导图社区 无人机驾驶理论——气象
无人机驾驶员理论课程第4章,在“大气成分及要素”部分,提到了水汽、气温、空气湿度和雾等,这些都是影响飞行安全的重要因素。接下来,“气团”和“锋、锋面、锋线进一步探讨了气象现象的分类和结构,揭示了不同气象系统之间的相互作用和影响。在“影响飞行的气象”部分,列出了积冰、雷暴等可能对飞行造成威胁的天气现象,并详细解释了它们对飞行的影响,以及无人机驾驶员应该如何应对这些挑战。
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无人机驾驶理论——气象
大气成分及要素
大气成分
干洁空气
构成
对天气影响较大的是二氧化碳和臭氧
水汽
随高度增加而减小
大气结构
大气的垂直结构
对流层
气流上下运动比较明显
维度
中纬度上界高度10-12km
同一地区上界高度夏季大于冬季
特征
气温随高度升高而降低
气温、湿度的水平分布很不均匀
空气具有强烈的垂直混合
分层
下层(1500m以下)
中层(1500-6000m)
云和降水
上层(6000-对流层顶)
平流层
主要特征
气温随高度增高而升高
气流平稳
空气稀薄,水汽和杂质少,阻力小
中间层
电离层
散逸层
大气基本要素
气温
温标
摄氏温标(℃)
华氏温标(℉)
绝对温标(K)
气温对飞行的影响
气温对升限的影响:气温升高,所有飞机升限减小
气温对滑跑距离的影响:气温高,滑跑距离增长
气温对最大平均飞速度影响:气温低,最大平飞速度增加
气温对飞机载重的影响:气温高,载重减少
气温对机体的影响:腐蚀
气压
单位:百帕毫米汞柱
气压对飞行性能的影响:海拔升高,气压降低,爬升率减小
气压式高度表:根据气压随高度变化表示绝对高度
飞机飞向低压区时,飞机实际高度将逐渐降低
空气湿度
水汽含量多少或空气干燥度
度量
相对湿度
气温与水汽含量成正比,与相对湿度成反比
露点
气压降低,空气中达到饱和的温度
露点越高,水汽含量越大
气温露点差
气温露点差越小,空气越潮湿
常见气象
雾
地表50英尺内云
夜间气温低,低层出现逆温,使得早晨有雾和烟幕
云
形成:足够的水蒸气和凝结核
国际民航组织规定,云满天时的云量为:8 国际气象组织规定,云满天时的云量为:10
云对飞行不利影响:影响正常目测
机场危害最高的云:对流云
大气对流运动及气团
大气对流运动
对流产生原因
地表冷热不均
温度越高,大气对流运动越明显
赤道地区对流效果最明显
对流冲击力
热力对流冲击力
山岩地、沙地、城市地区比水面、草地、农村升温快
案例:海陆风
动力对流冲击力
空气运动收到机械抬升。如:山
对飞行的影响
颠簸:在较低高度飞行,受上升或下沉气流影响
影响飞行员控制飞机能力
飞过预期着陆点:上升气流
找不到预期着陆点:下降气流
风的模式
风的形成力
风的形成
风对飞行的影响
高空
顺风
增大地速
缩短飞行时间
减少燃油消耗
增加航程
逆风
减小地速
增加飞行时间
缩短航程
侧风
产生偏流,需适当修正保持航向
低空
增大空速
减小接地速度
缩短着陆距离
逆风起飞和着陆
减小空速
增大接地速度
增加着陆距离
产生偏流,对起飞着陆产生不利影响
空速、地速
顺风:增大地速,减小空速
逆风:减小地速,增大空速
障碍物对风的影响
改变方向和风速的阵风,形成湍流
强度依赖障碍物大小和风速
大气稳定度
状态
稳定状态:减速
不稳定状态:加速
中性平衡状态:不加速,也不减速
气团
范围
分类
热力性质
冷气团
暖气团
气团的变性:热量与水分的交换
