无人机：气象与环境 · Lv1 入门 · 约 18 分钟
读懂风与天空
风向用风吹来的方位表示。西风是 270°，表示的不是风吹去的方向。不只看平均值，还要看阵风。使用抗风性能参考值时，要把阵风也算进去留出余量。
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您将学到什么
- 能够读出风向（风吹来的方位）和风速，并说明平均风速与阵风的区别。
- 能够说明飞向上风和下风时，机体前进的速度（地速）和所需时间为何会变化，以及风超过机体能力时会发生什么。
- 能够说明雨、雷电、雾和气温对机体、电池、视野和操纵员安全的影响。
- 能够根据风和天空的信息，有理有据地判断飞行、等待还是放弃。
读懂风
风从“哪里”吹来
风看不见，但对小型无人机来说，它是严重干扰飞行的因素之一。读风要看三样：风向（从哪边吹来）、风速（有多强）和阵风（突然增强的风）。
风向是风吹来的方位，以北为 0°，按顺时针测量（气象和航空报告中常把北写作 360°，0 有时表示无风）。从西边吹来的西风是 270°。把“270°”理解成“吹向西边的风”，就正好读反了。
平均风速是在一定时间内（多为 10 分钟左右）风速的平均值。只在短时间内变强的阵风，会被平均值掩盖。机体对“此刻正在吹的风”作出反应，所以不能只看平均值，还要看最强那一刻的数值。不同发布来源的平均方法不同，读数字时也要确认它的定义。在日本，气象观测和天气预报多用 m/s 表示风速，但航空气象报告（METAR 等）用 kt，应用程序有时用 km/h 或 mph。一定要确认单位。1 m/s = 3.6 km/h。地面风弱、升高后往往变强这一点，将在下一级用数字来看。
机体在风中如何运动
机体在空气中以空速（相对于空气的速度）前进。飞向上风时会被风往回推，从地面看到的速度（地速）下降。飞向下风时被风推着走，速度变快。
地速 = 空速 + 顺风风速 （飞向下风时）这是风从机体正前方或正后方吹来时的公式。侧面吹来的风，将在下一级分解成分量来处理。
设空速 10 m/s、风速 2 m/s、单程 100 m。飞向下风需要 100 ÷ 12 ≈ 8.3 秒，返回上风需要 100 ÷ 8 = 12.5 秒，合计约 20.8 秒，比无风天的 20 秒稍长。越慢的路段花的时间越多，所以逆风多用的时间，比顺风省下的时间更多。请在下面的演示中，确认飞向上风和下风时“地速”的差别。
动手试试看：这一场景可以在课程中亲自操作体验。
本节练习（在课程中完成）
- 在有风的日子穿过各道门并降落
风的极限与天气的影响
当风超过机体的能力
任何机体逆风能输出的力都有上限。风弱时还能向上风前进，但风越接近这个上限，向上风前进就越慢。
风一旦超过上限，即使把摇杆推向上风也前进不了，松开就会被吹向下风。GPS 模式也一样：它能保持位置，是因为一直在逆着风输出推力。
使用说明书里有允许飞行的风力参考值，这就是抗风性能。例如，假设教材中虚构机体的参考值是 10 m/s。最开始看到的风速图，平均约 6 m/s，看似有余量，但阵风约 11 m/s，超过了参考值。不要只凭平均值决定，要把阵风也算进去，在参考值以下留出余量来判断。
越是逆风前进，用的推力越多，电池也就越容易快速消耗。飞向下风时轻松，但回程就是逆风。规划时要留出回程所需的电量。
雨、雷电、雾和气温对飞行的影响
无人机是精密电子设备的集合。除了风，雨、雷电、雾和气温也会影响飞行。下面依次看看会发生什么，以及如何应对。
- 雨：水进入电子元件会引发故障，相机镜头也会被打湿。用降雨雷达判断何时开始下雨，在下雨前降落。即使是宣称防水的机体，也要在使用说明书规定的条件范围内使用。
- 雷电：向高空强烈发展的积雨云可能带来雷电、突发强风、短时强降雨和冰雹。一听到雷声，就立即降落并避险。
- 雾和黄昏：能看清的距离（能见度）变短，会看不清机体的位置和朝向。只在看得见的范围内飞行，在看不见之前降落。
- 低温：电池电压容易下降，可用容量减少。使用前一直保温，起飞后先悬停确认电压。
- 高温：机体和电池会发热，空气变稀薄，推力余量减少。不要放在阳光直射处，使用时注意让它们休息。
