雷雨天氣對(duì)直升機(jī)飛行的影響研究

魏仁義

摘要：惡劣天氣對(duì)于飛行器飛行的安全威脅是極其嚴(yán)重的，據(jù)有關(guān)資料顯示，每7起飛機(jī)或飛行器失事就有一起是由于惡劣天氣導(dǎo)致。基于此，本文根據(jù)直升機(jī)的飛行原理入手與雷雨天氣的特征及氣象性質(zhì)入手，分析提出幾點(diǎn)雷雨天氣對(duì)直升機(jī)的飛行作業(yè)會(huì)帶來(lái)的不利影響和飛行風(fēng)險(xiǎn)，并針對(duì)不利影響與飛行風(fēng)險(xiǎn)，給出預(yù)防與應(yīng)急措施。希望通過(guò)此文能夠給以直升機(jī)作為飛行作業(yè)主體的機(jī)構(gòu)，在飛行安全工作上帶來(lái)些理論啟示。

關(guān)鍵詞：直升機(jī);雷雨天氣;飛行安全

前言

近年來(lái)，我國(guó)在民用觀光，環(huán)境監(jiān)測(cè)、搶險(xiǎn)救災(zāi)、林業(yè)種植、航空拍攝甚至軍事演習(xí)等多個(gè)行業(yè)，都有直升機(jī)作為飛行搭載平臺(tái)進(jìn)行飛行作業(yè)的例子。但如果忽視飛行安全問(wèn)題，不僅會(huì)損毀飛行設(shè)備，還會(huì)給飛行員帶來(lái)嚴(yán)重的人身安全威脅，給航空飛行工作帶來(lái)極為慘重的損失。因此研究惡劣氣象對(duì)直升機(jī)飛行的影響，對(duì)于飛行安全工作來(lái)說(shuō)意義非凡。

1. 直升機(jī)飛行原理簡(jiǎn)述

1.1直升機(jī)的簡(jiǎn)要構(gòu)造

直升機(jī)主要是由駕駛艙、主螺旋槳、尾部輔螺旋槳、傳動(dòng)軸、起落架、發(fā)動(dòng)機(jī)和燃油箱、內(nèi)部傳動(dòng)裝置、尾梁、和尾懸翼幾部分構(gòu)成。根據(jù)用途不同在不同部位搭載不同的設(shè)備，通常情況下，駕駛艙不僅包含控制直升機(jī)的控制系統(tǒng)，還有用于聯(lián)系地面的通信裝置和雷達(dá)設(shè)施。

1.2直升機(jī)的飛行原理

從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，直升機(jī)艙身上方有主螺旋槳，尾部安裝有輔螺旋槳。依靠發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)給主螺旋槳?jiǎng)恿Γ揽靠諝獾姆醋饔昧⒅鄙龣C(jī)托起，借助尾部的輔螺旋槳抵消主螺旋槳的反作用力，防止直升機(jī)因主螺旋旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生方向力矩使得機(jī)身自旋。依靠調(diào)整主螺旋槳轉(zhuǎn)速來(lái)控制升力大小，從而完成上升下降的飛行動(dòng)作，此外直升機(jī)還借助旋翼來(lái)驅(qū)動(dòng)使直升機(jī)傾斜以達(dá)到改變飛行方向的目的[1]。由于直升機(jī)可以垂直方向地起飛降落，所以區(qū)別于其他載人飛行器，它并不需要大面積的起飛場(chǎng)地，又因?yàn)樗梢暂p易做到動(dòng)力式飛機(jī)做不到的空中懸停，因而可以達(dá)到許多其他飛行器難以完成的飛行用途。

2. 分析雷暴天氣給直升機(jī)飛行帶來(lái)的安全影響

2.1雷雨天氣成因和現(xiàn)象

雷雨天氣是一種自然界常發(fā)的天氣現(xiàn)象，這里所說(shuō)的雷雨天氣指伴有雷電的強(qiáng)降雨天氣。它常發(fā)生在春夏季，在秋季也偶有發(fā)生。是一種強(qiáng)烈的對(duì)流型天氣，形成原因是由于地面熱氣流拖著懸浮小水滴往高處送，在高處汽化形成積雨云，積雨云在海拔低的地方又部分液化形成降雨區(qū)，上升水滴由于跟熱空氣的摩擦帶上負(fù)電荷，而熱空氣帶有正電荷，隨著時(shí)間推移導(dǎo)致積雨云帶有大量負(fù)電荷，而熱空氣帶有大量正電荷[2]。在下層的熱空氣被雨淋到變冷下落時(shí)，形成放電現(xiàn)象。此外，若是積雨云面積密度大的區(qū)域還會(huì)伴隨強(qiáng)烈的垂直氣流，因?qū)α鲝?qiáng)度大而使云層上空液滴預(yù)冷結(jié)冰，形成冰雹現(xiàn)象。

