中低空飞行大气环境共58页文档
飞机性能——飞行的大气环境
1.1飞行的大气环境1.1.1大气的基本状况飞机在大气中飞行，大气的温度、压强、密度对飞机的飞行性能有重要影响。
在不同的经度、纬度、高度（三维空间位置）、在不同的季节和时刻（时间位置），大气的温度、压强、密度会有差别，会有改变。
了解这些参数的差别和改变，对于分析飞机的飞行性能具有重要的意义。
大气的组成空气由多种气体分子组成。
按体积计算，氮气约占78%，氧气约占21%，其余为二氧化碳、水汽、氢、氩、氖、氦等气体。
大气中水汽的含量对飞机的飞行有重要影响。
大气层大气层的底界是地表，顶界没有明显的自然界限。
如果以空气密度接近于星际气体密度的高度作为顶界，高度约为2000~3000km。
沿重力方向，大气层中空气的密度、压力、温度等，差异非常显著。
通常把大气分为5层:：对流层、平流层、中间层、电离层、散逸层。
对流层高度范围：底界是地面，顶界随纬度和季节而变化。
对流层的厚度，在低纬度地区平均为16~18km，中纬度地区平均为10~12km，高纬度地区平均为8~9km。
温度变化：气温随高度的增加而降低。
气温影响对流层厚度。
夏季由于气温高，厚度要比冬季大。
每天早午晚的气温变化也同样影响对流层的厚度。
大气密度：受地球引力作用影响，对流层集中了全部大气质量的3/4和几乎全部的水汽，是天气变化最复杂的层次。
平流层高度范围：位于对流层之上，顶界扩展到50~55km。
温度分布：平流层下部常称为“同温层”。
随着高度的增加，气温保持不变（为190K）或略有升高；到20~30km以上，气温升高很快，到平流层顶，气温升至270~290K。
平流层的这种气温分布特征同它受地面影响较小和存在大量臭氧有关。
大气密度：平流层的空气稀薄，所包含的大气质量约占整个大气质量的1/4左右。
水汽：水蒸汽极少，通常没有雨、云、雾、雪、雹等天气现象。
风：空气没有上下对流，空气沿铅垂方向运动较弱，所以没有垂直方向的风，只有水平方向的风，而且风向稳定。
这是因为高空的空气稀薄，运动时摩擦力小，当大气层的空气随着地球自传时，上层的空气会出现滞后现象，这样相对地面来说，就形成水平方向的风。
6.1 低空风切变
强风吹倒树木和庄稼
强风吹倒树木和庄稼
座舱仪表判别法
在遇到低空风 切变时，空速 表 、高度表 、 升降速率表 和 俯仰角度指示 器等座舱仪表 都会发生不同 程度的摆动。
空速表
飞机遭遇风切变时空速表指示一般都会发生 急剧变化。
美国波音公司规定，当空速表指示值突然改 变28～37千米／小时，应中止起飞或不作进 近着陆。
例如： 飞机从逆风进入顺风 从小顺风进入大顺风 从大逆风进入小逆风(或无风) 从无风进入顺风
顺风切变使飞机空速减小，升力下降，飞机下沉。
顺风切变示意图
逆风切变
水平风的变量对飞机来说是逆风。
例如： 从无风进入逆风 从顺风进入逆风 从大顺风进入小顺风 从小逆风进入大逆风
飞机的空速突然增大，升力也增大，飞机抬升。
遇低空风切变, 失速坠地
二等
遇到下沉气流, 操作不当
一等
复飞, 备降 长治
飞机进近中遇到大暴雨和不稳定气流, 跑道 能见度极差
雷达回波强度20-30DB, 观测到悬球状云和雨 幡,且地面风多变,明显有切变过境,飞机在 250米的高度决定复飞,但掉到20米才平稳
6 1991年4月 B757/2801 中国南方 25日
物象表明：空难现场附近14时至15时30分曾 出现微下击暴流。飞机在汉口机场进近过程 中，因绕飞雷雨，又是在低高度、低速度的
低空风切变飞行事故的特点
风切变事故都发生在飞行高度低于300米的起 飞和着陆飞行阶段，其中尤以着陆为最多；
现代大、中型喷气运输机的风切变飞行事故 比重较大；
风切变事故与雷暴天气条件关系密切；
松山机场低空风切变警告系统
激光雷达(LIDAR)
基于多普勒效应的红外线多普勒雷达，可以对风切 变、阵风锋和湍流做出危险警报，主要用于晴天干燥的 环境下进行风场探测，但在降水环境下信号衰减比较强， 探测效果差，基本不能使用。
