聚焦智慧民航｜民航以“大智慧”与“小发明”应对大自然影响——科学“御”风 安全常伴

（策划：王丽杰 制作、剪辑：李佳为、张之涵）

编者按：

智慧民航建设离不开千万一线职工的创新之举。他们的智慧光芒，星星点点映照一方，汇聚起来点亮的就是一片天空。自今日起，本报推出《匠心“五小”智慧之光》专栏，聚焦源源不断的民航一线发明、创造和革新，以点滴“火花”汇聚推动“全流程便捷出行”走向无限美好的智慧力量，敬请关注。

暑运期间，充满好奇心的儿童旅客在机场多了起来，也有很多小朋友参加了民航的暑期科技夏令营。他们中的很多人提出了这样的问题：飞机究竟是如何飞上天的？

飞机飞上天依赖于升力、重力、推力和阻力四种力的相互作用。飞机在天上飞靠与空气的相对运动产生升力来支撑，这与汽车在地面上行驶受到路面的坚实支撑大不一样。正是因为飞行要与空气进行相对运动，气流的变化会对平稳飞行造成一定影响。飞机一般是在大气对流层飞行，垂直方向上下气流的变化较大，因而飞机可能遇到各种气流变化，如风切变、下击暴流、上升气流、对流、山地波、飞机尾涡、晴空湍流等。当受到变化气流的扰动时，飞机就会产生不同程度的颠簸。

近年来，天气变化和空中遭遇气流等话题越来越受到乘机出行旅客的关注，特别是在当下的雷雨季节，能否飞得平稳、飞得准点成为旅客关心的焦点。

天有不测风云，民航有科技支撑。大到行业层面的科技创新，小到民航一线的小发明、小创造，民航职工积极投身防颠簸、天气预警等技术的开发与应用，用“科技＋管理”切实减少飞行颠簸伤害，提高安全系数；提高天气预测准确度，加快信息共享速度，让飞行更加安全、平稳、顺畅。

乱流“乱” 研究“稳”

随着民航对机场附近天气预测准确性的不断提高，空管、机场、航企能实现密切配合，科学合理安排飞机起飞，将天气对飞行安全的影响降到最低。因此，旅客对机场附近天气变化的敏感度远低于空中颠簸。

空中颠簸是飞行过程中的常见现象，尽管可能给旅客带来不适，但通常不会对飞行安全构成实质性威胁。即便如此，我国民航业仍在不断探索减少空中颠簸影响的技术路径。

飞行颠簸发生的根本原因是大气中存在乱流。当进入与机体尺寸相近的乱流涡旋时，飞机各部位会受到不同方向、速度的气流影响，原有的平衡会被打破，从而产生不规则的运动。飞机在由一个涡旋进入另一个涡旋时会引起振动，如果飞机的自然振动周期与乱流脉动周期相当，旅客会感受到较强烈的颠簸。

按照强度来划分，空中颠簸通常可以分为轻度、中度和严重三种类型。在发生轻度颠簸时，旅客可能感到安全带轻微受力，未固定的物体轻微移动；在发生中度颠簸时，座位上的旅客能明显感到安全带受力，未固定的物体会因为颠簸而移动，在客舱内走动较为困难；在发生严重颠簸时，座位上的旅客会感到安全带猛烈受力，未固定的物体前后左右摆动甚至被抛起，完全无法在客舱内行走。

不同乱流的范围、方向和速度各异，根据其成因可分为热力乱流、动力乱流、航迹乱流、晴空乱流等。热力乱流是地表增热造成气温水平分布不均匀引发的，常见于低纬度地区，多发于夏季中午和午后；动力乱流是指地表附近空气运动受到阻碍和风的空间分布有明显切变造成的乱流，多见于高纬度大陆，在山地飞行时尤为常见。这些乱流大多可以通过预警和绕飞避开。

晴空乱流则防不胜防。不同于其他乱流可能存在云层、风雨等明显征兆，晴空乱流往往潜伏在万里无云的晴空之中，多发于高空巡航阶段。其形成与大气运动密切相关：在地球自转和太阳辐射的共同作用下，部分区域的高空（通常在7000米以上）会形成一个激流带，宽度通常为几十公里到几百公里不等。当飞机不慎进入这样的激流带时，会出现突然抬升或下降，引发晴空颠簸。

几十年来，世界各国的民航和气象组织致力于颠簸监测和预报研究，不断寻求有效探测和预报晴空颠簸的技术途径。EDR（大气涡旋耗散率）是目前世界上较为先进的颠簸算法之一，已被国际民航组织认可作为衡量飞机颠簸强度的计算指标。EDR颠簸预警通过测算同一航路短时间之前的EDR数据判断后续航班的颠簸情况，类似于通过管制转达的颠簸信息共享，可以有效提高颠簸探测的准确性。就像地图导航App可以整合海量车辆行驶数据以精准研判路况一样，EDR颠簸预报系统也能基于大量飞机传回的飞行数据和气象数据，分析总结飞行颠簸出现的特征和规律，从而预判飞机在飞行过程中可能遇到的颠簸情况。

数据“准” 算法“精”

在民航局的领导下，民航科研单位、院校和航企积极投身颠簸领域的新技术开发与应用，我国在该领域已经取得了实质性突破。

为提升空中颠簸预防能力，厦航2015年从NCAR（美国国家大气研究中心）获取到EDR算法程序，并在达美航空的帮助下掌握了部署和编辑技术。厦航一线技术人员在一周内就完成了程序的机上部署编译，并成功实现了数据的采集解析；一个月后，实现了EDR监控数据的图形化展示动态监控，并向全民航免费共享。经过两年多的努力，厦航在EDR数据分析应用方面的技术日趋成熟：2015年，厦航在55架波音737系列飞机上部署了EDR算法；2017年，厦航机队的EDR算法部署规模达到114架飞机；2019年，厦航与国家气象局开展合作，自主研发基于EDR实况的颠簸预报产品。