2.2雷雨天氣給直升機(jī)飛行安全帶來(lái)的威脅種類

2.2.1雷擊放電現(xiàn)象直接擊穿擊壞飛行設(shè)備

雷雨天氣云層放電時(shí)，空氣受電離而產(chǎn)生耀眼的火花形成導(dǎo)電通路。若是直升機(jī)在飛行途中遭遇雷雨天氣，由于直升機(jī)的構(gòu)造中帶有大量電子設(shè)備，會(huì)導(dǎo)致云層放電擊穿設(shè)備造成設(shè)備損壞。根據(jù)世界各地多起直升機(jī)遇到雷雨天氣被擊穿設(shè)備的案例的統(tǒng)計(jì)分析中得出，雷雨天氣中因直接雷擊損壞飛行器的各部件擊穿損毀概率約為：指南針設(shè)備2%;駕駛艙窗6%;駕駛艙7%;螺旋槳7%;尾梁21%;機(jī)翼22%;雷達(dá)天線21%。若是被擊穿部位為燃油箱，甚至?xí)l(fā)慘痛的飛行事故。以某起直升機(jī)失事為例，該直升機(jī)被雷擊擊穿的部位為尾梁和天線罩，尾梁處被雷擊燒穿的破損處達(dá)17cm，尾翼垂直安定器的電刷被燒毀。不光如此，在雷雨天氣云層對(duì)機(jī)身的放電過(guò)程中還會(huì)使飛機(jī)中設(shè)備被強(qiáng)電流磁化，使得儀表盤無(wú)法使用，嚴(yán)重降低直升機(jī)的飛行精度。

2.2.2冰雹造成機(jī)身結(jié)構(gòu)形變

冰雹是由于對(duì)流強(qiáng)度大導(dǎo)致云層上方的空氣驟冷，使云層水滴直接固化成球狀固體降水，冰雹的體積大小取決于對(duì)流強(qiáng)度，若是對(duì)流強(qiáng)度能夠滿足長(zhǎng)時(shí)間托舉冰雹滴在云層上下運(yùn)動(dòng)，那么冰雹便會(huì)增大體積與重量。而據(jù)資料表明，雷雨天氣中冰雹擊最嚴(yán)重的區(qū)域在0度等溫線，若是此時(shí)直升飛機(jī)剛好處于此高度，會(huì)受到冰雹由于重力原因?qū)︼w機(jī)機(jī)身的擊打。造成飛機(jī)一些設(shè)備的結(jié)構(gòu)形變，損壞。仍然以一實(shí)際飛行事故例子說(shuō)明，某直升機(jī)在某地上空進(jìn)行飛行任務(wù)時(shí)遭遇冰雹雷雨天氣，機(jī)頭罩被冰雹擊落，雷達(dá)天線嚴(yán)重變形損壞，燃油箱側(cè)向機(jī)身凹陷變形。

2.2.3下沉氣流造成直升機(jī)顛簸

由上文可知，雷雨天氣是由于強(qiáng)對(duì)流天氣產(chǎn)生的，且經(jīng)常伴隨著垂直方向的下沉氣流一同出現(xiàn)。這是由于大雨量的降水在對(duì)流天氣的影響下將空氣向下拉扯作用而出現(xiàn)的，而直升飛機(jī)受到的動(dòng)力方向是與其完全相反垂直向上的，因此若是直升飛機(jī)經(jīng)過(guò)雷雨天氣區(qū)域時(shí)，導(dǎo)致直升飛機(jī)受力不均上下顛簸。下沉氣流的流速最高可達(dá)60m/s，因此若是直升飛機(jī)的駕駛員經(jīng)驗(yàn)不足或者遇到強(qiáng)下沉氣流，不僅會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)顛簸震顫，甚至?xí)虼耸Э囟斐娠w行事故。這是因?yàn)轳{駛員為了對(duì)抗下沉氣流的作用保持飛行高度與速度，會(huì)加大油門抬升，但是加大油門持續(xù)一段時(shí)間飛機(jī)突然飛出下沉氣流，而直升飛機(jī)在加油門抬升的駕駛操作下高度迅速攀升，此時(shí)的飛機(jī)極容易因此失控。

