李芬

摘 要：本文介紹了試飛氣象與常規(guī)氣象保障科目的差異，特殊要求及重要性，并結(jié)合試飛氣象發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對試飛氣象的進(jìn)一步發(fā)展提出了展望。

關(guān)鍵詞：試飛氣象；數(shù)值模式

引言

試飛氣象相關(guān)科目是適航取證里重要的一環(huán)，在整個試飛活動中起到了舉足輕重的作用。近幾年在民用客機(jī)研制任務(wù)的過程中，國內(nèi)試飛氣象也在不斷探索、重新認(rèn)知和力求掌控之中，隨著試飛適航審定工作的開展，試飛氣象對于試飛安全和試飛效率這兩個方面的重要作用也日漸凸顯。

在國內(nèi)，各級氣象局、民航空管的氣象中心，分別針對公眾氣象服務(wù)和民航的業(yè)務(wù)需求進(jìn)行預(yù)報(bào)，試飛氣象對氣象要素的預(yù)報(bào)及關(guān)注點(diǎn)不同于氣象局、民航部門。以氣象局為核心的國家及地區(qū)氣象部門，主要面向政府決策及公眾服務(wù)，從事航空氣象工作的軍民航的專屬氣象服務(wù)保障機(jī)構(gòu)，其工作重心主要是提供機(jī)場氣象情報(bào)、服務(wù)航班和架次飛行。因此，試飛氣象如何為民機(jī)研制試飛工程提供盡可能最大化的技術(shù)支撐，促進(jìn)多學(xué)科領(lǐng)域的交叉，引起學(xué)術(shù)界對于試飛氣象研究深入關(guān)注，成為一項(xiàng)迫在眉睫亦影響深遠(yuǎn)的重要課題。

1 試飛氣象發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 試飛氣象要求

試飛是指航空器制造方通過設(shè)計(jì)和制造賦予、通過飛行驗(yàn)證來表明通過適航符合性驗(yàn)證的一項(xiàng)工作。民用飛機(jī)試飛中的氣象保障工作分為特殊天氣和常規(guī)氣象保障[1]，所有的試飛科目都是通過試飛工程師對試飛大綱的解讀，在民航當(dāng)局的審定下劃定的。特殊天氣科目是指要在特定的、對氣象條件有特殊要求的試飛科目，通常是一些“壞天氣”，例如大側(cè)風(fēng)、高溫高濕、高寒、自然結(jié)冰等，希望在極端天氣條件下驗(yàn)證飛機(jī)性能。常規(guī)氣象保障科目通常在一些“好天氣”下進(jìn)行的操穩(wěn)、發(fā)動機(jī)、APU等試驗(yàn)，對氣象的要求是干擾要盡可能小，氣象工作人員的工作是尋找風(fēng)速較小、云量較少、沒有強(qiáng)對流天氣的天氣，幫助試飛團(tuán)隊(duì)在安全的前提下規(guī)避天氣風(fēng)險，保證試驗(yàn)科目的正常試飛。常規(guī)天氣保障類似于一般民航運(yùn)行中的航空氣象服務(wù)，但運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)需要根據(jù)飛機(jī)所處的狀態(tài)差異化制定。

1.2氣象行業(yè)現(xiàn)狀

預(yù)報(bào)員都是借助數(shù)值天氣預(yù)報(bào)對未來天氣進(jìn)行分析預(yù)報(bào)。國際主流的數(shù)值天氣模式都是全球模式，包括歐洲中心的中期天氣模式、美國的GFS模式，以及中國的T639。基于對這些模式產(chǎn)品的分析，可以把握大尺度的天氣形勢、大范圍的降水落區(qū)。2016年中國氣象局自主研發(fā)的全球-區(qū)域通用數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)GRAPES模式正式業(yè)務(wù)化運(yùn)行，宣告了我國掌握了區(qū)域預(yù)報(bào)模式的技術(shù)，GRAPES-Meso可以實(shí)現(xiàn)3km水平分辨率的預(yù)報(bào)，時間分辨率為3小時。國內(nèi)各區(qū)域氣象中心、民航空管氣象中心基于WRF模式建立了自己的區(qū)域數(shù)值模式，基本可以實(shí)現(xiàn)3km的72小時較精準(zhǔn)的預(yù)報(bào)。預(yù)報(bào)產(chǎn)品主要包括少數(shù)幾個高度層的氣壓場、風(fēng)場、溫度場、濕度場。

1.3試飛氣象現(xiàn)狀

試飛氣象的要求不同于氣象局的公眾氣象服務(wù)和空管、航空公司的民航氣象服務(wù)。試飛氣象時間上要求有3天以上的提前量，空間要求上要定位到機(jī)場和空域。在試飛現(xiàn)場，氣象保障需要對風(fēng)、能見度、降水、雷暴等氣象要素精確預(yù)報(bào)到小時，對云底高度預(yù)報(bào)需要精確到幾百米。特殊氣象條件試飛科目需要準(zhǔn)確預(yù)報(bào)相關(guān)要素的氣象條件，一方面要確保抓住極端天氣，另一方面還要保證安全性。

