机载气象雷达的使用-e课件.ppt

1、机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用雷雨的表现形式 1.闪电 2.冰雹 3.强降水 4.强或剧烈颠簸机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用 雷雨分热雷雨、地形雷雨和锋面雷雨，热雷雨呈孤立分散状态，范围小移动慢，它是由地面热气流增温，空中水汽充足膨胀发展而成，夏季午后2时最强烈，很像磨菇云，不论是目视还是气象雷达都好判断。“地形雷雨”大多生于丘陵、山区，是由夏季的潮湿气流被地形抬升而成，发展快不大移动，降水中常夹杂冰雹，升降气流非常强，临近这种雷雨，就能感觉到颠簸有多么厉害。锋面雷雨是由系统天气形成的，连绵千余里若横在航线上较难绕飞。机载气象雷达的使用雷雨的危害主要表现为：强电子流形成雷击,损坏雷

2、达罩、天线、风挡玻璃、机翼、水平安定面及曲率半径小的突出部，轻则会导致机体烧蚀现象。强烈颠簸，造成机体结构变形。云中的冰雹高速相撞，造成机体和发动机叶片受损。进入强降水区，容易诱发引起发动机停车，而且使机翼、机身表面粗糙，阻力增加，有利迎角变小，升阻减少，失速速度增大，使飞机的空气动力性能严重降低。起飞降落过程中进入雷雨区，很可能遭遇低空风切变。因为在雷雨和大雨的底部往往有风切变存在，低高度遇到强下降气流，实在难以处置。机载气象雷达的使用 气象雷达是航线飞行必不可少的重要设备 正确使用雷达避开危险天气对于飞行安全至关重要 飞行员对气象雷达的认知度不足，HONEYWELL对50名平均年龄52岁平

3、均飞行时间在12500小时的飞行员问卷调查显示:62%明确受地球曲率的影响雷达波束并非沿当前高度层传播；15%错误的认为飞机姿态影响天线角度的设定；63%没有意识到天线角度设置应考虑对地球曲率影响的补偿；55%没有意识到屏幕上所显示的天气目标其真实强度可能与颜色并不相当；63%错误的认为在巡航高度上，显示的绿区是不需要避让的；90%不清楚在多远的距离上将不能准确表示天气的实际强度。机载气象雷达的使用 了解并正确使用雷达 了解天气给飞行带来的各类风险 结合以上两方面知识才能借助雷达避开危险天气 飞行中最常遇到的降水 积雨云 层积云机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用雷暴可能导致

4、的危险 暴雨 积冰 冰雹 湍流（严重颠簸/风切变）雷击机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用严重颠簸严重颠簸/风切变：风切变：由于雷暴本身产生自对流，在其任何一个由于雷暴本身产生自对流，在其任何一个切面上往往都同时存在有上升和下降气流。切面上往往都同时存在有上升和下降气流。在雷暴中上升气流通常可达在雷暴中上升气流通常可达2030m/s，最，最大观测值甚至达到大观测值甚至达到60m/s，下降气流也有下降气流也有10 15m/s。机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用 云外绕飞时，距离积雨云（浓积云）昼间云外绕飞时，距离积雨云（浓积云）昼间不得少于不得少于5海里海里，夜间不得少于，夜

5、间不得少于10海里海里；两；两个云体间不得少于个云体间不得少于20海里海里时，方可从中间时，方可从中间通过。通过。机载气象雷达的使用 当必须与一系列雷雨云平行飞行时，最安全的航线应选当必须与一系列雷雨云平行飞行时，最安全的航线应选择在雷雨云的上风面。尽管在雷雨外面任何方向上都有择在雷雨云的上风面。尽管在雷雨外面任何方向上都有可能遇到严重的湍流及冰雹但在下风的雷雨云外更容易可能遇到严重的湍流及冰雹但在下风的雷雨云外更容易碰上强气流及冰雹。碰上强气流及冰雹。尽量不要在砧状云下方飞行。在雷雨云的下风面最有可尽量不要在砧状云下方飞行。在雷雨云的下风面最有可能遇上冰雹，因为冰雹是从砧状云底部落下或从风暴

6、边能遇上冰雹，因为冰雹是从砧状云底部落下或从风暴边上抛出。强雷雨云下风面上抛出。强雷雨云下风面2020海里以内都有可能遇到冰雹。海里以内都有可能遇到冰雹。尽量避开雷雨云顶部下风处的卷云及卷层云。尽管雷达尽量避开雷雨云顶部下风处的卷云及卷层云。尽管雷达显示器上几乎显示器上几乎 未显示任何回波信号，但这些云层可能在积雨云顶部未显示任何回波信号，但这些云层可能在积雨云顶部形成并可能含有冰雹。形成并可能含有冰雹。在雷雨附近的任何飞行都有可能遭遇到中等或严重的突在雷雨附近的任何飞行都有可能遭遇到中等或严重的突发湍流。发湍流。机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用层云可以分为：层云可以分为：层积云层积云 雨

