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单位代码

学号********

分类号

毕业设计(论文)

风场环境对大型飞机飞行安全的影响分析

院（系）名称

飞行学院

专业名称

飞行技术

学生姓名

指导教师

谢永奇

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2014年8月

风

场

环

境

对

大

型

飞

机

飞

行

安

全

的

影

响

分

析

北

京

航

空

航

天

大

学

学

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本科毕业设计（论文）任务书

Ⅰ、毕业设计（论文）题目：

风场环境对大型飞机飞行安全的影响分析

Ⅱ、毕业设计（论文）使用的原始资料（数据）及设计技术要求：

通过阅读整理国内外相关文献，了解影响大型飞机飞行安全的影响因

素，了解低空风切变、下击暴流、垂直突风的形成及危害；低空风切

变、下击暴流、垂直突风三个方面分析风场环境对大型飞机飞行安全

的影响，通过深入分析掌握规避不利风场环境应采取的方法和措施。

Ⅲ、毕业设计（论文）工作内容：

（1）收集、整理国内外相关文献资料；

（2）阅读指定的英文参考资料，并将其翻译成中文；

（3）在阅读指定的英文参考资料内容的基础上，了解影响大型飞机飞

行安全的影响因素；了解低空风切变、下击暴流、垂直突风的形成及

危害；分析三种风场环境对大型飞机飞行安全的影响，以及为确保飞

行安全应采取的措施。

（4）撰写毕业设计开题报告；

（5）撰写论文，准备答辩。

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Ⅳ、主要参考资料：

[1]黄成涛,王立新.风雨对飞机飞行安全性影响[J].航空学报2010,31(4);

[2]孙凌锋，郭学良，孙立谭，等.武汉“6.22”空难下击暴流的三维数值

模拟研究[J].大气科学.2003,27(6)：1077-1092

[3]金长江，张洪，朱仁标.低空风切变危险尺度研究[J].航空学报,1992,

(10):481-486

[4]朱上翔.大气扰动及其对飞行的影响[J].航空学报，1985年02期

[5]肖业伦，金长江.大气扰动中的飞行原理[M]，北京：国防工业出版社，

1993

[6]高金源，李陆豫，冯亚昌，等.飞机飞行品质[M].北京：国防工业出版

社，2003:204-208

[7]舒明江.驾驶舱资源管理(CRM)对飞行安全的影响及对策研究[J].南京航

空航天大学报（社会科学版），2013，15(2):45-49.

[8]张伟刚.雷暴对飞行的影响[J].科技传播，2011，04，23-24.

[9]陈路明.重大飞行事故原因调查[J].河南科技，2013，18：152-156.

[10]李小燕.FAA未来5年的航空规划[J].国际民航研究报告，2007，13（41)

[11]陶嫣红.检查单对飞行安全的影响[J].科技信息，2013，17：66-67.

[12]-205Windsheartrainingad,example

windsheartrainingprogram[S].USA,FAA,1987

[13]urstsasanavivtionwindshearhazard[C]//AIAA19th

riLouis,1981:1-10

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[14]ticevaluationofperformanceindicesof

microburst-generatedwindeffectonairplaneflight[R].Washington:

BoeingCommercialAirplaneCompanySeattle,1987.

飞行学院院（系）飞行技术专业类10161081班

学生

毕业设计（论文）时间：自2014年7月13日至2014年9月15日

答辩时间：2014年10月15日

成绩:

指导教师：谢永奇

兼职教师或答疑教师（并指出所负责部分）：

系（教研室）主任（签字）：

注：任务书应该附在已完成的毕业设计（论文）的首页。

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本人声明

我声明，本论文及其研究工作是由本人在导师指导下独立完成的，在

完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。

作者：

签字：

时间：2014年08月

北京航空航天大学毕业设计

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风场环境对飞机飞行安全的影响分析

学生：

指导老师：谢永奇

摘要

关键词：飞行安全，风场，预防

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Environmentalimpactofwindfarmsontheaircraftflightsafetyanalysis

Author:

Tutor:XIEYONGQI

Abstract

s.