冷气团移到暖地区变性快
暖气团移到冷地区变性慢
湿度
干气团
湿气团
发源地
北冰洋气团
极低气团
热带气团
赤道气团
锋及锋面天气
锋、锋面、锋线
锋面
冷锋
暖锋
静止锋
天气
冷锋天气
出现在地面锋线后,多大雨
天空很快放晴
风速增加,出现大风
暖锋天气
气温上升,气压下降
多云雨天气
可能出现降水和雾(能见度差)
静止锋天气
准静止锋:锋面南北摆动
连续阴雨天气和梅雨天气
影响飞行的气象
雷暴
形成原因
深厚而明显不稳定气层
结构
一般雷暴
形成阶段
积云阶段
成熟阶段
阵风风俗20m/s
消散阶段
强雷雷暴
结构分
强烈雷暴
冲击力分
热雷暴
地形雷暴
天气系统雷暴
雷暴对飞行的影响
产生
电闪雷击
冰雹袭击
风切变
湍流
积冰
原理
过冷水滴
机体表面低于0℃
冰
明冰
毛冰
对飞行影响最大
白冰
霜
雾凇
形状
槽状冰
锲状冰
混合冰
强度
轻度:长时间飞行有影响,用除冰设备不影响飞行
中度:积聚率很快,短时间会构成危险
严重:积聚率非常快,除冰设备也不能控制危险,必须立即返航
产生积冰的气象条件
温度、湿度关系
温度
积冰:0℃至-20℃
强积冰:-2℃至-10℃
湿度:露点差小于7℃
积冰:0℃至5℃
强积冰:0至4℃
高度
冬季在3000m以下,积冰几率占56%
中云(2500m-6000m)高空,积冰最严重
对飞行影响
破坏飞机的空气动力特性和飞行特性
摩擦阻力和压差阻力增加,升力系数下降
降低动力装置效率,发生故障
影响仪表和通讯,甚至失灵
空速管和静压孔积冰使仪表系统失真
天线积冰使无线通信失效
风挡积冰影响目视条件
操纵面积冰影响操纵面
起落架积冰会损坏起落设备
飞行中的措施
密切注意积冰出现和强度
及时防冰和除冰
脱离积冰区
积冰后柔和操纵,尽量保持平飞和安全高度
能见度
概念
测量方法
光学视程
最小能见度
影响能见度的因素
烟雾:能见度不足1km
薄雾:能见度1-2km
霾:能见度2-5km
山地气流
山地对风的影响
山谷风
山地气流对飞行的影响
最强乱流出现山谷中间
山的背风面乱流最多——避免在山的背风面顺风飞行
对气压高度表的影响
低空风切变
基础知识
风矢量(风速、风向)在空中水平面或垂直距离上的变化
低空风切变:高度600米以下的风切变
顺风切变
风的变量与飞行方向相同
空速减小,升力减小,飞机掉至预定航线以下
逆风切变
风的变量与飞行方向相反
空速突然增大,升力增加,飞机上仰并上升到预定航线之上
水平风的变量
侧风切变
从一种侧风或无侧风进入另一种明显不同的侧风状态
垂直切变
飞机从无明显升降气流区进入强烈的升降气流区域
产生的天气条件
辐射逆温型的低空急流
地形地物
判断和识别
目视判断法
雷暴冷性外流气流的卷尘风(沙暴堤)
雷暴云体下的雨幡
滚轴状云
强风吹倒树木和庄稼
仪表判断法
航空气象资料分析及应用
地面天气图
填写的是海平面气压
气压梯度
卫星云图
红外云图
辐射
可见光云图
目标反射太阳辐射的大小
云的识别
卷状云
可见光:灰、深灰色
红外:温度低、白色
纤维结构
中云
可见光:灰白色到白色
红外:中等程度灰色
带状、涡旋状、逗点状
积雨云
几个雷暴单体的集合
可见光和红外:最白
尺度相差很大,一般初生较小,成熟较大
层云(雾)
可见光:光滑均匀的云区
红外:色调较暗,与地面接近
边界整齐清楚,与山脉、河流、海岸走向一致
航路天气预报
起飞前1小时,由气象航站向机组提供
天气形势预报
天气要素预报
获取途径
民航机场预报
军用气象台
互联网查询