航空电子设备 风切变预警系统
理论研究低空风切变预警系统在支线机场的应用
理论研究低空风切变预警系统在支线机场的应用一、项目背景支线机场建设中往往未涉及低空风切变预警系统，但由于山区机场存在常年大风，且目前对低空风切变相关数据存在空白，因此研究低空风切变在山区支线机场的应用显的尤为重要，对今后机场建设低空风切变系统提供理论依据。
本报告通过对低空风切变的理论研究和国际国内相应低空风切变探测产品研究，形成低空风切变系统在支线机场应用的研究报告。
二、风切变的形成及其对飞行的影响低空风切变受到人们的重视并开始对其研究，是在1970年代中期美国航班飞机在起飞降落过程中发生的多起严重飞行事故之后才开始的。
近几十年来，许多国家成立了专门的研究机构，对低空风切变作了广泛的研究，取得了不少的成果。
自1976年国际民航组织正式发出通报要求把低空风切变作为重要研究课题以来，美国、苏联、日本等国和我国的香港天文台即开始了对低空风切变的探测和研究工作，目前已经取得了较好的进展。
我国大陆对低空风切变的研究起步较晚，1980年代中期开始利用气象铁塔资料，对低空风切变进行了分析研究。
但综合目前的技术水平来看，尚有一些问题没有很好解决，还需要进行不懈努力，才能解决低空风切变对航空的危害。
三、低空风切变的形成风切变是指空间两点之间的风的矢量差，风速矢量或其分量沿某一垂直或水平方向的变化，是风空间变化率的一个特性。
航空气象中，风切变一般被分为低空风切变和中高空风切变，距地面高度600米以下的风切变被称为低空风切变，当飞机在起飞或者着陆阶段，高度较低、空速较小的情况下遇到风切变，可能会由于短时间高度、姿态变化大，没有足够的空间修正动作而造成危险。
很多情况下，由于风切变无法直接用肉眼识别出，因此被冠上“隐形杀手”之名。
低空风切变是在一定天气背景和环境条件下形成的，一般有几种天气情况易产生低空风切变。
一种是雷暴、积雨云、龙卷等强对流天气。
强对流天气中有很强的上升和下降气流，能形成很强烈的垂直气流切变。
强的下击暴流到达地面后向四周扩散，可传到离雷暴体20km 处，阵风风速可达20m/s,形成强烈的水平风切变。
737NG飞机预测风切变功能
737NG飞机预测风切变功能在B737NG飞机装载的气象雷达中一个重要的功能是预告风切变。
这和B737－300型飞机不同，在原理、使用和维护上都有所区别，下面将分别加以分析，以便对新一代飞机气象雷达加深了解，提高维护水平。
一、基本原理：相对B737－300型飞机探测风切变的功能是由近地警告计算机通过比较迎角传感器的迎角、IRS的加速度和大气数据计算机的空速三者的关系发现潜在的风切变危险，新一代的737飞机预告风切变功能是通过接收存在风切变的区域大气中垂直运动的气象目标反射的雷达波束并进行处理，然后将风切变信息送到近地警告计算机，由近地警告计算机对近地警告和风切变警告进行优先级排序，给出最高优先级的警告信息显示和话音警告。
二、相关系统及信号交联1、近地警告计算机近地警告计算机在近地警告系统有更高优先级警告时发送抑制离散信号到预告风切变功能模块抑制预告风切变警告。
2、自动油门电门组件自动油门电门组件发送自动油门杆位置作为预告风切变的限定（QFR A）防止除去开始起飞时的在地面时气象雷达的操作。
3、TCAS气象雷达收发机发送音频抑制信号，并使TCAS将所有的TA将级为RA。
4、ADIRSADIRS通过低速429数据总线发送未修正气压高度、修正气压高度、真空速、计算空速等信号到气象雷达收发机用于风切变计算。
5、无线电高度表无线电高度表通过ARINC429总线发送无线电高度到气象雷达收发机用于预告风切变功能。
预告风切变功能使用无线电高度来完成以下功能：——开关预告风切变——使能/失能显示和警告功能6、起落架控制手柄组件起落架控制手柄组件发送模拟离散信号到预告风切变模块用于起飞/进近警告逻辑三、预告风切变工作1、概述预告风切变探测到风切变的危险时产生警告，告警的级别取决于探测到的风切变相对飞机方位的位置、距离和起飞还是着陆。
2、警告和告诫的通告方式预告风切变警告的视觉和听觉通告有：——PFD上红色的WINSHEAR信息——ND上红色的WINSHEAR信息——主警告灯亮——WINSHEAR AHEAD,WINSHEAR AHEAD的音响通告（起飞）——GO AROUND, WINSHEAR AHEAD的音响通告（进近）预告风切变的告诫的视觉和听觉通告有：——ND上琥珀色的WINSHEAR信息——ND上风切变标志——MONITOR RADAR DISPLAY的音响通告3、预告风切变功能的开启和关闭当飞机在地面且发生以下情形之一时预告风切变功能开启：——一台发动机达到起飞推力——机组按下了EFIS控制面板上的WXR按钮如果两台发动机都达到起飞推力，再次按压EFIS控制面板上的WXR按钮并不能关闭预告风切变功能，飞机爬升到无线电高度2300英尺时预告风切变功能自动关闭。
