编者按：
笔者在七年前曾经写过一篇名为《两步法操作气象雷达》的帖子。当时笔者是基于最普遍装备的柯林斯WXR-2100雷达的V1版本总结的一些经验写作的。
前段时间笔者与柯林斯公司的雷达专家交流，请教了WXR-2100雷达V1和V2两个版本的异同。尤其是V2版本针对我们飞行常见的问题所做的改进，让笔者深感受益匪浅。下面笔者以问答的形式，向大家做一个报告。
感谢各位专家的不吝赐教，我们的每一分努力都在让飞行变得更加安全。
V2雷达自动模式相对于V1雷达新增加了6个危害天气标识的功能：
1.雷雨核心区分析及加强显示。
2.快速成长雷雨形成的强颠簸区的标识。
在雷雨成长期后段，会出现每秒20-30米，每分钟6000英尺快速上升的情况，从而对雷雨上方空气造成挤压形成强颠簸区，这种强颠簸区非常危险，对飞行的威胁性很大，V2雷达会用扇面红点（如测试界面上的图形）把这个强颠簸区标识出来。这个功能对我们飞行员有很大帮助，因为系统通常都是在黑色或绿色区域标识出强颠簸区，在传统观念里黑色区域属于安全区域，其实这些所谓安全区域很可能隐藏着潜在的威胁。V2雷达的设计理念之一就是尽可能帮机组把潜在的威险标识出来。
3.两级颠簸的显示， 重度颠簸（连成片的紫色）和轻度颠簸（星星点点的紫色）。 V1雷达只有重度颠簸的显示。
4.中高度雷雨威胁分析标识（闪电区域威胁标识）。
5.成熟期雷雨威胁分析标识。
所有对飞行有威胁的天气情况都会在成熟期发生， 云内闪电、云对云闪电、云对地闪电、强对流、冰雹抛撒等，所以成熟期雷雨是最有威胁的一个阶段，V2雷达会用红点标识出成熟期雷雨以及其外围附近有威胁的区域。
6.高空砧状云顶威胁分析标识。（高空冰雹威胁标识）
砧状云属于体积非常大的成熟期积雨云，通常伴随有高空冰雹和高空闪电，是极具威胁的天气目标。V2雷达会把它标识出来，同时会标识出冰雹抛撒的方向和大致区域。
（一）如何区分V1和V2版本雷达
笔者：我们所说的V1、V2版本都是针对WXR-2100雷达而言的是吗？
专家：是的，这两个版本都是针对WXR-2100而言的。
笔者：如何区分这两个版本的雷达呢？
专家：最直观的办法是看雷达测试图形，有白箭头指的这两块扇面红点图像的就是V2版本。(适用于Boeing机型)
笔者：V1和V2版本是否对应WXR-2100和WXR2100A雷达？
专家：WXR-2100雷达V1和V2两个版本，WXR2100A雷达只有V2版本。
V1版雷达测试图像
V2版雷达测试图像
笔者：两个版本的雷达只是软件不一样吗？
专家：硬件也有区别。因为加入了垂直扫描，所以天线驱动组件和处理器部分都跟V1版本有区别。我们目前有两种，一种是老版V1升级上来的，还有一种是最新的WXR-2100A装在MAX上的。WXR-2100A的软硬件都有很大区别。
（二）针对含水量较低云体的探测
笔者：其实就算是老版本，在夏季中国绝大部分地区也是很可靠的。但在冬春季或者大西北（譬如南疆）干旱地区可能需要机组再灵活变通一下。
专家：V2雷达加入了垂直扫描，会对前方的目标进行垂直扫描，加强了对天气目标的分析，可以显示更精确的天气。同时可以把快速呈上的雷雨上方形成的强颠簸区给标识出来。
另外WXR-2100多波束扫描雷达的自动模式针对低反射雷雨有专门的补偿功能，由于雷雨对雷达波的反射率有很强的时间性和地域性，时间性是指在一年四季春夏秋冬，不同的季节的雷雨会有不同的反射率。地域性是指不同地域的雷雨有差异非常大的反射率，如南方和北方，低纬度和高纬度，陆地和海洋，Multiscan WXR-2100雷达内部有专门的全球气象雷达数据库，系统根据飞机所在地理位置和季节时间调用全球气象模型数据库对雷雨的反射率进行相应的补偿。是运用大数据来解决不同区域、不同季节雷雨反射率的差异性问题，特别是针对低反射雷雨的补偿。
笔者：我曾经和一位遭遇雷击的机长聊过。他当时使用V1版雷达“天线自动+增益校准”的模式（副驾驶增益+1）。
起飞前看空中全部都是绿区，进云后雨量增大，突然出现了几个小范围的黄区，出现积冰，然后出现类似小冰雹的敲击声。
落地后发现被雷击了。如果是V2雷达他应该大概率能避免这种遭遇了。