7、层云雨层云 高层云高层云比较危险的是在层云中隐藏的积雨云、雷暴。比较危险的是在层云中隐藏的积雨云、雷暴。如何有效使用雷达探测：如何有效使用雷达探测：雷暴雷暴 层积云层积云 这需要了解雷达的工作原理这需要了解雷达的工作原理机载气象雷达的原理RadarRadar是是RAdioRAdio Detection And Ranging Detection And Ranging的缩写的缩写功用是：功用是：确定目标的距离确定目标的距离 确定目标的相对方位确定目标的相对方位 确定目标的反射特性确定目标的反射特性需了解的几个概念：需了解的几个概念：雷达波束特性雷达波束特性 天气的标度天气的标度 衰减现象衰减现

8、象 难以探测的天气难以探测的天气 天线角度天线角度机载气象雷达的原理机载气象雷达的原理机载气象雷达的原理雷达波束特性雷达波束特性由于地面往往具有很强的反射率，所以该角度外的能量虽不足由于地面往往具有很强的反射率，所以该角度外的能量虽不足以准确以准确 探测和标度天气，但会反射地面形成杂波。探测和标度天气，但会反射地面形成杂波。对天气进行准确探测，要使该天气系统中雷达波反射率高的区对天气进行准确探测，要使该天气系统中雷达波反射率高的区域纳入域纳入 波束的有效探测范围，同时尽可能减少地面反射。波束的有效探测范围，同时尽可能减少地面反射。天气的标度天气的标度天气标度依据反射回天线的波束能量强度与设计的

9、天气标度依据反射回天线的波束能量强度与设计的“参考天气参考天气”进行比较。参考天气为一标准距离上、标准尺度的标准降水率。进行比较。参考天气为一标准距离上、标准尺度的标准降水率。通过设定标准的雷达波束能量、标准的降水强度量化和标注回通过设定标准的雷达波束能量、标准的降水强度量化和标注回波强度，并区分以不同颜色显示在终端上。波强度，并区分以不同颜色显示在终端上。机载气象雷达的原理机载气象雷达的原理衰减现象衰减现象-空间衰减空间衰减 随着距离增大和波束的发散，照射到目标的能量减小而导致的误差。随着距离增大和波束的发散，照射到目标的能量减小而导致的误差。衰减现象衰减现象-气象衰减气象衰减 多种天气现象

10、会对雷达波产生反射和吸收，使穿过其中的波束能量下降。多种天气现象会对雷达波产生反射和吸收，使穿过其中的波束能量下降。衰减现象衰减现象在一些复杂天气条件下，空间衰减和气象衰减共同存在。在一些复杂天气条件下，空间衰减和气象衰减共同存在。雷达本身不可能在显示中对各种复杂因素造成的衰减都进行补偿，所以雷达本身不可能在显示中对各种复杂因素造成的衰减都进行补偿，所以使用中雷达显示和实际天气情况根据具体条件必然不同程度存在误差。使用中雷达显示和实际天气情况根据具体条件必然不同程度存在误差。需要机组判断需要机组判断强衰减现象强衰减现象-阻隔雷达探测阻隔雷达探测 强降水区域具有很高的雷达反射率，将会非常明显地减

11、弱甚至阻隔穿强降水区域具有很高的雷达反射率，将会非常明显地减弱甚至阻隔穿 过过的波束，使得失去对该区域之后天气情况的有效探测，出现显影盲区的波束，使得失去对该区域之后天气情况的有效探测，出现显影盲区（radar shadow radar shadow）机载气象雷达的原理机载气象雷达的原理机载气象雷达的原理 衰减和阻隔效应是由雷达的基本原理决定的。衰减和阻隔效应是由雷达的基本原理决定的。雷达阴影可以用以确定强天气和很高且陡峭的山地。雷达阴影可以用以确定强天气和很高且陡峭的山地。计划进行绕飞时必须考虑这一因素。计划进行绕飞时必须考虑这一因素。机载气象雷达的原理机载气象雷达的原理机载气象雷达的原理雷

12、达可以探测：雷达可以探测：降水降水、湿的冰雹和潮湿空气中的颠簸湿的冰雹和潮湿空气中的颠簸、冰晶、冰晶、干冰雹和干雪。（但这三样的雷达反射率很低）干冰雹和干雪。（但这三样的雷达反射率很低）雷达不能探测：雷达不能探测：干燥的云、雾或风（液滴太小或根本没降水）干燥的云、雾或风（液滴太小或根本没降水）、晴空颠簸（没有降水）晴空颠簸（没有降水）、风切变（除微下击暴流风切变（除微下击暴流外没有降水）外没有降水）、沙尘暴、火山灰（固体颗粒对于沙尘暴、火山灰（固体颗粒对于雷达波几乎透明）雷达波几乎透明）、闪电闪电机载气象雷达的原理机载气象雷达的原理天线角度天线角度 雷达天线俯仰角度的正确设定直接关系到雷达天线