飞机机型知识：CHAPTER15警告系统
系统信号牌指示灯存在注意级情况时，让飞行员更好的判断
相应问题所在的系统.
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系统信号牌指示灯
系统信号牌指示灯
系统信号牌指示灯
系统信号牌指示灯
如图所示系统信号牌 和相应琥珀色指示灯 左侧
过热/探测： 1号发动机过热 2号发动机过热
APU探测器不工作
系统信号牌指示灯
顶板： 设备冷却-关 应急出口灯-未预位 飞行记录器-关 旅客氧气-开 临近电门电子组件 应急定位发射器 YN471-YM484 烟雾
警告系统提供的信息需要引起机组足够的注意。机组 应熟知警告信息内容，熟练处置原则和程序，才可以发挥警 告系统的重要作用！
警告方式和类型识别
红色指示灯
飞行组立即关注的情况由飞行员主要目视区域内的红色警 告指示灯指示。这些指示灯指示发动机、轮舱、货舱或 APU 火警以及自动驾驶、自动油 门脱开和起落架不安全情况。
1. 起飞形态警告指示灯 亮（红）： 如飞机未处于正确的起飞形态，在地面前推油门时该指示
灯亮 起飞形态警告的间歇性声响警告喇叭与该指示灯同时启动 2：机舱高度警告指示灯亮（红）： 机舱高度超过10,000英尺时该指示灯亮 机舱高度警戒的间歇性声响警告喇叭与该指示灯同时启动 机舱高度下降至低于10,000英尺时该指示灯灭。
系统核心是近地警告计算机计算机中存储了各种警告方式的极限数据这些数据与其它系统输送来的飞机实际状态数据进行比较如这些数据超出了某一种警告方式的极限值近地警告计算机就输出相应的语音和灯光警告信号警告飞行员目前飞机存在危险状态直到采取了适当的措施而脱离了不安全状态后灯光和语音警告信号才被终止
警告系统
部门：培训部 处室：航务教研处
复习思考题
• 737NG机组警告有哪些类型？ • 737NG 驾驶舱中红色警告灯亮，说明机组
10第10章 风切变预警系统
航径降低
逆风切变（顺风减小或逆风增大） 航径抬高 （overshoot effect)
侧风切变
偏航、侧滑、滚转
微下击暴流对航空器的影响
逆风切变-下沉气流-顺风切变
微下击暴流对航空器的影响
阵风锋对航空器的影响
逆风切变，航径抬高
海陆风对航空器的影响
逆风切变，航径抬高
风速和风向的快速变化，将导致 飞机颠簸
缺点
1、安装位置选择和保护困难 1、晴天不能使用
2、应用成熟，有可借鉴的方 2、风场反演算法不确定 法和模型 3、安装位置要求高 4、需要专业人员 1、晴天可用 要前期经验积累 激光雷达 集成的业务化 风切变警报系统 1、晴天可用 2、安装要求相对简单 1、全天侯、全方位测量 2、产品可信度高 1、雨天效果差 2、造价较高 1、造价昂贵 2、技术含量高，维护成本大
五、低空风切变气象服务
机场低空风切变资料，来自
起降阶段的航空器空中报告
专用风切变探测设施或系统
地面直接目视观测
基于综合气象信息编制的预报
注： 由于缺乏探测低空风切变的设 备，在大多数机场，风切变信息主要基 于航空器空中报告
低空风切变气象服务
（一）机场天气报告中的低空风切变 情报
（二）低空风切变警报
发生在低层（距地面500米）的风 切变严重影响航空器的起降，将发 生在这一气层中的风切变称为低空 风切变
二、产生低空风切变的条件
（一）强对流天气（阵风锋、下击 暴流、微下击暴流）
（二）锋面
（三）地面大风
（四）地形
（五）辐射逆温型的低空急流 （六）尾涡
（一）强对流天气
下沉气流
阵风锋
雷暴中有强烈的下沉气流，到达地面后向四周散开， 形成强烈的冷性外流向四周传播
第12章 预测式风切变系统《民用运输机航空电子系统》
✅ 精品课件合集
民用运输机航空电子系统
第12章 预测式风切变系统
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目录 CONTENTS
01 02 03 04 05 06
基本原理 系统限制 报警情况 基本操作 飞行机组程序（A320飞机） CCAR规定
风切变是指风速、风向的突然、迅速变化。它经常出现在雷暴或其他 不稳定的气流中。微下击暴流是风切变的一种最危险形式，严重地威胁着 飞行安全。飞机一旦迚入微下击暴流，将严重限制飞机的最大爬升能力。
飞行机组程序（A320 飞机）
PART 5
05飞行机组程序（A320飞机）
