雷雨天气对直升机飞行的影响研究

魏仁义

摘要：恶劣天气对于飞行器飞行的安全威胁是极其严重的，据有关资料显示，每7起飞机或飞行器失事就有一起是由于恶劣天气导致。基于此，本文根据直升机的飞行原理入手与雷雨天气的特征及气象性质入手，分析提出几点雷雨天气对直升机的飞行作业会带来的不利影响和飞行风险，并针对不利影响与飞行风险，给出预防与应急措施。希望通过此文能够给以直升机作为飞行作业主体的机构，在飞行安全工作上带来些理论启示。

关键词：直升机;雷雨天气;飞行安全

前言

近年来，我国在民用观光，环境监测、抢险救灾、林业种植、航空拍摄甚至军事演习等多个行业，都有直升机作为飞行搭载平台进行飞行作业的例子。但如果忽视飞行安全问题，不仅会损毁飞行设备，还会给飞行员带来严重的人身安全威胁，给航空飞行工作带来极为惨重的损失。因此研究恶劣气象对直升机飞行的影响，对于飞行安全工作来说意义非凡。

1. 直升机飞行原理简述

1.1直升机的简要构造

直升机主要是由驾驶舱、主螺旋桨、尾部辅螺旋桨、传动轴、起落架、发动机和燃油箱、内部传动装置、尾梁、和尾悬翼几部分构成。根据用途不同在不同部位搭载不同的设备，通常情况下，驾驶舱不仅包含控制直升机的控制系统，还有用于联系地面的通信装置和雷达设施。

1.2直升机的飞行原理

从结构上来看，直升机舱身上方有主螺旋桨，尾部安装有辅螺旋桨。依靠发动机来给主螺旋桨动力，依靠空气的反作用力将直升机托起，借助尾部的辅螺旋桨抵消主螺旋桨的反作用力，防止直升机因主螺旋旋转而产生方向力矩使得机身自旋。依靠调整主螺旋桨转速来控制升力大小，从而完成上升下降的飞行动作，此外直升机还借助旋翼来驱动使直升机倾斜以达到改变飞行方向的目的[1]。由于直升机可以垂直方向地起飞降落，所以区别于其他载人飞行器，它并不需要大面积的起飞场地，又因为它可以轻易做到动力式飞机做不到的空中悬停，因而可以達到许多其他飞行器难以完成的飞行用途。

2. 分析雷暴天气给直升机飞行带来的安全影响

2.1雷雨天气成因和现象

雷雨天气是一种自然界常发的天气现象，这里所说的雷雨天气指伴有雷电的强降雨天气。它常发生在春夏季，在秋季也偶有发生。是一种强烈的对流型天气，形成原因是由于地面热气流拖着悬浮小水滴往高处送，在高处汽化形成积雨云，积雨云在海拔低的地方又部分液化形成降雨区，上升水滴由于跟热空气的摩擦带上负电荷，而热空气带有正电荷，随着时间推移导致积雨云带有大量负电荷，而热空气带有大量正电荷[2]。在下层的热空气被雨淋到变冷下落时，形成放电现象。此外，若是积雨云面积密度大的区域还会伴随强烈的垂直气流，因对流强度大而使云层上空液滴预冷结冰，形成冰雹现象。

2.2雷雨天气给直升机飞行安全带来的威胁种类

2.2.1雷击放电现象直接击穿击坏飞行设备

雷雨天气云层放电时，空气受电离而产生耀眼的火花形成导电通路。若是直升机在飞行途中遭遇雷雨天气，由于直升机的构造中带有大量电子设备，会导致云层放电击穿设备造成设备损坏。根据世界各地多起直升机遇到雷雨天气被击穿设备的案例的统计分析中得出，雷雨天气中因直接雷击损坏飞行器的各部件击穿损毁概率约为：指南针设备2%;驾驶舱窗6%;驾驶舱7%;螺旋桨7%;尾梁21%;机翼22%;雷达天线21%。若是被击穿部位为燃油箱，甚至会引发惨痛的飞行事故。以某起直升机失事为例，该直升机被雷击击穿的部位为尾梁和天线罩，尾梁处被雷击烧穿的破损处达17cm，尾翼垂直安定器的电刷被烧毁。不光如此，在雷雨天气云层对机身的放电过程中还会使飞机中设备被强电流磁化，使得仪表盘无法使用，严重降低直升机的飞行精度。

