我国干旱地区一次直升机自然结冰试飞天气个例分析

2018年3月17日、27日,国产某型直升机在新疆五家渠地区成功完成2架次自然结冰试飞。利用NCEP/NCAR的1°×1°再分析资料、机测液态水含量资料结合常规气象资料,对2次结冰天气过程的天气环流形势、动力热力特征、液态水含量进行分析。结果表明:17日在高空冷涡、地面冷锋前的环流形势下,试飞高度层位于冷暖平流交汇处,温度为0～-4℃,比湿值为3～3.5 g/kg,处于强水汽辐合中心,并伴有弱上升运动,Ic积冰指数为20～30,云中液态水含量波动较大,飞机挂架上形成<0.5 cm厚度的凇冰。27日在高空槽前和地面冷锋后的环流形势下,试飞高度层在弱冷平流中心附近,温度为0～-2℃,比湿值接近4.5 g/kg,处于弱水汽辐合中心边缘,伴有弱上升运动,Ic积冰指数为30～40,云中液态水含量稳定,飞机挂架上形成1～2 cm厚度的明冰。在气象保障中运用探空、云图、雷达、微波辐射计等资料有效预报了积冰区域及高度。     

基于试飞任务需求的阎良机场地面风特征研究

利用阎良机场2017—2021年地面气象观测风的资料,统计机场地面风的变化特征,分析特殊地形对地面风的影响,为保障试飞质量提供参考。结果表明：阎良机场盛行风向为东北风和西南风,主导风向为东北风;以东北风为主导风向时,风向昼间随时间呈顺时针偏转,夜间呈逆时针偏转,以西南风为主导风向时,风向昼夜随时间呈相反的变化;地面风表现出明显的地方性特征,不同路径的冷空气在受地形影响后,风向均趋向跑道方向的东北—西南向,风速除了受天气系统影响外,还兼有山谷风和峡谷风的特点;5 a平均风速为 24 m/s,小风速科目试飞的气象条件较为充裕,也有一定的开展ILS（CAT Ⅱ）自动飞行科目试飞的气象条件,开展大侧风科目试飞的气象资源比较稀缺;春季和夏季风速较大,秋季和冬季较小,小风速科目试飞宜安排在9月—次年的2月期间,ILS（CAT Ⅱ）自动飞行科目试飞宜安排在3—5月期间;风速日变化曲线表现为一峰一谷,峰值出现在 12—18时,谷值出现在 02—07时,可以将清晨和午后的机场资源让渡给小风速科目试飞,将ILS（CAT Ⅱ）自动飞行科目试飞安排在中午时段实施。     

阎良机场气象探测试飞天气条件研究

气象探测试飞是以雷暴或强降水等为典型目标开展机载气象雷达探测性能鉴定的试飞。利用陕西省1991—2010年和阎良机场1996—2010年地面气象观测资料,统计分析了陕西中北部地区和阎良机场雷暴天气特征。结果表明:陕西中北部及阎良机场雷暴集中在6—8月;阎良机场地处雷暴少发的关中地区,且超过95%的雷暴由周边地区发展侵入。对照气象探测试飞要求发现,陕西中北部有充裕的气象探测试飞天气条件;以阎良机场为试飞基地,在陕西中北部地区实施气象探测试飞是适宜的。     

陕西秦岭以北地区飞机积冰状况研究

利用东胜、延安、平凉、西安4站1990年1月--2009年12月每天08时和20时1000～100hPa标准等压面探空资料,选用国际民航组织建议的WAFS积冰指数L作为诊断依据,计算、分析陕西秦岭以北地区逐月飞机积冰率的垂直和水平分布特征,结果表明：该地区具有丰富的积冰试飞气象资源;在垂直高度上．700hPa及以下高度,飞机积冰主要发生在春季和冬季,700hPa高度以上,飞机积冰主要发生在夏半年;飞机积冰多发期间,850hPa及以下高度积冰率水平分布表现为南北少、中部多的特点;850hPa高度以上,飞机积冰率呈现出南部多、北部少的特点。     

阎良机场春季天气特点及对试飞的影响

结合多年航空科研试飞气象保障实践,统计分析阎良机场春季近10a的天气观测、航危报等资料,对春季影响试飞的主要地方性天气及其产生背景进行讨论总结。分析得出：春季阎良机场及空域天气变化幅度大．变化频率高,对试飞的影响明显有别于其它季节。试飞气象保障、飞行组织、指挥及飞行人员针对春季天气特点制订并执行相应的保障预案,有利于在保障试飞安全的基础上提高可飞行天气利用率。     