1．PWS警戒：“MONITOR RADAR DISPLAY”
（1）起飞前
①推迟起飞直到条件改善。 ②评估起飞条件： a.凭观察和经验。 b.检查气象条件。
③起飞前选用气象雷达或预测式风切变探测系统以确保飞行航路上没有任何潜在 的危险气象区。
显然，该风切变区域的水平速度分量越大，两侧所产生的多普勒频谱的 中心频率之差就越大。
01基本原理
预测式风切变系统对飞机前方5nmile范围内的大气迚行扫描，识别是否 有风切变，其有效报警范围为飞机前方3nmile，如图12.2所示。在某些飞 机上，若探测到风切变位于飞机前方35nmile之间，会出现咨询显示。
系统限制
PART 2
02系统限制
多普勒气象雷达有其固有的局限性，不能探测垂直风和某些大气条件。 多普勒气象雷达系统只能检测水平风速，垂直风速根据测得的水平风 速迚行推算。气象雷达收发机中的软件假设所有检测到的水平风分量不垂 直风分量成正比。通过将检测到的水平风分量加到假设的垂直风分量中来 确定风切变的大小。
02系统限制
多普勒气象雷达不能检测没有包含有一定数量的水分或微粒的大气，因 为水分或微粒才能将雷达波反射回天线。PWS主要用于检测微下击暴流之类 的风切变。其他形式的风切变，如侧风切变和飑锋等，如果具有以下特征， 也可以检测： ➢ 包含有水平风分量 （通过多普勒频偏检测）。 ➢ 包含有一定数量的水分或微粒。
低空风切变预警预报系统简要说明
低空风切变预警预报系统简要说明青岛空管站2006年4月一、风切变及系统概述二、风切变主要表现形式三、预警预报指标四、预报思路及指标应用五、实例分析一、风切变及系统概述风切变是指逆风或顺风出现持续的转变（持续至少数秒钟）而引致飞机的浮力产生变化。
浮力减少可导致飞机向下偏离预定飞行路线。
引致逆风或顺风出现１５海里／小时（８米／秒）或以上的转变为显著的风切变。
风切变表现为气流运动速度和方向的突然变化。
飞机在这种环境中飞行，相应地就要发生突然性的空速变化，空速变化引起了升力变化，升力的变化又引起了飞行高度的变化。
风切变按风的切变类型可分为垂直风切变、水平风切变和垂直风的切变。
低空风切变通常是指发生在５００米高度以内的风切变，具有时间短、尺度小、强度大和突发性的特点。
雷暴、锋面、强气旋、低空急流、低空逆温、地形等都会造成强低空风切变。
严重的低空风切变，常发生在低空急流、锋面及雷雨云附近。
山东半岛地形图流亭机场地形图(50KM)流亭机场地形图(10KM)流亭机场飞机着陆路径３５号跑道（南向北）对准跑道时距机场２５ＫＭ，高度９００米，约５－６分钟后落地；高度５００米时，距机场１０ＫＭ（沧口机场）。
１７号跑道（北向南）对准跑道时距机场２０ＫＭ，高度５５０米，约５－６分钟后落地。
系统主页系统结构图气象资料气象自动观测系统气象要素实时风向风速、气温、场压探测资料 气象局探空资料JMA（CMA）T213数值预报产品中地面和低空风场资料资料说明未来资料引进1）青岛市气象局设置在机场周围自动气象站资料、多普勒雷达反演风场资料的应用。
2）MM5数值预报产品的应用。
3）风廓线雷达设备的引进和资料应用。
4）反向指标应用。
如能见度（RVR），大雾出现时，低层稳定，一般不会出现低空风切变。
当风场预报资料不准时，可以用来进行订正。
比如锋面过境时，预报低空风转向比实际早，地面风实际风向未转时，系统会误报警，通过参考能见度资料可以进行订正。
一文读懂：起飞遭遇风切变、预警式风切变、PWS抑制
一文读懂：起飞遭遇风切变、预警式风切变、PWS抑制风切变探测分类：风切变警戒按照发生的时间和基于的系统分两个：•基于增强型近地警告系统在遭遇风切变时的警戒信息（空客是基于FAC的叫反应式风切变警告信息）•基于气象雷达探测到预计会有风切变的预警式风切变警戒信息1 基于增强型近地警告系统可以在飞机遭遇风切变时产生风切变注意级警戒信息和风切变警告级警戒•出现风切变警告级警戒时会伴随出现姿态指示器上红色的WINDSHEAR（风切变）信息和语音警戒。
•出现风切变注意级警戒时会伴随出现语音警戒。
2 基于气象雷达探测的预警式风切变又分为预警式风切变注意（Caution）和预警式风切变警告（Warning）。
空客飞机还有咨询信息（Advisory）。
中断起飞：在波音737和空客320的使用手册中高速阶段中断起飞是这样写的：（注意波音认为80节以上是高速阶段，空客认为100节以上）波音737FCOM：80海里/小时以上且在V1前，出现以下任一情况时中断起飞：•火警或火警警告•发动机失效•预警式风切变警告•如飞机状态不安全或不能飞行。
