探讨精细化预报在民航气象工作中的应用

2019-11-29秦文琦

科技与创新 2019年16期

关键词：风力飞行员航班

秦文琦

探讨精细化预报在民航气象工作中的应用

秦文琦

（民航贵州空管分局气象台，贵州贵阳 550012）

民航工作中对天气预报准确性的要求极高，在航班的起飞、巡航以及降落过程中，都要切实落实精细化预报工作。基于航班不同运行阶段中对气候环境的要求分析，总结了精细化预报在民航气象工作中的应用方法，以最大限度提高民航航班运行的安全性。

精细化预报；民航；气象预报；降水量

民航行业经过多年发展，当前已经建成了体系化的精细化预报系统，这一系统由机载雷达、地面雷达和气象卫星共同组成，当前的预报精度大幅提高，可保障航班的安全起降和巡航，对民航工业的安全工作落实有积极影响。而在航班的运行中，航班的地面信息接收效果较差，要研究如何保证精细化预报在这一时间段中发挥作用。

1 精细化预报工作的落实方法

精细化预报工作的要求并非为预测未来12～24 h内相关区域的整体气候变化情况，而是要了解未来1～2 h内被检测区域中的天气情况精确变化效果，为不同的航班发出合理的控制指令。

需要预测的信息包括机场地面的风速、风向、跑道的摩擦系数、机场区域未来一段时间的降水量等，而对于正处于巡航状态的航班来说，要研究不同高度的云量、云层的储水量、闪电现象的发生概率等[1]。对于航班的爬升和降落过程来说，需要完成的预报项目主要为不同高度的风力参数，让飞行员通过对这些参数分析是否可以使用自动驾驶技术、合理调整襟翼伸缩量等，让飞机能够安全、稳定运行。

对于地面的精细化预报工作，通过测速装置、对地反射雷达等设施，完成对机场地面区域现状的运行参数分析工作。而对于今后一段时间的风力、降水情况变化参数，要通过气象卫星、大范围内气象分析设备，通过对各类气象信息的整合与研究，预测未来的机场环境变化情况。对于巡航过程，飞机接收地面指令，通过机载雷达分析航班前方的云量，让飞行员能够规避危险区域。

2 民航航班不同运行期间对天气状况提出的要求

2.1 起飞和降落过程要求

起飞和降落的过程对天气状况的要求为：要最大限度确保地面瞬时风力的变化幅度较小，尤其要防止飞机遭受切向风力，从而最大限度地提高飞机的滑行安全性。

对于起飞过程，要精确分析风速和风向，尤其是对于与飞机滑行方向同向的风，精准预测工作的内容为：分析飞机滑行中的风力情况，发现瞬时分析变化过于频繁时，可以视实际情况分析是否需要更换跑道[2]。确定瞬时风力的影响较小时，要通过分析滑行阶段的风速，确定飞机滑行过程中的绝对速度、襟翼伸缩量、决断速度、起飞速度等，要求这类分析的速度要具备极高的精度，从而让飞行员能够更好地设定各项飞行参数。

对于降落过程，由于机场的繁忙程度较高，所以在具体的研究中要从这一角度出发，分析不同航班落地过程中的风速、风力数值，当预测发现在今后较长时间内机场区域的风力变化较为频繁，或具有较强的切向风力时，则塔台要发出警告指令，要求所有的飞行员不得应用自动驾驶系统降落，同时，要向飞行员播报相应的风力参数，从而让其能积极应对机场区域的风力情况。

2.2 爬升和下降过程要求

虽然航班的爬升和下降过程中安全性较高，但也可能会在一定的气象条件下发生安全事故，从这一角度来看，地面、飞机本身和气象卫星需要协同运行，分析不同个空域的气象情况。

地面气象系统的工作状态为：通过对不同区域气候参数的研究和分析，预测不同爬升或下降过程中航班所处空域的风力参数。地面系统向飞机发出相应的运行状态指令，让航班能够有效规避各类风险。

2.3 巡航阶段要求

不同的航班巡航跨度有所不同，其中跨度最大的为国际航班，这种大跨度巡航模式带来的问题为：地面控制系统之间的衔接程度容易存在一些问题，甚至在一些情况下需要借助其余的航班才能将控制请求和信息传达到地面，所以对于这一情况，精细化预报自然不可过于依赖地面控制指令，而是要依靠机载设备完成对天气参数的分析和发展预测。