2.2.4雷雨天氣容易造成起飛降落事故

由于雷雨天氣是大雨量強(qiáng)對(duì)流的降雨天氣，這就導(dǎo)致了飛機(jī)駕駛員在艙內(nèi)觀測(cè)的能見度比正常天氣低100-200米左右，且雷雨天氣常伴有大風(fēng)大雨，這給直升飛機(jī)的準(zhǔn)備升空與飛回降落工作帶來(lái)了極為不利的影響。雖然直升飛機(jī)并不需要大面積的飛行跑道，但是仍然需要專門的停機(jī)坪作為起飛降落的場(chǎng)地，因此直升飛機(jī)的起飛與降落仍然有著不小的駕駛難度。而雷雨天氣帶來(lái)的可見度驟低與強(qiáng)風(fēng)強(qiáng)雨干擾，會(huì)使飛行員無(wú)法或很難從停機(jī)坪開始起飛，或者準(zhǔn)確降落至停機(jī)坪。因此雷雨天氣直升機(jī)在起飛降落途中容易發(fā)生飛行事故。

3. 直升飛機(jī)飛行應(yīng)對(duì)雷雨天氣的具體措施

3.1以預(yù)防為主，做好氣象監(jiān)測(cè)管理工作

避免在雷雨天氣實(shí)施飛行作業(yè)，此外配置直升飛機(jī)的機(jī)構(gòu)還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)氣象監(jiān)測(cè)水平，需要通過(guò)氣象技術(shù)手段對(duì)即將來(lái)臨的雷雨天氣做出準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，再針對(duì)氣象信息對(duì)飛行作業(yè)時(shí)間進(jìn)行合理規(guī)劃，盡量避免飛機(jī)飛行途中遇到雷雨天氣。要根據(jù)天氣現(xiàn)象結(jié)合氣象技術(shù)分析雷雨天氣的周邊地區(qū)資料，再用技術(shù)手段測(cè)算雷雨天氣到達(dá)的時(shí)間，科學(xué)規(guī)避惡劣天氣飛行。如果出現(xiàn)強(qiáng)降雨、颶風(fēng)等天氣需要關(guān)閉飛行場(chǎng)地，立刻終止飛行計(jì)劃安排，并通過(guò)地面控制臺(tái)對(duì)所有已經(jīng)升空的直升飛機(jī)發(fā)布返航指示，而后做好返航直升飛機(jī)的降落準(zhǔn)備。而氣象部門在惡劣天氣來(lái)臨前，應(yīng)當(dāng)向相關(guān)配備直升飛機(jī)的部門做好天氣預(yù)警，此時(shí)若有等待起飛的直升飛機(jī)，應(yīng)當(dāng)由指揮人員根據(jù)具體天氣情況進(jìn)行情況分析后，重新規(guī)劃飛行方案。

3.2強(qiáng)化駕駛技能的培訓(xùn)力度

其次還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)駕駛員駕駛技能的培訓(xùn)力度，主要是針對(duì)飛行途中遭遇雷雨天氣的駕駛應(yīng)急處理。若是天氣雷達(dá)或者天氣預(yù)報(bào)中顯示飛行會(huì)經(jīng)過(guò)有雷雨天氣風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域，需要提前預(yù)測(cè)積雨云的移動(dòng)方向和速度，降雨區(qū)域范圍大小，從而重新調(diào)整規(guī)劃飛行路線以繞過(guò)雷雨天氣區(qū)域。若是已經(jīng)無(wú)法繞開，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況決定空中懸停等待或者及時(shí)返航。

結(jié)論

綜上所述，雷雨天氣給直升機(jī)飛行工作帶來(lái)的影響是十分嚴(yán)重的，它包括了直接放電擊穿設(shè)備、冰雹擊打損壞設(shè)備、下沉氣流致使飛機(jī)失衡和能見度低強(qiáng)風(fēng)強(qiáng)雨干擾無(wú)法完成正常的起飛降落駕駛等。因此各個(gè)飛行單位應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)天氣監(jiān)測(cè)技術(shù)水平，掌握惡劣天氣動(dòng)向。此外還要強(qiáng)化直升飛機(jī)駕駛員的駕駛技術(shù)培訓(xùn)力度，提升駕駛員對(duì)惡劣天氣的應(yīng)對(duì)能力，綜合保障飛行安全。

參考文獻(xiàn)

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