我查到了 这篇写的不错 source:http://www.mnd.gov.tw/division/~defense/mil/mnd/mhtb/ %AA%C5%ADx%BE%C7%B3N%A4%EB%A5Z/555/555-6.htm =====================很长喔========================== -------------------------------------------------------------------------------- 影响飞行安全的气象要素 空军少校 林得恩 -------------------------------------------------------------------------------- 提要 气象的守视与掌握在维护飞行安全的工作上经常扮演相当重要的角色。透过资料的分析与研判，我们发现飞机的「积冰」现象常常是导致飞航安全的天气因素之一，当飞机遇到了积冰，不但容易改变原先流线体之外观，让飞行员对起初的环境流场产生误判；也使得飞机上举力在瞬间减少，拖力、重量、失速同时增加，倍增飞行任务的危险性。由於积冰常发生在飞机操纵系统外部可活动部分之表面，也亦引发飞机操纵系统失灵的危险。而当飞机在空中航行的时候，所遭遇到一些极不稳定的气流，使得飞机发生强烈的颠簸振荡，甚至失去控制的现象，此种大气中所遭遇到的小范 围极不稳定气流，更是我飞航安全之隐形杀手。 前言 21世纪的气象，是令人骄傲的。由於秉承了前辈们累积的知识、经验以及技术，开始对周遭所发生的一些天气现象，具有一定程度定性的了解与定量的掌握，对於趋吉避凶、逢凶化吉扮演重要的角色；虽然未来再求精进、力求突破的空间仍相当大，但是努力的目标非常明确，工作的项目也非常清楚。因此我们也可以充满信心地说，21世纪的气象，是可以令人期待的。 陈泰然(注一)认为：研究大气之目的就是了解大气。了解大气之目的就是要能更精确地预测大气。对我空军而言，任务在遂行的过程中，对气象的要求更是有其迫切性与必需性。举例来说，当在地面上的人或车，遇到了恶劣的天气，诸如雨雪、强风或雷暴等，他可以立即躲到房间内或车库中，甚至找一个山洞暂时躲避，或在路旁临时停车；然而我飞行员遇到这种情况时，就没哪麽简单了，他必需在很短的时间内反应，到底是要避开它或是穿越它？避开它要怎麽避？穿越它又应怎麽穿越？这种与恶劣天气搏斗的勇气与挑战的信心，着实令我们非常钦佩！这也更加突显在维护飞 行安全的工作上，气象的守视与掌握在其中扮演相当关键的角色。到底有哪些气象要素会影响到我们飞行的安全呢？以下是我们初步的分析报告。 积冰———引发飞机操纵系统失灵的危险份子 飞机的「积冰」（Icing）现象常常是导致飞航安全的重要天气因素之一。当飞机遇到了积冰，不但容易改变原先流线体之外观，让飞行员对起初的环境流场产生误判；也使得飞机上举力在瞬间减少，拖力、重量、失速同时增加，倍增飞行任务的危险性。另一方面，由於积冰常发生在飞机操纵系统外部可活动部分之表面，也亦引发飞机操纵系统失灵的危险，我们必需特别注意。一般而言，形成积冰的基本条件是飞机表面之温度必需低於0?祔以及大气存在过冷却水滴，通常当航机穿越由过冷却水滴所组成之云层，或低於冻结温度之液体降水区时，就会有积冰现象发生的可能(如 图一)；也就是说，当飞行在万余尺的高空时，由云团中上升气流所提供的水气碰到机身，在极短的时间内反应成冰晶。根据统计最严重积冰发生在摄氏零度至零下10度之云层中，而零下10度至零下20度亦常见，航机在此范围内飞行，飞行员必需特别注意。