邢琳琳，高培新

(濱州學院飛行學院 山東濱州256603)

翼尖尾渦對后機影響研究及規(guī)避策略

邢琳琳，高培新

(濱州學院飛行學院 山東濱州256603)

在飛行中，飛機翼尖尾渦對飛行安全影響較大，不僅會降低后機能見度，而且對后機操作及性能都有重要影響?；趯σ砑馕矞u形成機理、近地流動規(guī)律及渦核特性的分析，闡述了飛機翼尖尾渦對后機飛行安全的影響，主要涵蓋后機平飛狀態(tài)起飛降落、橫向操縱等方面。同時提出了規(guī)避翼尖尾渦對后機影響的具體策略，其中包括嚴格執(zhí)行國際民航組織規(guī)定的尾流間隔標準、建立混合起降尾流安全間隔等。

翼尖 尾渦 后機 飛行安全 規(guī)避策略

1 翼尖尾渦基礎理論

1.1 翼尖尾渦形成條件

飛機在正常飛行條件下，需要特定的飛機迎角，同時保持一定的飛行速度。在升力產生過程中，由于機翼上下弧度不同，會產生一部分壓差，這種壓差導致流經機翼上下表面的氣流也產生壓差。壓差產生的過程中，上翼面氣流會向翼根偏移，而下翼面氣流會向翼尖方向偏移，從而產生一些渦面。這些渦面相互作用，形成了翼尖尾渦。[1]

1.2 翼尖尾渦近地流動規(guī)律

當飛機接近地面飛行時，地面會對尾渦下移運動產生相應阻力。在離地半個或1個翼展高度時，兩條尾渦會停止下降而轉為橫向移動，同時以相同下降速度向外側橫移，并且持續(xù)分離。在低空有風條件下，尾渦會隨風向移動，當近地面有側風時，一股渦流會隨側風風速向外加速移動，而另一股渦流向外移動速度則會減慢。

1.3 翼尖尾渦渦核特性

翼尖尾渦形成后，渦核受誘導力及自身重力的影響會隨即向后并向下運動，但受地面效應影響，渦核垂直下降速度會相應減小并向兩側加速擴散。這種擴散對翼尖尾渦將產生一定影響，導致渦核間距逐漸增大。[2]隨著飛行的持續(xù)，尾渦高度將逐漸變小。初始飛行階段變化不大，但隨著下降高度的增加，間距會慢慢增大，當飛機到達最低下降高度時，間距會逐漸趨于平穩(wěn)。

2 翼尖尾渦對后機飛行的影響

2.1 后機進入前機翼尖尾渦征兆

翼尖尾渦形成后呈螺旋狀向后延深，其強度與機翼產生的升力大小密切相關，飛機過載愈大則升力愈大，尾渦愈強。大型飛機尾渦形成的強度很大，對后機儀表及相關設施都有極大影響，其中氣壓高度表受影響較為明顯。高度表讀數以機頭空速管探測的大氣靜壓為依據，因此其指示突變、飛機滾轉并難以控制等特征都是飛機進入前機尾渦的征兆。

2.2 翼尖尾渦對后機平飛狀態(tài)的影響

在平飛狀態(tài)，飛機經過前機尾渦中心位置時，飛機俯仰狀態(tài)受到破壞，會出現上下起伏或顛簸。[3]飛機開始進入尾渦時，受到向上誘導力影響，飛機迎角與速度會急劇增大，升力也會陡增，導致飛機機頭陡升。為保持飛機平飛狀態(tài)，駕駛員應在壓桿的同時減小油門，但飛機又會進入誘導力向下的尾渦區(qū)，導致飛機迎角突然減小，此時駕駛員應拉桿以增大迎角，這就可能使飛機結構遭到破壞，造成飛行事故。

