【课件】第3章 空气的运动 第2节 风对飞行的影响
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【课件】第3章 空气的运动 第1节 空气的水平运动-风
掩盖。一般情况下，风的日变化是晴天比阴天大，夏 季比冬季大，陆地比海洋大
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三、风的变化 之 摩擦层中风的阵性
风的阵性是指：风向变动不定、风速忽大忽小的现象。
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三、风的变化 之 自由大气中风的变化
自由大气中风随高度变化的原因
热成风
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二、风的形成 之 形成风的力—地转偏向力
2、地转偏向力（A）
空气是在转动着的地球上运动着，当运动的空气质点
依其惯性沿着水平气压梯度力方向运动时，对于站在 地球表面的观察者看来，空气质点却受着一个使其偏 离气压梯度力方向的力的作用。 这种因地球绕自身轴转动而产生的非惯性力称为水平
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二、风的形成 之 形成风的力—水平气压梯度力
1、水平气压梯度力（G）
气压梯度力：
1 P G N
式中ρ是空气密度，△P是两等压面间的气压差， △N是两等压面间的垂直距离。
气压梯度力的方向由高压指向低压，其大小与气压 梯度-△P成正比，与空气密度ρ成反比
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三、风的变化 之 自由大气中风随高度变化原因
假若等压面在低层是水平的（气压梯度为零），而
由于气柱中平均温度在水平方向上有差别。 到高层以后，等压面就会出现倾斜，暖区一侧等压
面抬起，冷区一侧等压面降低，结果使高层水平面 上的气压值不相等，出现了由暖区指向冷区的气压
而且在高压和低压系统中，力的平衡状况不同， 其梯度风也各不相同。
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二、风的形成 之 自由大气中的 梯度风
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三、风的变化 之 摩擦层中风的阵性
风的阵性是指：风向变动不定、风速忽大忽小的现象。
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三、风的变化 之 自由大气中风的变化
自由大气中风随高度变化的原因
热成风
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二、风的形成 之 形成风的力—地转偏向力
2、地转偏向力（A）
空气是在转动着的地球上运动着，当运动的空气质点
依其惯性沿着水平气压梯度力方向运动时，对于站在 地球表面的观察者看来，空气质点却受着一个使其偏 离气压梯度力方向的力的作用。 这种因地球绕自身轴转动而产生的非惯性力称为水平
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二、风的形成 之 形成风的力—水平气压梯度力
1、水平气压梯度力（G）
气压梯度力：
1 P G N
式中ρ是空气密度，△P是两等压面间的气压差， △N是两等压面间的垂直距离。
气压梯度力的方向由高压指向低压，其大小与气压 梯度-△P成正比，与空气密度ρ成反比
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三、风的变化 之 自由大气中风随高度变化原因
假若等压面在低层是水平的（气压梯度为零），而
由于气柱中平均温度在水平方向上有差别。 到高层以后，等压面就会出现倾斜，暖区一侧等压
面抬起，冷区一侧等压面降低，结果使高层水平面 上的气压值不相等，出现了由暖区指向冷区的气压
而且在高压和低压系统中，力的平衡状况不同， 其梯度风也各不相同。
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二、风的形成 之 自由大气中的 梯度风
风对飞行的影响页PPT文档
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风切变四种表现形式
