）。 图 1 典型的—风切变剖面 驾驶舱准备—离场简令 飞行机组应该考虑所有适用的风切变意识项目，并 且： · 评估安全起飞的条件，根据： - 最新的天气报告和预报； - 目测观察的情况；以及， - 机组对机场环境和主导天气条件的经验； · 推迟起飞，直到条件确实改善。 起飞及初始爬升 如果怀疑起飞过程中会遭遇风切变，飞行机组就应 该： · 选择最有利的跑道，考虑可能出现风切变/下冲 气流的位置； · 选择与起飞必要条件相应的最小襟翼形态，使爬 升梯度的性能达到最大； · 在开始起飞滑跑以前启用气象雷达（或风切变预 测系统，如可用），确保飞行航径上没有潜在的 危险区域； · 选择最大起飞推力； · 启动复飞(设定 TOGA 推力)后，在 PNF 一侧的 导航显示上选用飞行轨迹矢量(FPV，如可用)， 可以获得爬升轨迹角的直观指示；以及， · 在起飞滑跑过程中，密切监视速度和速度趋势， 及时发现风切变临近的迹象。 起飞中遭遇风切变的改出技术 如果在起飞滑跑或初始爬升过程中遭遇风切变，可 以及时采用下列改出方法： · V1 之前： - 如果速度低于目标 V1 时出现不可接受的速 度变化，而且跑道剩余部分足够使飞机停 止，就应该中断起飞。 · V1 之后： - 断开自动油门并保持或设定最大起飞推力； - V R 速度时正常抬轮；并且紧跟 FD 俯仰指 令（风切变改出引导）；或者，如果飞行指 引不可用（按照 FCOM 推荐的程序），按 需要设定俯仰姿态。 · 初始爬升过程中： - 断开自动油门并保持或设定最大起飞推力； - 如果自动驾驶仪是接通的，则继续保持接 通； 或者， 跟随 FD 俯仰指令， 或者， 设定所需的俯仰姿态（参照适用的 FCOM 推荐程序）； Photo Credit : SFENA - Sextant Avionics 5 / 7 风切变意识 P5 - 保持机翼水平以保证最大爬升梯度，除非需 要转弯越障； - 密切监视速度、速度趋势和飞行轨迹角（如 可用）； - 速度降低到抖杆触发边界（间歇性触发抖 杆），同时监视速度趋势； (借助抖杆器的方法仅适用于传统机型) - 脱离风切变以前，不要改变襟翼和起落架的 形态； - 脱离风切变后，证实有正上升率再加速，收 起落架和襟/缝翼（如可行），然后恢复正常 爬升剖面。 下降准备—进近及复飞简令 进近简令中与实际飞行环境相应的风切变意识项目 包括： · 通播： 检查和讨论下列各项内容： - 使用跑道（进近类型）； - 预计进场路线（标准进场—STAR，或更直 接的雷达引导航路）； - 主导天气； - 潜在的低空风切变的报告（LLWAS 警告、 TDRS 数据、飞行员空中天气报告）。 · 自动功能的使用： 讨论使用自动功能进行垂直导航和水平导航，以 及推测或预报的风切变的影响。 下降及进近 在预报或怀疑有风切变的情况下，实施进近以前飞 行机组应该： · 评估安全进近及着陆的条件，根据： - 最新的天气报告和预报； - 目测观察的情况；以及， - 机组对机场环境和主导天气条件的经验。 · 推迟进近及着陆，等待条件好转或者改航到合适 的机场； 根据前面飞行员报告或机场低空风切变警告系统 (LLWAS)的警告，如果预计将出现下冲气流/风 切变时，应该推迟着陆或改航到备降机场。 选择最有利的跑道，并考虑： - 可能出现风切变/下冲气流的位置；以及， - 可用的跑道进近助航设备。 · 在进近中使用气象雷达（或风切变预测系统，如 可用），保证飞行航径上没有潜在的危险区域； · 在 PNF 一侧的 ND 上选用飞行轨迹矢量(FPV)， 得到飞行轨迹角的直观提示（在进近或改出机动 中）。 · 选择全襟翼的上一档着陆（使爬升梯度的性能达 到最大）并对最后进近速度作相应调整； · 如果 ILS 可用，则接通自动驾驶仪，保证更精确 地跟踪进近引导，充分利用下滑道偏差过量警 告； · 根据通报的地面风值选择最后进近速度； 建议使用适当的速度增量（通常在 15 kt 至 20 kt 之间，根据预计的风切变的值）； · 比较高空顶风分量或顺风分量与地面顶风分量或 顺风分量，评估垂直风切变的可能性和大致强 度； · 进近过程中密切监视空速、速度趋势和地速，及 时发现风切变临近的征兆； 微下击暴流的特征是：顶风分量大大增加，随后 突然改变成顺风分量。