危险天气之降水

发布时间:2021-06-21文字:[小] [中] [大]打印本页

危险天气之降水

   一、降水的基本概念

  (一)降水和雨幡

  水汽凝结物从云中落到地面的现象称为降水。若有水汽凝结物从云中落下,但没有降落到地面在空中就蒸发掉了,这种现象叫做雨幡。有时飞机在空中碰到降水,但地面并没有观测到降水,正是由于雨幡现象导致的。

  (二)降水的分类

  1.降水从形态上可分为固态降水和液态降水两种

  固态降水有雪、霰、冰粒、米雪等。雪是天空中的水汽经凝华而成的固态降水;霰又称雪丸或软雹,是白色不透明的圆锥形或球形的颗粒固态降水。冰粒和米雪都是形状各异的,直径比较小的固态降水。

  液态降水有雨、冻雨和毛毛雨。毛毛雨是稠密、细小而十分均匀的液态降水,下降情况不易分辨;冻雨是过冷水滴组成的,与温度低于0摄氏度的物体碰撞立即冻结的降水。

  2.按降水性质可分为连续性降水、间歇性降水和阵性降水

  连续性降水持续时间长,降水强度不大,通常由层状云产生,水平范围较大;间歇性降水强度变化也不大,但时降时停,多由波状云产生;阵性降水强度变化很大,持续时间短,影响范围小,多由积状云产生。

  3.降水还可按强度划分

  降水强度常用降水量来表示,有时也根据降水时的能见度来估计(见表1)。降水量是指从天空降落到地面上的液态和固态降水,没有经过蒸发、渗透和流失而在水平面上集聚的深度,单位是毫米。在气象上用降水量来区分降水的强度,按气象观测规范,气象站有降水的情况下,每隔6小时观测一次,6小时中降下来的雨雪统统融化成水,称为6小时降水量。

1 降雨强度等级

等级

降水强度/(mm/日)

小雨

<10

中雨

10-25

大雨

25-50

暴雨

50-100

大暴雨

100-200

特大暴雨

>200

  二、降水的形成

  降水是在云中形成的,但能产生降水的云并不多。因为云滴通常很小,不能克服空气阻力和上升气流的作用而漂浮在空中。只有当云滴增长到足够大时,才能从云中降落至地面而形成降水。如果云中水汽充分,上升运动能持续进行,水汽的凝结或凝华也就不断进行,云滴的密度就会越来越大,并不断增大为雨滴、雪花、或其他降水物。因此,降水的形成过程也就是云滴不断增大而变为降水物的过程。

  三、降水对飞行的影响

  降水对飞行有多方面的影响,其影响程度主要与降水强度和降水种类有关。

 (一)降水使能见度减小

  降水对能见度的影响程度,主要与降水强度、种类及飞机的飞行速度有关。降水强度越大,能见度越差;降雪比降雨对能见度的影响更大(见表2)。

2 降水中的地面能见度

降水种类和强度

大雨

中雨

小雨

大雪

中雪

小雪

地面能见度/km

<4

4-10

>10

<0.5

0.5-1

>1

  飞行员在降水中从空中观测的能见度,还受飞行速度的影响。速度越大,能见度越小,因为降水使座舱玻璃粘附水滴或雪花,折射光线使能见度变坏,以及机场目标与背景亮度对比减小。如小雨或中雨时,地面能见度一般大于4km,在雨中飞行时,空中能见度小于4km。

  (二)含有过冷水滴的降水会造成飞机积冰

  在有过冷水滴的降水(如冻雨、雨夹雪)中飞行,雨滴打在飞机上会立即结冻。因为雨滴比云滴大得多,积冰强度也比较大,冬季在长江以南地区飞行最容易出现这种情况。

  (三)在积雨云区及其附近飞行的飞机可能遭雹击

  飞机误入积雨云中或在积雨云附近几千米范围内飞行时,有被雹击的风险。

  (四)大雨和暴雨能使发动机熄火

  在雨中飞行时,喷气式飞机的飞行速度会增大一些。因为在发动机转速不变的情况下,雨滴进入涡轮压缩机后,由于雨滴蒸发吸热降低燃烧室温度,使增压比变大,增加了发动机推力,相应使飞机速度有所增大。但如果雨量过大,发动机吸入雨水过多,点火不及时也有可能造成发动机熄火,特别是在飞机处于着陆低速阶段,更要提高警惕。

  (五)大雨恶化发动机性能

  大雨对飞机气动性能的影响主要来自以下两个方面:

  1.空气动力损失

  雨滴打在飞机上使机体表面形成一层水膜,气流流过时,在水膜上引起波纹;同时也会形成小水坑。这两种作用都会使机体表面粗糙度增大,改变了机翼和机身周围的气流的流型,使飞机阻力增大,升力减小。

  2.飞机动能损耗

  雨滴撞击机体时,将动量传给飞机,使飞机阻力增大引起飞机速度变化。在大雨中着陆时,飞机放下的起落架、机翼等可能受力不均匀,导致飞机失速。

  (六)降水影响跑道的使用

  降水会引起跑道上积雪、积冰和积水,影响跑道的使用。跑道有积雪时,一般应将积雪清除后再供飞机起降,当然,不同机型对跑道积雪起降的限制条件有差异。跑道上有积冰时,飞机轮胎与跑道之间的摩擦力会变小,滑跑的飞机方向容易失控,甚至会冲出跑道。

  大雨期间,跑道可能由于排水不及时导致积水现象出现,此时如果有飞机在跑道上滑行,可能会出现滑水,使飞机方向操控和刹车作用减弱,容易导致飞机冲出或偏离跑道。此外,跑道被雨水淋湿变暗,还可能使飞行员在着陆时目测偏高,影响飞机正常着陆。

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