顺风切变 逆风切变 侧风切变 垂直气流切变
6
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逆风增加 正常平衡飞行
顺风增加
增加 空速
俯仰角 高度
逆风/顺风切变
减小
空速 俯仰角 高度
增加右侧风
正常平衡飞行
侧 风 切 变
空速不变 高度不变 左偏航增加 左滚转增加
上升气流增加 正常平衡飞行
增加空速 减小俯仰角 增加高度
增加左侧风
空速不变 高度不变 右偏航增加 右滚转增加
下降气流增加
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减小空速 增加俯仰角 减小高度
上升气流/下降气流切变
7
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（1) 顺风切变（Tail wind shear) 指飞机从小的顺风区进入大的顺风区，或从逆风区进入顺风区以及从
一，对飞行影响较大的几种主要类型的风
影响飞机飞行的主要有以下几种类型的风：
1.逆风（Headwiind）
逆风是迎面吹来的风。由于逆风会增加浮力，所以一般在逆风情况下 起飞或降落。
2.顺风（Tailwind）
顺风是从后面吹来的风。顺风会减低浮力，飞机通常会避免在顺风情 况下起飞或降落。
3.侧风（Crosswind)
下击气流引起的飞行事故分析
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★ 低空风切变
低空风切变常指600米以下的空气层中风向风速突然变化的现象。 它是飞机起飞、着陆阶段威胁飞行安全的主要危险天气。据美国国 家运输安全委员会（NTSB）确认，自1975年以来，在美国发生的所 有恶性空难事故中，有50%以上的事故是由天气原因造成的，而其 中低空风切变所占的比例最高，约达40%。
航空气象学-空气的水平运动
20.8~24.4 22.6 75~88
24.5~28.4 26.5 89~102
28.5~32.6 30.6 103~117
32.7~36.9 34.8 118~133
二、风的形成
（一）形成风的力 （二）风的形成及风压定理
（一）形成风的力
1 水平气压梯度力 2 地转偏向力 3 摩擦力 4 惯性离心力
规律：风沿着等温线吹，在北半球背热 成风而立，高温在右，低温在左 等温线越密，风速越大。
西风急流的形成
由于北半球南高北低的温度分布， 热成风为西风，高度越高，风速越 大。上升到一定高度后，就可能形 成西风急流。
（三）地方性风
一些特殊的地理条件也会对局地空气运动产 生影响，形成与地方性特点有关的局部地区 的风，称为地方性风。 主要的地方性风有：
时间、缩短航程。
高空侧风：会产生偏流，需进行适
当修正以保持正确航向。
风与地速
高 空 侧 风
复习思考题
1.形成风的力有哪些，北半球地转 偏向力的方向如何？
2.自由大气和摩擦层中的风压定理 是如何表述的，区别在哪里？
3.摩擦层中风的变化方式有哪些， 变化原因是什么？
1.海陆风 2.山谷风 3.峡谷风 4.焚风
焚风
四、风对飞行的影响
（一）风对飞机起飞着陆的影响 （二）风对飞机航行的影响
风对飞机起飞着陆的影响
地面顺风 地面逆风 地面侧风
地面侧风
高空风对飞行的影响
高空顺风：会增大地速、缩短飞行
时间、减少燃油消耗、增加航程。
高空逆风：会减小地速、增加飞行
相当风速
m/s
范围
中数
km/h
0.0~0.2
0.1
第三章 飞行原理与飞行性能
在机翼上，压力最高的点也就是所谓的驻点，在驻点处是空气与前缘相 遇的地方。这点是空气相对于机翼的速度减小到零的点。
在一个迎角为零、完全对称的机翼上，从驻点开始，流经上下表面气 流速度是相同的，所以上下表面的压力变化也是完全相同的。
如果对称机翼相对来流旋转了一个迎角，驻点就会稍稍向前缘的下表 面移动，并且流经上下表面的空气流动情况改变了，流经上表面的空气被 迫多走了一段距离，在上下表面，空气仍然有一个从驻点加速离开的过程， 但是在下表面的最高速度要小于上表面的最高速度。
质量守恒定律：质量不会自生也不会自灭。 流体的质量流量：单位时间流过横截面面积S的流体质量。
q sv
3.流体连续方程
1s1v1 2s2v2 3s3v3 ...... const. 即： sv const.
当流体不可压缩时
即： const. 时：
有： sv const.
