第二节 气象对飞行的影响
图3-15 机场大雾
飞机在大气中飞行，气象条件变化将导致大气条件发生显著变化，直接影响到飞机的性能，甚至影响到飞行安全。大多数情况下，气象条件并未造成直接的飞行事故，但经常会造成航班飞行不正常（航班延误、航班取消等），引起乘客的不满和投诉（见图3-15）。
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《东南快报》2011年×月×日报：
昨日，从福州长乐机场飞往成都（途经长沙）的一航班因天气原因延误，百余名乘客在机场苦等了近7个小时。
昨日上午，刘女士准备搭乘12时15分起飞的U89××航班回长沙。到了机场后，她才知道因天气原因，飞机还没到达机场，100多名乘客在机场等候。
下午3时许，飞机到达机场，工作人员安排乘客们登机。原以为飞机很快就能起飞，但没想到，这些乘客在机上等了1个多小时后，工作人员又让他们下了飞机。
工作人员解释，因长沙出现大雾天气，飞机暂时还不能起飞。刘女士说，直到当晚6时许，仍不见有工作人员通知他们何时登机。
“为啥其他飞往长沙的航班都起飞了，而我们却迟迟不能登机？”刘女士说。
对此，长乐机场的工作人员表示，确实是天气原因导致该航班延误，但该航班何时能起飞，她却不知情。由于该航班属于四川航空公司，因每家航空公司对适合起飞的天气要求不一样，所以才会有飞往相同地点的航班有些起飞了，而有些还未起飞的事情发生。
从国际民航近13年飞行事故统计来看，事故年平均为36起，近13年因气象原因造成的飞行事故共160起，年平均为12.3起，占总事故数的1/3，在飞行事故9类原因中占第二位。据国内1980-1994年统计，与气象有关的飞行事故占总事故的12.2%。
最直接影响飞机操纵和飞行安全的航空气象因素，大致可归纳为风、云、能见度、气温、降水以及其他显著危害天气，如飞机结冰、乱流、雷暴、颠簸、风切变、浓雾所引起的低能见度等。
一、风
风是由于地球运动、大气层中温度不同和大气压力不同等原因使空气在不同方向上对流而形成的。空中风导致飞机空速与地速的大小和方向产生差异，如果没能及时准确修正将导致飞机偏航；起落过程地面阶段风将影响到飞机的空速，从而影响到飞机的升力和操纵，严重时还将造成事故。因此，飞行员随时都要考虑风的影响。
对于高速飞机来说风的影响相对较小，对低速飞机的影响较大，因此对低速飞机所有飞行过程、高速飞机在起飞着陆阶段，飞行员都需要考虑风的影响，在起飞和着陆时飞行的速度低，要更多地考虑风的影响，增加安全系数。侧风时的起落，飞行员必须考虑侧风会使飞机的航迹偏离跑道中心线造成飞机偏出跑道，必须作出相应的修正，当侧风的风速大过一定速度时，则不能起降。在巡航飞行时，顺风会使地速增加，从而使飞行的时间和燃油大量节约，因而在巡航时，驾驶员会力争在有利的风向高度上飞行。例如，飞机在无风情况下以每小时500千米的速度飞行，飞行3000千米需要6小时，如果在时速50千米的顺风中飞行，仅需5小时27分，约可节省10％的时间和燃料。
全球大气的运动决定了地球上主要的风，地球大气层的总体运动有三个方面：第一是由于太阳的辐射造成赤道和两极的温差，低空冷空气由两极流向赤道，而在高空空气则由赤道流向两极。第二是由于地球的自转产生了对运动空气的附加力，这种力也称哥氏力，使空气运动的方向改变。第三是由于地面各位置的空气压力不同造成的压力梯度。我们在天气图上用等压线表示，空气总是从高压区流向低压区，在流动中有一些空气围绕着高压区或低压区转动就形成了气旋，这3种力量形成了地球上面的3种循环区（见图3-16）。
图3-16 天气图上的等压线
第一个区域从赤道到南、北纬30°，在0°至北纬30°盛行东北信风，0°至南纬30°盛行东南信风。第二个区域是南北纬的30°～60°之间，在这两个区域中都形成一个西风主风带，并经常按季节出现台风、暴风雨等。在纬度60°以上地区，由于极地寒冷，空气气团下降，这里形成高压区，风向是从极点外吹去，这种常年的风向，决定了世界各地的主风向，主风向是修建机场时选择跑道方向的主要因素之一。
