气象雷达在民航安全中的应用浅析

刘柏兵

（湖南长沙市明德中学，湖南 长沙 430100）

气象雷达在民航安全中的应用浅析

刘柏兵

（湖南长沙市明德中学，湖南 长沙 430100）

气象雷达属于雷达技术的重要组成部分，已经在医疗、旅游、建筑、国防、航天、航空、海洋、能源、交通、林业、农业等领域中得到了广泛的应用。本文主要针对气象雷达在民航安全中的应用进行分析。

气象雷达；民航安全；应用

1 引言

雷达领域中的一个重要分支——气象雷达，在漫长的发展中经历了模拟、数字到以美国为代表的新一代气象雷达三个发展阶段，气象雷达在我们的现实生活中已经被广泛的应用，并且还成为医疗、旅游、建筑、国防、航天、航空、海洋、能源、交通、林业、农业等领域不可缺少的。科技在不断的进步，气象雷达怎能停滞不前？气象雷达在探测技术方面默默地改进，使得它的应用领域更加的广泛，气象雷达现在已经可以应用于民航安全，这得到了学术界得高度重视，气象雷达不仅可以监测雷雨等灾害天气，还对民航作出了巨大贡献，如：阻止飞机在飞行中风切变、湍流和鸟类等危险目标的靠近，从而降低了近机场区域低空风切变、飞机尾流和鸟击事件的出事率，提高了飞机飞行的舒适性、经济性以及安全性。

2 气象雷达在风切变探测中的应用

风切变在航空气象学中是指小尺度风向或风速突然改变的航空现象，飞机在空中的飞行不容有所闪失，稍有差池就会导致机体损坏甚至飞机失事。飞机在空中最大的问题就是风向和风速，而飞速是瞬间改变的，让人们难以捉摸，国际航空和气象界根据实例已经将600米以下的风切变现象称为飞机起飞着陆过程的“无形杀手”，所以低空风切变严重降低了飞机的安全率，风廓线仪、低空风切变预警系统、机场终端多普勒雷达系统、测风激光雷达和集成业务化风切变警报系统是机场为了有效监测和提前回避风切变而安装的探测仪器。

多普勒气象雷达技术主要根据雷达回波以及反演的风场来监测机场上空伴有雷雨的风切变，晴空风切变相对雷雨风切变来说是非常难掌握的，因为普通微波型在晴空中的分辨率低、处理信号的方式也受到限制，并且对风的检测能力较弱，如果采用激光雷达便可以有效的解决这一问题，所以激光雷达对民航事业的发展是非常有帮助的。

3 气象雷达在湍流探测中的应用

对湍流在气象雷达中被解释为微粒速度偏差较大的气象，速度偏差被解释为速度的范围或频谱，而湍流是随频谱的改变而改变的，频谱的宽度直接影响着飞机的安全性，所以不可小觑湍流对飞机的威胁。

大气湍流在气象学中被解释为大气快速不规则运动，而不规则运动是指气流向四面大方运动的同时速度还是非常快的。

普通的气象雷达只能通过大气湍流和降雨量、无规律的回波形状和急剧升降的雨梯度等间接的判别方法来测量大气湍流，并不能快速、有效的测量出结果，因为实际中的湍流并不是伴随上述特征而出现的，它是变化莫测的，所以直接测量是非常困难的。

气象雷达在20世纪80年代主要依据多普勒技术，气象雷达根据多普勒原理在频率中获取湍流目标，从而设计出湍流检测器，湍流检测器是将雷达波发射到空中，若是遇到湍流目标雷达波回返回发射点，湍流区的回波与一般降雨区的回波相比，偏离度大、频率高、频谱宽的就是湍流区域，这样就提高了飞机飞行的安全性。

4 气象雷达在鸟情探测中的应用

飞机在空中是非常脆弱的，脆弱到空中的鸟类、蝙蝠等飞行物都能使飞机坠毁，所以ICAO将鸟击灾害定义为A类航空灾难，空中的飞行物也是我们无法预测的，飞机的安全性受到严重的威胁。

当对鸟类束手无策的时候，人们对雷达进行了改造，使雷达具有识别鸟类的功能，还为了有针对性地驱散和避开鸟群而建立了鸟击预警模型，鸟击预警模型能够有效地降低鸟击危害的频率，探鸟雷达还根据鸟类不同的体型改造出与鸟类尺寸相当的波段，气象雷达可以根据鸟类的活动来进行探测。

5 气象雷达在飞机尾流探测中的应用

飞机尾流也属于湍流的一种形式，即飞行器在经过后引发的空气运动，这种运动是不规则的，会导致飞机出现下沉、抖动等问题，甚至导致发动机停车或者飞行状态发生改变，严重影响着飞机的飞行安全。为了避免尾流对飞机的飞行产生不利安全，民航空中交通管理局对安全尾流间隔标准进行了明确的规定，但是在民航事业的发展下，尾流安全问题愈加严重，这一问题也受到了学界的广泛关注。早在90年代末期，美国FAA与NASA就制定了综合性的研究计划，对间隔标准与尾流特征进行了深入的研究，利用风场信息、湿度、温度等气象数据来制定尾流特征模型，以便更好的监测尾流的变化。利用气象雷达可以对尾流进行良好的监测，目前，Wind Tracer已经开始在法国、德国等机场中得到了应用，取得了良好的探测效果。

6 小结

我国为了保障飞机低空飞行的安全，推出低空空域开放政策，提出飞机不误碰大地、不撞山坡及建筑障碍物、不与空中飞行物碰撞、不误入恶劣气象空域等措施。科技在不断地进步，气象雷达技术也将以空天地一体化的联网、将建筑障碍物、鸟击危害、风切变、湍流等民航安全威胁要素一体化作为终极目标，进行不断的探索。

［1］ 陈唯实，宁焕生，李敬，毛峡.基于两种扫描方式的雷达探鸟系统［J］. 北京航空航天大学学报. 2009（03）

［2］ 陈唯实，宁焕生，刘文明，李敬，王宝发，毛峡. 基于雷达图像的飞鸟目标检测与信息提取［J］.系统工程与电子技术. 2008（09）

［3］ 宁焕生，刘文明，李敬，赵欣如. 航空鸟击雷达鸟情探测研究［J］. 电子学报. 2006（12）

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1003-5168（2015）11-145-01