该过程对气象条件的要求为，所有的航班都要能够避开云量过大的区域，尤其含有大量电荷的云层发生闪电的概率最高，这会导致飞机的相关设备失效或飞机在运行中遭受雷击，为航班的巡航过程埋下隐患。

在目前大多数飞机中已经设置了机载雷达，可完成对飞机前方视域外空域的信号扫描工作，通过对雷达反射波的分析，确定这一系统是否可以正常运行。对于各种气候条件，飞机需要完成对自身航线的调整工作，实现对危险的合理规避，最大限度地提高航班的运行安全性。

3 精细化预报在民航气象工作中的应用方法

3.1 机场环境播报工作

对于民航系统来说，飞机在起飞和降落过程中发生安全意外的概率最高，所以，在具体的研究分析中，要通过对机场气候信息的监督和预测，明确系统今后一段运行时间中可能会遇到的问题，从而为飞行员提供相应的操作建议。其中，需要分析的项目主要为机场当前的气候环境，并通过对气象参数的整合分析，研究今后一段时间内整个机场的环境变化情况，为进场以及离场的飞机指明相关参数的设置方式[3]。例如在飞机进场过程中，地面系统要向飞行员播报当前机场的地面区域风力参数，从而让飞行员根据实际情况改变飞机控制方法。比如横向风力较大，且风力参数的变化较大时，要求飞行员关停自动驾驶技术，手动操作，提高操作科学性。

对于降水、雾霾等天气，在无需延误航班的情况下，飞机起降中要向飞行员通报跑道的实时信息，并通过跑道变化的预测，分析是否需要让跑道的维护人员参与到对跑道的详细处理过程中。

3.2 后续气候变化预测

在后续的气候变化预测中，要通过对所有工作项目的管理和完善，找到机场和周边区域的整体变化情况，确定在该项工作的落实中是否可以完成对相关部门的协调和处理工作，并分析当前天气状况对所有航班的影响。

例如在地面塔台工作中，从当时的机场周边的环境气候发现，虽然存在一定强度的阵风，但其强度较低，飞机自身的自动驾驶系统即可完成对飞机的安全控制。但通过精确预报系统发现，在未来1～2 h中，机场阵风风力会逐渐加强，并且风向会逐渐由跑道逆向方向转变为跑道的横向，这类阵风会严重影响飞机的起降安全。对于这种情况，要求塔台指挥人员的工作项目为向后续的降落飞机发出风力警报，同时，为了能够全面防止安全事故的发生，要求一些非必须在场工作人员撤回，而机场中的消防人员要全员待命，以更好地应对机场中可能出现的安全问题。

3.3 警报信息发送工作

警报信息包括2个方面：①地面控制系统向航班发送警报信息，该项工作要求塔台系统能够根据气象工作系统反馈的结果，向飞行员播报相应的信息，从而让飞行员能够更好地根据当前的气象条件进行相应调整。另外，对于已经进入机场管辖空域的巡航飞机来说，一些特定环境下这类飞机需要降落到其他机场，该过程中精细化预报系统发挥的作用为通过对巡航状态的飞机发送相应的气象警报信息，让飞行员对比距离、飞机燃油储备量等参数，确定飞机是否可以降落到其他机场。②当燃油储备量不足时，地面塔台要做好对该架次飞机的语音指令持续接引工作，在飞行员和地面的协作下让飞机安全降落。

3.4 驾驶系统切换分析

当前除了一些小型的固定翼私人飞机外，其余类型的飞机都安装了自动驾驶系统，这既解放了飞行员，又由于自动驾驶系统的感性因素基本不存在，在一定情况下提高了驾驶的安全性。但这一优势在巡航阶段能够更好保持，在接近地面的区域，飞机的飞行环境更加复杂，自动驾驶系统作为一种理性程度过高的系统，无法对周边环境遭受破坏等因素进行分析，所以要切换为人工操作模式。

事实上，飞机上的各类传感器可以实现对风力的实时监测，但是一方面这种情况容易造成机场周边的空中交通环境拥堵，对于巡航以及正在降低高度的飞机来说，燃油条件允许时依然进入这一机场的安全系数下降，精细化预报系统可以让塔台向飞行员通报机场的相关信息，让飞行员通过对驾驶系统的切换和参数调整，将航班降落到其余的交通情况良好的机场；另一方面，对于处于空中交通拥堵区的飞机来说，要全部调整为手动操作模式，并完全按照塔台提出的要求完成飞机操控。在精细化预报系统中，通过对气象信息的处理来分析未来一段时间内的环境变化情况。