惯性向外 （离心力）
6.力的分解
一个水平飞行的动力模型受到许多施加在它每个部分的力的影响， 但是所有的这些力都可以按作用和反作用分成4个力
三、机动飞行中的空气动力
1.飞机的几何外形和参数
翼型及其参数
♦翼型： 机翼的横剖面形状。翼型最前端的一点叫“前缘”， 最后端一点叫“后缘”。 翼型前缘点与后缘点之间连线称为翼弦。
目前所使用的大多是自动式前缘缝翼。这种前缘缝翼用滑动机 构与基本机翼相连，依靠前缘空气动力的压力和吸力来自动控制其 闭合和打开。
4.飞机低速飞行的阻力
按阻力产生的原因，飞机低速飞行时的阻力一般可分为：
• 摩擦阻力 • 压差阻力 • 诱导阻力 • 干扰阻力
阻力的计算公式：
Q
C（x
1 2
六年级科学上册第三章第2课云和雾的形成PPT课件2新人教版
云的分类表
二、低云的外貌特征及对飞行的影响
低云对飞行的影响较大，它们有9种： 1.淡积云（Cu） 2.浓积云（TCu） 3.积雨云（Cb） 4.碎积云（Fc） 5.层积云（Sc） 6.层 云（St） 7.碎层云（Fs） 8.雨层云（Ns） 9.碎雨云（Fn）
淡积云对飞行的影响
• 云上飞行比较平稳； • 若云量较多时，在云下或云中飞行 有轻微颠簸； • 云中飞行时，由于光线忽明忽暗， 还容易引起疲劳。
雨层云对飞行的影响
• 云中飞行平稳，但能见度恶劣； • 长时间云中飞行可产生中度到强 度的积冰； • 暖季云中可能隐藏着积雨云，会 给飞行安全带来严重危险。
视程障碍
形成视程障碍的天气现象
• 形成视程障碍 的天气现象主要有：云、 降水、雾、烟幕、霾、浮尘、风沙和吹 雪8种。 云和降水前面已经有介绍，本节只讲雾、 烟幕、霾、浮尘、风沙天气和吹雪。
• 当气团在源地形成后，气团中的部分空气 会离开源地移到与源地性质不同的地面， 气团中的空气与新地表产生了热量与水分 的交换，同时在移动中还会发生一些物理 过程，这样气团的物理性质就会逐渐发生 变化，这种变化称为气团的变性。 • 冷气团变性比暖气团快。
2.移经暖地表的冷气团的天气
具有不稳定的天气特征 ： 大气不稳定，对流和乱流容易发展，多 积状云，阵性降水，天气有明显的日变 化，冬季可能形成烟幕或辐射雾，地面 能见度一般较好。
一、雾
• （一）概念： 悬浮于近地面气层中的水 滴或冰晶，使地面能见度小于1千米的现 象称雾.(50ft的云) • 能见度在1～5千米之间称轻雾。 • 能见度在1～2千米之间称薄雾。
雾[fog(FG)]
轻雾[mist(BR)]
雾的分类
• 根据能见度分为雾和轻雾； • 根据上界高度分为浅雾、中雾和高雾； • 根据雾的物态分为水雾和冰雾； • 根据形成过程分为辐射雾、平流雾、上 坡雾和蒸发雾。
气团和锋的天气特征和对飞行的影响
急行冷锋
(a)在陸上衰弱中的冷鋒，(b)移至海上時，已漸不明顯
暖锋云系（暖气团稳定） 暖锋移来，Ci Cs As Ns 云系水平几百km，近锋线云层越低、越厚（厚可十km） 连续性降水范围广，宽度300－400km。 冷气团中Sc St Fs， 锋前雾150－200km（雨滴下降蒸发） 锋线附近、降水区能见度很差。碎云高度很低。
动十分缓慢或相对静止 。
Surface winds tend to flow parallel to the frontal zone at a stationary front.
锋的分类示意图
(a) 冷锋
(b) 暖锋
(c) 准静止锋
锢囚锋 occluded front
锢囚锋的分类示意图
３．锋附近气象要素的分布特征
温：水平－－等温线气团内稀疏(1-2ºC/100km)、 锋区密集(1-2ºC/10km）。垂直－－锋面逆温。
锋两侧温差大、小，是锋面强、弱的重要指 标。
压：锋线处于低压槽中，最大曲率在锋线处。 暖区侧气压变化比冷区侧慢得多。
风：锋后到锋前，风呈气旋式；冷区风速大于暖区。 暖锋附近有暖平流，自下而上穿越锋区，水平风
暖空气稳定：层状云系、云区窄、锋后大风。
Upper winds blowing across the front usually cause rapid movement of surface fronts.