2.3 翼尖尾渦對后機起飛降落的影響

沿縱軸方向進入尾渦時，受下洗氣流影響，飛機高度會急劇下降。[4]在高空飛行時，駕駛員有充裕的時間調整飛行姿態(tài)，因此影響程度相對較小，但在起飛階段與著陸階段，飛機受影響相對較大。在起飛階段，發(fā)動機處于全推力狀態(tài)，下洗氣流會抵消部分爬升力，飛機無法爬升到最低起飛越障高度，釀成悲劇；在最后進近階段，飛機處于低速狀態(tài)，其機動能力相對較低，如果遭遇由尾渦引起的高度損失，駕駛員沒有足夠時間與操縱能力進行調整，可能導致著陸低于最后進近超障高度，而發(fā)生事故。

2.4 翼尖尾渦對后機橫向操縱的影響

后機進入前機尾渦后，受到尾渦氣流影響，產生滾轉力矩。在飛行過程中，兩側翼尖都會生成翼尖渦流，從而產生機翼后緣下洗流與上洗流。當從外側進入前機尾渦時，后機會向前機外側滾轉；當從內側進入前機尾渦時，后機會向前機內側滾轉。前機尾渦對后機橫向操縱影響較大，會使后機發(fā)生持續(xù)滾轉。一旦失去控制，在高空時飛機會發(fā)生嚴重失速；在低空時，飛機易發(fā)生機翼擦地或墜機。[5]

3 翼尖尾渦規(guī)避策略

通過研究可以發(fā)現，翼尖渦流會對后機飛行產生重要影響，很多飛行事故均由尾流問題引起，因此切實采取措施解決尾渦問題可有效提高飛行安全系數。

3.1 全面把握翼尖尾渦特性

駕駛員應通過多種渠道加深對翼尖尾渦的認識，一方面可以通過目視判斷飛機間隔，另一方面可以借助機載雷達及先進儀表設備規(guī)避尾流帶來的影響。白天可根據飛機外形及目視清晰度變化來掌握飛機間隔情況，夜間可根據航行燈明暗程度變化來判定間隔。這種方法雖然在一定程度上可提高駕駛員對尾渦的控制，但易產生視覺誤差，因此駕駛員及相關人員必須接受專業(yè)目視訓練，以增強其夜間判斷能力及特殊問題的處置能力。

3.2 嚴格執(zhí)行國際及國內尾流間隔標準

在實踐運行及理論研究基礎上，國際民航組織對尾流間隔的相關政策與標準進行了修改，對空中航行服務程序、飛行規(guī)則及空中交通服務中有關翼尖尾渦的標準也做了修訂，并將其作為正式航空法規(guī)執(zhí)行。因此，為保障飛行安全，應嚴格按照國際民航組織的相關規(guī)定，完善飛行程序。同時，在國際民航組織相關規(guī)章的基礎上，中國民用航空局也制定了關于尾渦的相關章程與航空規(guī)章，如最大起飛重量≥13.6,t的重型機應至少與前機保持 8,km的尾流雷達間隔，最大起飛重量在7～13.6,t的中型機應與前機至少保持 10,km 的尾流雷達間隔，最大起飛重量＜13.6,t的輕型機應與前機至少保持 12,km的尾流雷達間隔。中國民用航空局還指出，航空器在進行連續(xù)起降訓練時，除后機駕駛員能確保在高于前機飛行高度以上飛行外，其他情況下尾流間隔時間至少保持 4,m in。只有嚴格執(zhí)行國際民航組織及中國民航局的相關航空法規(guī)，才能提高駕駛員對飛行安全的把控。

3.3 建立混合起降尾流安全間隔

目前我國大多數機場是單跑道機場，但隨著航空事業(yè)的不斷發(fā)展，使用一條跑道混合起降的比率會逐漸增大，因此完善安全尾流間隔，設立混合起降尾流間隔至關重要。對于混合起降尾流間隔標準，國際民航組織與中國民用航空局的規(guī)定都有待進一步完善。在實際飛行中，根據不同情況，應建立不同的混合起降尾流安全間隔，當著陸前機尾流對起飛、后機影響不大時，可采用延遲起飛的方法。當前機起飛后機著陸時，要充分考慮側風的影響，當正側風＞3,m/s時，著陸后機一定要與起飛前機保持至少90,s的間隔時間。

