飞行理论图解 · 航空气象

气象雷达图解

机载雷达 · 模式颜色 · 回波判读

雷达看得见的雨,才是真的雨
红色不能进,无回波区更不能进

X 波段 · 最远约 300 海里 · 大雨红/中雨黄/小雨绿

机载气象雷达探测前方含水气象区的平面位置显示,帮机组选安全航线绕避危险天气;五种工作模式各有分工,红黄绿紫的配色是降水强度的语言;避让口诀是「避开红色区域、不能进入雷暴回波中的无回波区」;地面气象雷达的 PPI/RHI 与雷达综述图把回波读得更细。本页 6 个 stage 覆盖考纲「机载气象雷达基本功能」「机载气象雷达工作方式及应用」「机载气象雷达」「地面气象雷达」「雷达综述图」「机载气象雷达地面使用注意事项」六节。

01 雷达干什么

探测前方气象 · 平面位置显示

① 机载雷达 · 探测前方气象 机头雷达罩 扇形波束 前方雷雨区 驾驶舱显示器 平面位置显示 ② 地形辅助导航 · 天线下俯 河流 / 海岸线 大山峰 城市 适当下俯天线,可显示大的地形轮廓 (河流、海岸线、大山峰、城市 → 用于辅助导航) 探测飞机前方气象情况,提供充填有水分的气象形成区的平面位置显示图像,以便机组选择安全的航线避绕危险天气。 (充填有水分的气象形成区 —— 雷达看得见的"湿"目标) 雷达工作在 X 波段,现代飞机最远探测约 300 海里 气象和地形显示在驾驶舱显示器上 CCAR 91.431 夜间或仪表气象条件下,预计航路上有可探测雷雨或其他潜在危险天气时,所有载客航空器应装气象雷达或其他重要天气探测设备。 ("所有载客航空器"——不只是大型机)
基本功用
探测飞机前方气象情况,向机组提供充填有水分的气象形成区的平面位置显示图像,以便机组选择安全的航线避绕危险天气
辅助导航
观察飞机前下方地形:适当下俯天线可显示大的地形轮廓(河流、海岸线、大山峰、城市)
波段/距离
雷达工作在 X 波段,现代飞机最远探测约 300 海里;气象和地形显示在驾驶舱显示器上
CCAR 91.431
夜间或仪表气象条件下,预计航路上有可探测雷雨或其他潜在危险天气时,所有载客航空器应装气象雷达或其他重要天气探测设备

注 · 雷达"看见"的是含水气象区——水粒子越多回波越强;干性目标(如晴空乱流)可能不显示。

02 能探测什么、不能探测什么

降水强度 · 盲区

能探测 · 前方扇形区域内的降水强度 天线 大雨 · 红色 中雨 · 黄色 小雨 · 绿色 主要测量前方扇形区域内降水强度 主要探测大面积降雨区 不能探测 一般云雾 火山灰 干冰雹 干雪 晴空乱流 扇形区域以外 = 不能探测的盲区 盲区 不能探测 = 图上不显示;盲区 = 波束照不到 注意 · 不能当"地形回避 / 空中防撞"用 对山峰、相遇飞机的探测能力及图像位置准确度不能满足地形回避和防撞要求, 一般不作为地形回避和空中防撞的依据。 (探测前方降水可以,避障/防撞不行——用途别用错)
测什么
主要测量前方扇形区域内降水强度;主要探测大面积降雨区
不能探测
一般云雾、火山灰、干冰雹、干雪、晴空乱流不能探测
盲区
扇形区域以外是盲区
用途边界
对山峰、相遇飞机的探测能力及图像位置准确度不能满足地形回避和防撞要求,一般不作为地形回避和空中防撞的依据

注 · "能"与"不能"的分界线是水分:有水的雨区有回波,没水/少水的目标(云雾、火山灰、干冰雹、干雪、晴空乱流)雷达"看不见"。

03 五种工作模式

WX · MAP · TEST · TURB · WX/T

WX · 气象 最基本模式 平面位置显示 显示空中气象目标及其他目标 的平面位置分布;天线波束 在飞机前方及左右两侧扇形 区域往复扫描 MAP · 地图 各型雷达共有的另一基本模式 前下方地形 显示前下方地面特征(山峰、 河流、湖泊、海岸线、大城市 等),需把天线下俯一定角度 照射前下方 TEST · 测试 快速性能检查 自检 自检测试图 用于快速性能检查,显示器 显示自检测试图,可迅速了解 雷达性能 TURB · 湍流探测 只有紫 / 白 只显示湍流区紫色和白色 图像,其他雨区红、黄、绿 图像不显示 WX/T · 气象与湍流 天气 + 湍流 除显示红、黄、绿外,还用 醒目的紫色或白色显示危险 湍流区
WX 气象
最基本模式:显示空中气象目标及其他目标的平面位置分布,天线波束在飞机前方及左右两侧扇形区域往复扫描
MAP 地图
各型雷达共有的另一基本模式:显示前下方地面特征(山峰、河流、湖泊、海岸线、大城市等),需把天线下俯一定角度照射前下方
TEST 测试
用于快速性能检查,显示器显示自检测试图,可迅速了解雷达性能
TURB 湍流
只显示湍流区紫色和白色图像,其他雨区红、黄、绿图像不显示
WX/T 气象+湍流
除显示红、黄、绿外,还用醒目的紫色或白色显示危险湍流区

