3.2.2 风切变风场
根据飞机相对于风矢量间的不同情况，可把风切变分为顺风切变、逆风切变、侧风切变及偏风切变。其示意图如图3.3（a）—（d）所示［34-36］。
图3.3 按风矢量划分的风切变种类
微下击暴流是风切变的主要形式，它是指小范围内的一股强烈的下冲气流，近地时因撞击地面而产生的外向发散气流。就低空范围而言，则表现为明显的下冲气流形式。其平均宽度为几千米到几十千米，存在寿命为几十秒到十几分钟，撞击地面以后，向四周发散，并向上翻卷形成突风前沿。延伸直径可达1～3km，逆风和顺风速度可达10～50m/s。飞机起飞或降落时遇上下击暴流，往往在30 s内失去空速，造成意外的飞行高度下掉，使飞机坠毁。风切变风场剖面图如图3.4所示［68-70］。下沉气流到达地面时，向四周扩散，形成外流。
图3.4 风切变风场剖面图
风切变（微下击暴流）的速度回波特征为径向速度辐散，其特点是沿扫描径线方向出现一对速度值大致相同而符号相反的径向速度，而且是靠近机载气象雷达一侧为负速度极值中心（即向雷达径向速度），远离雷达一侧为正速度极值中心（即远离雷达的径向速度），根据两个径向速度极值中心的距离长短可以大致判断微下击暴流范围大小与强度大小。微下击暴流两个径向速度极值中心的距离短，极值差越大，微下击暴流越强。当飞机在着陆过程中开始水平进入如图3.3所示的微下击暴流时，首先遭遇逆风，速度是越来越大，接着慢慢变小；当飞机开始到达微下击暴流的中心时，水平风速变为零；紧接着遇到越来越大的顺风，然后又慢慢减为零；沿着飞机航迹，向下的微下击暴流风速是从零开始逐渐增大的，在下击暴流中心处达到最大，直至逐渐较小，直到减为零。
根据水平风wx和垂直风wy的变化规律，可建立风切变风场模型为式中，A和B分别表示水平风和垂直风的幅度，ω0＝2π/t0，t0为飞机穿过微下击暴流的总时间，φ0为初相位。
对式（3.21）中时间t求导，可得出wx和wy随时间的变化的表达式为
由于微下击暴流的突发性，在很短的时间范围内其水平风速和垂直风速都是在变化的，如图3.5所示。
图3.5 风速随时间的变化关系
图3.5显示的在风场强度为（A，B）＝（10m/s，20m/s）时，水平风和垂直风随时间的变化规律，从图3.5中可以看出微下击暴流具有钟形变化规律，且在中心处达到最大值。
实际风切变风场中风速随高度和时间而变化，难以把它准确地描述成高度和时间的函数。研究风切变风场对飞机运动的影响需要建立风场模型。所建立的风场模型要与研究的目的以及整个系统的真实性相一致，这就对风场模型提出了两个基本要求：一是数学模型本身要反映物理实际。能够抓住物理本质，保证本身的正确性。对风场模型来说，就是要符合实际，模拟的值与实际观测值要相差不大，满足工程应用的精度。二是风场模型适用于飞机运动特性仿真。