飞机试飞的自然结冰潜势预测及检验评估

自然结冰试飞是运输类飞机合格审定必须实施的高难度、高风险试飞科目,需要在环境温度、云中液态水含量（LWC）和云滴中值体积直径（MVD）满足条件,含有大量过冷水的环境中完成规定的飞行动作。利用2020年3月16日、26日及27日阎良机场国产某大型运输机自然结冰试飞的地面、高空、卫星、雷达和机载探测等多源观测资料,对3次自然结冰试飞气象条件进行了对比分析,并验证了李佰平等改进的自然结冰潜势算法有效性。结果表明：改进的自然结冰潜势算法对于结冰区域的预报较为准确,但在结冰强度预报上需进一步优化。西风系统因水汽条件不足,结冰气象条件较南支系统要差。高空冷空气未到达试飞区域前,云中环境温度偏高,结冰强度较弱;冷暖空气交汇的区域,LWC较高,MVD较为合适,结冰较强。研究结果对未来在阎良机场开展运输类飞机自然结冰试飞的窗口期和空域选择、协同指挥保障均具有参考意义。     

一次短时强对流天气试飞气象保障分析

利用阎良机场自动气象站数据、FY-2D卫星云图及西安多普勒天气雷达站基数据等观测资料,对2014年9月2日发生在陕西关中地区的一次突发性短时局地强对流天气及试飞气象保障过程进行综合分析。分析表明:由于突发性短时强对流天气环流特征不明显,导致未能有效捕捉到相关天气征兆;但及时跟踪分析多普勒雷达实时监测资料,及早发现了影响试飞安全的高影响天气征兆,从而及时发布了天气预警,确保了飞行安全。进一步的分析则表明,大陆高压和西太平洋副热带高压之间的切变是造成此次局地强对流天气发生的主要原因,而高中低层涡度场的配置则是强对流天气形成的动力机制。     

我国飞机试飞气象保障服务的发展现状与展望

随着我国航空工业的发展,特别是国产民机型号研制的不断突破,飞机试飞气象保障服务与技术研究不断受到各界的重视。飞机试飞场景特殊性、高风险性、复杂性的特点,对气象服务提出了全新的要求。本文阐述了试飞气象保障服务的主要内容,结合在保障型号取证试飞过程中的里程碑事件和重点科目,分析了当前试飞气象保障服务的发展现状,并考虑到未来随着飞机制造和试飞事业进一步发展的需求,以飞机结冰和颠簸为例,讨论了下一阶段试飞气象保障技术研究的重点方向,希望能为将来更好地保障国产大飞机事业发展提供气象参考意见。     

面向试飞任务的阎良机场夏季气象保障条件及方法研究

利用阎良机场2008—2017年地面气象观测和西安、宝鸡、延安多普勒天气雷达探测资料,统计分析了阎良机场夏季降水、气温和雷暴天气特点, 针对型号飞机雨刷功能、湿跑道、高温和机载气象雷达探测性能的科目试飞展开研究。研究表明：（1）阎良机场具有适宜的雨刷功能、湿跑道、高温和机载气象雷达探测性能科目试飞天气条件,可以作为上述科目试飞场址;（2）阎良机场夏季月平均降雨量呈逐月增加的趋势,适宜开展雨刷功能和湿跑道科目试飞,可飞日数均为7月最多;（3）阎良机场夏季各月均有一定的高温科目试飞天气条件,7月可试飞日数最多,6月次之,8月略少;（4）阎良机场10 a夏季有574%的不稳定天气过程出现雷暴,试飞气象保障不仅要捕捉以雷暴为代表的强对流天气,以保障完成探测试飞任务,同时,还需防范426 %未出现雷暴的不稳定天气过程对试飞质量、效率、进度和安全的影响;（5）通过总结阎良机场出现雷暴天气的特点,研究出试飞准备和实施阶段强对流天气实时监测预警对策,在2018—2020年夏季试飞气象保障中发挥了重要作用。     

基于改进DBSCAN聚类算法的雷暴单体三维结构识别技术介绍

雷暴是一种严重威胁飞行安全的天气系统,利用地基多普勒天气雷达反射率因子数据和改进的DBSCAN聚类算法对雷暴单体的三维结构识别及特征量计算进行了研究,并在地基平台上对雷暴单体识别算法的有效性进行了验证分析。识别算法核心是将插值后的反射率因子三维网格数据作为输入量,采用多层反射率因子阈值基于改进的DBSCAN聚类方法识别所有等高面上的雷暴分量,并进行结构元素为3×3的腐蚀膨胀运算及雷暴分量特征核心提取,最后基于雷暴分量重叠面积进行垂直关联。结果表明:相对于SCIT算法,雷暴单体识别算法减少了雷暴分量识别的复杂性,可很好地识别任意形状的雷暴单体;使用多层阈值及特征核心提取技术可识别雷暴簇中的雷暴单体;利用腐蚀膨胀技术可解决雷暴单体虚假合并现象。算法可应用于民航机场雷暴的识别和预警。