下击暴流的特征及研究

下击暴流是一种航空危险天气。根据国内外近年出版的大气对流专著及相关文献,介绍了下击暴流的特征、影响下击暴流强度的因素以及对其定量描述和预报的方法。     

一种简化的下击暴流工程模型

本文根据飞机设计的需要和下击暴流的物理特征,建立了一种简化的下击暴流工程模型。利用该模型进行了飞机对下击暴流响应的计算,分析比较了下击暴流中风速和风速梯度对飞机响应影响的大小。所得结论具有一般意义,可供飞机风切变响应计算分析参考.     

实测下击暴流作用下大跨斜拉桥抖振响应分析

为研究大跨斜拉桥在下击暴流作用下的抖振响应,以赤石大桥桥址处实测下击暴流风时程数据为基础,采用小波变换法提取下击暴流时变平均风速,得到随时间变化的调制函数,以Kaimal谱为目标谱,采用谐波叠加法模拟桥址区脉动风速并加以调制,实现了桥址区下击暴流风时程模拟。在此基础上,分别进行下击暴流风场和大气边界层风场作用下的大跨度斜拉桥施工状态静风响应和非线性时域抖振响应计算。结果表明:模拟下击暴流风速时程与实测下击暴流风速时程吻合较好。下击暴流风场模拟脉动风时变功率谱的幅值明显大于大气边界层B类风场模拟脉动风时变功率谱幅值。当桥面高度处下击暴流风与大气边界层风速相同时,考虑下击暴流时变平均风效应计算得到的桥梁主梁梁端静风效应的最大值,约为采用10min常值平均风计算的桥梁主梁梁端静风效应最大值的1.20倍左右;下击暴流风作用下桥梁主梁梁端、桥塔塔顶抖振响应均方根(RMS)值分别比大气边界层风场作用下的计算值大,最大比值约为2.8。     

飞行实时仿真中的微下击暴流建模研究

在飞行模拟器研制过程中,为使飞行仿真系统能够高逼真度的模拟大气扰动对飞行的影响,需要建立各种风场模型。本文分析了微下击暴流的特征和用于飞行实时仿真中的建模需求。针对真实微下击暴流风场的特点,设计了不同强度及位置的微下击暴流,从而逼真地模拟复杂的微下击暴流风场。基于飞机与微下击暴流的相对位置关系插值计算微下击暴流产生的风场模型,使用该建模方法可重配置,能应用于变化风场中的飞行实时仿真,有助于提高模拟飞行训练效果。     

地面粗糙度对下击暴流风剖面特征影响

地面粗糙度是大气边界层中反映下垫面形态的重要指标,也是影响近地风场特征的重要因素。为研究地面粗糙度对下击暴流风剖面特性的影响,基于计算流体力学方法建立了下击暴流三维足尺模型,通过实验对数值模型进行了验证。通过调整粗糙元高度及分布密度来模拟自然界地面不同的粗糙类别,数值模拟了具有不同地面粗糙长度的下击暴流近地风场。结果表明:在距离风暴中心较近的位置(r≤1.0 Djet),地面粗糙度对下击暴流风场的影响并不明显,各径向位置的最大风速值和最大风速所在高度都基本不受地面粗糙度影响;在下击暴流冲击地面后沿径向发展的过程中,经过粗糙的地面,产生能量耗散效应,地面粗糙度对于下击暴流风剖面特征的影响逐渐显著,不同地貌下的竖直风剖面产生较大差异;在近地面高度,地面粗糙度对下击暴流径向风剖面影响显著且影响范围大,沿径向发展的方向下击暴流的风速随着地面粗糙长度的增加而下降更迅速;随着距离地面高度增加,地面粗糙度对径向风剖面的影响主要体现在远离风暴中心的区域。尽管下击暴流形成后沿径向扩散过程存在强度自然衰减过程,但在距离风暴中心较远的径向位置,当遭遇强下击暴流时,下击暴流引起的近地面强风仍然具有很大的威胁和破坏性,因此地面粗糙度对下击暴流风剖面特性的影响不能忽略,需要在风剖面模型中考虑地面粗糙度的修正。     

微下击暴流对飞行安全的影响

本文介绍了一种危害飞行安全的小尺度风暴“微下击暴流”的特点。分析了它对飞机起飞和着陆的影响。同时介绍了下击暴流的模拟技术和利用流体动力学模型进行穿越风暴着陆的数学模拟结果,揭示了飞机在微下击暴流中的运动特点。作者还对今后的研究工作提出了建议以及指出了通过地面模拟试验培养飞行员处理和应付微下击暴流这种复杂气象环境能力的必要性。     

飞机穿越微下击暴流风场进场着陆运动特性

应用模糊逻辑建模与辨识的方法建立了微下击暴流模型，利用此模型对A300飞机进场着陆时穿越微下击暴流进行了模拟，分析了低空风切变模型中高度因素的影响，说明了二维模型比一维模型更为优越。结果表明，提出的建模方法能够更好地以映出飞机穿赵微下击暴流的动态特性。通过分析初始高度对飞机穿越微下击暴流动态性能的影响，得出了一些重要的结论，从而对低空风切变危害飞机安全的物理本质有了进一步的认识。     

机载前视式低空风切变探测数值模拟研究

使用二维面对称微下击暴流数值模式,对“湿”微下击暴流风切变进行了模拟,并通过工作在Ｘ－波段的微波多普勒雷达,对飞机着陆下滑航迹前方的微下击暴流风切变进行探测。结果表明：通过单元－单元自动增益控制、杂波滤波和天线仰角控制,可提前８０ｓ（６ｋｍ）探测到“湿”微下击暴流风切变,符合ＦＡＡ提出的适航要求     

微下击暴流的物理模型

本文对典型微下击暴流的物理模型进行了描述。分析表明，一个完整的微下击暴流物理模型包括下冲气流、气压鼻和水平涡度环等结构。当下冲气流的底部形成多处水平涡度环时，则会导致微下击暴流群的出现。     

飞机起落安全的大敌—下击暴流

本文根据目前所掌握的资料,对下击暴流的基本特征、形成机理、下击暴流对飞行安全的影响及防范措施作了简要的归纳介绍,以利于飞行和气象人员保障飞行安全.     