Keywords:Low-levelwindshear,Downbursts,Verticalgust,FlightSafety,Wind,Prevention

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目录

摘要.........................................................................................................................................I

Abstract......................................................................................................................................II

1绪论........................................................................................................................................1

1.1课题背景及目的...........................................................................................................1

1.2国内外研究情况...........................................................................................................2

1.3论文构成及主要内容...................................................................................................2

2影响飞行安全的风场环境....................................................................................................4

2.1低空风切变...................................................................................................................4

2.1.1低空风切变的定义..............................................................................................4

2.1.2低空风切变的强度..............................................................................................5

2.1.3产生低空风切变的天气条件..............................................................................6

2.2下击暴流.......................................................................................................................6

2.3垂直突风.......................................................................................................................6

2.4小结...............................................................................................................................6

3风场对飞行安全的影响分析................................................................................................1

3.1低空风切变对飞行安全影响及预防措施...................................................................1

3.1.1低空风切变对飞行安全影响..............................................................................1

3.1.2低空风切变的预防措施......................................................错误!未定义书签。

3.2下击暴流对飞行安全的影响及预防措施...................................................................1

3.2.1下击暴流对飞行安全的影响..............................................................................1

3.2.2下击暴流预防措施..............................................................................................2

3.3垂直突风对飞行安全的影响及预防措施...................................................................2

3.4小结...............................................................................................................................2

4国内外飞行事故分析............................................................................................................2

4.1国内外飞行状况...........................................................................错误!未定义书签。

4.1.1国内飞行事故......................................................................错误!未定义书签。

4.1.2国外飞行情况......................................................................错误!未定义书签。

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4.2飞行事故.......................................................................................错误!未定义书签。

4.2.1达美航空191号班机空难..................................................错误!未定义书签。

4.2.2美国航空587号班机空难..................................................错误!未定义书签。

4.2.3武汉622空难......................................................................错误!未定义书签。

4.3本章小结.......................................................................................错误!未定义书签。

5飞行体会及危险风场的规避................................................................................................3

5.1飞行体会.......................................................................................................................3

5.2危险风场的规避...........................................................................错误!未定义书签。

结论..........................................................................................................................................1

参考文献....................................................................................................................................2

致谢..........................................................................................................................................3

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1绪论

1.1课题背景及目的

风场与飞机飞行密切相关，对飞机的起飞、降落、巡航飞行等有较大的影响，直接

关系到飞机飞行安全。例如，逆风起飞和降落时可以缩短飞机滑行距离，而顺风则延长

滑行距离。在出现大阵风和大侧风时，飞机就难以起降。例如，2014年2月19日，一

架英国B767航班客机在凌冽的大风中着陆时，由于风速高达64km/h，受横风影响，重

达120吨的飞机的机翼在大风中上下摇摆，如图1所示，飞行员似乎强制飞机以直线降

落，最后，飞机在触地后由于右侧起落架超负荷受力飞机偏离跑道，并在地面上多次弹

跳后才在飞行员高超的驾驶技术下安全降落。

图1英国B767客机大风中降落情景

在各类风场中，对飞行造成严重威胁的有低空风切变、下击暴流、垂直突风。飞机

在起降时，低空风切变严重威胁飞行安全的。现有资料表明，在1970年至1985年期间，

因低空风切边导致了不少于28起的飞机飞行事故，其中降落时飞行事故有22起，起飞

时有6起。此外，飞机在飞过下击暴流时，一般会先遭遇强逆风，而后再遭遇强顺风，

从而导致按预定航迹飞行的飞机急剧下降并失速，造成严重飞行事故。

风场环境可以造成大型飞机的失速、偏离跑道、急剧颠簸等情况的发生，甚至可以

诱导飞行事故的发生。本文将以1985年8月2日“达美航空191号班机空难”、“美国

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航空587号班机空难”、“武汉622空难”等为例子，来阐述风场对于飞行安全的重要影