民航概论方课程教学课件：6.2 空域管理的概述、分类和划设
第二区域 ：飞行情报区
提供 飞行情报服务、 告警服务而划定范围的空间
飞行情报工作：飞行情报部门 承担 或指定单位 负责
第三区域 ：高空和中低空管制区
区域管制区 ，与通信、导航、监视和 气象等设施建设、覆盖情况相适应， 考虑管制单位间协调需要，能 有效 提供空中交通服务
空域结构数据 和运行数据的收集 、 整理和使用
导航设施数据、飞行情报区和管制区数据、管制地带数据、航 路和航线数据、其他空域数据等静态数据
第四区域 ：终端（进近）管制区
终端管制区 ：两个 或两个以上机场的 进场、离场提供进近管制服务 进近管制区：仅为 一个机场的进场和 离场飞行提供进近管制服务
第五区域 ：等待航线区域
解决或缓解飞行中已经或将出现矛盾 冲突 用于航空器盘旋等待或上升、下降的区域
第六区域 ：特殊区域
空中 放油 区 ：根据机场能起降的最大类型确定， 考虑气象条件和环境保护等 试飞 区域 ：性能和试飞项目的要求确定 训练 区域 ：性能和训练科目的要求确定 空中禁区、空中限制区、空中危险区 ：国家规定划设
安全、及时、有效、正常的 管制 服务、飞行情报 服务、高告警 服务 防止航空器空中相撞或与地面障碍物相撞
促使空中交通 有序 地运行
按各国法律规定 国际民航组织相关标准要求 对空域资源进行规定、管理、设计
空域管理
《中国民用航空空中交通管理规则 》
空域管理 ：依据既定空域结构条件 实现对空域充分利用，尽量满足需求
提供管制间隔服务，确保飞行 安全、有序
提供飞行情报服务、 告警 服务 创造宽松和灵活的运行空间
2-3大气环境
(4)大气温室效应：地球大气对太阳短波辐射几乎是透明 体，大部分太阳辐射能够透过大气射到地面上，使地面增温； 大气对地面长波辐射却是隔热层，把地面辐射放出的热量绝 大部分截留在大气中，并通过大气逆辐射又将热量还给地面。 这在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量，对地面起到了 保温作用。大气对太阳辐射的削弱作用使得地面白天温度不 会过高，而大气的保温作用又保证了地面夜间温度不会过低， 减小了地面的昼夜温差。
大气对太阳辐射削吸收 反射 弱作用的三种形式 散射 “3”指 太阳暖大地 大气对地面保温作 用的三个物理过程大地暖大气 大气还大地
第二章 ·第三节
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(6)大气保温和玻璃温室保温的原理是否相同？ 同是保温作用，但原理并不相同。大气保温作用主要依 赖大气逆辐射把地面辐射的热量还给地面；而温室的玻璃却 通过阻止空气在室内、外对流而起到保温的作用。
第二章 ·第三节
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特别提醒：(1)地面辐射的影响因素
第二章 ·第三节
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(2)我国新疆地区流行这样的谚语：“早穿皮袄午穿纱， 围着火炉吃西瓜”，新疆气温日较差大的原因为：我国新疆 地处亚欧大陆内部，晴天多，降水较少。白天太阳辐射强， 地面获得热量较多，气温较高；到了晚上，大气逆辐射较弱， 因而地面气温较低，昼夜温差大。
第二章 ·第三节
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知识点 3
地面辐射和大气辐射
(1)地面辐射：地面吸收透过大气的太阳辐射后升温，同 时又持续向外辐射能量，形成地面辐射，它是对流层大气增 温的直接能量来源。 (2)大气辐射：大气吸收地面辐射增温的同时，也向外辐 射能量，即大气辐射。大气辐射除极少部分射向宇宙空间外， 绝大部分射向地面，射向地面的大气辐射，称为大气逆辐射。
空气动力学与飞行原理课件：大气的基本知识、大气特性
一、 二、 三、 四、
大气压力
大气压力的度量 海拔高度对大气压力、飞机性能 的影响 空气密度差异的影响
