第三章气象环境与无人机飞行安全

无人机是在大气环境中飞行工作，飞行大气环境对民用无人机，特别是民用中小型无人机的安全飞行影响十分显著。因此，本章主要分析气象环境与无人机飞行安全。
第一节大气气象环境
地球表面的大气层按照在不同高度上的空气性质可划分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。对流层最大高度上界是17～18km（低纬度地区），最低高度上界是8～9km（高纬度地区）。大气分层如图3.1所示。


图3.1大气分层情况及对流层、平流层高度



按任务飞行高度分类，无人机可以分为超低空无人机、低空无人机、中空无人机、高空无人机和超高空无人机。其中，超低空无人机任务高度一般在0～100m，低空无人机任务高度一般在100～1000m，中空无人机任务高度一般在1000～7000m，高空无人机任务高度一般在7000～18000m，超高空无人机任务高度般大于18000m。
因此，无人机的飞行环境多数处于大气层中的对流层和平流层，超低空无人机、低空无人机和中空无人机在对流层飞行，高空无人机和超高空无人机在对流层或平流层飞行。本章中各种天气现象均针对平流层和对流层天气特点。掌握这些天气特点便于确保无人机在特殊气象条件下的飞行安全。
一、 对流层
对流层因为空气有强烈的对流运动而得名，它的底界为地面，上界高度随纬度、季节、天气等因素而变化。平均而言，低纬度地区（南北纬30°之间）上界高度为17～18km，中纬度地区（纬度30°～60°）为10～12km，高纬度地区（纬度在60°以上）为8～9km。同一地区对流层上界高度夏季大于冬季。此外，天气变化对对流层的厚度也有一定影响。
相对于整个大气层（大气外层的顶界为2000～3000km）来说，对流层虽然是很薄的一层，但由于大气下密上疏，对流层集中了约75%的大气质量和90%以上的水汽。云、雾、降水等天气现象基本上都出现在这一层，多数无人机也主要在这一层飞行，相对于民航飞机巡航状态，无人机的飞行环境要恶劣很多。




对流层有以下三个主要特征。
（1） 气温随高度升高而降低。对流层大气热量的直接来源主要是空气吸收地面发出的长波辐射，靠近地面的空气受热后热量再向高处传递，因此在对流层，气温普遍随高度升高而降低。
（2） 气温、湿度的水平分布很不均匀。对流层与地面相接，其温、湿特性主要受地表性质的影响，故在水平方向上分布很不均匀，如南北空气之间明显的温差、海陆之间空气的湿度差异等。湿度对无人机空气动力有较大影响。
（3） 空气具有强烈的垂直混合。由于对流层低层的暖空气总是具有上升的趋势，上层冷空气总是具有下沉的趋势，加之温度水平分布不均匀，因此对流层中空气多垂直运动，具有强烈的垂直混合。垂直混合导致各种复杂的大气扰动现象，对无人机飞行造成较大影响。
对流层中，按气流和天气现象分布的特点，可分为下、中、上三个层次。
（1） 对流层下层（离地1500m高度以下）的空气运动受地形扰动和地表摩擦作用干扰最大，气流紊乱。该层气流受地形、温度、湿度等地面因素的影响较大，对流、湍流等交换作用强盛，导致产生各种复杂的大气扰动现象，例如阵风、低空风切变、微下击暴流等，从而对超低空和低空无人机的飞行性能产生较大的影响。