如果能听到雷声，就要认为自己已经处在有雷击危险的范围内。即使没有下雨，即使雷声很远，也是如此。在积雨云下方，冷空气会向地面猛冲并扩散，风向和风速可能在下雨之前就骤变。一听到雷声，不要继续飞，先降落再避险。
天冷时，电池电压容易下降，可用容量也会减少。使用前一直保温，起飞后先悬停确认电压。处理方法请遵照电池厂商的说明。放电特性将在机体与电气领域详细学习。
本节练习（在课程中完成）
读懂天空并作出决定
读懂天空的变化
天气信息不是看一次就完事的。前一天、当天早上、到达现场、飞行中，从起飞前到飞行期间，要反复更新。
- 预报（前一天和当天早上）：可以了解风、雨、雷电的趋势。预报也会不准，所以当天早上要再看一次。
- 降雨雷达：可以了解雨云现在在哪里、正往哪个方向移动。有的附带短时预测，但精度有限。
- 现场观测：风向、风速和天空的状况。通过旗帜、树木的摇动和风速计，确认此时此地的风。预报无法告诉你“此时此地”的情况。
- 飞行中的监视：留意风的突变、冷风、远处的雷声和暗云的扩展。
风向突然改变、吹来冷风、远处传来雷声、暗云迅速扩展。只要看到其中任何一个，在查明原因之前，先降落。降落之后，也有时间再确认。
飞行、等待、放弃
作决定的是机长（PIC）。答案有 3 种。犹豫不决时，不要偏向飞行，而要偏向等待或放弃。
- 飞行: 满足标准，且风和电池都有余量时。飞行期间也要持续复核标准。
- 等待: 不满足标准，或者信息不足时。等待期间也有事可做，比如继续观测、错开时间、缩短计划等。
- 放弃: 不满足标准，或者情况一直不明时。向委托方说明理由，改到下次。
标准要在犹豫之前预先定好
- 阵风达到机体抗风性能参考值时，不飞。
- 听到雷声，立即降落。暗云逼近时，中止计划。
- 能见度变短、难以看清机体的位置和朝向时，降落。
- 电池偏冷或发热时，不要直接使用。
日本法规的规定，将在 f6“哪里可以飞，哪里不能飞”中学习。实际运行中，要在法规、机体使用说明书和运营者标准中，遵守最严格的那一个（需确认）。预先确定判断标准的简令，将在 f8“运行团队的基础”中讲解。
本节练习（在课程中完成）
- 傍晚的河滩，云层逼近
小结
- 风向用风吹来的方位表示。西风是 270°，表示的不是风吹去的方向。
- 不只看平均值，还要看阵风。使用抗风性能参考值时，要把阵风也算进去留出余量。
- 飞向上风慢，飞向下风快。风超过机体能力时，即使在 GPS 模式下也会被吹走。
- 雨、雷电、雾、寒冷和炎热各有应对方法。犹豫时偏向等待或放弃，判断标准要在飞行前定好。
在 Lv2 中，你将把风分解为逆风分量和侧风分量，用数值估算空气密度和高度对风的影响，并阅读 METAR、TAF 以及日本气象厅（JMA）的数据来作出判断。
本课术语
- 风向
- 风吹来的方位，以北为 0°（报告中常写作 360°），按顺时针方向测量的角度。西风是 270°，表示的不是风吹去的方向。
- 平均风速
- 在一定时间内（气象观测中多为 10 分钟左右）风速的平均值。只在短时间内变强的阵风，会被这个平均值掩盖。
- 阵风
- 比平均风速突然增强、只持续几秒钟的风。风向也常常骤变，会扰乱机体的姿态和位置。
- 上风
- 风吹来的一侧。飞向上风时，会被风往回推，前进速度下降。
- 下风
- 风吹去的一侧。飞向下风时前进得快，但返回上风时会多花时间和电量。
- 空速
- 机体相对于空气的速度。在逆风中，它比从地面看到的速度（地速）大。
- 地速
- 机体相对于地面前进的速度。风从正前方或正后方吹来时，用空速减去风速（逆风）或加上风速（顺风）。侧风要分解成分量来考虑。
- 抗风性能
- 机体在风中仍能保持姿态和位置的风力参考值。请查阅所用机型的使用说明书，并且不只看平均风速，还要把阵风考虑进去留出余量。
- 积雨云
- 向高空强烈发展的云。可能带来雷电、阵风、短时强降雨和冰雹，应在它靠近之前停止飞行。
- 能见度
- 能看清的距离。雾、雨和黄昏都会使它变短。应在看不清机体的位置和朝向之前结束飞行。
亲自试一试
本页是课程的文字内容。练习和模拟器在课程中运行。
更新于 · 模拟器是用于教学的简化模型