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直升机飞行员必读—山区飞行的“隐形杀手”

2016-11-26 21:24| 发布者: 潜艇4809| 查看: 2226| 评论: 0|原作者: 鹏程翔安

摘要:   影响直升机山区飞行安全的因素众多,其中气流可称得上是一个可怕的“隐形杀手”。

  影响直升机山区飞行安全的因素众多,其中气流可称得上是一个可怕的“隐形杀手”。掌握山区气流的变化规律是保证山区飞行安全的前提和基础。

  山地对大气运动的影响要比平原明显的多,这其中既有动力原因,也有热力原因,既影响水平气流,也影响垂直气流。

升降气流

  图:升降气流 图/微信“鹏程翔安”

  当气流遇到大的山脉时,大部分气流被迫从山顶越过,这样就在迎风坡一侧形成上升气流,在背风坡一侧形成下降气流,造成气流强烈的升降运动。升降气流最强的地方出现在山坡上距山顶500到1000米的地方,根据有关观测记载,速度可达15到20米/秒,再向上气流就会很快减弱。迎风坡的上升气流在距山体相当远的地方就可能出现,距离和山体的形态有关,山体越高越陡,距离就越远。

  图:白天 图/微信“鹏程翔安”

  热力作用也可以造成山区气流的升降,由于山地地表一般起伏不定,各地增热散温不一致,造就了热力对流。白天山顶、山坡上的气温高于山谷上空同高度的气温,在靠近山顶、山坡一侧气流呈上升,在靠近过山谷中心一侧气流呈下降。

  图:夜间 图/微信“鹏程翔安”

  到了夜间,靠近山顶、山坡一侧的空气降温要比靠近山谷中心一侧的空气降温快。因此会形成和白天截然相反的情况,出现沿山坡靠近山坡的下降气流和山谷中心附近的上升气流。

山地湍流

  山地湍流也叫乱流、扰流或紊流,是气流在“翻山越岭”时因摩擦作用在山坡上产生涡旋形成的。这种涡旋一般高度不高,常常贴附在山坡上。迎风坡涡旋因为山体的阻挡一般不会移动,背风坡的涡旋则会一边形成,一边随气流移动,最后逐渐消失。气流越山时还可能在山顶和背风坡上空出现湍流,这是因为气流过山时山顶风速大,背风坡风速小,在垂直方向上存在风切变造成的。因此一般背风坡湍流较强,且伸展高度较高。

  图:山地湍流 图/微信“鹏程翔安”

  山地湍流的强弱与气流速度、气流方向与山脊的夹角、山体形态以及气层的稳定程度等有关,气流速度越大,气流方向与山脊的夹角越接近于直角、山体越陡峭、气层越不稳定,湍流的强度就越强,范围也越大,伸展高度也就会越高。

  山区飞行,在迎风坡上直升机受上升气流影响自动上升高度,在背风坡则因下降气流影响会自动降低高度,会存在被下降气流“带入”背风坡湍流中的可能,所以山区飞行保持一定的安全高度十分必要。

  图:山地湍流 图/微信“鹏程翔安”

  当气流方向与山脉走向垂直的时候,山谷中迎风坡和背风坡上的湍流如图所示与前述情况相类似,背风坡一侧湍流比迎风坡一侧要强,因此这时在山谷中飞行的话应该避开背风坡而靠近迎风坡,减小湍流的影响。

  图:山地湍流 图/微信“鹏程翔安”

  如果气流方向是沿着山谷时,山谷中的湍流强度会随气流速度的增大而增大。当从峡谷吹来的气流进入开阔山谷或进入平原时,由于两侧气流散开,速度会骤减,中心气流速度和两侧气流速度存在较大差距,形成风切变,会在谷口两侧形成绕垂直轴向的强大的涡旋。所以当沿山谷顺风飞行时应当尽力避免靠近谷底和山坡,特别是出谷口时不要过早的转弯,否则一旦误入两侧的湍流中将“在劫难逃”。

  热力作用同样也可以“造就”湍流,湍流的高度甚至可达2000到3000米,气层不稳定时更可达4000到5000米。山区的热力乱流呈现出早晚弱,午后强的日变化特征,且各区域湍流出现的时间和强度也不尽相同。一般早上由于太阳照射的原因朝东的山坡比朝西的山坡增温快,湍流出现的时间也早,强度、范围也越大,伸展高度也越高。同样道理,就北半球而言,朝南的山坡比朝北的山坡湍流要强烈。

山地背风波

  图:山地背风波  图/微信“鹏程翔安”

  在下述条件下气流越山时:

  1、气流越过的山脊是长山脊或山岳地带;

  2、气流方向与山脊的夹角接近于直角;

  3、气流速度在山脊高度上在8米/秒以上;

  4、山脊到对流层顶,气流速度随高度增加而增大或保持不变;

  5、低层气层不稳定,上层气层稳定。

  在山脊背风一侧的上空气流会形成一定的波动,称为山地背风波。

  山地背风波中升降气流的垂直速度通常为5到10米/秒,有时甚至可达25米/秒,直升机进入后,往往会短时间内急剧掉地高度,继而又上升高度,如此反复,如果恰逢是夜间或在云中飞行,将十分危险。背风波中的下降气流还会使气压式高度表读数偏高,有时甚至偏高上百米,此时由于是在下降气流中,直升机实际是在下降高度,但犹如表高偏高,机组不易发现高度在下降,容易造成危险。

  山地背风波的上升气流中会形成一些特殊的云,比如荚状云、帽状云和滚轴状云等,这些云都是判断山地背风波的重要标志。

单山山脉地形对气流的影响

  当单山山脉山坡规则而平缓时,迎风坡的上升气流和背风坡的下降气流也会较为平缓,气流通常比较规则,但特别是在背风坡有时也会出现湍流。

  图:单山山脉地形对气流的影响  图/微信“鹏程翔安”

  如果单山山脉山体陡峭,山脊突出,气流流动的基本趋势将不会有大的改变,但是在山体凹地和“台阶”区域会有比较强烈的湍流。

群山山脉对气流的影响

  气流“翻越”群山山脉时会在群山之间形成一系列的滚轴状的气流。通常情况下迎风坡气流应当是上升的,但是在群山山脉,当气流流过的后一座山比前一座高度低时,后一座山的迎风坡上通常会是来自前一座山的下降气流,这一点特别要注意。

  图:群山山脉对气流的影响  图/微信“鹏程翔安”

孤立山峰对气流的影响

  气流流过短的山脊或者孤立的、“身材比较苗条”的山峰时,大部分气流会从两侧绕过,只有少部分气流会从山顶“翻越”,这时一般升降气流不会很强烈,但是通常会在背风一侧出现绕垂直轴向的滚轴状的涡旋,因此飞行时要尽量远离这一区域。

  图:孤立山峰对气流的影响  图/微信“鹏程翔安”

  山区中的下降气流和湍流是直升机山区飞行安全的主要威胁之一。由于下降气流速度往往高于直升机上升速度,因此在山区飞行首先要尽量避免飞入山体背风的一侧。其次一旦进入下降气流区,当下降气流较小或无湍流的时候,应当以1.5倍的经济速度飞行,以求尽快脱离下降气流区,同时要防止掉高度;当下降气流较大时,应当以经济速度飞行,防止出现桨叶失速;当下降气流区存在湍流时,在湍流区,应当以经济速度飞行,以求获得最大的可用功率;逆风进入下降气流区,要防止地速过小,使直升机停滞不前。最后在山头、山脊目视着陆时,要以大下滑角下滑,避开山体两侧的涡流区。


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