目前的多旋翼无人机、无人直升机主要在对流层下层飞行，这些气象条件对无人机的飞行性能和安全的影响非常显著。此外，该层中还可能出现雾、霾、沙尘、吹雪等影响能见度的天气现象，对无人机的控制、感知、避让、航拍、侦察、测绘等飞行活动产生不小的影响。
（2） 对流层中层（摩擦层顶到6000m高度）空气运动受地表影响较小，气流相对平稳，可代表对流层气流的基本趋势，云和降水大多生成于这一层，不仅会影响中空无人机的气动性能，由于湿度过大或降水的原因，还会给无人机的电路系统带来巨大的危害。因此，中空无人机在飞行前要及时关注气象台天气预报，防止降水等气象条件造成无人机电路系统破坏。
（3） 对流层上层（从6000m高度到对流层顶）受地表影响更小，水汽含量很少，气温通常在0℃以下，各种云主要由冰晶或过冷水滴组成，因此在这一层的中空与高空无人机容易发生积冰的现象，使无人机升力降低，还会影响通信链路，甚至使控制系统失灵，造成严重的危害。
二、 平流层
平流层范围从对流层顶到大约55km的高度上，主要是高空和超高空无人机的飞行范围。平流层中空气热量的主要来源是臭氧吸收太阳紫外辐射，因此平流层中气温随高度增高而升高，整层空气几乎没有垂直运动，气流平稳，故称之为平流层。平流层中空气稀薄，水汽和杂质含量极少，只有极少数的云，故飞行气象条件良好。平流层大气受地表影响极小，空气运动几乎不受地形阻碍及扰动，因此气流运动以及温、湿度分布也比对流层有规律得多。
平流层的环境特点如下。
（1） 平流层底部（12km）温度在-55℃左右，在25km以上大气温度随高度而上升，平流层顶部（55km）可达-3~17℃。
（2） 平流层大气无强烈的对流运动，没有雨、雪、雷、电等气象现象。
（3） 平流层风场一般为均匀风，风向为东风或西风，风速一般为10~25m/s，春秋交变的季节特性明显。
（4） 平流层存在强紫外线和高能粒子。
（5） 平流层的大气运动以水平流动为主，对飞行影响较小。平流层的空气密度较低，在相同迎角下会减小无人机的有效升力，因此无人机在该层飞行时需要更大的动力或平飞速度才能保持巡航状态，对航程和航时都会产生影响。
第二节典型气象条件及对无人机飞行的影响
无人机主要在对流层和平流层飞行。对流层对无人机产生影响的主要气象条件是风和雨，包括阵风、低空风切变、微下击暴流和龙卷风等。平流层主要影响因素是积冰。下面对这几种气象条件成因及影响予以说明。
一、 阵风
阵风的产生是空气扰动的结果。当空气流经地面时，由于地面阻力的影响，低层风速减小，而上层不变，这就使空气发生水平和垂直方向的扰动。如果有丘陵、建筑物和森林等障碍物阻挡而产生回流，会造成许多不规则的空气扰动涡旋。当涡旋的流动方向与总的空气流动方向一致时，就会加大风速； 相反，则会减小风速，所以风速时大时小。当涡旋与空气流动方向一致而加大风速时，会产生瞬时极大风速，这就是阵风。
通常情况下，阵风风速超过平均风速的概率会随着平均风速和地面粗糙度的增大而增加，其风速会超出平均风速的50%。
阵风分为水平阵风和垂直阵风，水平阵风对旋翼无人机安全影响较大，垂直阵风主要影响旋翼无人机的航程和航时。多旋翼无人机的水平抗风能力一般在7m/s。超过这个水平，自驾仪无法调整其稳定飞行姿态，容易导致安全问题。
垂直阵风对固定翼无人机的升力特性产生较大的影响。固定翼无人机在遭遇垂直阵风时，由于风速的突变会在瞬间对无人机的有效迎角和升力产生很大的影响，使无人机飞行姿态发生较大的变化，如果自动控制系统调整时间较长，就会造成无人机飞行事故。
