年月日南京机场强降水过程对航空飞行影响分析(3)
图5 6月10日强降水垂直方向对大型(747机型)、中型(737机型)、小型(ERJ145机型)飞机的作用力Fig.5 The vertical force of heavy precipitation on large (747 model),medium (737 model), small (ERJ145 aircraft) aircraft on June 10
图6 6月10日强降水过程中水平方向对大型(747机型)、中型(737机型)、小型(ERJ145机型)的作用力Fig.6 The horizontal force of heavy precipitation on large(747 model),medium (737 model), small (ERJ145 aircraft) aircraft On June 10.
3 结论
通过分析2017年6月10日一次典型强降水天气过程,从雨滴的物理特征等方面进行研究,结论如下:
(1)过程中最大雨强高达183.98 mm·h-1,高密度的雨滴对空中气象光学能见度影响大,使得MOR维持在低值区域,雨强和MOR二者呈显著反相关。
(2)本次降水雨滴谱平均资料显示过程雨滴直径在0~4 mm以上,谱宽分布宽。虽然降水主要为高浓度的1 mm直径以下小粒子,而同时在1.5 mm的直径粒子浓度也有一个相对高值区,表明对流性降水中多种直径粒子共存。
(3)各种粒子对雨强的贡献情况,在雨强较小的区间主要为小粒子,而雨强越大,大粒子的贡献逐渐显现。在最大雨强的区间,出现了三峰形态。3种直径的粒子高浓度对强降水不同阶段的贡献各不相同,对航班飞行的影响也有相应差异。
(4)强降水率时段,飞机受到垂直和水平方向的作用力,计算本次过程对降水率达到100 mm·h-1以上时,不考虑下击暴流,在水射流假设下,在747飞机起降的阶段,雨滴的撞击力对飞机动力在水平方向上达到2 000~3 300 N,即对飞机有10%~17%的动力影响,而实际在强降水伴雷暴阶段,近地面的风切变情况复杂,飞机的受力情况要大于计算值。
(5)不同机型在本次强降水中受到的水平和垂直作用力各不相同。在受力的变化方面,低值处接近一致,在高值处大型机的极值变化更迅速;在受力大小方面,小型机受的力要远小于大型机,同时中型机和小型机在水平方向上的受力情况均较垂直方向大一个量级;在相对飞行动力大小方面,3种机型均一致的相对飞机的动力有10%~17%的影响。
本次强降水伴雷暴的天气过程持续了将近4 h,在恶劣的天气条件下进场航班有45架次选择备降,南京机场大面积航班延误。在整个降水过程中,雨强、雨滴分布情况、雨滴下降速度及其变化对航空器的有影响及相互关系。未来将通过不断积累和进一步研究,使水射流模型假设更接近现实情况,从而能就不同的雨滴形态变化与雨强变化对飞行的状态作出更精确的预警。
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文章来源:《飞行力学》 网址: http://www.fxlxzz.cn/qikandaodu/2021/0320/423.html
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