在中等纬度范围内，我们遇到的空气运动是由相同温度和湿度的空气组成一个整体气团的运动。在极地海洋生成的气团是冷而潮湿的，极地大陆上生成的气团是冷而干燥的，在热带海洋上的气团是热而潮湿的，热带大陆上的气团是热而干燥的。冷气团和热气团相交形成锋面，如果是热气团进入冷气团称为暖锋，反之则称为冷锋，锋面运动将带来大风和气温的变化。这是一种对航空很重要的气象情况，暖锋面由于热空气在行进中和冷空气相遇时向上移动，从而形成一个倾斜向上的界面，这一个界面可以延伸上百千米，因为热空气中的水分遇冷凝结，在这一带中就形成很大的雾区和雨区。一般目视飞行的飞机要避开暖锋，对于仪表飞行的飞机也要绕开暖锋形成的强降雨区。冷锋是由于冷空气移动，它移动得比热空气快，因而带来大风。同时，热空气上升会带来雷雨天气和气流的颠簸，冷锋一般时间较短。
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1993年11月4日，香港启德机场（见图3-17），因受到轻度台风埃洛（ Ira ） 向西北方向移动接近香港且香港位在台风右前部的影响，当时机场跑道雨势及侧风极为强劲，上午11：00风向070°，风速为21 节，阵风34节，上午12：00风向风速070°、21节，阵风40节，天气状况非常不好，跑道积水。中华航空公司CI-605班机B747-400型飞机于当天上午11：30左右朝向十三号跑道降落时，侧风加上湿跑道等缘故，造成飞机冲出跑道而坠入于海中，所幸机上296名乘客和机组人员全部获救，未发生重大伤亡事故，唯有旅客23人受伤，飞机全部报废。
图3-17 香港启德机场
二、云
云是由空气中的水蒸气凝聚成的悬浮在空中的小水滴，从形状上可以分为积云和层云。
积云按高度分为低云（距离地面2000米以下）、中云（距离地面2000～7000米）、高云（距离地面7000米以上）和垂直延伸云（从300米一直延伸到平流层底部）；积云按水滴的浓度可分为积雨云、浓积云、淡积云。积雨云和浓积云的底部和周围都有强大的气流（见图3-18），因而在这些区域飞行是不稳定的，而云的上面气流是平稳的。浓积云特别是积雨云中有强烈的对流和降水、雷电等恶劣气象，对飞行影响较大。层云中气流比较稳定，没有明显的对流，对飞行影响较小（见图3-19）。
图3-18 积雨云底
图3-19 层云
云对飞行的影响主要有：云底高度很低的云影响飞机的起降；云中能见度很低，影响目视飞行；云中的过冷却水滴容易使飞机积冰；云中的湍流造成飞机颠簸；云中明暗不均容易使飞行员产生错觉；以及云中的雷电损坏飞机，等等。
三、能见度
能见度是指观察者在白天辨认物体、在夜间辨认灯光的距离，用千米或米来表示。在空中能见度分为水平能见度、垂直能见度和斜视能见度。
能见度也表示了在天空飞行的飞机之间的能见距离，因此对于目视飞行来说，能见度是允许飞行的重要依据之一，对于仪表飞行的飞机来说，尽管在空中可以用仪表和雷达保持飞行，它仍然受着能见度的限制，只是限制相对较小。在地面上能见度可以用地面标准作为参照物判断距离，而在空中由于没有参照坐标，因而能见度在很大程度上靠飞行员主观判断。一般说的能见度都是指地面能见度，主要是对跑道的辨别距离。
对能见度影响最大的是空中的雾和烟，其他如风沙、雨雪对能见度都有影响。
四、降水
天空中的降水现象包括雨、雪、雹等形式。而降水形成的雨、雪、冰雹取决于上空云层的垂直温度和地面温度分布情况。
降水对飞行的影响有：降水使能见度减小；过冷却雨滴会造成飞机积冰；降水产生的碎雨云影响飞机起飞和着陆；大雨下方容易出现较强的下降气流；大雨和暴雨能造成发动机停车；大雨恶化飞机的空气动力性能；降水影响跑道的使用等。