Squall lines usually develop ahead of a cold front.
２．气团的变性：气团在移动过程中与 下垫面产生热量和水汽的交换，使气团 的物理属性发生变化。
（移经暖地表的）冷气团的天气特征
5.2.1-空气的水平运动
高空顺风：会增大地速、缩短飞行时间、 减少燃油消耗、增加航程。
高空逆风：会减小地速、增加飞行时间、 缩短航程。
高空侧风：会产生偏流，需进行适当修 正以保持正确航向。
大气概述-空气的水平运动
教员：任天褀
主要内容
一、风的表示和测量 二、风的形成 三、风的变化 四、风对飞行的影响
空气的水平运动
•空气相对地面的水平运动，就是我们通常 说的风。 •空气的运动形态可分水平运动和垂直运动； 空气的垂直运动一般称为对流,但现在也 有的文献上叫垂直风. •航空上有时也把空气的运动称为气流。
度成反比
• 方向：垂直于等压线由高压指向低压
2.地转偏向力（科氏力）
• 定义：由地球自转引起的使相对于 地球运动的物体偏离原来运 动方向的力
地球旋转的作用 （哥氏力）
O B B’
A’ A
地转偏向力的大小和方向
• 地转偏向力的大小：
A 2V sin
• 地转偏向力的方向垂直于物体运动的方向，在北半球指 向右，在南半球指向左。
C
1、自由大气中风向平 行等压线
2、A– B顺风
3、B– C先左顺侧风 后右顺侧风
4、过槽线要向右修正 航向
高
风压定理判断飞机 飞向高压区 高压区内盛行下沉 运动少云，前方天 气通常较好
风
2.摩擦层中风的形成及风压定理
摩擦层是指从地面到1500米高度的气层
摩擦层中风的 形成
摩擦层中的风压定理
1.水平气压梯度力
• 由水平气压梯度引起的作用在单位质量空气上的压力差就 是水平气压梯度力
水平气压梯度的意义
Gn
P N
P S N S
F V
高空逆风：会减小地速、增加飞行时间、 缩短航程。
高空侧风：会产生偏流，需进行适当修 正以保持正确航向。
大气概述-空气的水平运动
教员：任天褀
主要内容
一、风的表示和测量 二、风的形成 三、风的变化 四、风对飞行的影响
空气的水平运动
•空气相对地面的水平运动，就是我们通常 说的风。 •空气的运动形态可分水平运动和垂直运动； 空气的垂直运动一般称为对流,但现在也 有的文献上叫垂直风. •航空上有时也把空气的运动称为气流。
度成反比
• 方向：垂直于等压线由高压指向低压
2.地转偏向力（科氏力）
• 定义：由地球自转引起的使相对于 地球运动的物体偏离原来运 动方向的力
地球旋转的作用 （哥氏力）
O B B’
A’ A
地转偏向力的大小和方向
• 地转偏向力的大小：
A 2V sin
• 地转偏向力的方向垂直于物体运动的方向，在北半球指 向右，在南半球指向左。
C
1、自由大气中风向平 行等压线
2、A– B顺风
3、B– C先左顺侧风 后右顺侧风
4、过槽线要向右修正 航向
高
风压定理判断飞机 飞向高压区 高压区内盛行下沉 运动少云，前方天 气通常较好
风
2.摩擦层中风的形成及风压定理
摩擦层是指从地面到1500米高度的气层
摩擦层中风的 形成
摩擦层中的风压定理
1.水平气压梯度力
• 由水平气压梯度引起的作用在单位质量空气上的压力差就 是水平气压梯度力
水平气压梯度的意义
Gn
P N
P S N S
F V
飞机的飞行原理--空气动力学基本知识 ppt课件
PPT课件 21
4、电离层（暖层、热层）
电离层位于中间层之上，顶界离地面大约 800公里。 电离层的特点： 1）空气温度随着高度的增加而急剧增加， 气温可以增加到400 ℃以上（最高可达1000 ℃ 以上）。 2）空气具有很大的导电性，空气已经被 电离，主要是带负电的电离子。 3）空气可以吸收、反射或折射无线电波。 4）空气极为稀薄，占整个大气的1/亿. 这层空气主要有人造卫星、宇宙飞船飞行。
PPT课件 16