对于无人直升机，遭遇阵风时会导致较大的瞬态载荷和动应力，影响无人直升机旋转部件的疲劳寿命。
二、 低空风切变
美国国家研究委员会（NRC）于1983年对风切变进行定义： 空间两点处的风速差除以两点的距离。而针对低空风切变的常见定义是： 平均水平风经过一个很薄的垂直气层所造成的风速和风向的变化。因此，低空风切变一般是指在600m以下空气层中出现的风向、风速突然变化的现象，它会随气象条件和地形地物的不同表现出不同的强度和形态。
因此，低空风切变对超低空无人机和无人机起降阶段影响较大。
低空风切变的形成原因主要有以下三类： 地面粗糙度大的崎岖地形会造成低空风切变和紊流旋涡； 空气中的急流通过山脉时会在其背面形成低空槽，从而造成强烈的下坡风； 在水面（湖面和海面）附近，陆地风和海洋风环流会造成低强度的风切变，而具有温度差和温度变化、雷暴的冷暖风锋面前后也可能会产生风切变。
由近地面附近的低空急流造成的一种低空风切变最为常见，这类风切变按照低空急流的产生原因可又分为气旋风切变、辐射逆温风切变和地形风切变，它的空间尺度变化范围非常大，从几百米至数百千米，持续时间较久，一般长达几小时。由于近地特性，对机场附近的无人机起降和多旋翼无人机飞行有显著影响。
低空风切变的危险性是多种因素综合作用的结果，包括发动机推力特性、无人机气动特性、飞行高度、飞行速度、飞行阶段、风变场强度和变化以及持续飞行时间等因素，它是衡量变化风场危险程度的标准。
低空风切变由于空间速度变化剧烈且接近地面，在无人机起降阶段高度较低，自驾仪无法快速调整姿态适应变化的风速。且对手动操纵员的反应时间和经验有较高的要求，对无人机起飞降落阶段危害巨大，极易造成无人机飞行姿态发生剧烈变化，飞行高度降低，甚至可能造成灾难性的后果。同时，常规的探测手段也无法探测到低空风切变内部细微的结构。因此，低空风切变被称为影响航空安全的“隐形杀手”。
三、 微下击暴流
微下冲气流也叫微下击暴流，是局部性下沉气流到达地面后产生的一种复杂低空风场，一般存在于数百米到1000m高度。当下冲气流到达地面时，开始向水平方向扩散并可能会绕着下冲气流形成一个或多个水平旋涡气流，水平扩散的气流一般会影响半径1~2km的区域，水平旋涡气流可能会延伸至离地600m的高度，持续时间较短，一般为几十分钟。图3.2为常见的轴对称微下击暴流示意图。


图3.2轴对称微下击暴流示意图



一般情况下，微下击暴流是以下冲气流族的形式出现，即一个下冲气流往往伴随十几个以上的微下冲气流，进而孕育成一系列局地风暴。据统计，伴随风暴所产生的微下击暴流具有很高的出现频率和密度，其中密度最大的为1.79km就会出现一个微下击暴流。
微下击暴流也主要对超低空飞行的无人机和无人机起降阶段影响最为显著。
当无人机预备着陆时，一般会收油门减速降高度。当微下冲气流击中无人机时，突然增强的逆风会令无人机升力增加，此时应急操作是减速以减低升力。之后无人机很快穿过气流中心进入顺风带，顺风又会使无人机升力进一步减小，最后无人机可能因为升力不足或失速坠毁。正确认识微下击暴流并采取合适的手动切换操作或自动驾驶应急操纵策略才能保证无人机的飞行安全。
四、 龙卷风
