郭丞

摘 要：沉積靜電放電產(chǎn)生的高頻電磁輻射會對機載電子設(shè)備尤其是高頻通信系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)生干擾。在沉積靜電環(huán)境下的機載高頻通信系統(tǒng)科目試飛在國內(nèi)民機試飛領(lǐng)域尚屬首例，也無相關(guān)經(jīng)驗方法可以參考。本文通過研究咨詢通告AC25-7推薦的試飛氣象條件（高卷云、干燥的雪、沙塵暴），詳細敘述了高頻沉積靜電試飛科目的背景和沉積靜電的原理，介紹了高卷云氣象的定義、產(chǎn)生和類型，結(jié)合了機載氣象雷達的顯示條件和地面氣象臺站預(yù)報的天氣情況，以我國民機試飛現(xiàn)有條件和實際情況為出發(fā)點，摸索總結(jié)出一套符合要求而又切實可行的試飛方法，為未來民機試飛實踐提供具體指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞： HF，高頻，沉積靜電，放電，（高）卷云，氣象雷達，氣象臺站，試飛

中圖分類號：TM89 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

1概述

民機高頻通信系統(tǒng)沉積靜電科目試飛，在波音和空客的成熟機型上，均是按照咨詢通告AC25-7中建議進行的。本文結(jié)合AC25-7的氣象條件要求和國內(nèi)民機試飛的具體情況，研究符合國內(nèi)民機試飛實際的試飛方法。

2高頻沉積靜電試飛科目背景

咨詢通告AC25-7《運輸類飛機合格審定飛行試驗指南》中規(guī)定：第六章設(shè)備第一節(jié)總則170.功能和安裝-25.1301條款b.程序-通信（2）HF系統(tǒng)（ii）應(yīng)考慮沉積靜電的影響。這種類型的靜電通常是在高卷云、干燥的雪、沙塵暴區(qū)域中出現(xiàn)。

高頻通信系統(tǒng)沉積靜電科目的另外兩種氣象：干燥的雪、沙塵暴氣象，相對來說更為罕見，因此建議使用（高）卷云作為高頻通信系統(tǒng)沉積靜電科目的氣象條件。

3高頻沉積靜電的原理

沉積靜電是指飛機因與云中質(zhì)點（水滴、雪、霰、冰雹）或塵埃等大氣微粒碰撞而沉積于飛機表面的靜電。其充電電流，決定于質(zhì)點濃度、質(zhì)點帶電量、飛機速度和有效撞擊面積沉積的靜電最多，飛經(jīng)高卷云、干燥的雪、沙塵暴時沉積的靜電最多。

當(dāng)飛機表面曲率半徑較小的尖端突出部位及邊緣達到空氣擊穿電壓，就會發(fā)生電鰻式放電或電火花、打閃和響亮的爆炸。因空氣絕緣強度隨高度減小，在較高高度上空氣擊穿電壓值減小，可在較低電壓下產(chǎn)生電暈。

沉積靜電所產(chǎn)生的放電產(chǎn)生高頻電磁輻射，對機載電子設(shè)備產(chǎn)生干擾，嚴(yán)重時可使高頻通信聯(lián)絡(luò)中斷。

4卷云氣象基本信息

4.1簡介

圖1 卷云

卷云，分離散開處呈白色細絲狀，或白色（或主要是白色）碎片狀或窄條狀的一種基本云型。

卷云是高云的一種，是對流層中最高的云，平均高度超過6000公尺。所以清晨當(dāng)太陽還沒有升到地平線上或傍晚太陽已下山后，光線都會照到這種孤懸高空而無云影的卷云上，經(jīng)過散射后，顯現(xiàn)出漂亮的紅色或橘紅色的霞象，在夏日的晴空中十分常見。