在《精飞空客320》中是这样写的：•失火警告或严重损坏•发动机推力突然丧失•故障或条件明确无误地表明飞机不能安全飞行•任何红色的ECAM警告•任何琥珀色的ECAM注意列在下面：- F/CTL SIDESTICK FAULT（飞行操纵侧杆故障）- ENG FAIL（发动机失效）- ENG REVERSER FAULT（发动机反推故障）- ENG REV UNLOCKED（发动机反推未锁定）- 发动机 1(2) 推力手柄故障对于320飞机，高速阶段中断起飞没有预警式风切变警告这一项，原因是在超过100节到离地50英尺之间，预警式风切变警告是被抑制的。
遭遇风切变警告工作时机：基于增强型近地警告系统的风切变警告系统：•波音737飞机是在离地时才开始工作，一直工作到1500英尺•空客320飞机在离地3秒和1200英尺之间提供风切变警告预警式风切变警告抑制基于气象雷达的预警式风切变在起飞的部分阶段是被抑制的：•在波音737新的手册中，起飞和着陆阶段，速度80节到无线电高度400英尺之间，新的风切变预警注意信息被抑制，速度100节到无线电高度50英尺之间，新的预警警告信息被抑制。
激光雷达在机场低空风切变探测中的应用
激光雷达在机场低空风切变探测中的应用王青梅;郭利乐【摘要】The low altitude wind shear and the limitation of traditional detection techniques are reviewed. Taking the latest developments of wind shear alerting services at Hong Kong international airport as an example, the principle of wind field detection, automatic detection and alerting of wind shear are overviewed. It seems that the high performance, eye-safe wind lidar and the exploration of its data are the key points for wind shear detection in the future.%简述了低空风切变及传统探测手段的局限,结合我国香港国际机场的最新研究进展,对多普勒激光雷达的测风原理、低空风切变探测中的自动识别算法及预警系统进行了综述,最后介绍了风切变探测目前存在的问题及最新发展:高性能、人眼安全激光等激光雷达新技术以及数据产品的开发利用是未来研究的重点.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2012(042)012【总页数】5页(P1324-1328)【关键词】激光雷达;低空风切变;危险因子;风切变识别算法;香港国际机场【作者】王青梅;郭利乐【作者单位】北京航空气象研究所,北京100085;南京信息工程大学,江苏南京210044;北京航空气象研究所,北京100085;南京信息工程大学,江苏南京210044;94895部队82分队,福建龙岩366305【正文语种】中文【中图分类】TN958.981 引言低空风切变是国际航空和气象界公认的飞机起飞和着陆阶段的“无形杀手”。
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Predictive Windshear System (PWS)
NBAA 2003
Predictive Windshear System 风切变预警系统
Civil Aviation Flight University of China 2
Predictive Windshear System (PWS)
Entering a microburst is very dangerous for an airplane because the wind may be strong enough to overcome the maximum of climb performance.
Known as the Predictive Windshear System (PWS), this technology permits weather radar systems to scan the atmosphere ahead of an airplane and detect windshear before the airplane enters it.
NBAA 2003