龙卷风总是在积雨云中出现，但大多数积雨云中并没有龙卷风产生。只有那些发展特别强烈的雷暴云，才有可能形成龙卷风。形成龙卷风时，大气低层（70kPa以下）具有很大的对流性不稳定； 从湿度条件看，龙卷风总是出现在很强的干、湿地区交汇区，如我国的南方地区。
龙卷风的直径一般有25～100m，最大可达1km左右，在空中的龙卷风直径可达10km左右。龙卷风的垂直伸展范围差别很大，有的超过10km，可达15km。有的龙卷风只存在于积雨云中部，从云顶和云下都看不见它。
龙卷风的内部是下降气流，并向外流出； 外部是上升气流，并向内流入。下降气流和上升气流都很强。上升气流流速最大值可达60m/s，大致出现在离地面50m的高度上。由于中心附近空气外流，上空又有强烈的辐散，因此龙卷风中心的气压非常低，可以比周围气压低10%，一般可低至40kPa，最低可达20kPa。
龙卷风对无人机会造成巨大的破坏，主要包括： 
（1） 风压极大，可将无人机的蒙皮彻底撕毁； 
（2） 无人机与龙卷风之间的巨大气压梯度，足以使无人机由内向外爆炸； 
（3） 上升气流极强，能将无人机卷入气流中，导致完全失控。
在一些龙卷风常发生地，需要及时关注天气变化情况，做好预防恶劣天气的措施。在预报龙卷风来临地区，应停止飞行计划，避免造成无人机的损坏。
五、 降水
降水指从云中降落至地面的水滴、冰晶、雪等现象。降水常使能见度降低，减小无人机的空气动力。降水还会对无人机的电路系统造成很大的影响，严重情况下会发生短路现象，造成飞行事故。对于多旋翼无人机和无人直升机以及密封措施不好的固定翼无人机，在严重降水天气应停止飞行计划。
（一） 降水的形成
降水是在云中形成的，但能产生降水的云并不多。因为云滴通常很小，不能克服空气阻力和上升气流的作用而飘浮在空中。只有当云滴增长到足够大时，才能从云中降落至地面而形成降水。如果云中水汽充分，上升运动能持续进行，水汽的凝结或凝华也就不断进行，云滴的密度就会越来越大，并不断增大为雨滴、雪花或其他降水物。因此，降水的形成过程，也就是云滴不断增大而变为降水物的过程。
云滴的增长主要有两种方式，一是云滴的凝结或凝华增长，二是云滴的增长。降水有固态降水和液态降水之分，究竟形成什么样的降水，主要取决于云中和云下的气温。若云中和云下气温都高于0℃，则形成液态降水； 都低于0℃，则形成固态降水或冻雨、冻毛毛雨； 若云内气温低于0℃，而云下气温高于0℃，则降水可以是液态、固态或二者的混合物（如雨夹雪）。有时，地面在降雨，而飞机在空中遇到的是降雪，就是因为地面与空中气温不同。
（二） 降水的分类
降水从形态上可分为固态降水和液态降水两种。固态降水如雪、雪丸、冰丸、冰雹等； 液态降水有雨和毛毛雨。
降水按性质可分为连续性降水、间歇性降水和阵性降水。
连续性降水持续时间长，降水强度变化不大，通常由层状云产生，水平范围较大。卷层云一般不降水，在纬度较高地区有时可降小雪。雨层云、高层云可产生连续性降水。间歇性降水强度变化也不大，但时降时停，多由波状云产生。其中层云可降毛毛雨或米雪，层积云、高积云可降不大的雨或雪。阵性降水强度变化很大，持续时间短，影响范围小，多由积状云产生。其中淡积云一般不产生降水； 浓积云有时产生降水，低纬度地区可降大雨； 积雨云可降暴雨，有时会产生冰雹和阵雪。
（三） 降水对飞行的影响
降水对飞行有多方面的影响，其影响程度主要与降水强度和降水种类有关。
1. 降水使能见度减小