专家：有帮助的，V2的核心威胁增强显示和中高度雷雨威胁分析标识（闪电区域）都会有很大的帮助。像这种既有与又有冰晶的情况，再加一些轻度的对流活动，肯定很容易遭到雷击。V2雷达就能给他预警了。
另外要注意在刚起飞爬升阶段，可能会碰到 Bright Band亮带的情况，亮带通常会发生在零度等温线往下3000英尺左右的区域，在层云降雨或者下雪天，当雪花或冰晶飘降到零温度线附近外表融化，冰晶/雪花外表会裹着一层水从而形成湿性冰雹，湿性冰雹有很强的反射率，会在零温度层附近形成一个很强的反射带，在ND上会突然出现黄色或红色的大片显示，雷达操作方面建议可以把增益调低一个颜色级别来观察一下前方是否存在有雷雨核心区以及所在位置。注意在观察完前方雷雨情况后，记住一定要把增益调回的CAL校准为以确保后续雷达探测的准确性。
拓展知识：核心威胁分析 （雷达自动模式）
V2版本新增加了“核心威胁分析”功能。当雷达发现某个云体对流活动比通常显示的降水水平更强烈时，该目标显示的颜色水平会被上调。通俗的讲，同等强度的回波前提下，对流云体的颜色水平会比普通降水云层更高。
拓展知识：中高度雷雨威胁分析标识 （雷达自动模式）
在积云阶段末期，云体的中等高度可能已经存在闪电，但云体的高高度部分可能还不存在对流。V2版雷达的“中高度雷雨威胁分析标识”功能会用小红点来标识存在雷击威胁的区域。V2版红点会标识在雷雨的范围之内，代表这些雷雨随时会发生闪电。
83%的闪电雷击都是发生在零度等温线往上5000英尺，往下2500英尺的7500英尺的范围内，也就是5℃至-10℃温度层。
机组应当尽量缩短在零度等温线附近飞行的时间。飞机高于零度等温线10000英尺后“中高度雷雨威胁分析标识”功能也就不再显示了。
（三）“湿顶边界”带来的麻烦
笔者：比较容易惹麻烦的是“湿顶边界”功能，远处看没有，飞到近处突然蹦出来一块天气。可能就把机组提前申请好的绕飞路线封上了。这个在V2版本上有改进吗？
专家：V2雷达在这方面也做了改进。您要是有机会飞V2雷达麻烦也观察一下看看改进效果怎么样？
笔者：是边界高度调整了吗？我们这V2雷达的飞机很少，下次我也注意观察一下。
专家：边界高度没有调整，但是V2雷达会计算雷雨成长的速度并预判可能的高度。
笔者：我个人经验哈。这个“湿顶边界”功能最大的影响还不在于雷雨成长的变化。影响更大的是两个因素：
其一，远近距离上雷达对湿顶的认定高度不同。
其二，飞机脱离巡航高度，开始进场下降，主动进入了原本的“湿顶边界”内。雷雨突然“跳”出来，打乱机组之前规划的绕飞路线。
专家：
第一个问题，根据厂商的介绍，我们的雷达在大概120海里可以测量雷雨湿顶高度，从而决定这个雷雨是否对航路有影响以及是否显示。V2版雷达加入了垂直扫描功能，探测的精度也大大提高了。
第二个问题，V1雷达的确存在巡航改下降时对下方天气不了解的情况。所以我们建议V1雷达在巡航改下降时可以把雷达自动转为手动，对下方航路天气先手动扫描以下，了解下方天气。如果下方没有天气可以转回自动往下飞。
如果下方有天气，可以保持手动一直到22000FT，到22000FT以下再打回自动，这个时候雷达自动模式就没有静谧简洁驾驶舱功能了，会显示所有天气。
扩展知识：静谧简洁驾驶舱和6000英尺湿顶边界
为了降低巡航阶段机组的工作负荷，柯林斯雷达设计了“静谧简洁驾驶舱功能”。如果某个云体的湿顶与飞机高度相差超过6000英尺，那么这个云体会被软件认定为不具备威胁，其回波就不会被显示在ND上。
扩展知识：湿顶
湿顶是指云体能被雷达探测到的最高位置，由于高空云体主要成分是反射率较低的冰晶，所以真实的云顶会高于湿顶。
同理，随着飞机接近云体，云体更高位置的回波也能被接收到，软件认定的湿顶高度也可能升高。
（四）冰晶结冰和对HIWC的探测
笔者：视频（之前录制的《冰晶结冰》教学视频）太长我就长话短说了哈。国外回溯空停案例，发现很多空停雨对流云顶端和侧方云砧中的高冰水区HIWC有关。国内暂时还没有权威的统计，但也出现过冰晶结冰导致发动机喘振的案例。根据我们网课制作前后大家的反馈来看，冰晶结冰导致的发动机和全温异常，远远比大家想象中的更为常见。