2 試飛氣象展望

2.1特殊氣象科目

根據(jù)不同特殊氣象科目試驗(yàn)的氣象要求，分別建立相應(yīng)的氣候到天氣尺度的模型。利用大氣溫濕層結(jié)資料，結(jié)合云微物理基本概念，建立綜合溫度、濕度、云頂溫度等要素的結(jié)冰潛勢模糊邏輯診斷方法，構(gòu)建適用于民機(jī)自然結(jié)冰試飛需求的結(jié)冰潛勢算法，滿足自然結(jié)冰試驗(yàn)需要。開展大風(fēng)氣候分布特征分析，開發(fā)機(jī)場風(fēng)速風(fēng)力降尺度預(yù)報(bào)產(chǎn)品，初步建立基于高分辨率數(shù)值模式的局地大風(fēng)預(yù)報(bào)模型，滿足大側(cè)風(fēng)試驗(yàn)需求。

2.2 研發(fā)試飛氣象數(shù)值預(yù)報(bào)應(yīng)用技術(shù)

針對不同試飛需求，研發(fā)建立高分辨率的試飛航空專業(yè)數(shù)值預(yù)報(bào)模式系統(tǒng)，針對低云、能見度、大風(fēng)、結(jié)冰、顛簸等航空高影響天氣，評估當(dāng)前模式對試飛氣象服務(wù)的支持能力，提高模式產(chǎn)品后處理水平。以加強(qiáng)區(qū)域試飛領(lǐng)域的數(shù)值預(yù)報(bào)能力為目標(biāo)，提高強(qiáng)對流、云、結(jié)冰、湍流等要素的預(yù)報(bào)方法及能力。

2.3建立試飛氣象數(shù)據(jù)集

機(jī)場觀測數(shù)據(jù)、飛行報(bào)告、試飛報(bào)告是開展試飛氣象保障和尋求目標(biāo)試飛機(jī)場的依據(jù)。針對不同試飛科目的需求，通過多種渠道，收集國內(nèi)外機(jī)場的觀測實(shí)況和報(bào)文數(shù)據(jù)，建立歷史資料機(jī)場氣象數(shù)據(jù)庫。在氣候統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，機(jī)場數(shù)據(jù)結(jié)合氣象部門數(shù)據(jù)開展大數(shù)據(jù)分析，完成各類試飛科目氣象報(bào)告，確定各試飛科目的建議試驗(yàn)機(jī)場、窗口期，并根據(jù)試飛要求變化，逐年更新。

3 對試飛氣象的啟示意義

3.1完善試飛氣象服務(wù)保障模式

試飛氣象服務(wù)有別于傳統(tǒng)的民航氣象服務(wù)和公眾氣象服務(wù)，對氣象條件具有嚴(yán)苛的要求。在總結(jié)前期試飛預(yù)報(bào)服務(wù)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)國外較為成熟的氣象保障模式，加強(qiáng)在氣候分析、預(yù)報(bào)服務(wù)、加密觀測、現(xiàn)場保障、氣象設(shè)備采購和支持、人員培訓(xùn)等方面提供全套的氣象服務(wù)解決方案，并提供具有較高專業(yè)程度的決策建議。

3.2 探索試飛氣象決策服務(wù)

基于影響預(yù)報(bào)的概念模型，結(jié)合集合預(yù)報(bào)應(yīng)用技術(shù)，建立風(fēng)險矩陣，針對試飛的需求，開展試飛天氣影響預(yù)報(bào)和風(fēng)險預(yù)警業(yè)務(wù)試驗(yàn)，提供不同場景（最好、最差、中等天氣條件）的預(yù)報(bào)和可能性分析，供試飛機(jī)組決策參考?；緦?shí)現(xiàn)從基于現(xiàn)象的天氣預(yù)報(bào)向基于影響的預(yù)報(bào)轉(zhuǎn)變，從基于產(chǎn)品的參考服務(wù)向基于用戶決策的服務(wù)轉(zhuǎn)變。

3.3試飛氣象先進(jìn)性

試飛天氣的捕捉和驗(yàn)證往往需要多種地基、空基和天基等氣象探測設(shè)備的配合，尤其是對于空域氣象探測要求較高的自然結(jié)冰科目。因此需要利用多種氣象探測手段，如便攜式氣象設(shè)備、氣象車、氣象飛機(jī)、氣象雷達(dá)、機(jī)載設(shè)備及其他氣象遙感探測設(shè)備，對某一空域進(jìn)行定向式的高精準(zhǔn)氣象觀測。除此之外，數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展需要對大氣的多種探測資料的驗(yàn)證和支撐。利用試飛試驗(yàn)獲取的多源探測資料，尤其是空中探測資料，可以對數(shù)值預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行反饋，驗(yàn)證數(shù)值預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，不斷促進(jìn)數(shù)值預(yù)報(bào)模式的改進(jìn)和完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]何椿. 2016. 第56個世界氣象日，飛機(jī)和天氣有啥關(guān)系試飛就是要尋找特殊氣象. 大飛機(jī)報(bào). 2016年3月23日第002版.