摘要：某型飞机需在一定标准的地面侧风、顺风条件下于东营胜利机场开展发动机进气兼容性、发动机排气、APU进气系统等五项试验科目。侧风要求目标风速≥35kn（17m/s），顺风要求目标风速≥10kn（5m/s），地面侧风、顺风试验科目可通过调整机头方向获取最大风速值,因而可将自然风风速值等同于最大侧风、顺风风速值。由于5m/s顺风风速较容易满足，本文仅按10m/s，12m/s以及17m/s为阈值对东营胜利机场侧风条件进行分析，结果表明东营胜利机场仅能满足10m/s侧风条件地面试验科目的开展，无法满足17m/s目标风速值。
关键词：地面侧风；试验试飞
Analysis of ground crosswind meteorological conditions of
Dongying Airport
Zhenyu Cao
Comac Flight test Center
Abstract: A certain type aircraft needs to carry out engine intake compatibility, engine exhaust, APU intake system and other test subjects in Dongying airport under certain standard ground crosswind and downwind conditions.The target wind speed is required to be ≥35kn(17m/s) for crosswind and ≥10kn (5m/s) for downwind. For the ground crosswind and downwind test subject, the maximum crosswind and downwind value can be obtained by adjusting the aircraft direction, so the natural wind speed value can be equal to the crosswind and downwind speed value.This paper only analyzes the crosswind conditions of Dongying airport according to the threshold of 10m/s and 17m/s. The results show that Dongying airport can only meet the ground test subject of 10m/s crosswind conditions, and can not reach the target wind speed.
1 引言
某型飞机侧风专项试飞科目包含发动机进气兼容性、发动机排气、APU进气系统、APU排气与引气污染、驾驶舱和客舱CO浓度测量等科目，上述试验科目的开展对环境风速有明确的要求，侧风要求目标风速≥35kn（17m/s），顺风要求目标风速≥10kn（5m/s），以判断某型飞机设计限值是否满足试飞要求。由于5m/s顺风条件较容易发生，本文仅针对东营胜利机场侧风较大的风力条件展开分析，以评估东营胜利机场是否适合开展侧风试验。
2 东营胜利机场气候概况与地形地貌
2.1气候概况
东营市气候温和四季分明，属温带大陆性季风气候。春季气温回暖快，降水少，风速大，气候干燥；夏季气温高，湿度大，降水集中；秋季气温急降，雨量巨减，秋高气爽；冬季雨雪稀少，寒冷干燥。冬季半年东营处在蒙古高压东南侧，频受强劲偏北大风影响；夏季半年处在西太平洋副热带高压西北侧，偶尔有北上的热带风暴的影响。
2.2地形地貌
东营市地处黄河三角洲，东、北两面毗邻渤海，地势低平，属典型的平原地形。图1为中国主要山脉分布图（东营地区为图示红色圆点），图示东营周围无大型山脉阻挡，冬春季节北方或西北方冷空气入侵时会给其带来较大且相对稳定的大风。
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图1 中国主要山脉分布图
3 分析方法
东营胜利机场现有跑道按照盛行风方向建设，跑道方向为18/36，跑道两端均装有CAT I仪表着陆系统。
本文将围绕东营胜利机场月主导风向、月平均风速和大风出现时次及对应风向等内容进行统计分析，获取东营胜利机场大风条件概况。
4 大风条件分析
4.1月主导风向
图2为东营胜利机场2013-2017年各月风向玫瑰图 (各风向出现频率)，风向玫瑰图可以反映出机场当月的主导风向，即机场当月最常出现风向（非大风发生时的方向）。
图示经分析，东营胜利机场3-10月以偏南风为主，主导风向基本平行于现有跑道方向（18/36），其中6月、7月、9月和10月除了偏南风外东南风出现频率也较高；11月、12月、1月和2月这四个月以偏南风和西北风为主；此外，各月主导风向均存在年际变化情况。
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图2 东营胜利机场2013-2017年风向玫瑰图
4.2月平均风速
图3为东营胜利机场2013-2017年月平均风速折线图。从风速折线趋势可知，东营胜利机场大风季节主要分布在春季3-5月，月平均风速可达4.5m/s及以上；东营胜利机场全年各月月平均风速均大于3m/s。