注 · 记分工:WX 看天气、MAP 看地面、TEST 自检、TURB 只看湍流、WX/T 天气与湍流同屏。

04 颜色与回波

大雨红 · 中雨黄 · 小雨绿

颜色含义标尺 大雨 · 红色 中雨 · 黄色 小雨 · 绿色 紊流区(危险湍流) 紫色 品红 红色 白色 用紫色、品红色、红色或白色表示 颜色 = 降水强度的语言 红最危险 · 黄中 · 绿弱 (紫/白专标湍流,比雨区更危险) 避让卡 避开红色区域 不能进入雷暴回波中的无回波区 无回波区 雷暴回波中的空心缺口(无回波区) = 最危险 · 不能进入 红色不能进,无回波区更不能进 强雷暴云回波特殊形状 缺口 ① U 形无回波缺口 ② 钩状 ③ 锯齿状 ④ 指状
颜色含义
大雨红色、中雨黄色、小雨绿色
紊流区
用紫色、品红色、红色或白色表示
避让规则
避开红色区域;不能进入雷暴回波中的无回波区
特殊形状
强雷暴云回波有特殊形状,如 U 形无回波缺口、钩状、锯齿状、指状

注 · 口诀"红色不能进,无回波区更不能进":无回波区看着是空心,实际是雷暴中最危险的地方。

05 高度技巧与地面注意

天线下俯/上仰 · 地面安全

高度技巧 · 天线俯仰随高度 雷暴顶部 · 干性粒子难探测 较高高度 温度低的干性粒子(难探测) 天线下俯 较高高度飞行时天线下俯,以更好探测前方雷暴区 和晴空降雹区 雷暴底部 · 降水较弱 较低高度 底部降水较弱 天线上仰 较低高度飞行时天线上仰,以更好探测前方雷暴区 (底部降水较弱,压低看会漏) 地面使用注意事项 1 飞机加油或周围有飞机加油时气象雷达不得发射, 以免引燃汽油蒸气。 2 机坪大量汽油清洗机件时也避免接通雷达电源。 3 机库内或机头朝近距离建筑物、大型金属反射面时不得发射。 4 除非发射机没工作或把雷达能量引入吸收罩消耗掉, 否则围场区域都可能充满辐射。 5 飞机前方有人不得接通雷达,防有害辐射伤人体。 6 地面检查尽量用自检模式。 7 必须发射时天线俯仰旋钮调上仰,避免波束照近处地面。 口诀:有油、有人、有反射面都不发;能自检就自检,必须发就上仰。
较高高度
雷暴顶部多为温度低的干性粒子、雷达难探测;较高高度飞行时天线下俯,以更好探测前方雷暴区和晴空降雹区
较低高度
雷暴底部有时降水较弱;较低高度飞行时天线上仰,以更好探测前方雷暴区
加油/油污
飞机加油或周围有飞机加油时气象雷达不得发射,以免引燃汽油蒸气;机坪大量汽油清洗机件时也避免接通雷达电源
反射面
机库内或机头朝近距离建筑物、大型金属反射面时不得发射
辐射防护
除非发射机没工作或把雷达能量引入吸收罩消耗掉,否则围场区域都可能充满辐射;飞机前方有人不得接通雷达,防有害辐射伤人体
地面检查
尽量用自检模式;必须发射时天线俯仰旋钮调上仰,避免波束照近处地面

注 · 地面安全两条主线:别点火(油、蒸气),别照人(前方有人、机库、反射面);能自检就自检。

06 地面气象雷达与雷达综述图

PPI · RHI · 雷达综述图

地面气象雷达 · 两种显示 平显 PPI 水平方位 · 距离 · 范围 · 强度 高显 RHI 高度 距离 距离 · 高度 · 强度 雷暴降水回波识别 呈块状回波,边界轮廓清晰,回波强度大; 中心区域为红色品红色紫色 (块状 + 边界清 + 强度大 + 中心红/品红/紫) 雷达综述图 · 图例 雷达回波区 用黑色实线表示 恶劣天气监视区 用虚线围起来的范围表示 该区域内有强烈雷暴或龙卷 35 20 回波顶高 / 底高 横线上面为顶高、下面为底高 (35 / 20 为示意数字,仅演示算法) 回波强度用等高线绘出 6 个等级合并为三个周线 雷达回波移动方向 用箭头表示 25 KT 雷暴单体的移动速度 箭头前的数字表示、单位 KT (25 为示意数字,仅演示算法) 回波线 / 回波区的移动 用矢羽表示,一条短线为 10 KT (示例两条短线 = 20 KT)
平显 PPI
显示降水的水平方位、距离、范围、强度等分布
高显 RHI
显示降水的距离、高度、强度等
雷暴回波识别
呈块状回波、边界轮廓清晰、回波强度大;中心区域为红色、品红色或紫色
综述图定义
雷达综述图是能被特殊天气雷达探测到的一定形式天气现象的图形描述
模式显示内容特点
WX空中气象目标及其他目标的平面位置分布最基本模式;波束在前方及左右两侧扇形区域往复扫描
MAP前下方地面特征(山峰、河流、湖泊、海岸线、大城市等)各型雷达共有的另一基本模式;天线下俯一定角度
TEST自检测试图快速性能检查
TURB只显示湍流区紫色和白色图像其他雨区红、黄、绿图像不显示
WX/T红、黄、绿 + 醒目紫色或白色湍流区气象与湍流同显

注 · 平显看"在哪、多强",高显看"多高、多厚";综述图的图例把回波范围、高度、强度、移动方向和速度都标出来。