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壹 目录页
一、
大气压力
二、
大气压力的度量
三、 四、
海拔高度对大气压力、飞机性能 的影响
空气密度差异的影响
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第二节
大气的基本知识
地球表面有一层厚厚的大气层， 由于地球引力的作用，大气被“吸” 向地球，虽然空气很轻，但仍有质 量，有了质量就产生了力，它作用 于物体的效果就是压力。著名的马 德堡半球实验就证明了大气压的存 在。可以说，大气压力是地球引力 作用的结果。
（四） 热层
（五） 散逸层
又称逃逸层、外大气层，是地球大气的最外层，位于热层之上。那里的空气 极其稀薄，同时又远离地面，受地球的引力作用较小，因而大气分子不断地向星 际空间逃逸。航天器脱离这一层后便进入太空飞行。
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空气动力学与飞行原理
无人机与大气基本知识 大气特性
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第三节
目录页
学 习 大 纲
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叁 海拔高度对大气压力、飞机性能的影响
随着海拔升高，空气变得稀薄，大气压力也随之降低。一般来说，高度每 增加1000ft,大气压力就会降低1mmHg。分布于全球的气象站，为了提供一个 记录和报告的标准，都会按照海拔高度每增加1000m就近似增加1mmHg的规 则将当地大气压转化为海平面压力。使用公共的海平面压力读数可以确保基于 当前压力读数的飞机高度计的设定是准确的。
气压随高度的变化
1
在大气处于静止状态时，某一高度上的气压值等于其单位水平面积上所承受的上部大气柱的重力，随着 高度增加，其上部大气柱越来越短，且气柱中空气密度越来越小，气柱重力也就越来越小。
那些飞行中的恶劣环境
那些飞行中的恶劣环境那些飞行中的恶劣环境飞机的飞行安全是航空事业发展的重中之重，唯有确保飞行中万无一失，才能促进航空事业的发展。
但恶劣的气象环境往往是威胁飞行安全的天敌，面对极端恶劣的气候环境，最安全的方法是避开它，可是在某些情况下，飞机仍有直接飞入恶劣气象环境的情况出现，此时能够保证飞行安全的唯一依靠就只剩下飞行员精湛的驾驶技术和冷静的处置能力了。
因此，飞行员就必须要在各种模拟的恶劣环境中训练，在提高他们遇到复杂气象状态时的飞行技能和应变能力的同时，避免因飞行员的慌乱导致不必要的失误操纵。
目前，春秋飞培的所有飞行模拟设备都是他们最好的训练平台。
首先，先介绍一下飞机在飞行过程中可能会遇到的各种恶劣气候环境，包括极端高低温、结冰、突风、雷雨云、低能见度、火山灰和沙尘暴等，这些恶劣气象环境会对飞行安全造成不同程度的影响。
本期主要谈一下突风、雷雨云、低能见度天气环境以及它们是如何在模拟机中体现的。
一、突风天气据统计，突风天气与30%以上的进近及着陆事故和15%的可控飞机撞地事故有关。
同时风切变是4%的进近及着陆事故的主要诱因，它也是造成重大伤亡事故的第九大原因。
大风天气通常会给航班带来不利影响，严重的话会导致航班的延误和取消。
目前影响飞行的风大约有5种：1、逆风：即迎面吹向飞机的风。
逆风是飞行起飞降落阶段的好伙伴，由于逆风能够给飞机提供额外的升力，因此逆风对飞机的起飞和降落有利，飞机也会优先在逆风情况下起飞或者降落；2、顺风：即从飞机后面吹来的风。
和逆风相比，顺风是飞机起飞和降落阶段的天敌，由于顺风会降低飞机的升力，因此飞机需要更长的跑道进行起飞或降落，这也大大增加飞机冲出跑道的危险。
飞机通常会避免在顺风情况下起飞或降落；3、侧风：即从侧面吹来带有不同角度的风。