大型飞机穿越微下击暴流风场的实时仿真(英文)

为在飞行模拟器中高逼真度地模拟在扰动风场中的飞行,研究了大型飞机在起飞着陆阶段遭遇微下击暴流风切变的实时仿真。基于涡环和Rankine复合涡原理建立了参数化三维微下击暴流模型。通过涡环倾斜和多涡环叠加方法实现了各种复杂微下击暴流风场的模拟。基于Boeing747-100飞机建模数据,系统推导了含风切变影响的六自由度动力学模型,给出了扰动风下气动模型修正的一般方法。对该机遭遇微下击暴流时实施纵向和横侧改出分别进行了控制器设计与仿真。研究结果表明,建立的三维微下击暴流模型可扩展性强,可用于模拟实际复杂风场。含风切变影响的大型飞机动力学模型合理有效。针对飞机从不同位置穿越风场,可采用不同的改出策略。整个模型可应用于飞行模拟器的实时飞行仿真。     

雷雨天气下的签派决策支持研究

雷雨天气是一种强对流天气,是由不稳定大气强烈的对流运动产生的,强烈的对流天气往往伴随着疾风暴雨、冰雹、龙卷风和下击暴流等灾害性天气,给航班的运行管理工作带来了很大的困难。近年来,业内专家学者已经对雷雨天气进行了全面深入的研究,在成因分析、预报技术等领域成果显著。     

微下击暴流的流体动力学模型

与风暴相关的下击暴流现象产生一股类似于从空中指向地面的喷流。本文应用经典流体力学理论,借助于奇点分布方法所产生的流场,模拟了下击暴流接近地面部分的风速矢量分布。三维模型能产生水平、侧向和垂直方向的风切变。流体动力学模型对于研究在有暴风存在的条件下的飞机起飞和着陆具有实际的应用价值。它可以应用于数学仿真或“在线”、实时飞行模拟。     

高能电子对地球同步轨道卫星的影响分析

为了厘清在轨GEO(Geosynchronous Earth Orbit,地球同步轨道)卫星不时出现异常的原因,提高卫星执行任务的可靠性,首先从机理上介绍了空间环境中的地球辐射带及高能电子的情况,引出GEO卫星所处恶劣空间环境的现实;其次基于我国SEPC(Space Environment Prediction Center,国家空间环境预报中心)以及NSMC(National Satellite Meteorological Center,国家卫星气象中心)的空间环境月报资料,结合某GEO环境业务卫星故障的实际数据,经统计归纳,分析得出了地球辐射带中的高能电子是导致GEO卫星发生故障的主要原因;最后按照事例技术分析、常规按需预报和特殊情况下的实时预报等3个层次对高能电子预报方法进行了初步探讨。通过分析可以看出,为提高卫星完成任务的可靠性、降低长期管理风险,需要加强GEO卫星所处空间环境高能电子的预报工作。     

石家庄正定民航机场一次强雷暴过程的分析

本文利用常规天气资料、卫星云图及雷达回波分析了石家庄正定民航机场出现的一次有气象记录以来风速最大的强雷暴发展过程。结果表明，利用卫星云图监测中小尺度天气时应配合各物理量场和动力场的分析结果，方能提高中小尺度天气的预报能力，而雷达回波可及时地跟踪即将发生的中小尺度天气，使之预测更加准确。     

综合分析、运用雷达回波和卫星云图资料预报强对流天气

本文使用2001-2005年上海虹桥机场出现的雷暴天气过程的卫星云图资料、雷达数值化资料，进行了统计分析，相互叠加。利用卫星云图能监测出强对流云团的云顶的演变过程，而雷达可对对流天气中每个单体的活动进行细微地监测。这两种资料的综合分析和运用，是对中小尺度天气系统全方位结构的有力剖析，对提高雷暴等强对流天气的预报是非常有指导意义的。     

遥墙机场雷暴的特点及分析

92年7月，济南开始启用遥墙机场，统计分析机场92的-2000年夏季的气象资料，用统计学和天气学对此资料进行统计分析，找到出现雷暴的天气形势特点；利用国外对雷暴的预报技术，寻找机场雷暴的预报参数；寻找卫星云图和雷达云图的雷暴回波特征。使2001年雷暴预报的准确率提高了5个百分点。     

互联网资源在石家庄机场气象业务中的应用

本文介绍了应用于石家庄机场气象服务业务中的常用互联网资源，包括数值预报产品、卫星云图、多普勒雷达、气象自动站信息等，以期能对其他缺乏资料来源的机场预报人员提供帮助，有效提高预报准确率，做好航空气象服务工作。     

利用卫星云图对飚线天气过程的成功预报

本文通过风云一号卫星红外云图观测资料的收集分析，对2004年6月16日洛阳机场飚线过程的回波时空分布、产生源地和移动路径及回波发展演变特征进行分析总结。对今后飚线天气及强对流天气的短时分析预报提供一点帮助。     

济南雷暴天气的特征分析及预报

利用济南1960－2000年的天气、气候资料，分析了济南雷暴天气的气候特征、环流形势、影响系统及其卫星云图和雷达回波特征。在此基础上，确定了产生雷暴的天气系统和预报指标，经2000年试报，预报准确率90％。