响、各种风场的危害程度分析、提前预测各风场出现位置以及遇见危害严重风场时候的

操作，研究怎样去有效避免或者脱离低空风切变、下击暴流、垂直突风方法。结合自身

飞行经验，对飞机飞行风场环境及其可能造成的危害、正确处置方法等进行深入的理解，

以期实现尽可能确保飞机飞行安全的这一目标，具有重要的实际意义。

1.2国内外研究现状

1.3论文构成及主要内容

本论文共分为五个部分：

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第一大部分。

第二部

第三

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2影响飞行安全的风场环境

在影响飞行安全的气象因素中，低空风切变、下击暴流、垂直突风是三种最常见危

害飞行安全的风场，首先对低空风切变、下击暴流、垂直突风三种风场的形成进行分析

其对飞行安全的危害。

2.1低空风切变

2.1.1低空风切变的定义

风切变，即风的变化，是指空间任意两点之间风向和风速随位置和时间不同而突然

变化。低空风切变是指发生离地高度在600m以下的风切变。按照低空风切变的物理原

因，低空风切变可分成峰面风切变，与地面强风有关的风切变以及与对流风暴有关的风

切变。对流风暴形成的风切变对空中交通危害最大，表现为对流形式的下冲气流。风切

变根据风场空间结构不同分为三种类型。

（1）水平风的垂直切变，指在垂直方向上，一定距离内两点之间的水平风速和（或）

风向的改变。

（2）水平风的水平切变，指在水平方向上两点之间的水平风向和（或）风速的改变。

（3）垂直风切变，指上升或下降气流（垂直风）在水平方向上两点之间的改变，这

类风切变多发生在雷暴云的影响范围里。

低空风切变的表现形式，根据飞机的运动相对于风矢量之间的各种不同情况，把风

切变分为四种形式（如图2风切变分类所示）：

（1）顺风切变

指飞机在起飞、着陆过程中，水平风的变量对飞机来说是顺风。例如，飞机由逆风

区进入顺风区，由大逆风区进入小逆风区，由小顺风区进入大顺风区。顺风切变使飞机

空速减小，升力下降，飞机下沉，危害较大。

（2）逆风切变

指的是水平风的变量对飞机来说是逆风。例如飞机由小逆风区进入大逆风区，由顺

风区进入逆风区，由大顺风区进入小顺风区等，都是逆风切变。逆风切变使飞机空速突

然增大，外力也增大，飞机抬升，危害相对要小。

（3）侧风切变

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指的是飞机从一种侧风或无侧风状态进入另一种明显不同的侧风状态，它使飞机发

