一文读懂在不同应用场景中的『风』

moemoe • • 飞行技术 • 2052 阅读

空气的水平运动称为风；风作为一种基本又常见的大气运动现象，对飞机性能有着直接影响。
 风向和风速  
  • 风向为风的来向，即风吹来的方向。所有基于航空观测得到的风均以真北为基准，其它渠道比如塔台通报的风、ATIS中的风均以磁北为基准*

  • 风速是单位时间内空气运动的水平距离，常用单位为米每秒、千米/时或海里/时（节）

[中国民用航空气象工作规则]当预报风速小于0.5米/秒时，预报风速须表示为静风；当预报最大风速（阵风）超过预报平均风速5米/秒或以上时，须给出预报的最大风速；当预报风速不小于50米/秒时，风速须表示为大于49米/秒。

 平均风与阵风 

测量风的方法和途径有很多，其中一种是由远离跑道接地区的风传感器每秒钟采样测得风向和风速，提供给管制员的平均风和阵风会在每分钟进行更新。

  • 平均风：在过去2分钟的时段内测得的数据平均值称为“平均风”，用于塔台报告或者ATIS

  • 阵风：在过去10分钟的时段内所收集数据中的极值（最大值）称为“阵风”

[ICAO建议]当阵风值超过平均风值10节及以上时，需要增加关于阵风的报告。机场气象服务单位经常在阵风值小于10节时也增加阵风的报告。
用于自动终端情报服务ATIS中的气象情报是从本场例行观测报告METAR/特殊天气报告SPECI中摘取。当风向变化超过30度/风速在过去5分钟内变化超过5节，就需要更新ATIS的风数据。
 瞬时风和不定风 

  • 瞬时风：在存在阵风或者乱流等必要情况时，或者经航空器驾驶员申请，ATC可提供瞬时风[instant wind]

  • 不定风：当由于风的多变性而不能预报一个地面风盛行风向时，例如在微风[小于1.5米/秒]或雷暴的情况下，预报风向须使用“VRB”表示风向不定

 航程风与历史风 

  • 航程风是从起飞机场到目的地机场整个飞行阶段的平均风量，仅适用于地面预测，可在电子飞行计划中找到。FMGS使用航程风进行初步的性能、时间和燃油预测

  • 历史风是在上一段航程下降时记录的风数据；根据适用情况，可用于本航程的爬升阶段

 最大验证侧风 

Maximum Demonstrated Crosswind

最大验证侧风是飞机认证测试或飞机制造商的其它测试中的最大侧风值，通常会注明在飞机飞行手册AFM或者飞机操作手册AOM/QRH中。

最大验证侧风数值是在一定的空间范围内确定的，通常是从高于机场标高100英尺至飞机减速至滑行速度这一范围。对于某些飞机，如果上述过程中存在明显的阵风，那么公布的最大验证侧风也会包含阵风值。

需要指出的是：最大验证侧风：

  • 不是飞机的侧风操作限制（除非特别指明）

  • 也不一定是机型最大侧风能力的数值

  • 通常适用于风稳定的情况下

 最大计算侧风 

Maximum Computed Crosswind

最大计算侧风从飞机设计层面反映了飞机应对侧风的能力，受以下因素的影响和制约：

  • 方向舵的权限

  • 横滚操纵权限

  • 机轮转向能力

 侧风能力 

Crosswind Capability

飞机的侧风能力受到以下几个因素的影响：

  • 跑道道面状况

  • 系统失效（如方向舵卡阻）

  • 最低设备清单/放行偏离指导（如前轮转弯受限）

 导航显示ND上的风 
Navigation Display-Wind

根据飞机型号和适用的标准，ND上的风是由惯导系统IRS或者飞行管理系统FMS计算的；通常每秒钟更新10次。

〓风矢量

  • 以磁北为基准*，显示风的来向

  • 一种是风矢量箭头的长度会根据风速大小而变化；另外一种是箭头长度固定不变，风速会另外单独显示

  • 作为直观的风向风速的目视参考，尤其是在最后进近阶段
〓数字显示：通过数字显示风向和风速，通常以真北为基准；主要用于比较当前风与飞行计划上的预测风，还可以比较当前风与塔台通报的风的差异（注意磁差）

〓空客A320导航显示ND

  • ND上的风向风速由ADIRS提供

  • 数字风向和模拟风向箭头均相对于真北

  • 当风速大于2节时，绿色箭头出现

  • 如未收到风向或风速的数据，数字将由横线代替

 惯导-风 

Inertial Reference System-Wind

惯性导航系统通过矢量三角形，即由飞机真空速/地速/风这三个矢量之间的关系计算得出。每秒钟更新10次，最接近外界真实风数据。

 飞行管理系统-风 
Flight Manegement system-Wind
飞行管理计算机使用类似惯导系统计算风的方法确定FMS风，采用的是以30秒为周期的平均值。由于计算时使用了测距仪DME或者全球定位系统GPS的位置数据，所以FMS的风数据更为精准。
当出现风漂移/侧滑/爬升或下降转弯时，FMS风数据的准确性就会下降。

虽然FMS风数据不能看作是实时风，但是相比于塔台风或者ATIS风来说更加实时，并能反映飞机航径上风的情况。

 小结 

  • ATIS以及塔台通报的风是过去2分钟时段的平均风，其中阵风是过去10分钟时段内的风速峰值（最大值）

  • 最大验证侧风适用于稳定的风，不作为限制数据，除非另有注明

  • 最大计算侧风从设计层面上反映飞机应对侧风的能力

  • 导航显示ND上的风是由惯导系统IRS或飞行管理系统FMS计算的；空客A320导航显示ND上的风向风速由ADIRS提供

  • IRS风接近外界真实风

  • FMS风是30秒时段的平均风；相比于塔台风或者ATIS风更加实时，并能反映飞机航径上风的情况

  • 不同来源的风应根据飞行阶段选择最适用的风数据，并注意因风向基准的不同产生的磁差差异

参考文件：
[1]A320 FCOM

[2]FSF ALAR Briefing Note8.6-Wind Information

[3]中国民用航空气象工作规则 CCAR-117

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