2017年7月，国航、山航与厦航洽谈EDR部署和共享推广，三方提出了共享众创的合作思路，即统一平台集中共享数据（云服务器），各自按照需求对数据进行分析应用，最终分享技术经验以实现共同提升。

南航通过多部门、多班组通力合作，充分利用多年来积累的空中飞行数据，深入分析飞行颠簸出现的特征，构建和完善了颠簸预测模型，并将其引入飞行安全管理，进而采取针对性气象告警和绕飞等防控措施。由于大部分颠簸可以提前预测，南航运行控制部门会在飞行前及时筛选受影响航班，与机组共同预先制定防颠簸操作程序。

通过汇聚一线职工自主研发的力量，南航以EDR预报数据为基础构建了颠簸预报算法模型，建立了具有南航特色的EDR数值预报模式，并将该产品融入南航自主研发的“南航智行”App和气象综合告警系统，便于一线飞行员和签派员学习应用。该产品不仅可以根据高度层和时间查看航路的颠簸情况，而且能在航班起飞前结合航班飞行数据，精细化提示航班起飞、巡航、降落等不同高度、不同阶段的颠簸强度风险。

海航气象报告系统则为精准直观识别颠簸风险提供了全面的数据支持。该系统可以在所有航班的OFP（雷达运行飞行计划）中精准预报不同高度层的颠簸区域、颠簸指数等，让飞行机组在航前准备中直观识别颠簸风险，并在与客舱机组的航前协同中制订完善的预案，使客舱机组了解整个航路预计发生颠簸的时间和强度，在客舱服务过程中做到心中有数。在航班飞行过程中，飞行员合理使用机载气象雷达，严格遵守SOP（标准作业程序）中关于雷雨绕飞的规定，及时通知客舱可能出现的颠簸。

西藏航空是国内首家在青藏高原地区大规模使用EDR数据的航空公司。通过多部门、多班组的参与，西藏航空配套研发了藏航天气App，融合显示飞行任务、计算机飞行计划和气象数据，为飞行员提供所执飞航班的各阶段颠簸强度信息，让飞行员能够在地面准备阶段根据颠簸预测提前制订相关预案。

变化“快” 发明“多”

风是地球上空气运动的相对表现，在天气形成、消散和重新分布中扮演着重要角色，同时也影响着飞机的飞行。不利的风条件，如侧风、阵风、尾风、风向多变、突然的风向变化、风切变等，都是航空气象中需要特别注意的因素。起飞和降落是飞行中最关键的阶段，也是最容易受到不利风、雨等条件影响的时期。

提高天气预报的准确度、加大天气预警力度是民航安全运行关注的重点之一。民航职工也致力于在这方面贡献智慧和力量，涌现出很多具有自主知识产权的发明创造。

从点到面、从地面到高空、从晴空到降水……北京大兴机场的风切变类型可谓多样。为此，华北空管局张曦团队研发了北京大兴机场低空风切变预警服务系统。该系统基于多源气象探测设备，探索设备的扫描探测方案，建立综合立体气象探测网络，实现多源数据的融合应用，从而更加充分有效地利用气象探测设备。

张曦介绍说，通过研发由天气雷达、风廓线雷达、测风激光雷达、风速计组成的机场低空风切变信息系统，团队建立了风切变识别算法模式，开发多源气象探测数据融合技术，了解大兴机场风切变天气的成因和类型，并通过风切变算法模式本地化，研发机场低空风切变预警系统，研究风切变现象与风切变事件的关系，提供风切变预警服务，提高机场风切变预警的实时性和准确性。同时，该系统采用风切变告警和警报的双重服务模式，制定了风切变警报信息的制作与发布规范，方便快速获取有效预警信息。

安全还在于细节的规范性、准确性。民航贵州空管分局气象科研创新团队致力于通过技术防控手段及时发现和纠正人为或设备原因造成的报文时间、字符内容、编报逻辑等错误，有效减少了错报对外服务产生的影响，开发了气象观测报文质量控制软件。该软件秉持“事前预防+运行软件互不影响”的原则，通过图像识别技术对观测编发报软件的报文编辑区图片进行提取，将图片中的报文内容识别转换为字符，并依据新版观测规范对报文内容进行质量检测。自2023年1月投入使用以来，该软件完成了多个版本的迭代更新，已在贵阳机场、遵义机场、铜仁机场、六盘水机场和拉萨机场等得到推广应用。

一线的创新智慧同时来源于对工作痛点难点问题的感知与解决意愿。为进一步做好气象预报预警服务，实现中小机场预警信息共享，民航气象中心信息室设计并开发了中小机场警报收集系统，以解决全国中小机场预报预警产品无法在民航系统内及时共享的问题。该系统创新采用“企业微信会话存档+人工智能图像质检”双核处理技术，将分散在微信群内的中小机场天气警报实时“萃取”为标准化数据，为气象系统内部提供服务。“同时，该系统通过航空气象综合服务平台独立模块进行展示，方便查阅和个性化关注订阅，将服务覆盖范围扩展至机场、航企、空管、通航等多方面，助力提高民航气象服务的及时性和准确性。”该团队负责人李杨表示。（中国民航报 记者刘璐）

（本文刊载于中国民航报2025年8月13日5版）

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编辑|李季威

校对|张 彤

审核|韩 磊