侧风往往会导致飞机偏离原来的方向，因此在起飞和降落阶段，面对侧风环境，飞行员需要不断操纵舵和杆来对方向进行修正以保证飞行安全；4、风切变：即大气中不同两点之间的风速和风向的剧烈变化，类似于一把利刃突然斩断风，气流运动的速度和方向发生骤变。
Chapter 3 环境因素与飞行安全
• 悬浮在空气中的大量小水滴和（或）冰晶共同组成的可见聚合体 • 高云 – 卷云、卷层云、卷积云 • 中云 – 高层云、高积云 • 低云 – 积云、积雨云、层积云、层云、雨层云
• 雾
• 贴地大气中悬浮大量小水滴或冰晶，使能见度恶化 • 轻雾：1～10km；浓雾：<1km • 按形成原因可分为辐射雾、平流雾、锋面雾、上坡雾、蒸发雾和城 市雾等
海拔2438m起降重量受限171滑跑距离增长表示离地真空速无风a表示起飞加速度高海拔导致发动机推力减小因此a减小高海拔导致同样指示空速下实际的真空速较大不同高度的起飞滑跑速度182爬升能力降低px表示发动机剩余推力推力降低导致相同空速时上升率下降3起飞重量受限在一定的跑道长度下温度越高最大起飞重量越小sin若不正确修正最大起飞重量可能出现冲出跑道事故气温与海拔对上升率的影响场地长度限制的起飞重量1913气象条件对飞行安全的影响详细讲解气象条件的影响复杂气象是事故的主要诱导因素20三环境因素与飞行安全降水积冰与飞行安全21能见度与飞行安全1飞行能见度飞行速度导致观测者相对云雾等位置多变视线透明度不断变化22232影响能见度的大气状态沙粒还可能磨损飞机表皮和机窗玻璃如进入机体和发动机会造成机件磨损油路堵窄仪表失准雪还会导致跑道污染增长着陆滑跑距离甚至造成飞机滑出跑道253低云及有限能见度对飞行的影响飞行员看不清地标只凭感觉和仪表飞行同时由于心理上的压力可能产生操纵错误案例
• 大气状态 • 机上视野和观测条件 • 观测者的视力状况
• 特殊性（相比地面能见度）
• 飞行中目标轮廓时刻变化，座舱玻璃影响光线，导致能见距离减小 • 空中观测时背景复杂，能见距离与背景密切相关 • 飞行速度导致观测者相对云、雾等位置多变，视线透明度不断变化
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现代民航客机座舱环境控制
3)涡轮压气机风扇式冷却系统
三轮式冷却系统既吸收了涡轮压气机式系统供气小、节省功率的优点，又吸收了轮风扇式系统在地面也有冷却能力的优点。
三轮式涡轮冷却器的结构组成：
3，座舱湿度控制
低压除水 主要用于中小飞机 图为一种典型的低压水分离器。这种水分离器的特点：没有运动部件，构造简单、重量轻，正常工作情况下的流阻小，涡轮出口的反压不大。分水效率高
一、气源系统与冲压系统
图典型的飞机气源系统
他形式的压力气源 1)机械驱动增压器
废气驱动涡轮增压器 主要是借助活塞式发动机汽缸的排气，热空流过一个涡轮，冲击涡轮使其转动。 单独的座舱压缩机 主要用于燃气涡轮发动机
冲压系统 作用是，利用飞彩 的气流将飞机外部空气引入到飞机内部，来作为热交换器的冷却介质
五、了解货舱加温系统
采用气源系统的热路空气对货舱加温
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图为A320前货舱通风加温系统图
02
飞机在地面和飞机在空中，且座舱余压不超过6.89 kPa。
03
飞机在空中，且座舱余压超过6.89 kPa。
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五、了解货舱加温系统
采用设备冷却系统排出的热空气对货舱加温
01
为波音777前货舱加温系统，它利用设备冷却系统的排气进行加温
二、空气循环冷却系统
二、空气循环冷却系统 1.热交换器的形式 热载热介质性质的不同，热交换器可分为：空气／空气热交换器和空气／液体热交换器。 空气式热换器有：顺流式、逆流式和叉流式三种形式。 2.空气循环冷却系统的冷却原理 1)涡轮风扇式冷却系统
飞机内空间小，空气调节装置的尺寸尽可能小
，必须保持满足乘客舒适要求的最大供量。
二、实现民航客机座舱小环境的基本技术措施
适当增加座舱内空气的湿度。