3.1　引　言

风切变尤其是低空风切变对飞机所造成的危害最大，低空风切变一般是指高度600m以下风向风速突然变化的现象。航空气象上，根据风场的结构，风切变主要可由3种基本情况来表示：水平风的垂直切变、水平风的水平切变和垂直风的水平切变。在实际大气中，这3种风切变既可以单独存在并影响飞行，也可能同时出现以影响飞行。根据飞机相对于风矢量间的不同情况，又可把风切变分为顺风切变、逆风切变、偏风切变及侧风切变4种形式［164-170］。低空风切变的尺度和强度与产生风切变的天气系统和环境条件密切相关，而且对飞行的影响程度也不相同。

人们相继发明了很多可以探测风场以及风切变的设备，包括地面风速计、经纬仪、无线电探空仪、风廓线雷达、激光雷达、多普勒气象雷达、多普勒声雷达及机载传感器等，形成了多种独立探测手段和联合探测系统，包括基于风速计的低空风切变探测系统（LLWAS）、终端多普勒气象雷达（TDWR）、激光雷达告警系统（LRAS）和风廓线雷达等［175］，在很多机场安装了风切变探测系统。在飞行仿真建模中，风场建模是一个重要组成部分。目前，关于微下击暴流的建模方法主要有3种：一是通过实测风场数据，建立特定天气条件下的变化风场数据库，如美国的JAWS计划等，这种方法只能反映当时当地的风场；二是建立基于流体力学和大气动力学原理的数值模型，模拟整个风场从发生到发展的全过程，模型求解非常复杂；三是建立反映微下击暴流本质特征的工程化模型。对于飞行实时仿真而言，要求在仿真时间步长内实时计算出该时刻飞机机体特征点处的风速矢量值，从而满足实时计算的要求；微下击暴流模型的参数要求可重配置，具有一定的灵活性。因此，建立工程化模型是首选。

由于风切变现象属于小概率事件，其存在时间只有短短几分钟，且不具备重复性，若依靠现场试验的方法进行研究，不但成本很高，而且危险性相当大。因此，本章主要研究机载雷达风切变目标回波的数学建模与仿真方法。