对流层的特点： 1）气流随高度升高而降低 在对流层中．由于空气受热的直接来源不是太阳，而 是地面，太阳放射出的能量，大部分被地面吸收，空气是 被太阳晒热的地面而烤热的，所以越靠近地面，空气温度 就越高。在中纬度地区，随着高度的增加，空气温度从15 ℃降低到11公里高时的－56.5 ℃。 2）风向、风速经常变化 由于太阳对地面的照射程度不一，加之地球表面地形、 地貌的不同，地面各地区空气气温和密度不相同，气压也 不相等，即使同一地区，气温、气压也常会发生变化，使 大气产生对流现象，形成风，且风向、风速也会经常变化。 3）空气上下对流激烈 地面各处的温度不同，受热多的空气膨胀而上升，受 热少的空气冷却而下降，就形成了空气的上下对流。
PPT课件 17
4）有云、雨、雾、雪等天气现象 地球表面的海洋、江河中的水由于太阳照射而不断蒸 发，使大气中常常聚集着各种形态的水蒸气，在空中形成 了“积雨云”，随着季节的变化，就会形成云、雨、雾、 雪、雹和打雷、闪电等天气现象。 5）空气的组成成分一定 对流层中几乎包含了全部大气质量的3/4，主要是由于 地球引力作用的结果。 由于对流层具有以上特点，会给飞机的飞行带来很大 影响。在高空飞行时，气温低，容易引起飞机结冰，温度 变化还会引起飞机各金属部件收缩，改变机件间隙，甚至 影响飞机正常工作。上下对流空气会使飞机颠簸，既不便 于操纵，又使飞机受力增大。
4、电离层（暖层、热层）
电离层位于中间层之上，顶界离地面大约 800公里。 电离层的特点： 1）空气温度随着高度的增加而急剧增加， 气温可以增加到400 ℃以上（最高可达1000 ℃ 以上）。 2）空气具有很大的导电性，空气已经被 电离，主要是带负电的电离子。 3）空气可以吸收、反射或折射无线电波。 4）空气极为稀薄，占整个大气的1/亿. 这层空气主要有人造卫星、宇宙飞船飞行。
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对流层的特点： 1）气流随高度升高而降低 在对流层中．由于空气受热的直接来源不是太阳，而 是地面，太阳放射出的能量，大部分被地面吸收，空气是 被太阳晒热的地面而烤热的，所以越靠近地面，空气温度 就越高。在中纬度地区，随着高度的增加，空气温度从15 ℃降低到11公里高时的－56.5 ℃。 2）风向、风速经常变化 由于太阳对地面的照射程度不一，加之地球表面地形、 地貌的不同，地面各地区空气气温和密度不相同，气压也 不相等，即使同一地区，气温、气压也常会发生变化，使 大气产生对流现象，形成风，且风向、风速也会经常变化。 3）空气上下对流激烈 地面各处的温度不同，受热多的空气膨胀而上升，受 热少的空气冷却而下降，就形成了空气的上下对流。
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4）有云、雨、雾、雪等天气现象 地球表面的海洋、江河中的水由于太阳照射而不断蒸 发，使大气中常常聚集着各种形态的水蒸气，在空中形成 了“积雨云”，随着季节的变化，就会形成云、雨、雾、 雪、雹和打雷、闪电等天气现象。 5）空气的组成成分一定 对流层中几乎包含了全部大气质量的3/4，主要是由于 地球引力作用的结果。 由于对流层具有以上特点，会给飞机的飞行带来很大 影响。在高空飞行时，气温低，容易引起飞机结冰，温度 变化还会引起飞机各金属部件收缩，改变机件间隙，甚至 影响飞机正常工作。上下对流空气会使飞机颠簸，既不便 于操纵，又使飞机受力增大。
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第二节 小结 风对飞行的影响可分为风对飞机起落的影响
和风对航行越强。 阵性对飞机的影响具有无规律性，使飞机操纵
困难甚至无法操纵。 各种飞机都有允许起降的最大风速限制。
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风对飞行的影响 之 对起飞着陆的影响——侧风 侧风条件下起降的飞机，要保持正常的下滑 道或滑跑非常困难，加上阵风的影响，就会使 飞机更加难以操纵。 飞机接地后，在滑跑过程中，侧风对飞机垂 直尾翼的侧压力，会使机头向侧风方向偏转， 有可能造成
飞机打地转 等不良后果
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风对飞行的影响 之 对起飞着陆的影响——逆风
