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素人Captain之一:气象问题

时间:2018-10-10 06:04:20

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素人Captain之一:气象问题

小标题:从气象谈起

为什么开篇要说气象,这是普通家用车驾驶者关注较少,玩船、飞机的游戏爱好者也不怎么体会的部分。只有借用气象问题中驾车经验,结合玩模拟飞行类游戏的“仪表飞行”(Instrumental Rating)部分,才会真正地体会到,原来真正难对付的,就是老天爷。

一、飞行是不允许有过错的

我们先理解驾驶飞机、船舶、汽车时,到底有什么实质的不同。下面一个列表,说明了差别——飞行是没有容错性的。

力的作用面

制动性

燃料管理

开车

固体路面

刹车、停车

停车加油

船舶

难刹、可停

燃料充足、可靠港加油

飞行

空气

空中不能停

不降落则无后路

怎么来理解容错性?驾驶车辆的时候,停车并不是难事,所以在一次驾驶中,可以随意拆分为多个小的行程,没有燃油安排的压力,也不在于时间上的安排;驾驶船舶,重力还是彻底克服了的,所以尽管在制动上有一定的限制,但是还是能基本做到随时中止一次航程,短暂等待驾驶环境变好后重新开始;但是飞行过程中不行,一旦到了空中,在空中是不能中止飞行的,飞机的燃料又非常少,在一个燃料周期内如果不能降落,则有生命危险。所以说,飞行是容不得有错误的。

二、气象情况的影响

事实上,所有的航行者包括司机、船长、飞行员等,都需要掌握一定的气象知识,以保障操控运输工具运动的安全性。这样的气象知识并不代表其必须学会预测天气情况,而是要充分了解各类天气状况的构成原因,理解这类天气状况的现象,知道这些现象所能导致的驾驶、航行、飞行途中的危险,以便于自己作出如何驾驭运输工具的决策。

对于飞行而言,天气状况可带来的危害有以下几种:

影响种类

说明

性能相关问题

风影响地面速度和方向、空气密度影响推力。

颠簸、翻船问题

不稳定的气流、湍流、风切变、机体结冰等。

能见度相关问题

雾、霾、降雨、空中的云层。

灾害性天气

雷暴、闪电、飓风、严寒积冰等综合性灾害。

如果把每种情况,类比到汽车驾驶的情形之下,就会更加形象地理解气象情况,这也是素人Captain的一点想法,通感总是很管用。

三、大气情况是路况信息

海陆空的行驶,是以不同的施力载体、负载介质为区别的,开车以固体的路面,航海以液体的海水,航空是以气体的大气;换句话说,船长看到的海面、和机长研究的大气,就是开车司机所要关心的路面。开车的时候,大气中的风,对车辆的影响不大,路面的好坏,大气影响不了;航海的时候,风对海面有间接影响,不容小视;飞行的时候,大气就是路面,直接决定了安全。所以,飞行员在基本素质里面会多一块气象学,这是与飞行本身有关的技能,整个飞行就是完全和大气气象为伍,以大气为道路,在大气中运动航行,和开车研究一下路好不好走是一个初衷。

空中道路千万条,不同的高度、方向,衡量这些道路的好坏,用气压这个专门的测量办法,计算单位空间里的空气质量和速度,也和高度、温度、湿度相关,直接来自于日照(温度的来源)、地貌(海拔的高低、空气中水汽的状况)等因素,最后变现为气压、密度等性状。

气压现象

原因

气压高

高度低、温度低、湿度低(小)。

气压低

高度高、温度高、湿度高(大)。

这些道路因素,在最平静的时候都可能影响到飞机的性能状况,气压低的时候,发动机排出一样体积的空气质量小,推力变小,载量变小;湿度大的空气很容易形成水,直接就影响了发动机;还有诸如,顺风的空速一致,地速更大,逆风反之等等,是最小级别的航空气象问题。

四、不太平的空中道路

刨去哪些打雷、闪电等劫数天气不算(在那些综合性灾难中,各种问题同时出现,生还的可能极小),第二级的气象问题有两个大结果:一是空气到处扰动,就好像汽车开上了泥泞之路,可能翻车;二是周围视线受阻,什么也看不见,难以辨别方向。我们先看有关的翻车问题。