3.4 起飛階段翼尖尾渦規(guī)避策略

由于翼尖尾渦嚴重影響飛行安全，駕駛員必須采取一定措施來規(guī)避翼尖尾渦，盡可能避免穿越尾流區(qū)域。飛機處于翼尖尾渦上風位置最為安全，也就是說輕型飛機駕駛員應盡可能在中型或重型飛機飛行軌跡的上風位置。起飛階段，若前機為中型機或重型機，后機應在起飛點之前抬前輪；離地爬升時，應保持高于前機爬升航跡的高度爬升，否則應轉向前機飛行航跡上風方向，避開尾流；在目視飛行條件下，應避免在前機下方飛行。國內許多機場不止配備一條跑道，在這種跑道進行起降時一定要提前預防，采取轉場或盤旋等待程序。在起飛階段，應時刻注意前機帶來的翼尖尾渦效應，采取及時有效的措施全面提升起飛安全。

3.5 著陸階段翼尖尾渦規(guī)避策略

如果與中型機或重型機使用同一跑道落地，后機除高于前機最后進近飛行航跡外，還應在前機接地點前方接地。在使用平行跑道落地時，駕駛員既要考慮前機翼尖尾渦帶來的影響，又要全面考慮飛行高度與航跡，此外還需密切關注接地點的精確位置。若前機為重型機且使用交叉跑道時，在兩機航跡交叉部分，后機飛行航跡應高于前機進近航跡。通常情況下，為提供足夠升力，中型機及重型機通常以較大迎角升空，若使用同一跑道，則后機應在前機起飛點之前接地；若前機在交叉點之前抬前輪，后機則應中止進近。在著陸階段，駕駛員要時刻關注前機情況，同時觀察跑道及滑行道情況，避免因翼尖尾渦帶來的飛行事故。

4 結 論

通過分析前機尾渦對后機飛行安全的影響、渦流對飛機滾轉的影響以及不同情況下飛行間隔保持規(guī)則，可以看出翼尖尾渦對飛行安全有很大影響。在日常飛行時，駕駛員要嚴格執(zhí)行國際民航組織及中國民用航空局制定的混合起降尾流安全間隔，并在目視觀察基礎上加大飛行儀表及機載雷達的觀測力度，以應對翼尖尾渦帶來的危害。同時駕駛員還應不斷提高駕駛水平，定期進行飛行培訓，掌握應對緊急情況的技能，提升飛行安全系數?！?/p>

［1］ 何德富. 飛機翼尖尾渦對后面飛機飛行安全影響及安全措施[J]. 中國民航飛行學院學報，2005(1)：12-14.

［2］ 張德元. 尾渦衰減飛行試驗[J]. 國外試飛，1992(2)：1-8.

［3］ 谷潤平，徐肖豪，魏志強. 地面效應對尾渦消散的影響研究[J]. 中國民航大學學報，2009(3)：1-3.

［4］ 肖濤，代欽. Gurney襟翼對機翼地面效應氣動特性和流動結構的影響實驗研究[J]. 空氣動力學報，2013(5)：572-578.

［5］ 安嵩君，劉長衛(wèi). 飛機尾渦對飛行安全的影響[J]. 飛行力學，2004(4)：69-72.

W ingtip Vortex on a Follow ing Airplane：An Influence Study and Exp loration for Prevention Strategies

XING Linlin，GAO Peixin
(Flying College，Binzhou University，Binzhou 256603，Shandong Province，China)

Wingtip vortex has a great impact on flight safety. Not only can it reduce the visibility of a follow ing airplane，but it also affects airplane operability and performance. Based on the formation mechanism of w ingtip vortex，near earth flow regularity and characters of a vortex core，this paper explains influences of w ingtip vortex on a follow ing airplane，including level flight influence，takeoff and landing influence and lateral control. Meanwhile，it comes up w ith specific strategies to prevent w ingtip vortex，for example，strict implementation of the ICAO wake flow separation standards by pilots，and building of a mixed takeoff and landing wake flow safe separation.

w ingtip；vortex；follow ing airplane；flight safety；prevention strategy

V211.41＋2

：A

：1006-8945(2015)03-0049-02

濱州學院2013年校級教學研究項目(BYJYWT201314)。

2015-02-05