在预计有风切变时，须密 切注视地速变化，增强风切变意识； 如果地速减小（即顶风增大），保持地速不低于 V 进近 – 10kt 以维持飞机的能量以防万一顶风突 然切变成顺风。 6 / 7 风切变意识 P6 · 注意及时处置： - 预测式风切变系统的咨询、琥珀色或红色的 W/S AHEAD（风切变在前方）警戒或警告 提示；和/或， - 反应式风切变系统的 WINDSHEAR（风切 变）警告提示。 对 W/S AHEAD 和 WINDSHEAR 警告的处置程序分 别参见适用的 FCOM 和 QRH。 进近及着陆中遭遇风切变的改出技术 如果在进近或着陆中遭遇风切变，应该毫不迟疑地 采取下列改出方法： · 启动复飞（或将推力手柄设置在 TOGA 位，如 适用）并保持最大复飞推力； · 跟随 FD 俯仰指令，或者（如果 FD 不可用）设 定 FCOM 推荐的俯仰目标； · 如果 AP 是接通的，则继续保持 AP 接通。 如果必要，断开 AP ，跟随 FD 的指令，或设定 并保持推荐的俯仰姿态； · 在脱离风切变以前，不要改变襟翼和起落架的形 态； · 机翼改平，使爬升梯度达到最大，除非需要转弯 越障； · 让速度降低到抖杆触发边界（间歇性触发抖杆— 仅适用于传统机型）同时监视速度趋势； · 密切监视速度、速度趋势和飞行轨迹角（如果 FPV 可用，可以在 PNF 一侧使用）；以及， · 脱离风切变后，证实有正上升率再加速，然后建 立正常爬升剖面。 影响风切变意识的因素 下述因素可能影响风切变意识、风切变规避或风切 变改出的能力。 应该制定风切变防范策略并设立防线，找出下列各 类不利因素（如可能并且可行）： · 飞机设备： - 缺乏有效预测风切变的系统。 · 机场设备： - 缺乏低空风切变警告系统（LLWAS）；和/ 或， - 缺乏机场终端多普勒雷达系统(TDRS)。 · 训练： - 没有关于风切变意识的训练项目；和/或， - 没有针对风切变改出的模拟机训练。 · 标准操作程序： - 简令不充分； - 对飞行进程监控不当；和/或， - 自动功能使用或衔接不当。 · 人的因素和机组资源管理： - （对参数偏差过量）缺乏交叉检查； - 相互配合不力（喊话和口令）；和/或， - 疲劳。 7 / 7 风切变意识 P7 要点小结 航空公司应该制定提高风切变意识的策略，培养防 范风切变的主动性，可以参考以下要点和建议。 本节的要点可以归纳为关于风切变意识的三个方 面：规避、识别和改出。 · 规避 - 评估安全起飞或进近及着陆的条件，借助一 切可用的气象数据、目测观察和机载设备的 信息，； - 推迟起飞或进近，或者改航到更合适的机 场；以及， - 作好准备果断处置各种风切变警告信息，即 预测式风切变系统的咨询/警戒/警告，或反 应式风切变系统的警告提示。 · 识别 - 注意及时发现潜在的或已经存在的风切变， 借助一切可用天气数据、机载设备的信息， 参考飞行仪表各种参数和飞行航径的信息； 并且， - 如果怀疑可能有风切变，就应该加强仪表巡 视。 · 改出 - 处置空速的突然变化要避免对推力或配平作 大的调整； - 紧跟 FD 上改出风切变的俯仰引导或者实施 推荐的 FCOM 改出风切变的程序；以及， - 充分利用飞机的设备，如：飞行轨迹矢量 （FPV，如可用）。 参考条例 下列参考条例可以帮助读者方便快捷地查找相关的 法规条例： · 《ICAO—运行手册的准备》 (Doc 9376)。 · 《ICAO—风切变》（通告 186）。 · 《ICAO 附件 6—第一部分，6.26—建议，涡轮 喷气式飞机—前瞻式风切变警告系统。 · 美国联邦航空条例 121.135—手册要求—运行手 册—内容。 · 美国联邦航空条例 121.315—驾驶舱检查程序。 · 美国联邦航空条例 121.357—机载气象雷达设备 必备条件。 · 美国联邦航空条例 121.358—低空风切变系统必 备条件。 · 美国联邦航空条例 121.360—近地警告—下滑道 偏差告警系统。 · 美国联邦航空条例 121.424 (b).(1)—飞行员：初 始、改装和升级飞行训练—风切变机动。美国联 邦航空条例 121.542—飞行机组的职责（无干扰 驾驶舱规则）。 · 美国联邦航空条例 121.599—熟悉天气条件。 · 美国联邦航空局 AC 00-54—飞行员风切变指 南。