春季随着全球气压带风带由赤道逐渐向北移动，高空气流下沉使地面冷气团不断积聚，此时由于南方副高势力还不是很强，冷空气就会迅速南下带来寒潮大风天气，成为东营春季大风的主要成因，该结论与东营胜利机场3-5月月平均风速较大的结论相符。
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图3 东营胜利机场2013-2017年月平均风速
4.3大风时次统计
东营胜利机场气象台2013年1月1日至2017年12月31日风向风速资料共44018个样本，其中十分钟平均风速≥10m/s的大风出现1259个时次，占总数据样本的2.9 %；≥12m/s的大风出现427个时次，占总数据样本的1.0%；≥17m/s的大风出现6个时次，占总数据样本的0.01%。
图4是2013-2017年平均月度大风出现时次柱状图，图5是对应平均月度大风出现频率折线图。结合两幅图可知东营胜利机场3-5月≥10m/s大风出现频率在全年中最多，风速相对其他月份较大，这也与4.2节月平均风速分析结论相符；≥10m/s大风出现频率第二多的月份为10-12月，其余月份出现大风的频率较低；≥17m/s大风出现频次较少。
统计结果显示，3-5月风速≥10m/s大风出现频次月平均40.6次，占比约5.5%；≥12m/s大风出现频次月平均14.1次，占比约1.9%；≥17m/s大风出现频次月平均0.3次，占比约0.03%。
10-12月，风速≥10m/s大风出现频次月平均23.2次，占比约3.1%；≥12m/s大风出现频次月平均9.1次，占比约1.2%；≥17m/s大风出现频次月平均0.13次，占比约0.08%。
通过对东营胜利机场大风连续性情况进行统计筛选，东营胜利机场3-5月风速≥10m/s且在白天持续三小时及以上的天数月均达到3.8天；10-12月风速≥10m/s且在白天持续三小时及以上的天数月均达到2.7天；东营胜利机场未出现风速≥17m/s的大风持续性过程。
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图4 2013-2017年平均月度大风出现时次
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图5 2013-2017年平均月度大风出现频率
4.4大风风向统计
4.2节和4.3节分析得出东营胜利机场3-5月、10-12月是全年中风速较大的月份，现对这两个时段出现大风的风向情况进行统计。
东营胜利机场气象月总簿资料中风向是以10°为最小风向间隔记录，统计过程中将风速≥10m/s的所有样本按照八个风向方位进行统计，即北风（337.5°-22.5°）、东北风（22.5°-67.5°）、东风(67.5°-112.5°)、东南风（112.5°-157.5°）、南风（157.5°-202.5°）、西南风（202.5°-247.5°）、西风（247.5°-292.5°）和西北风（292.5°-337.5°），最终得到风速≥10m/s所有时次样本对应风向的占比。
图6是东营胜利机场3-5月风速≥10m/s时次对应风向占比。可得，当风速≥10m/s时，主要风向依次是东北风、东风、北风和西北风，占比分别为39%、18%、16%和10%。
图7是东营胜利机场10-12月风速>10m/s时次对应风向占比。可得，当风速≥10m/s时，主要风向依次是东北风、西北风和北风，占比分别为52%、27%和14%。综上，东北风是大风相对容易发生的风向。
图6 2013-2017年3-5月风速≥10m/s时次对应风向占比
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图7 2013-2017年10-12月风速≥10m/s时次对应风向占比
东营胜利机场2013-2017年风速≥10m/s时次的数据样本共有1259个时次，其中3-5月共有609个时次，10-12月共有348个时次。表1是统计东北风方向上出现频次最多的具体风向上风速≥10m/s出现的频次。从表格可得50°、60°和70°是出现大风频次最多的风向。
表1 30°-80°风向风速≥10m/s出现频次
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东营胜利机场主导风向以偏南风为主，但是出现大风时的风向主要是东北风，这是由于东营胜利机场大风天气不是当季由盛行风引起，而是由寒潮冷空气南下等天气系统过程造成的。
5 结论
东营胜利机场夏半年盛行风向以偏南风和东南风为主；冬半年盛行风向以偏南风和西北风为主；大风出现频次最多的月份为3-5月，次多月份为10-12月。东营胜利机场侧风条件只能满足≥10m/s的地面侧风试验条件，无法满足某型飞机≥17m/s侧风设计限值及试飞要求。具体地面侧风条件如下：
1）东营胜利机场大风天气主要对应的风向是东北风，且50°、60°、70°为最易发生大风的方向；
2）东营胜利机场平均风速≥17m/s的大风出现频次极为稀少，很难捕捉≥17m/s的侧风试验条件；
3）东营胜利机场平均风速≥10m/s的大风3-5月出现时次最多，月均出现40.6个时次，日间时长持续三小时以上天数月均3.8天；次多月份为10-12月，月均出现23.2次，日间时长持续三小时以上天数月均2.7天；10m/s的侧风试验条件相对容易捕捉。
参考文献：
[1]中国灾害性天气气候图集（1961-2006年），ISBN：9787502943578