（本省摄氏零度等值线的全年变化在12,000尺至16,000尺之间，可提供飞行员参考。） 而积冰情况对飞行安全常构成不利的影响，主要可分为三大类：首先，严重的翼面积冰能令翼面变形，而使与翼面接触的气流呈不规则的分布状态，以致升力减少，阻力增加，容易令航机失速。其次，机身外的高度仪积冰时，能使机舱内高度表的读数不正确而发生危险，这是维护飞行安全过程中非常关键的因子。最後，天线积冰也可使航机与地面的通讯完全隔绝，令利用仪器飞行的航机，产生严重的问题。而积冰形成的主角是温度和云层中的水气，水气由於气温下降又凝成水滴，如温度到达冰点以下仍然是液体，这些水滴便成为积冰的原料。若温度继续下降，水气便变成冰 晶，水滴的数量随高度增加而迅速减少，积冰形成的机会也相应减少。 虽然现今科技进步，许多航空器都有除冰装置，但飞行过程中，因积冰现象造成机件故障的情事，在世界各地(如美、加各国)仍时有所闻，因此我飞行人员必须提高警觉，掌握动态，不可掉以轻心。根据过去的气候统计资料显示，东亚地区积冰现象的产生多发生在锋面系统、雷雨发展对流胞内、海洋性（太平洋高压）气团西伸、东退之际以及因地形所引发的对流云中。由於积冰范围多属局部性，性质系为暂时性，一般气象人员可以预知积冰发生的区域以及发生的高度，但却无法确切指出积冰发生的地点。因此，航程中若遭遇危险性之积冰时，建议飞行员应立即准备远离，以 策安全。航机若飞行高度之大气温度已在零度以下，就不应再飞入零度至零下20度之间的云（或发展云）中。如果已遇到积水现象，云层发展又厚时，则建议爬升至零下20度以下或者下降至零度以上的空域，以防止积冰的汇集。同时也应立即将遭遇积冰发生的地点、高度等资料通知相关地面工作人员，以警示其它飞机尽量避开，共同维护飞航安全。 如果飞行过程中，还是遭遇到积冰现象时，飞行员必须立即做出应变。首先必须判断积冰的种类，一般飞机的动力设备中，最危险的情形就是汽化器内积冰。其积冰的主要原因是因为引擎燃料的汽化，加上空气自进气管输入产生瞬间膨胀而冷却，这时必须立即启动除冰装备，做好除冰措施。另一方面，当机翼或机尾产生积冰时，利用引擎周围之热空气或电流装备加温除冰，即所谓「热翼」及电阻丝的机制。然而，根据美国航空安全委员2000年的调查结果显示，不管采用什麽方法，或启动什麽装备，维护行动都必须在积冰开始形成之前；也就是说，企图在飞航积冰发生时（或 後），再进行除冰措施，都不是件有效率的事，这也再一次凸显气象精确的预报与掌握，对飞行安全维护的重要。 乱流———飞航安全的隐形杀手 凡气流所发生之任何涡动或垂直运动，只要能使航机飞行高度或航线发生剧变者，均可称为乱流（Turbulence）。 乱流属於危害飞航行安全之重要危险因素之一；近年来，航空事业日益发达，气象资讯的重要对飞安的维护亦日益明显（如图二）。当飞机在空中航行的时候，常常就会遭遇到一些极不稳定的气流，使飞机发生强烈的颠簸振荡，甚至失却控制的现象，此种大气中小范围的极不稳定气流，常常就是飞航安全之隐形杀手。 蒋志才(注二)就根据乱流可能发生地区，进行乱流预报的讨论。叶光熙(注三)也明确指出乱流在飞航安全中的重要性。针对局部地区、特殊季节影响下，乱流也有其特徵性的掌握（杨，1991）(注四)。林得恩(注五)更针对乱流特性、影响层面加以分类，并综整数点给飞行员的建议。健行（1997）(注六)也由五个发生飞安的实例来探讨雷雨乱流与晴空乱流的重要性。 飞机对乱流反应系随附近气流、风速、飞机大小、飞行高度及机翼之负荷而异。