雷暴天气背景下签派放行与飞行决策分析

王帅

（中国东方航空股份有限公司，上海 201100）

本文所指的航空器一般是指在《大型飞机公共航空运输承运人运行合格审定规则》下运营的航空器。航空器在起飞、巡航以及降落的各个阶段都会受到气象条件的影响，其中雷暴天气对航空安全带来的危害尤为明显[1]。气象统计表明，全球每年约发生雷暴1 600万次，平均每天发生约4.4 万次，每小时发生1 820 次，中国军民航都曾发生过飞机遭受雷暴击伤和击毁的飞行事故[2]。雷暴是一种伴随着暴雨、大风、龙卷风、冰雹、闪电等不同种类强对流天气现象的中小尺度天气过程，其水平尺度一般小于200 km，有的仅有几千米，雷暴的生命史短暂并带有明显的突发性，一般为一小时至十几小时，较短的仅有几分钟至一小时。这种天气破坏力很强，它是气象灾害中历时短、天气剧烈、破坏性强的灾害性天气。当航空器误入雷暴活动区内，轻则造成人机损伤，重则机毁人亡，因此，雷暴是目前被世界航空界和气象部门公认的严重威胁航空飞行安全的天敌。对于航空人员尤其是放行签派员和航空器驾驶员，了解雷暴的形成机制、结构，清楚雷暴的危害以及如何应对雷暴天气十分必要。

雷暴是由强烈发展的积雨云产生的，它的形成需要具备以下3 个要素：充足的水汽条件、深厚而明显的不稳定气层、足够的冲击力。雷暴的生命周期通常分为3 个阶段：积云阶段、成熟阶段和消散阶段，如图1 所示。在飞行过程中，飞机穿越任何阶段的雷暴都有可能导致飞行事故。

图1 雷暴的生命周期

2.1 强风切变、强降水

雷暴带来的强风切变对飞机起降影响明显。逐渐增大的逆风（或者逐渐减小的顺风）条件下着陆增大了指示空速，从而增加了飞机性能，飞机将向上抬头以减小空速，这会使得驾驶员在正常拉平的过程中减小正常减速率，飞机实际下滑轨迹会高于原定的下滑道从而导致平飘过长直至飞机冲出跑道[3]，如图2 所示；
相反逐渐增大的顺风下（或者逐渐减小的逆风）条件下着陆会使飞机减小指示空速，性能变差，飞机实际下滑轨迹低于原定的下滑道，从而导致在跑道外提前接地，严重时甚至会造成机毁人亡，如图3 所示；
强侧风下起降则会使得飞机的横向姿态难以保持，飞机容易偏离预定轨迹，导致飞机在起飞和着陆中危险系数大大增加，如图4 所示。

图2 飞机遭遇逆风切变下的起降轨迹（无操纵干预）

图3 飞机遭遇顺风切变下的起降轨迹（无操纵干预）

图4 飞机遭遇侧风切变下的轨迹（无操纵干预）

雷暴伴随的强降水会带来机场终端区能见度迅速下降的问题。低云和低能见度使得飞行员从驾驶舱无法建立目视参考，仪表进近无法实施。同样需要引起注意的是，涡轮发动机对水的吸入量有一定限制，航空器在大量水滴聚集的区域中飞行，会使得发动机吸入超过其设计限制的水量，导致一个或者多个发动机熄火甚至结构性损坏。在发动机大量吸水后，目前还没有任何可参考的操作程序可用来避免发动机损坏或者熄火，因而避开雷暴甚至远离雷暴强降水区域是唯一避免此类发动机损伤及熄火的最有效手段[4]。如果不可避免地进入了伴有强降水的强雷暴中，最佳的方式是遵循经批准的飞机飞行手册中（AFM）相应的严重颠簸飞行程序，除非空速变化过度，驾驶员不要随意改变发动机的推力。

2.2 闪电

闪电是雷暴云中最危险的几种天气现象之一。这种放电现象难以预测，它可能会击穿飞机蒙皮并对通信和电子导航设备造成损伤。近距离的闪电可能会对磁罗盘造成永久性的损伤。闪电过程中产生的巨大电流如果击中飞机油箱，可能会点燃燃油引发爆炸。闪电的强光会造成航空器驾驶人员目眩，眼睛暂时性的失明，在夜间的失明时间甚至长达30 s 之久，这对于飞行中的航空器驾驶员来说是非常危险的。

2.3 积冰、冰雹

形成雷暴的积雨云中存在大量过冷却水滴，若飞机长时间在积雨云中或积雨云附近飞行，过冷却水滴因为震动会附着在机体上并冻结。飞机表面出现的积冰会破坏飞机的气动构型，使得飞机飞行的阻力增加，增加飞机油耗；
探头结冰会使得飞机的飞行仪表不准确甚至失效，航空器驾驶员因而无法准确地掌握飞行的高度和速度，容易引发航空安全事故。在-15～0 ℃之间的高度层，大量过冷却水滴会迅速形成明冰附着在机身表面上，明冰对航空飞行的危害是最大的。此外，过冷却水滴遇凝结核冻结后随着雷暴云内部气流的上下抛掷，有时可以形成冰雹并被气流抛出，因此在雷暴云附近飞行时，飞机有可能会遭遇雹击，严重的甚至损伤飞机机体造成航空事故。