降水对能见度的影响程度，主要与降水强度、种类及无人机的飞行速度有关。降水强度越大，能见度越差； 降雪比降雨对能见度的影响更大。由于毛毛雨雨滴小、密度大，其中能见度也很差，一般与降雪时相当。有的小雨密度很大，也可能使能见度变得很差。表3.1为降水中地面能见度。


表3.1降水中地面能见度



降水种类和强度
大雨
中雨
小雨
大雪
中雪
小雪
地面能见度/km
<4
4～10
>10
<0.5
0.5～1
>1


2. 含有过冷水滴的降水会造成飞机积冰
在有过冷水滴的降水（如冻雨、雨夹雪）中飞行，雨滴打在无人机上会立即冻结。因为雨滴比云滴大得多，所以积冰强度也比较大。冬季在长江以南地区飞行最容易出现这种情况。
3. 大雨会恶化无人机气动性能
大雨对无人机气动性能的影响主要来自以下两方面。 
（1） 空气动力损失。雨滴打在无人机上使机体表面形成一层水膜，气流流过时，在水膜上引起波纹； 同时雨滴打在水膜上，形成小水坑。这两种作用都使机体表面粗糙度增大，改变了机翼和机身周围气流的流型，使无人机摩擦阻力增大，升力减小。相关研究表明，降水使机身和机翼两者的阻力增加5%～20%。
（2） 无人机动量损耗。雨滴撞击无人机时，将动量传给无人机引起飞机速度变化。雨滴的垂直分速度施予飞机向下的动量，使飞机下沉； 雨滴对飞机的迎面撞击则使之减速，严重情况可能使飞机失速。
4. 降雨对电路系统危害较大
由于多数微型和轻型无人机的密封性能较差，且绝大多数多旋翼无人机都是采用电机驱动，因此，降水可能对电路产生较大的危害，甚至造成电路短路，使无人机发生飞行事故。
六、 积冰
积冰是指无人机机身表面某些部位积聚冰层的现象。其主要是由云中过冷水滴或降水中的过冷雨滴碰到机体后冻结形成的，也可由水汽直接在机体表面凝华而成。冬季，露天停放的无人机机身表面有时也会形成积冰。无人机积冰会使无人机的空气动力性能变坏，阻力增大，升力减小，影响无人机飞行的稳定性和操纵性。积冰主要发生在对流层顶层和平流层底部，主要对飞行中的高空和超高空无人机产生影响。
（一） 积冰的形成
当无人机在云中飞行，机体碰到过冷水滴时，如果机体表面的温度低于0℃，过冷水滴就会在机体表面的某些部分冻结而积聚起来形成结冰。此外，无人机由寒冷的高层进入暖湿的低层，也会出现积冰现象。这是由于暖湿气层中的水汽在较冷的机体上发生凝结而形成的，过冷水滴是非常不稳定的，当它受到冲击时会变成固体的冰，在低于0℃的云雨中飞行时均会发生无人机积冰。
（二） 积冰的分类
根据积冰的结构、形状以及对飞行影响程度的不同，可分为明冰、雾凇、毛冰和霜四种。
1. 明冰
明冰形状像冬季地面上常见的薄冰，透明，表面光滑，在无人机上冰结牢固。
明冰通常是在冻雨中或在大水滴组成的温度为0~-10℃的过冷云中飞行时形成的。在这样的云雨中，由于水滴较大，温度相对较高，过冷水滴碰上机体后并不全在相碰处冻结，而是部分在此冻结，部分顺着气流往后流动，互相融合在一起冻结。由于冻结时夹杂进来的空气很少，于是形成牢固、透明、光滑的冰层。
在有降水的过冷云中飞行时，明冰积聚速度很快，冰层很厚，又很牢固，虽有除冰设备也不易使它脱落。
明冰对飞行的危害较大，除改变无人机的气动特性外，积冰较厚时，还可能使无人机的气动中心改变，产生俯仰力矩，使飞行的稳定性变差，冰层破碎后的冰块有时还会打坏发动机。
2. 雾凇
雾凇是由许多粒状冰晶组成的表面粗糙的不透明冰层。