13、俯仰角度的正确设定直接关系到是否能够有效地探测和反应危险天气。是否能够有效地探测和反应危险天气。雷达波束沿一定角度发散，调节天线角的雷达波束沿一定角度发散，调节天线角的目的就是将主要探测目标纳入到这一发散目的就是将主要探测目标纳入到这一发散角中，同时尽可能减少干扰回波。角中，同时尽可能减少干扰回波。机载气象雷达的原理机载气象雷达的原理机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用部分雷达中加入的新功能：部分雷达中加入的新功能：天线角度自定调节功能（天线角度自定调节功能（auto-tilt function auto-tilt function）自动扫描功能（自动扫描功

14、能（auto-scanning function)auto-scanning function)MultiScanMultiScan机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用 综上所述，如果雷达的使用不正确或对其显示解读错误，就有可能产生误导：在大雨中隐藏的强对流天气 在选择绕飞路径时两部ND都设定在过小的距离上 干冰雹的回波要远弱于降水 不同的高度、地形需要灵活调节天线角度（自动也一样）增益位置机载气象雷达的使用建议的基本使用原则：机载气象雷达是用以探测、分析，从而绕开危险天气的。通过回波显示的形状、大小、颜色来分析天气。天线角度和ND距离选择合适地匹配，是避免漏掉，以及 正确显示危险天气的重要途

15、径。增益放在AUTO/CAL位用以探测天气，人工增益用以进一 步分析。在40NM以内，湿颠簸可通过TURB功能探测。机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用 1A1A区：首次回击区（初始附着）区：首次回击区（初始附着）1B1B区：闪电持续概率高的首次回击区（放区：闪电持续概率高的首次回击区（放电区）电区）1C1C区：首次回击过渡区区：首次回击过渡区 2A2A区：扫略雷击区（初始附着）区：扫略雷击区（初始附着）2B2B区：闪电持续概率高的扫略雷击区（放区：闪电持续概率高的扫略雷击区（放电区）电区）3 3 区：电流传导区区：电流传

16、导区机载气象雷达的使用雷击的危害：雷击过程中强电流流过机体，其冲击、热效应和电磁效应有可能带来一系列物理或电磁方面的不良后果。局部电阻加热损伤产生于雷电导入或导出机身的位置上 局部融化或灼伤产生于雷电导入或导出机身的位置附近 局部冲击损伤 各类电子设备损伤 可能对机上人员造成惊吓机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用飞机空中遭遇雷击的类型：直击雷-接入式雷击（搭桥）静电放电式雷击直击雷：云体间或云体和地面间存在强电势差，飞机进入这两者间后由于飞机导电性比周边空气好，“触发”了闪电的发生。机载气象雷达的使用机

17、载气象雷达的使用静电放电式雷击 飞机静电起电机制有多种，主要的是沉积物摩擦起电。尤其在高荷电云中，比如降水积、层云。某些条件下，驾驶舱可目视闪络附着和电晕。机载气象雷达的使用飞机雷电防护从设计角度来说，是基于防雷（lightning protection）的基础之上，而非避雷(lightning proof)。从上世纪60年代末开始，雷电防护设计和相关性能测试已纳入飞机制造业的适航强制要求。FAR25 EASA25 CCAR25.581/954/1309/1316飞机雷电防护的措施：为整机结构设计良好的导通性，以减小雷击时产生过热。所有关键性盖板雷击后不会融化。在复合材料结构中加入导电条、框等

18、。为电子设备提供高等级飞机接地（主放电结构）屏蔽保护。为结构油箱提供高等级飞机接地（主放电结构）屏蔽保护。关键设备冗余。机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机组操作方面 正确使用雷达，按照运行手册要求，在绕飞雷雨过程中保 持足够的距离。可以有效减小接入式雷击风险。减小于静电放电式雷击风险，需综合判断，减小静电起电机载气象雷达的使用云中如何识别已进入强荷电区域？密实云、有降水；颠簸；无线电干扰；夜间可能看到闪络或电晕；静空温机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用云中飞行沉积物摩擦起电公式：静电起电电流I=SJV/600机载气象雷达的使用云中飞行减小静电起电可采取的措施：适当减速。

19、根据颠簸等情况减速，减小静电积累速度。离开云中高荷电区域。不要在零度左右长时间飞行，尽早离开0-10度。云中飞行需结合雷达、颠簸、静空温、无线电干扰、闪络、电晕等内外条件，综合判断云中荷电情况，采取适当减速、改变高度等措施减小静电放电式雷击风险。机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用飞行不同阶段雷达角度的调整（前辈经验及自身体会）测试+15度 滑行道滑行起飞反方向开启雷达，天线+5度，探测五边天气，进跑道转弯至对正跑道扫视天气，作到对进离场天气有数。爬升5000英尺以上天线+3度 平飞0、+1、-1度根据巡航高度按需调整。下降+2度 复飞+5至+7 总之天线度数不是一成不变，善于总结最为重要机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用机载气象雷达的使用