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2007年8月8日至12日，山东烟台普降大到暴雨。12日凌晨6时，局部地区突然出现持续强降雨，烟台国际机场停机坪水深达50厘米左右，国际候机楼进水深度达15厘米，机场全线关闭，45个航班被取消，旅客全部及时疏散。
8月12日至13日凌晨，烟台国际机场动用了11台水泵连夜排水，奋战到凌晨4时30分，直到积水消退，经检查，机场达到运行标准，于8月13日5时30分开放（见图3-20）。
图3-20 烟台机场积水，工作人员推飞机
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飞机在积水的跑道上滑行时，可能产生滑水现象，使飞机方向操纵和刹车作用减弱，容易冲出或偏离跑道。各类飞机都可产生滑水现象，但以喷气运输机发生最多。
2004年10月8日，在孟加拉国首都达卡市东南192千米的席尔赫特市，一架飞机在被雨水浸湿的跑道上起飞后不久因为紧急刹车而机身发生倾斜，冲出跑道，导致几人受伤。这架飞机搭载有87名乘客，其中包括5名机组人员（见图3-21）。
图3-21 孟加拉国飞机冲出跑道
五、气温
气温将会影响大气密度，从而影响飞机起飞、着陆性能。气温高时空气密度低，飞机在同等速度下产生的升力较小，起飞滑跑距离、着陆滑跑距离都会增加。同时，空气密度小也将导致发动机效率降低，产生推力小，造成起飞滑跑距离增长。因此，夏天飞行时飞行员应注意到气温的影响，在跑道长度不能满足飞机正常的载重量所需时，应减少飞机的载重来确保飞行安全。
六、其他显著危险天气
（一）飞机积冰
飞机飞行经过冷却的云层或云雨区域时，机翼、尾翼、螺旋桨、进气道、风挡和空速管等部位，常会积聚冰晶，多者可能厚至数厘米。
哪些区域最容易使飞机积冰呢？飞机在气温0℃～10℃之间的高度上飞行，机体上最容易积冰。云中最易见到有液态水滴，尤其是积状云中如浓积云、积雨云和层积云等，此时空中水滴常在凝固点以下而不结冰仍保持液态，就是所谓的过冷却水滴，飞机飞过，空气受扰动，过冷却水滴立刻结冰附着于机体上，数秒钟内机体上就会有严重的积冰。空气中若湿度大，含有过冷却水，容易构成升华作用，飞机穿越其间，空气略受扰动，迅速凝聚积冰。虽然晴空无云，但是在结冰高度层上方，气温与露点温度十分接近时，飞机积冰的可能性仍然存在。
图3-22 进气道积冰
飞机积冰后可造成以下危险。
机翼和尾翼积冰，将破坏飞机气动外形，致使飞机最大升力系数下降、阻力增大，失速迎角明显减小，易造成飞机失速；螺旋桨积冰致使其外形改变，将导致拉力下降，发动机振动；喷气式发动机进气道积冰，可能导致进气不畅，引起发动机喘振，冰块脱落后进入发动机，还可能损坏压气机和涡轮叶片（见图3-22）；飞机空速管积冰，会导致全静压系统指示异常（高度表、空速表等），甚至完全不能指示；飞机天线积冰，会导致无线电及雷达信号失灵。
虽然现代飞机在易积冰部位已有防冰、除冰装置，可克服上述飞机积冰的问题，但是飞机仍然需要避开易积冰区域以防止加温不及时而瞬间积冰，造成危险。
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1994年10月31日，当地时间约下午4点，美国西蒙斯航空公司的4184航班从印第安纳波利斯飞往芝加哥。飞机在易积冰的大气条件下空中等待了30分钟，突然发生翻滚并从约3000米的高度坠下，猛冲入ROSELAWN附近的农田里，造成68人死亡。
（二）颠簸
颠簸是指飞机在扰动气流中飞行时产生的震颤、上下抛掷、摇晃、摆头等现象。形成颠簸的原因主要是大气层中空气有不稳定气流的上下运动，这种气流称为“湍流”，飞行在这样的气流中，飞机会发生明显抖动。颠簸强烈时，甚至会让飞行员难以准确操纵飞机，或者使飞机结构遭到破坏，造成机毁人亡的事故。颠簸使机身震颤，会使进入发动机气道的空气量显著减少，严重时会造成空中停车。