2.2.2冰雹造成机身结构形变

冰雹是由于对流强度大导致云层上方的空气骤冷，使云层水滴直接固化成球状固体降水，冰雹的体积大小取决于对流强度，若是对流强度能够满足长时间托举冰雹滴在云层上下运动，那么冰雹便会增大体积与重量。而据资料表明，雷雨天气中冰雹击最严重的区域在0度等温线，若是此时直升飞机刚好处于此高度，会受到冰雹由于重力原因对飞机机身的击打。造成飞机一些设备的结构形变，损坏。仍然以一实际飞行事故例子说明，某直升机在某地上空进行飞行任务时遭遇冰雹雷雨天气，机头罩被冰雹击落，雷达天线严重变形损坏，燃油箱侧向机身凹陷变形。

2.2.3下沉气流造成直升机颠簸

由上文可知，雷雨天气是由于强对流天气产生的，且经常伴随着垂直方向的下沉气流一同出现。这是由于大雨量的降水在对流天气的影响下将空气向下拉扯作用而出现的，而直升飞机受到的动力方向是与其完全相反垂直向上的，因此若是直升飞机经过雷雨天气区域时，导致直升飞机受力不均上下颠簸。下沉气流的流速最高可达60m/s，因此若是直升飞机的驾驶员经验不足或者遇到强下沉气流，不仅会导致飞机颠簸震颤，甚至会因此失控而造成飞行事故。这是因为驾驶员为了对抗下沉气流的作用保持飞行高度与速度，会加大油门抬升，但是加大油门持续一段时间飞机突然飞出下沉气流，而直升飞机在加油门抬升的驾驶操作下高度迅速攀升，此时的飞机极容易因此失控。

2.2.4雷雨天气容易造成起飞降落事故

由于雷雨天气是大雨量强对流的降雨天气，这就导致了飞机驾驶员在舱内观测的能见度比正常天气低100-200米左右，且雷雨天气常伴有大风大雨，这给直升飞机的准备升空与飞回降落工作带来了极为不利的影响。虽然直升飞机并不需要大面积的飞行跑道，但是仍然需要专门的停机坪作为起飞降落的场地，因此直升飞机的起飞与降落仍然有着不小的驾驶难度。而雷雨天气带来的可见度骤低与强风强雨干扰，会使飞行员无法或很难从停机坪开始起飞，或者准确降落至停机坪。因此雷雨天气直升机在起飞降落途中容易发生飞行事故。

3. 直升飞机飞行应对雷雨天气的具体措施

3.1以预防为主，做好气象监测管理工作

避免在雷雨天气实施飞行作业，此外配置直升飞机的机构还应当加强气象监测水平，需要通过气象技术手段对即将来临的雷雨天气做出准确预测，再针对气象信息对飞行作业时间进行合理规划，尽量避免飞机飞行途中遇到雷雨天气。要根据天气现象结合气象技术分析雷雨天气的周边地区资料，再用技术手段测算雷雨天气到达的时间，科学规避恶劣天气飞行。如果出现强降雨、飓风等天气需要关闭飞行场地，立刻终止飞行计划安排，并通过地面控制台对所有已经升空的直升飞机发布返航指示，而后做好返航直升飞机的降落准备。而气象部门在恶劣天气来临前，应当向相关配备直升飞机的部门做好天气预警，此时若有等待起飞的直升飞机，应当由指挥人员根据具体天气情况进行情况分析后，重新规划飞行方案。

3.2强化驾驶技能的培训力度

其次还应当加强对驾驶员驾驶技能的培训力度，主要是针对飞行途中遭遇雷雨天气的驾驶应急处理。若是天气雷达或者天气预报中显示飞行会经过有雷雨天气风险的区域，需要提前预测积雨云的移动方向和速度，降雨区域范围大小，从而重新调整规划飞行路线以绕过雷雨天气区域。若是已经无法绕开，应当根据实际情况决定空中悬停等待或者及时返航。

结论

综上所述，雷雨天气给直升机飞行工作带来的影响是十分严重的，它包括了直接放电击穿设备、冰雹击打损坏设备、下沉气流致使飞机失衡和能见度低强风强雨干扰无法完成正常的起飞降落驾驶等。因此各个飞行单位应当加强天气监测技术水平，掌握恶劣天气动向。此外还要强化直升飞机驾驶员的驾驶技术培训力度，提升驾驶员对恶劣天气的应对能力，综合保障飞行安全。

参考文献

[1]马宇琪.浅析雷雨天气对飞行的影响及空中飞行安全[J].科技风，2019 （30）：125.

[2]刘咨仪.雷雨天气对飞行的影响及空中飞行安全[J].中国科技信息，2019（16）：42-43.