若以飞行高度来划分，可分飞行在1,500尺以下之低空发生的「低空乱流」及之上的「高空乱流」。 根据乱流的特性及强度，我们可以归纳以下属类； 一、对流性乱流 当大气中冷空气下沈、暖空气上升，造成大气对流活动，形成所谓的不稳定趋势；尤其是在夏日午後，此类对流性气流特别活跃，对飞机安全的影响也最大。 此时，对流性气流极易向上延伸至数千尺之高；若飞机在此时飞入不稳定空气中，即易遇上因对流旺盛而生成的乱流。 二、障碍物阻挡所引起的乱流 受地形、障碍物或短距离内风向、风速明显变化所造成的现象。此类乱流大小与风速和阻碍物大小及粗糙度有关。风速愈大，阻碍物愈大、愈粗糙，则乱流愈强。 一般而言，机械性乱流常出现於机场区域；因此，飞机在着陆时，若有阵性侧风发生，应提高警觉，此为本省发生乱流主要的型态之一；而在空机无论是在低空进场降落或爬升之际，空速呈阵性波动，则应保持高於正常之边际空速，以避免有失速之虞。 三、风切所引起的乱流 以逆温层形成在无风和风速极微的晴朗夜晚，且近地面处於逆温层上方之风速较强，风切带即会在期间发展，当飞机或升或降穿越逆温层时，风切带之涡旋会使飞机引起空速之突变，在跑道上空失速，影响飞安甚钜（如图三）。 四、山岳波所引起的乱流 稳定的上升和下降气流可伴随山岳波向上延展至7,000尺的高空及下游处的区域，通常此类乱流强度可达中度至强烈的程度。 一般而言，风速大於每小时25里且垂直穿向山脉之脊时，若云状成为荚状、滚轴状，垂直向上发展完整，则可能附近会有山岳波乱流形成。 五、机尾乱流 每架飞行中的飞机，均可产生一对方向相反的涡旋，其强度受航机的重量、速度及机翼形状大小而异。严重的机尾乱流可造成飞机结构受损，最主要的灾害是诱发的滚轴涡旋，易导致尾随之飞机失控，造成意外。 2001年11月12日，美国航空公司编号587号空中巴士班机自美国纽约甘乃迪国际机场起飞，当时机场上空晴朗，风速不大：数分钟後，那架空中巴士型客机就在空中故障，坠落地面。肇因可能就是亦因为当时一架日航波音747巨无霸客机在同一航道上刚起飞不久，所制造的机尾乱流所致。 事实上根据美国联邦航空总署规定，按照飞机大小而厘定出飞机之间的「最小安全距离」；因为机尾乱流通常可以在无风或微风的环境中停留数分钟，并向後延伸达12公里以上。美国连续体动力学公司总裁毕拉宁就分析说，减少机尾乱流的关键是使机尾产生的两对或几对涡流不稳定，且要容易迅速消散。达成这种结果，目前有两种思考方法，一是沿着机翼重新分配空气动力负载，设法利用机尾水平稳定翼所产生的涡流；一是设计小型空气动力板制造扰动，击溃机尾乱流，利用现成的机翼与机尾控制面，互相协调，上下移动20度，以扰乱涡流。 六、晴空乱流 1997年12月一架自东京飞往夏威夷途中的客机就遇上了强烈的晴空乱流，瞬间急降30多公尺的飞行高度，造成相当严重的损失，其中一人死亡，伤者更超过100人。2002年5月2日美国联合航空一架自雪梨飞往美国旧金山的波音七四七客机，在东加群岛上空遭遇强大的晴空乱流，导致客机紧急降落，机上七名受伤乘客立即送医救治。 所谓的「晴空乱流」，一般多发生於无云天空中之乱流。根据统计，此类乱流一般多出现在喷射气流靠极区的一边，高空槽附近或相对於喷射气流之地面低压系统的东北方或北方；即使没有明显的喷射气流存在，由於风切区伴有强烈低压和高空槽脊之等高线剧烈弯曲，也常会碰上类此晴空乱流，一般多发生在二、三万尺或以上的高空，且多分布在风向或风速变化较大的地方(如冷、暖空气交界处，气流辐合、辐散处等)，由於发生乱流时的天气多属良好，机上的雷达探测发挥不了功能，目前此类型乱流的掌握与预报仍是我气象人员亟待努力突破的重要课题。 