图3-23 云中飞行遇到颠簸
飞机颠簸情况有很多，一般在云中飞行时或穿越锋面时，都会遇到颠簸，尤其进入积雨云或浓积云中，由于云中有强烈的对流，颠簸往往会很严重（见图3-23）。还有一些时候，晴空万里的情况下，也会产生“晴空颠簸”。
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1992年5月22日，一架波音767飞机从上海飞往北京，在济南以南90千米、9000米高空，遇到强急流和晴空颠簸，造成4名乘务员和多名旅客受伤。
2002年1月25日，南航一架波音757飞机执行深圳—武汉航班任务，当飞机下降至7800米时，突然遇到严重颠簸，导致1名乘务员受伤，5名乘客因惊吓到医院检查。
2009年5月16日，国航西南分公司的空客A-319客机在9200米高度巡航时突然遭遇强烈气流，飞机转入上升，与相对飞行高度9500米的一架国航飞机发生冲突，触发TCAS的RA警告，机组按RA指令下降避让，期间伴有3次重度颠簸共持续大约20秒，飞机曾出现最大垂直和侧向载荷2.62G和0.42G。颠簸造成13名旅客和3名乘务员身体不适或受伤。
（三）雾
雾从原理上说是靠近地面的云，它能使能见度下降，有时甚至使能见度降为零，因此，它是对航空危害很大的一种气象因素。雾的形成有三个条件：一是空气有足够的湿度；二是空气中有一定数量的微粒作为凝结核；三是温度下降。
浓雾降低了人类眼睛所能看到的距离，飞行员在低能见度情况下，起降时常看不清跑道。为了避免浓雾影响飞行安全，目前机场和飞机上都装有完善的着陆系统，由仪器来辅助飞机起降，同时由航空气象单位提供浓雾所引起的低能见度数据，若能见度低于起降天气标准，适时将机场关闭，等待浓雾消散，能见度转好，机场再开放。
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1977年 3月27日，在距离西北非海岸七十海里的卡纳利群岛洛罗狄奥机场（Los Rodes）发生浓雾，能见度只有500米，当时机场停满飞机，其中有荷兰航空 4805班机和泛美航空1736班机，两架波音 747型飞机都载满旅客，荷航飞机正准备起飞、泛美飞机刚刚着陆。荷航飞机在跑道上起飞时，撞上正在跑道上掉转、尚未转入滑行道的泛美航空飞机，造成577人罹难的大悲剧。事后调查失事原因认为荷航飞行员没有获得塔台起飞的许可，擅自加速起飞，可能是荷航要求起飞时，塔台回答：“稍待给你起飞许可，我会再呼叫你”，荷航飞行员在无线电通话中可能只听到起飞许可几个字句，而误以为已获得起飞许可；塔台要求泛美航空班机报告脱离跑道，班机回答“脱离跑道时会报告”，荷航在无线电通话中，可能又误以为泛美班机已脱离了跑道；当时塔台要泛美班机在第三号斜滑道和跑道交叉处脱离跑道，那个时候第一号斜滑道被其他飞机挡住，在浓雾中看不清第一号斜滑道，泛美飞行员将第四号斜滑道误以为塔台要其转弯的“第三号斜滑道”，使得泛美班机无法及时脱离跑道。失事调查认为十几种巧合凑在一起，只要其中一项错开，就可避免这次的大灾难。但最重要的是如果当时浓雾没有发生，荷航飞行员可看到跑道上的泛美飞机，也许这次大悲剧就不会发生了。
思考与练习
1.什么是领航？领航在飞行中所起的作用是什么？
2.什么是航向线？什么是航向？
3.列举你所知道的飞行高度种类。
4.空速和地速有何区别？
5.在有侧风的情况下，飞机机头正对预定地点飞去，能否飞到预定地点上空？如有偏航，飞机将偏向哪个方向？
6.地标罗盘领航的基本程序是什么？
7.传统的导航设备有哪些？
8.现代主要导航系统有哪些？
9.GPS导航系统的基本原理是什么？
10.北斗卫星导航系统由哪几部分构成？
11.影响飞机飞行的主要气象因素有哪些？
12.云对飞行的影响主要有哪些？
13.降水对飞行的影响主要有哪些？
14.飞机积冰可能造成什么样的危害？