雾凇多形成在温度为-20℃左右的混合云中，在这样低的温度下，过冷水滴通常很小，碰到机体上冻结很快，几乎还能保持原来的颗粒状，所形成的冰如同砂纸一样粗糙。另外，各冰粒之间还存留着空隙，或夹杂着云中的冰晶一起冻结，所以冰层是不透明的。
与明冰相比，雾凇比较松脆，容易除掉，对飞行的危害要小得多。但是，雾凇也会改变无人机的气动特性； 如果无人机没有除冰设备，在云中飞行时间又长，也会危及飞行安全。
3. 毛冰
毛冰表面粗糙不平，但冻结得比较牢固，色泽像白瓷一样，故又称瓷冰。
毛冰多形成在温度为-20～-5℃的过冷云或混合云中。在这种云中往往大小过冷水滴同时存在，形成的冰既有大水滴冻结的特征，又有小水滴冻结的特征，有时还夹带着冰晶一起冻结，所以它是粗糙不透明的。
毛冰对无人机气动特性的影响比明冰大，冻结得又比较牢固，所以对飞行的危害不亚于明冰。
4. 霜
霜是无人机在晴空中飞行时，出现在无人机表面的结霜，由水汽直接在低温的机身表面凝华形成，类似于地面结霜。一旦机身表面增温后，其所附的霜即可消失。
积冰的形状取决于积冰的类型、飞行速度和气流绕过无人机不同部位的特征。积冰的形状一般分为楔形平滑状、槽形粗糙状和无定形起伏状。
楔形平滑状积冰往往是透明冰，一般表现为沿气流方向的积冰，对无人机空气动力学特性影响最小。
槽形粗糙状积冰，是水滴在机翼正面部分未立刻冻结，水量被气流吹离机翼前缘某一距离，在较冷段冻结而成。机翼前缘槽的产生，是因为空速大，由于动力增温使驻点的温度偏离，甚至为正温，离开驻点，温度又变成负值的缘故。这种形状的积冰，一般出现在气温-7~-5℃条件下。它对无人机的空气动力学特性的影响最严重。
无定形起伏状积冰，多为在混合云中飞行时造成，积冰牢固，在长途飞行中有危险，它对无人机空气动力学特性的影响比槽形粗糙状积冰稍好。
（三） 积冰对飞行的影响
在飞行中一旦发生积冰，无人机的空气动力性能就会变差，流线型也会受到破坏，使正面阻力增大，升力和推力减小，影响飞行的稳定性，致使操纵困难。飞行中比较容易积冰的部位主要有机翼、尾翼等，无论什么部位积冰都会影响无人机飞行性能和着陆性能，其影响主要有以下3个方面。
1. 破坏无人机的空气动力性能
飞行中机翼和尾翼前缘的积冰最多。积冰使翼状变形，破坏空气绕过翼面的平滑流动，使升力减小，阻力增大，爬升速度、升限和最大飞行速度降低，失速空速增大，燃料消耗增加，机动性能和着陆性能变差，严重危及飞行安全。
此外，积冰较厚时，还可能会改变无人机重心的位置，影响稳定性。如机翼积冰较厚，会使无人机的重心前移，产生低头力矩。如果左右机翼上表面的冰、雪、霜积存的程度、污染的区域不一致，必然会造成左右升力不一样，形成明显的滚转力矩。如果水平尾翼积冰，除了影响航向外，在着陆时还会产生抬头力矩，导致机头抬头。
2. 降低动力装置效率，甚至发生故障
进气道及发动机积冰会改变无人机的空气动力特性，使进气速度场分布不均匀，还会使气流发生局部分离，引起涡喷式压气机叶片的振动，造成发动机的损坏或熄火。进气口结冰时，进气量受影响，最大推力减小。油箱通气口积冰将造成发动机供油困难，若排气活门积冰，将影响空气和增压系统的正常工作。
3. 影响仪表和通信，甚至使之失灵
无人机天线积冰能破坏天线的形状，引起振动，改变天线的电容和电阻，影响通信，严重积冰时能使天线同机体之间发生短路，甚至使天线折断，造成链路通信中断。另外，天线积冰还可能使磁罗盘失效，这对于在复杂气象条件下的飞行是极其危险的。