危害现象

成因

气流问题

高低压压差导致气流的运动、湍流、颠簸等。

锋面天气

气团相交所致,形成气流问题、降雨等。

气旋

台风,有气压差发生蜗旋,还能移动。

风切变

特别在低空,可以一下子打翻飞机。

积云

空气湿度饱和所致,云中的空气有对流现象。

以上这些问题还是大气直接导致的,还是狭义的大气问题,还称不上广义的气象问题,因为还没有谈论到降雨等伴生问题,只谈论大气的运动问题。有气压的高低,就有流动;有流动的方向正偏,就有气旋;有气团的相遇,就有锋面天气问题;有大气的淤积,就有云层的问题。这一切,都是大气运动导致的翻船问题,是最小级别的航空气象问题的升级。

五、可怕的能见度问题

在能见度上,大气问题中有了伴生的气象状况,问题再升级。对于驾车而言,能见度问题同样是无解的。夜晚没有路灯,只能自己开灯驾驶;大雾的时候,防雾灯无法穿透时,只能靠边停车;大雨瓢泼时,后视镜和前窗都是水,实在看不清了,司机不敢下油门、不能变道。航海也是如此,泰坦尼克号就是在雾中撞上了冰山。飞行中的能见度问题的原因也基本就那些,雾、霾、降雨,空中飞行也有特殊之处,还有一朵那样的云。

危害现象

成因

夜晚

最特殊的能见度问题,最容易规避。

空气湿度饱和所致,云底高度由温度、露点降幅所致。

降雨、雪

湿度饱和、凝结导致。

火山灰

很多地方开始讨论,但不算大气问题。

雾、沙尘

类似云,配合地面的灰尘,浓度更大。

前面我们说到,飞机不象汽车和船舶,可以临时停靠一下,所以飞行中遇到能见度问题,只能想办法解决,不能等待。所以,这也直接导致各类导航设备的更新和提升。路途上的能见度问题,靠仪表飞行,到了机场降落的时候,用仪表进近技术,在白茫茫一片中摸着接近,直至看到跑道。下面列出的是ICAO的几类仪表进近的标准。

说明

I类ILS

MDA(决断高度)大于200英尺(60米);

能见度大于2400英尺(800米);

RVR(跑道视程)大于1800英尺(550米)。

II类ILS

MDA小于200英尺(60米);

MDA大于100英尺(30米);

跑道视程大于1200英尺(350米)。

III类ILS

A:MDA>100英尺30米,RVR>700英尺200米;

B:MDA>50英尺15米,RVR>150英尺50米;

C:无特定要求。

几个标准的特点总结起来,就是在看得到跑道之前完全依靠ILS(仪表降落系统)来导航,直到按规定看到跑道时,切换成目视降落;如果到了决断高度还不能看到跑道,拉起来重飞;如果接近了跑道,跑道视程还不能满足要求,拉起来重飞,寻找其它机场降落的出路。

六、一笔带过灾害性天气

灾害性天气,是所有驾车、航海、飞行中驾驶员都担心的天气现象,不分海陆空,只是表现形式和受灾程度略有不同,比如飞机在空中更容易遭雷击,积冰在地面上担心的是积冰道路打滑等。例举这些问题如下:

危害现象

成因

机体积冰

导致气动性能发生变化,可能翻船。

闪电

电击飞机,也有生还的,但是想想都很怕。

飓风

所到之处,全部摧毁,包括地面车辆。

雷暴

是降雨、积冰、颠簸、电击的集合体。

同样是灾害性天气,避难时的困难又有航空的特殊处理办法。飞行中应用躲避的机会可以多一些,毕竟速度比较快;一旦卷入其中,生还的机会就少得可怜了。撞车,司机仍有可能别急救;任何一次坠机,能活下来的都是上帝的宠儿,上帝不会施宠很多。

问题说到这里,基本上已经把航空气象学的必要性和范围大致地过滤了一遍。归根结底,还是因为飞行的特殊性——不可以暂停修改、不允许犯错的特点,使得这些气象问题就变得不容忽视。

在驾车、航海的经验之上去讨论飞行,这种通感的感受是能带来直观的体会的,相信能帮助素人们更好地理解另一种驾驶中所面临的问题。这是素人Captain系列的一个愿望,通过这些对比,形成共鸣,来引发对另一个陌生事务的认识,立足于直观,引发理解;开篇就先从气象问题说起,也是先从身边可触摸的最共同部分说起。毕竟我们天天都在老天爷的气象环境中前进,只是头上的那片云彩大同小异。

沈益民写于8月13日。

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