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对凤凰城鹿谷机场气象要素对飞行影响的研究

2017-06-30刘天培

科技视界 2017年5期
关键词:气象要素

刘天培

【摘 要】美国凤凰城鹿谷机场拥有极其优越的地理位置和完备的机场设施,该机场被用于多个航校训练及公务机运行,这使得鹿谷机场成为亚利桑那州中部地区最繁忙的机场之一。但鹿谷机场航空活动也经常会受到机场周围的气象变化影响,这些不稳定因素将会直接影响到该机场的正常航班,致使旅客滞留,航班延误,甚至取消。在对鹿谷机场各类气象要素进行统计,研究恶劣天气出现的规律性、季节性等变化,历年来出现该天气天数的趋势,并制成图表,直观地展现了高温、大风、雷暴是主要影响航空活动的正常运行的气象活动,其分布时间主要是在夏季。凤凰城地区夏季多高温天,峰值竟高达47℃,对飞行员及飞机都是考验。凤凰城地区夏季同样多有雷暴天,一旦遭遇雷暴天,机场能见度骤降,狂风卷来,大雨侵盆,无数飞行任务被取消,旅客被滞留,更有造成严重经济损失的先例。

【关键词】鹿谷机场;气象要素;高温飞行;低能见度

0 绪论

随着科技的不断进步,近几十年来民航也在飞速发展壮大之中,随着飞机制造技术的逐渐成熟,人们越来越愿意将飞机作为中远途出行的首要之选。然而气象条件则与航空活动是否能够正常运行而密不可分。

全球机场的飞行延误事件中,因气象原因延误占41%,其中可避免的天气原因占17%,不可避免的天气原因占24%。飞行安全是民航永恒的主题,根据这些不断变化的天气现象,我们的飞行员、空管、公司等也在不断地改变飞行计划,确保航班的顺利进行。

1 研究背景

尽管机场助航设施和飞机的性能越来越先进,不利的气象条件对飞行的制约作用有所减少,但对处于一定气候条件和气候环境的机场和航路,不利飞行的天气影响所造成的旅客滞留、航班大面积延误,随着飞行量的增大并没有明显减少,特别是低能见度、大雾、雷暴、颠簸、积冰等不利于飞行的天气,是造成航空运输企业延误的主要原因之一。

1.1 鹿谷机场地理环境特点

美国鹿谷机场(ICAO:KDVT)位于北纬33.69°,西经112.08°。鹿谷机场位于亚利桑那州中部城市凤凰城(又称菲尼克斯市)的北部,D类空域,场高1478英尺,拥有平行双跑道,机场东西南三侧环山,机场北面8海里开始群山环绕,最高可达8000英尺。

凤凰城气候干燥,年平均温度居全美主要城市之首,属热带沙漠气候。凤凰城平均每年有89天的温度超过100华氏度(38摄氏度),从六月到九月几乎全部时间都在此列。冬天风暴从太平洋向内陆移动时可能造成暴雨,但并不常见。冬天经常有雾。

1.2 本文研究内容

本论文主要针对凤凰城鹿谷机场气象要素进行研究分析,从鹿谷机场温湿压的数据入手,从而提出对提高航空安全服务质量,为未来气象要素研究打下基础。

2 美国鹿谷机场温湿压的特征及其对飞行活动的影响

2.1 鹿谷机场温湿压的特征

2.1.1 温度特征

首先先对各月的最高、平均、最低平均气温做个统计,得出下图。

经过美国鹿谷机场从2005-2014年数据统计,鹿谷机场全年平均气温低于15℃的有12月、1月、2月,以平均最低气温分析,其中12月的最低平均气温为6.46℃。全年平均气温高于30度的有6月、7月、8月,以平均最高气温分析,其中7月的最高平均气温高达39.54℃。以2011年7月为例,整月超过38℃的占24天。在2006年7月21日,当天最高气温高达47℃,为近10年来的最高气温。自2005年至2014年,共计低于5℃的日子296天,平均每年占29.6日,由于鹿谷机场地处美国西南部沙漠地带,冬季短暂,春秋夏季占全年大部分时间,图2将以季节分析气温趋势。

2005年至2014年,夏季(6-8月)平均最高气温基本保持不变,约为39℃。秋季(9-11月)10年内平均气温基本保持在23.7℃。冬季(12-2月)相对秋夏季变化较大,2013年及2011年,平均最低气温在5℃左右,其余均保持在7.5℃。总体来说,鹿谷机场所处的凤凰城近10年,气温没有较大变化,暑热天气较多,几乎没有严寒天气。

2.1.2 气压特征

首先先对每年的年平均气压做个统计,得出下图。

经过统计,2005年至2014年,10年平均修正大气压值为1011.4百帕,其中2010年最低,为1010.84百帕,最高为2006年,1011.81百帕。

2.1.3 湿度特征

根据2005-2014年各月湿度变化图,可知近10年,全年湿度最高值在12月,为46%,4-6月湿度最小,保持在17%上下,其余月份湿度基本维持29%。

2.2 温湿压对飞行的影响

2.2.1 温湿压对飞机起飞和着陆性能的影响

温度对飞机的起飞性能影响主要体现在滑跑距离上,滑跑距离又直接决定了是否能够安全的从有限的跑道上起飞,并在起飞后安全地绕开障碍物等。飞机的发动机需要吸取空气并混合燃油点燃,产生动力,而高温空气会使得发动机产生的动力变小,发动机冷却性能变弱等影响,随后加长飞机的滑跑距离等。

现根据鹿谷机场气象数据,设计测试,情景如下:采用Transpac航校使用的PA-28-181型飛机0°襟翼起飞滑跑距离图,机场气压高度为1478英尺(标准大气压),飞机起飞重量为2500磅(3成年人带满油重量),5节逆风,随后设置温度变量-4℃(近10年最低温)、7℃(冬季平均最低温)、22℃(春秋季平均温度)、38℃(夏季平均最高温)、47℃(近10年最高温),进行测试。结果如下。

根据情景,在47℃(近10年最高温)情况下,所需滑跑距离仅为3050英尺,-4℃(近10年最低温)情况下,所需滑跑距离为1500英尺,47℃情况下所需滑跑距离是-4℃情况下的两倍之多。特别是针对鹿谷机场这样,高温几乎占据全年三分之一的机场,由于高温而使得飞机的滑跑性能大大降低,而这只是影响因素中的一个,便已严重影响航空活动的进行。

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