Windshear is a sudden, rapid change in wind velocity or direction. It is often found in –– but is not limited to –– thunderstorms or other highly unstable atmospheric events.
First, the flight crew does not need to manually turn on the weather radar for it to operate in the windshear mode.
If not already turned on by the flight crew, the radar automatically turns on at 2,300 feet (700m) above ground level (AGL) for approach and landing coverage.
Civil Aviation Flight University of China 4
003
PWS provides windshear detection with very few operational changes that will affect flight crews.
The most dangerous form of windshear is known as microburst, a vertical column of air rapidly descending toward the ground.
Upon reaching the ground, microburst spreads out horizontally, creating a horizontal outflow.
Radar energy is emitted through the airplane’s radome in order to gather atmospheric information such as wind speed and direction. The weather radar receiver/transmitter then uses this information, in addition to air data and inertial data, to determine the presence of a windshear.
The weather radar processor identifies wind velocity characteristic that indicate a rapid change in wind velocity or direction over a relatively small area. When the magnitude of the detected windshear reaches a predetermined intensity level, the system alerts the flight crew.
Civil Aviation Flight University of China 3
The Principle of PWS
NBAA 2003
PWS uses wind velocity data gathered by a Doppler weather radar system to identify the existence of a windshear.
If the PWS detects a windshear from a significant distance, the flight crew may be able to avoid it completely. If windshear is unavoidable, however, PWS gives the flight crew valuable time to increase speed or altitude before the airplane enters a windshear.
The radar also turns on automatically before takeoff—using air-ground and takeoff thrust logic—to provide windshear coverage during takeoff roll, rotation, and climbout.