逆风起飞由于产生了附加进气量，可增大飞机 运动开始时的方向稳定性和操纵性。
逆风着陆增大了飞机 迎面阻力，使飞机减速 加快，也减小了接地速 度。 逆风可增加升力，故 在逆风条件下，根据逆 风分量的大小，可以增 加飞机的载重量。
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第二节 风对飞行的影响
风对飞机起飞和着陆的影响 风对飞机航行的影响
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风对飞行的影响 之 对起飞着陆的影响
飞机起降时所能重收的最大风速，取决 于机型和风与跑道的夹角。
最大 风速 侧风角 机 型
运 -五 15 8 6
TB-20 20 17 12
运 -七 30 17 12
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风对飞行的影响 之 对起飞着陆的影响——逆风 飞机的起飞和着陆
应尽量在逆风条件下 进行。逆风起落能使
离地速度和着陆速度
减少，可以缩短滑跑
距离。
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风对飞行的影响 之 对起飞着陆的影响——逆风
逆风起降时所能承受风速最大。 但如果逆风超过一定限度也可使飞机操
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风对飞行的影响之对飞机航行的影响—活动半径 飞机一次加满油，扣除备份油量后所能做往返
飞行的最大水平距离。
对战斗机、攻击机、轰炸机等军用飞机来说， 活动半径又称为“作战半径”。这是军用飞机最
重要的飞行性能指标之一，它直接表明飞机作战 和活动的范围。
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风对飞行的影响 之 对飞机航行的影响 顺风飞行会增大低速，缩短飞行时间，减少
燃油消耗，增加航程。
逆风飞行会减小地速，增加飞行时间，缩短 航程。
侧风会产生偏流，需要进行适当修正以保持
正确航向。
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风对飞行的影响 之 对飞机航行的影响—航程
最远航程——
无风：L0
侧风：Lp
顺风：Lta
逆风：Lhe
Lta L0 Lp Lhe
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风对飞行的影响 之 对飞机航行的影响—航向
飞机航向受风的影响，常通过由空速、地速和风的三个矢 量构成的航行速度三角形来讨论。（见《空中导航》）
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纵困难，使着陆下滑角和下滑率加大，有
可能使飞机在跑道头提前接地。
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风对飞行的影响 之 对起飞着陆的影响——侧风 在有侧风或者侧风分量很大时，飞机的起飞和 着陆会变得很复杂。当飞机在侧风中起降时，飞 机除向前运动外，还顺 着侧风方向移动，如不
及时修正就会偏离跑道
方向。
波音 707747SP 25 18 12
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0° 45° 90°
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风对飞行的影响 之 对起飞着陆的影响——顺风 飞机顺风起飞、着陆要增长滑跑距离，减少上 升率和下滑率，当风速超过规定值时，就有可能 冲出跑道或撞击障碍物的危险，特别是单向起降 的机场就特别注意。
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