4.2產(chǎn)生

卷云產(chǎn)生的高度很高，屬于高云族，云底高度為4500～10000m，有時也可高達17000m或低至20000m以下。在這樣的高度上，空氣溫度很低且水汽很少，云由細小且稀疏的冰晶組成，故比較薄而透光性較好，潔白而亮澤，常具絲縷結(jié)構(gòu)。卷云因為云層太高，即使生成小水滴，下降過程中很容易蒸發(fā)，不會抵達地面，故在地面上不會感到下雨，象征一整天都會是晴朗的好天氣。

4.3類型

根據(jù)外形結(jié)構(gòu)特征，卷云可分為毛卷云、密卷云、鉤卷云、偽卷云四類。

圖2 云的分類

卷云屬于高云的一種，云的分類中并未對高卷云做出定義。由此可推斷，所謂高卷云，不過是對卷云屬于高云族屬性的描述。高卷云也就是卷云，兩者并無差異。而且廣義的卷云更是卷云、卷層云、卷積云的總稱，也就是高云。

5機載氣象雷達

機載氣象雷達可提供降雨和地圖顯示，但并不能顯示云（包括卷云等）的氣象信息，機上也無其他設(shè)備可以提供實時的有關(guān)云的氣象信息。以機載RTA-4118氣象雷達系統(tǒng)為例，其主要為機組人員提供陀螺穩(wěn)定的四色（綠、黃、紅和洋紅）降雨顯示。四色用來表示遞增的降雨量，洋紅色表示每小時增量為2英寸或更大。氣象雷達系統(tǒng)提供路徑衰減補償（PAC）告警，指示未知降雨量區(qū)域，并能抑制地面雜波。氣象雷達系統(tǒng)還可提供飛機前方的地圖顯示。由于機載設(shè)備不能直接提供云的信息，試飛氣象條件應(yīng)該提前由地面氣象臺站實時獲得。

6地面氣象臺站

一般試飛氣象站預(yù)報天氣的幾大因素為：云（云量、云狀、云高）、能見度、天氣現(xiàn)象（風(fēng)、雨、雪、霧、霾等等），其他非常規(guī)預(yù)測包括氣溫、場溫、場壓（視具體情況而定）。除了每天的總體氣象情況預(yù)報，還有每個小時的預(yù)測表以便觀察時刻發(fā)生的氣象變化。

對于云的預(yù)報格式通常為云量+云狀+云高，一個典型的云的氣象預(yù)報的例子為：6-9個量的卷云5-7千米。一般云量小于5個單位的晴朗天氣會預(yù)報為碧空。云量大于等于6的云一般足夠試飛使用，覆蓋范圍往往綿延幾百公里。云狀是指云的種類，比如說高層云、高積云、卷云等等。預(yù)報云高是基于云底高度，通常在預(yù)報卷層云和卷積云的時候，其上方也都會伴有卷云，且高云所屬的各個云種（卷云、卷層云、卷積云）可以互相轉(zhuǎn)化，這也是為什么每個小時都需要詳細的氣象預(yù)報。

統(tǒng)計結(jié)果表明，卷云通常在晴朗的好天氣出現(xiàn)，而且在夏季和秋季并不少見。預(yù)報的卷層云和卷積云的天氣約占所有對于云的預(yù)報的氣象條件的50%左右。因此，（高）卷云的氣象條件嚴(yán)格意義上不算是特殊氣象，對于試飛沉積靜電科目非常有利。

7試飛方法綜述

由于氣象條件處于實時的動態(tài)變化當(dāng)中，需要將高頻沉積靜電試飛科目作為常備科目，掛在試飛任務(wù)單上以便依據(jù)天氣情況決定是否試飛。綜合各方面的因素考慮，建議的試飛氣象：預(yù)測為大于等于6個量的卷云（或者卷云高積云），高度大于4500m。具體操作為：飛行過程中，飛行員目擊云層后，駕駛飛機穿越摩擦云層，依據(jù)預(yù)先給定的頻點和工作模式進行高頻通信，驗證通話是否正常清晰，是否對其他電子設(shè)備無干擾。

參考文獻

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