2.4 颠簸

雷暴云中强烈的湍流引起的飞行颠簸，是危及飞行安全的另一个主要危险天气。在雷暴的整个生命周期中，始终存在着强烈的垂直气流，尤其是在成熟阶段，既有强烈的上升气流，又有很强的下沉气流，如图5 所示。上升气流主要集中在雷暴云的上部和移动方向的前部，下沉气流多出现在雷暴云的中下部和移动方向后部。然而，即使在云的外部距强雷暴云顶几千米左右（数千英尺）或者横向距离云体30 km 外仍然可能遇到切变及湍流。在雷暴云中及其周围飞行，很可能会遇到强烈的颠簸，在短时间内飞机的高度可以变化几十米甚至几百米，造成航空器驾驶员操纵困难，难以保持飞行高度，如果驾驶员试图维持高度，机身的负荷会大大增加，严重的有可能造成飞机解体。

图5 成熟阶段雷暴中的湍流

3.1 签派员的放行决策

雷暴天气严重威胁航空器的飞行安全，在此种天气条件下放行，签派员应向公司气象部门以及空管气象部门寻求支持，并结合公司运行规范以及运行手册中相关规定，做好放行评估。在实际放行过程中，应结合目的地机场的实况和预报（实际飞行时间2 h 以内的航班重点参考机场实况报文，实际飞行时间2 h 以上的航班重点参考机场预报报文）具体分析，若目的地机场出现系统性（日变化较小）强雷暴天气（+TSRA/+TS）或者航路上存在着无法绕飞的大片稳定雷暴云时，签派员禁止放行该航班（应取消或者延误该航班至雷暴天气有明显好转后重新签派放行）。若目的地机场出现局地性（日变化较大）雷暴天气（TSRA/TS/-TSRA/-TS）或者航路上有可绕飞的雷暴云，签派员应按运行手册规定多加额外油（一般为TEMPO 时间段的一半时间并且不超过1 h），放行前按规定向机组人员做好天气讲解，提醒机组关注航路天气并尽早联系管制部门，在其指挥下做好雷雨绕飞。在航班起飞后，放行签派员应密切监控天气变化趋势，若天气出现重大变化，签派员应通过ACARS 或者卫星电话等其他通讯手段及时向机组传递信息，了解机组意图，为机组人员提供有力支持直至航班安全着陆。

3.2 航空器驾驶员的飞行决策

雷暴天气背景下执行飞行任务的航空器驾驶员在飞行前应向放行签派员充分了解起降机场、备降机场以及航路天气情况及未来变化趋势，并针对雷暴天气可能产生的影响提前做好预案，与签派员做好协同放行；
在飞行过程中应保持时刻打开并密切关注机载气象雷达。需要明确的是，机载气象雷达的用途是为驾驶员实施绕飞提供参考，严禁驾驶航空器穿越雷暴天气。即使雷达的回波较弱，航空器驾驶员也不要轻视雷暴所带来的危害，绕飞永远是最优选择。对于强雷暴或者产生强烈回波的雷暴，航空器驾驶员应保证至少30 km 的绕飞间距；
对于雷雨覆盖面积超过60%的区域，驾驶员应整体绕过。航空器驾驶员应及时向管制员报告遭遇雷暴的情况并听从管制员的指挥，如遇到无法绕飞的雷暴，应等待或者备降直至雷暴消散[5]。航空器驾驶员应在通信频率上仔细收听其他飞机关于偏航或者备降的要求，在作出任何偏航或者备降决定后及时向放行签派员传递信息并获得其支持，保障航空器安全完成飞行任务。

复杂天气飞行对航空器运营人提出了巨大的挑战，航空器运营人还有许多方面需要提高：①运营人应加强放行签派人员、飞行人员以及气象支持人员在雷暴天气背景下运行的培训工作，提高相关航空人员的业务水平，优化公司各运行部门在雷暴天气背景下运行的相关操作流程和处置程序，加强各部门间的合作联动，确保航空飞行安全。②运营人应按照局方要求，结合本公司的运营实际情况，建立起有效的机制来应对雷雨带来的复杂天气。建立有效的应对机制，要求航空器运营人建立全面的气象支持系统，能够为航空器驾驶员以及签派员提供所需的例行天气报告、机场预报、重要天气预告图以及卫星云图等其他一切飞行所需的情报，使其能准确掌握起飞机场、目的地机场、备降机场以及所飞航路上雷雨天气的当前实际情况及未来的变化趋势。③在实际运行过程中，运营人还应通过机组收集、汇总飞行中所遇到雷暴的详细信息，建立一套及时、有效的信息共享机制。

随着航空业的快速发展，由于气象原因造成的航班不安全事件越来越多，这些不安全事件给民航体系带来了许多负面影响[6]，本文分析了雷暴天气在航空飞行中存在的危险和不安全因素，为航空运营人保障雷暴天气背景下安全的运行提供参考性总结。

放行签派员：签派员作为放行的最后一道屏障，应当严格遵守公司规章手册放行标准，准确把握天气形势，合理评估放行条件。航班起飞后，应做好航班监控工作，及时准确传递重要信息，保障航班安全。

航空器驾驶员：航空器驾驶员同样需要合理评估天气情况，在飞行前与签派员做好协同放行，飞行中应密切关注气象雷达，做好雷雨绕飞，不可抱有侥幸心理。空中发生重大变化应及时准确向空管部门和签派部门传递信息，确保飞行任务安全高效完成。

运营人：航空器运营人应加强人员培训工作，建立合理应对机制，确保飞行所需要的系统稳定可靠，情报及时准确。只有从“人”“机”“环”三个环节同时出发，并树立“预防为主”的安全理念才能不断提高自身复杂天气背景下的运营水平，才能真正把安全运行落实到实处。