七、 影响能见度的天气现象
所谓能见度是指视力正常人白天看清目标物轮廓的最大距离，在夜间则是能看清灯光发光点的最大距离。影响能见度的天气实质为固态或液态微粒，这种天气现象直接影响无人机的控制、感知、避让、航拍、侦察、测绘等飞行活动。这些天气现象包括雾、霾、烟幕、沙尘暴、吹雪等。
（一） 雾
辐射雾： 地面辐射降温，形成贴地逆温，此时水汽不易向上空扩散。随着贴地空气进一步冷却，积存的水汽凝结形成雾。一般夜间形成，日出前后最浓。
锋面雾： 随锋移动，呈带状分布。锋前雾主要是锋上较暖雨滴降至锋下冷空气中蒸发后使冷空气达到饱和而产生； 锋后雾则由暖湿空气移至原由冷空气控制的地表经冷却而产生。
上坡雾： 湿空气沿山坡爬升时形成。
城市雾： 大城市工业区吸湿性凝结核增多和水汽源的影响。
（二） 霾
大量细微的干尘粒或盐粒烟幕（由燃烧或化学反应生成的大量极小固态微粒聚集于近地面层）水平能见度小于10km。一般出现于逆温层下，各霾层间水平能见度良好，而倾斜能见度和垂直能见度弱。在霾层中飞行，可见光设备和基于机器视觉技术避障的无人机较难完成任务。
（三） 沙尘、吹雪
沙尘包括沙尘暴、扬沙和浮尘。沙尘暴水平能见度小于1km，一般伴随冷锋强雷暴天气； 扬沙的水平能见度为1～10km； 浮尘的水平能见度为10km以下。
在风沙中飞行，由于能见度恶劣，易造成迷航、着陆困难。沙粒间及沙粒与飞机间摩擦易产生静电，可干扰无线电通信和无线电罗盘。沙粒可磨损机体表皮，如果沙粒进入机体和发动机，会造成机件磨损、油路堵塞。沙尘伴有大风，对无人机增稳系统挑战性较高。
对于起降阶段的无人机，无线电遥控的操纵员对无人机飞行姿态的判断一般是通过肉眼直接观察的，因此能见度较低会对操纵员的观察造成很大的干扰，无法第一时间正确了解无人机的飞行状态，就会对无人机的操纵带来延误和失误，甚至使无人机失去控制。
第三节危险天气评估
无人机起飞、降落和空中飞行的各个阶段都会受到气象条件的影响，不同天气现象对飞行的影响情况也各有不同，同一天气现象也会因为强度级别不同对无人机造成不同程度的影响，因此对危险天气的评估与辨别必须要了解各种天气现象对飞行的影响以及天气现象的等级划分标准。
一、 风
（一） 风力等级划分
风速的大小常用几级风来表示。风的级别是根据风对地面物体的影响程度而确定的。在气象上，目前一般按风力大小划分为12个等级，表3.2为各级风对应的名称、风速以及陆地上的地面物象。
一般多旋翼无人机的抗风等级是4级，20kg级固定翼无人机的抗风等级是6级。在抗风能力内，也需要考虑自驾仪系统的姿态限制参数，做好应急方案。在超过设计水平的风级时，应取消飞行计划，确保无人机安全。


表3.2风力等级划分标准



风级
名称
风速/（m/s）
风速/（km/h）
陆地地面物象
0
无风
0.0～0.2
<1
静，烟直上
1
软风
0.3～1.5
1～5
烟示风向
2
轻风
1.6～3.3
6～11
感觉有风
3
微风
3.4～5.4
12～19
旌旗展开
4
和风
5.5～7.9
20～28
吹起尘土
5
清风
8.0～10.7
29～38
小树摇摆
6
强风
10.8～13.8
39～49
电线有声
7
劲风（疾风）
13.9～17.1
50～61
步行困难