我们现在都感觉气象雷达对HIWC的探测很不给力。
专家：这个问题我们在飞行的雷达培训中也有介绍，如果飞机机载比较高的高度譬如33000FT以上，如果雷达自动模式显示有大面积绿色或者是一片绿色跟着飞机走的情况，建议就要尽量避开，也可以把雷达打手动，对着绿色下方扫一扫，如果扫到红黄色雷雨核心区就说明上方的绿色区是冰晶区，需要尽快绕飞离开。
笔者：为什么高冰水区可能出现“绿区跟着飞机走”的现象呢？
专家：这个是厂家给的说法。我理解是有与冰晶对雷达波有漫射作用，只能反射很少回波，所以探测距离也就比较近。当飞机往前飞，衰减变弱，远处的绿色回波冒出来，感觉就好像一篇绿色跟着飞机在走。
（五）总结：
笔者：这样看的话，过分迷信“天线自动+增益校准”的组合是不太靠谱的。
专家：“天线自动+增益校准”只是我们强烈推荐在大多数情况下使用的模式。实际飞行过程中还是要依赖于飞行员的经验和操作技巧。有经验的飞行员我们也是建议可以自动和手动切换使用，从而对前方天气进行一个综合评估。毕竟天气复杂多变，雷达系统对于飞行来说就是个辅助工具。飞行员的经验实际上是最重要的。
我们自动模式设计的初衷是尽量为飞行员减少负担和工作量，所以设计相对保守一些，有些时候的确是可以灵活使用。这就是为什么我们雷达保留了纯手动模式。
（六）反馈：
笔者：很巧今天飞的刚好是V2版本的飞机。今天这个绕飞还是比较典型的。
管制员主动询问我们要不要绕飞，因为航路左侧有特殊活动禁止进入，只能向右侧绕飞。当时用“天线自动+增益校准”的组合扫描完全没有信号，后续有了一些散碎的信号。
用“天线人工+增益最大”扫描，可以看到成串的典型雷雨回波图像。
距离再飞近一些，自动方式下回波开始逐渐显现。进入80海里范围内，自动与人工扫描获得的图像就基本一致了。
个人感受，雷达的硬件尚有余力，软件的处理能力限制了雷达的能力上限。
专家：雷达波束有衰减的物理特性，在远端衰减强，反射弱；随着越飞越近，衰减会越来越弱，反射会越来越强。我们的雷达是从80海里开始显示较为准确的天气的。从80海里开始雷达STC功能启动，可以保持80海里内的雷雨强度显示基本一致。
还有由于雷达波束是发散的圆锥体，距离越远波束的直径就越大，采样分辨率就越低。距离近了以后波束变窄，直径变小，采样分辨率会提高。这也是造成雷达80海里开始显示准确天气的原因。
扩展知识：
WX2100雷达使用宽度为3.5°的波束，在80海里距离上波束的宽度就已经达到28000英尺了。所以距离越远，扫描云体的解析度就会越低。
V2版雷达的“波束至波束功率比较”技术在120海里开始测量雷雨湿顶，在80海里距离获得比较精确的湿顶高度。这是大多数飞行员喜欢的绕飞决策的距离。
拓展知识：
在本案例中笔者使用了一种人工扫技巧，得以在更远的距离上粗略判定一个云体的性质（是否为对流云体）和位置。
具体如下方视频所示：
（1）先设定“人工扫描+增益最大”。
（2）自地面杂波开始向上扫描，至云体湿顶完全脱离雷达波束的3.5°椎体结束。
（七）个人感受：
（1）听专家讲解前，笔者对于V1和V2版的差异是很懵懂的。经过实际飞行体验，V2版本的雷达对于80海里范围内的对流云体探测的可靠性确实有很大的提高。尤其是“核心威胁分析”功能很接近我们平常评判对流云体的“站着or躺着”的经验。
（2）将雷达由V1升级到V2版本需要硬件和软件两方面的改装。对于737NG这样已经停产的机型而言，国内机队进行升级的积极性估计不会很高。
（3）雷达软件自动方式更注重强化80海里以内的精确显示。在国内复杂的管制环境下可能会让机组陷入被动。在更远距离上有经验的飞行员使用人工方式可以更早的获得雷雨区域和位置信息。
（4）过分的迷信“天线自动+增益校准”的组合是不靠谱的，使用V1版本的雷达在干旱区域或含水量较低的云中飞行问题尤甚。
（5）不管是什么型号的雷达，自动亦或人工模式，使用“两步法”操作，即先对目标定性（是否为对流云体），再对目标强度定量，一定是更稳妥的方案。单纯以“绿黄红”的颜色制定绕飞计划是可能吃亏的。