事实上，乱流的发生也有其地域性、季节性与特徵性，本省除了高空晴空乱流较不易确定其位置外，一般只要有雷雨、飑线或台风侵袭，常会有强烈或以上的乱流伴随产生，在几个经常性乱流产生的地区，主要的成因可能都是来自地形的因素。 (一)东北部：宜兰附近（如图四）。 (二)东南部：夏季西南气流在台东附近之背风乱流。 (三)西北部：东北季风配合地形所致。 (四)中部：大规模东北风或东风越山後，至苗栗、台中一带产生。 (五)恒春地区：东北季风加强、落山风形成。 (六)局部山区：经常有乱流产生，大小强度不一。 根据吾人统计：如果东北季风增强，马公地区风速达每小时30里以上时，马公东北方约20至30里处，常有中度乱流生成；每年9至11月恒春地区落山风增强，则恒春至鹅銮鼻间就会有中至强烈乱流产生，且持续时间较长；又林口、杨梅、後龙等地及台湾东北角，一年四季均因地形影响而有所谓的轻度乱流产生，值得我飞行人员注意。 结语 气象的守视与掌握，在维护飞行安全的工作上经常扮演重要的角色。透过研究资料显示，飞机的「积冰」现象常常是导致飞航安全的天气因素之一，当飞机遇到了积冰，不但容易改变原先流线体之外观，让飞行员对起初的环境流场产生误判；也使得飞机上举力在瞬间减少，拖力、重量、失速同时增加，倍增飞行任务的危险性。由於积冰常发生在飞机操纵系统外部可活动部分之表面，也亦引发飞机操纵系统失灵的危险。 东亚地区积冰现象的产生多在锋面系统、雷雨发展对流胞内、海洋性（太平洋高压）气团西伸、东退之际以及因地形所引发的对流云中。由於积冰范围多属局部性，性质系为暂时性，一般气象人员可以预知积冰发生的区域以及发生的高度，但却无法确切指出积冰发生的地点。 乱流属於危害飞航行安全之重要危险因素之一；近年来，航空事业日益发达，气象资讯的重要对飞安的维护亦日益明显。当飞机在空中航行的时候，就常会遭遇到一些极不稳定的气流，使飞机发生强烈的颠簸振荡，甚至失去控制的现象，此种大气中小范围的极不稳定气流，往往就是飞航安全之隐形杀手。 根据乱流的特性及强度，我们可画分为对流性乱流、障碍物阻挡所引起的乱流、风切所引起的乱流、山岳波所引起的乱流、机尾乱流与晴空乱流等六类；而乱流的发生也有其地域性、季节性与特徵性，本省除了高空晴空乱流较不易确定其位置外，一般只要有雷雨、飑线或台风侵袭，常会有强烈或以上的乱流伴随产生，在几个经常性乱流产生的地区，主要的成因可能都是来自地形的因素。 参考资料 一、戚启勳，大气科学的应用，大气科学，1980，页399-460。 二、鲍学礼，飞机产生之天气现象预报，特殊天气现象预报课程，1976，页1-33。 三、廖坤男与张仪峰等，雷雨、闪电和静电的释放，航空气象实务，2000，第13章。 注释 注一　陈泰然，天气改造与人造雨，高等气象学，1985，页205-217。 注二　蒋志才，乱流预报作业讨论，气象预报与分析，35，1967，页17-23。 注三　叶光熙，乱流与飞行，空军学术月刊，151，1969，页75-80。 注四　杨黎明，乱流与飞行，空军学术月刊，421，1991，页50-61。 注五　林得恩，乱流———飞航安全的隐形杀手，空军学术月刊，489，1997，页70-78。 注六　健行， 半年来因气象因素影响飞航安全的几个特例，航空气象，17，1997，页62-80。 作者简介 林得恩少校 空军通信电子学校76年班，台湾大学大气科学博士班研究生，现职空军气象联队气象中心课长 --

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