生侧滑、滚转或偏转。

（4）垂直风切变

指的是飞机从无明显的升降气流区进入强烈的升降气流区域的情形，特别是强烈的

下降气流，往往有很强的猝发性，强度很大，使飞机突然下沉，危害很大。对起飞、着

陆构成严重威胁的是雷暴云下的下冲气流，在下冲气流强度较大时形成下击暴流。下冲

气流中不仅有明显的垂直风切变，还有强烈的水平风切变，常出现严重事故。

图2风切变分类

2.1.2低空风切变的强度

低空风切变的强度标准，涉及的因素很多，它同气象条件，飞机性能以及飞行员的

技术水平等有关。但是，以对飞行的危害程度作为出发点来进行强度分类，则是较为一

致的。目前的标准有以下三种：

（1）水平风的垂直切变强度标准

根据国际民航组织所建议采用的水平风的垂直切变强度标准，如表1所示。这里的

空气层垂直厚度取30米，用于计算的风资料取2分钟左右的平均值，一般认为0.1%（1

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米/秒）以上的垂直切变就会对喷气式运输机带来威胁。

表1水平风的垂直切变强度标准

强度等级米/秒/30米米/秒

轻度

0-20-0.07

中度

2.1-40.08-0.13

强烈

4.1-60.14-0.20

严重〉6〉0.20

2.1.3产生低空风切变的天气条件

。

2.2下击暴流

2.3垂直突风

图4垂直突风

一般来说，突风的风速，要比平均风速大50%，甚至更高。平均风速愈大，地表面

愈粗糙，突风风速超过平均风速的百分率就越大。一次突风到达最大风速后，约过l一

2秒钟，风速就会小于平均风速的一半，然后再出现另一次最大风速。这样，地面上所

吹的风就是一阵阵的了。

2.4小结

通过对于典型风场低空风切变、下击暴流、垂直突风的形成和危害进行逐个研究分

析。详尽的描述了各风场的特点，并分析了其对于飞行安全的危害，同时对影响起飞安

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全的客观条件有了基本的认识。

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3风场对飞行安全的影响分析

由于人类的飞行活动是在地球大气中进行的，所以大气中的天气现象和大气本身对

飞行活动有着密不可分的关系，低空风切变、下击暴流、垂直突风对飞行安全威协很大，

轻则造成伤人损机，重则造成机毁人亡。据国际民航组织资料分析，1979~1989年,每3

起飞机失事中就有一起是由于气象原因所致或直接与气象原因有关，因此，研究天气对

飞行的影响，保障飞行安全，历来是航空界重要课题。

3.1低空风切变对飞行安全影响及预防措施

3.1.1低空风切变对飞行安全影响

坚决拒绝进场飞行。若在飞行中，应及时避开此类天气，或者进行备降，以保飞行

安全。

3.2下击暴流对飞行安全的影响及预防措施

3.2.1下击暴流对飞行安全的影响

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图5下击暴流

强烈的下击暴流一般在雷暴云中存在着，当它冲泻到低空时，在近地面会形成大

于18m/s的外流即为下击暴流。强烈的下沉气流的底部区域是飞行的危险区域。当处于

下击暴流的影响下时，飞机首先遭遇正在增强的逆风；当穿越下沉气流底部时，逆风消

失，变成顺风，造成空速迅速损失，飞机性能严重下降。

。

3.2.2下击暴流预防措施

候做到以上几点，就可以很好的保障飞行安全。

3.3垂直突风对飞行安全的影响及预防措施

。

3.4小结

飞行安全面对大自然各种威胁凸显得非常严峻，人类也通过各种方式来保证飞行安

全。根本上就是研究每个威胁风场的特点，对飞机飞行性能的影响以及对飞行安全可能

的危害。通过对低空风切变、下击暴流、垂直突风的逐个分析并且得出应做的预测预防

措施来尽可能降低对飞行安全的影响，保证安全飞行。

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5飞行体会

5.1飞行体会

折。

飞行。

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结论

【结论部分需要根据摘要和研究内容，进行提炼总结。相对于摘要，结论部分应当

给出论文研究的一些主要结论】

。

【对于个人认识方面的内容，可以放在结论结尾，另起一段开始】

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参考文献

[1]

[2]

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致谢

本文是在北京航空航天大学谢永奇老师的精心指导下完成的。在此，我真心地对这

位导师表示崇高的敬意和真诚的感谢！在今后的工作和学习中，我要以导师为榜样，奋

发进取，为社会做出自己的贡献。

当开始写下这篇论文的时候，我意识到我在北航的大学生活即将结束，将要踏入南

航公司的忙碌工作生活中。这篇论文，将是我在北航给自己在大学生活中所学到的知识

的一个总结，也以此鞭策着自己，鼓舞着自己。大学的学习生活给予我的不仅仅是知识

的积累，它已经成为我生命中独特的一段体验，一笔财富，也是将来的一段宝贵的回忆：

老师们的精心授业、耐心解惑，使我在写论文的过程中领会了基本的思考方式，掌握并

加强了自己的查阅资料能力与总结概括的能力，在此向每一位我遇到过的老师表示衷心

的感谢！

我希望，我能够尽到自己最大的努力，去完成一篇优秀的论文，因为这是我向母校

交上的最后一份答卷。最后，我要再次向所有教导我，关心我的人说声谢谢。感谢这篇

论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究

成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。感谢我的同学和导师，在我写论文

的过程中提供给我了很多素材，还在论文的撰写和排版过程中提供热情的帮助。

最后还要由衷感谢我的家人这二十几年为培养我所做出的付出。由于我的学术水平

有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！