夏天飛行是不是更顛簸了？

飛式什麼意思

「來源： ｜飛行員培訓 ID：feixingyuanpeixun」

源自| 3系飛行員

引

言

下面這張表是FAA提供的從2002年至2017年FAA每年監控的1千多萬次航班中機組和旅客因為顛簸而受傷的統計表。

可以看出儘管ICAO，FAA各飛機制造商不斷的進行培訓和警示顛簸的風險，但對於顛簸人員受傷與航班量的百分比其實並沒有顯著變化。其一是因為，本來這個百分比就相當低僅有0。00001%的單位量級，二是現階段對於顛簸的準確預報還是存在一定難度。

那麼今天我們換一個角度來看看對於專業的飛行員來說處置顛簸我們還能做點什麼呢？

1. 顛簸的定義

首先我們還得從顛簸的定義著手。飛機在飛行中遇到擾動氣流時，將受到不均勻的空氣動力衝擊，造成飛機左右前後搖晃，上下拋擲及區域性震顫等現象，我們稱之為飛機顛簸。

顛簸只是個現象而造成這個現象的主要外在原因就是大氣中的湍流。湍流其實就是大氣中的各種渦，只有當這個渦的尺寸和飛機的尺寸相當時，就容易引起飛機升力和迎角的顯著變化造成顛簸現象。

所以這就能解釋為什麼有時候你在飛ARJ報告有顛簸，而在同高度同區域的A380卻報告氣流平穩。

1.

我們熟知的湍流一般分為三種，熱力湍流，動力湍流，和尾渦湍流。

顛簸的定義

熱力湍流主要是由於空氣中水平溫度的分佈不均或垂直溫度層結構不穩定產生。前者主要是在離地面較近的熱力性質差異較大的區域。比如夏天中午的五邊進近時，在進近航跡下方有沙地、水塘、樹林不同的熱力性質差異表面，這時熱力湍流就較強。

還有在低空溫度遞減率大於7°C/1000米時，我們可以透過地表溫度和該區域的重要天氣圖上的零度等溫線大致算出當時的溫度遞減率，當然我們在飛行下降階段也可以直接透過機載裝置的SAT靜溫得到當時的大氣溫度值粗略計算在下降階段的氣團的溫度遞減率從而對熱力湍流進行一定的預防。

2. 湍流分類

動力湍流是在風的作用下由於地表摩擦引起的小尺度湍流，其強度變化隨風速、地表粗糙層度或地形起伏特徵及大氣穩定度而變化。如在北京首都機場春天大風天氣下的顛簸就是從從張家口吹來的西北風經過燕山的摩擦生成較多的湍流。

動力湍流也可以由大氣中的風切變產生，當風的垂直切變超過某一臨界值時，空氣就會自發地產生小尺度的波狀起伏。也可稱為切變湍流風切變越大，切變湍流越強，這也是為什麼我們在飛行計劃中看到的顛簸指數是由WS（windshear）來代表。

我們經常提到的CAT晴空顛簸就是切變湍流的一種。當存在風速的垂直切變時，在風的作用下變產生重力波，當風速足夠大且垂直切變大於某一能產生切變不穩定的臨界值時，重力波出現切變不穩定，完整的波形就會被破環，滾軸內的氣流就分解成小尺度的湍流運動。

下圖例為實驗室實際模擬結果。可以說明切變湍流的發展。起初為水平流體流動，其速度與密度的垂直廊線如圖中（a）所示，此時流體穩定成層。若垂直切變較弱，流體穩定，則無擾動發展如圖中（b）所示。在穩定層的流體內，由切變不穩定引起的波的發展和破裂。

（a）被髮展前，流體速度和密度的垂直廊線，圖中陰影層為密度較大層，無影層為密度較小層；

（b）~（f）為在峰的垂直切變作用下，波動發展不同密度層分層渦卷的不同階段。

2.

尾渦湍流是指飛機飛行時由翼尖附近分離出來的一對繞翼尖互成反向的閉合渦對。當後機進入前機尾流區時，會出現飛機抖動，下沉、發動機停車，坡度翻轉。ICAO公佈了預防尾流的各機型的間隔要求，因為尾渦的消散規律固定，只需要嚴格遵照間隔要求並做好預防措施，這種風險是相對可控的。

同時飛機的顛簸除了跟湍流的渦旋尺寸相關外，還與湍流渦的頻率有關，飛機在高速時過負荷頻率平均為0。8-2HZ，人的器官固有頻率為3-17HZ，所以當渦的頻率為4-5HZ時，飛行員和乘客就會很難受這也就是為什麼在這樣的顛簸時人會有噁心難受，而如果渦旋的頻率和機翼的固有頻率相近發生共振會使飛機顛簸加劇。

湍流分類

在低空由於丘陵和山地上空湍流易獲得發展，所以山區顛簸比平原多。

對流層中部，顛簸頻率最小，對流層上部越接近對流層頂或高空最大風速區，出現顛簸的頻率就越大。

飛行經驗表明，中高空的顛簸層一般有比較明顯的邊界，實際資料統計顯示，在對流層中顛簸層的平均厚度為400-800米，但在鋒面雲系中，顛簸層最大厚度可達幾千米。

根據國外統計資料在中高緯度上600米以內的顛簸層佔70%，1000米以內的佔80-90%低緯度地區顛簸相對偏厚，厚度可達2000米，但在6-12km之間強顛簸區通常不超過200-300米。所以一般來說遭遇顛簸後改變高度層是首選的方案。

同區域顛簸層出現的持續時間也不一定，一般持續時間2-3小時，據統計顛簸層持續6H以上的機率不超50%。所以當我們在某管制區域當遭遇到顛簸時，可以詢問管制員，這個高度什麼時候開始有機組報告顛簸，大概瞭解湍流發展的過程。

雲中顛簸出現的頻率較高，原因是雲中的氣溫和空氣密度分佈不均勻。飛行員經常能觀測到在緊貼雲層上限飛行時會出現強烈顛簸，儘管是在層雲上，那是因為雲內的湍流係數和雲外差距很大所以在貼雲飛行尤其時起伏不平的雲頂會出現強烈的顛簸。

當然在積狀雲中飛機顛簸的頻率和強度是最大的，以及在急流相伴的高積雲和捲雲中也可出現較強顛簸。

在氣團鋒面非常有利於湍流發展，不過在冷鋒鋒區顛簸比暖鋒區顛簸更為明顯。在高空槽或高空低渦著名的西南冷渦和華北低渦，已經切變線附近都會因為切變的強度不同產生不同程度的顛簸。

晴空顛簸發生的頻率在山區比平原要高一個量級，山區上空的湍流與山體上方的氣流引起的中尺度波的破裂有關，急流附近爆發晴空顛簸要比一般對流層中、上部的機率高很多。

對於晴空顛簸的預報和探測一直是個難題，現在較推崇的就是EDR（Energy dissipation rate） 即大氣渦旋耗散率，仍然是目前世界上公認的最先進的顛簸演算法之一目前在歐美地區已經有很多航空公司在其執行的機型上，成功地部署EDR演算法，利用AMDAR測量的風溫資料估算EDR指數，並透過ACARS實時資料傳輸，將航路顛簸資訊下傳至地面，透過資料組網實現同步圖形化顯示，提高顛簸監測和預警能力，經驗證已經能夠十分準確的探測大氣湍流強度，進而反映空中顛簸的情況。

山地波造成的顛簸，在山區的動力因子和熱力因子的共同作用下，常出現山谷環流、山地波，山地湍流的發展強弱，取決於山脈的形態高度，相對山體的風向、風速和風隨高度的變化。

山地波的存在可藉助於山地波的特有的雲層加以辨認，如下圖。同時要特別警惕當溼度較小時可能很難看清滾軸狀雲。在山地波中飛行高度表的誤差也是較大的風險，根據伯努利定律，氣壓與風速的平方成反比，當風速45M/S時，觀測的氣壓高度比實際高度高110m。

建議

對於顛簸風險最好就是預防，如果遭遇了顛簸那麼飛行員就應該沉著冷靜，合理的使用自動化裝置，選擇適當的速度（為了減小顛簸時飛機過載減小速度但同時要考慮小速度會造增大迎角造成失速風險），在嚴重顛簸時執行嚴重顛簸檢查單程式。