飞机运行过程中可能会遇到各种特殊恶劣气候环境，包括极端高低温、结冰、突风、雷电、高强辐射场（HIRF）、低能见度（雾、尘、雨、雪等）、火山灰或沙尘暴等，这些特殊气候环境对飞机的运行会造成不同程度的影响。据统计，有14%的民航事故是由恶劣天气引起的，其中又有34%的灾难性事故与天气有关。为了保证飞机在遭遇恶劣天气时能有一定的承受能力，并及时作出规避，不论飞机适航性要求和运营要求，还是飞机在研制取证和运营过程中，均会考虑特殊恶劣天气对飞机的影响。
1. 高温、低温环境
高温、低温环境是飞机运行所遇到的最为常见的环境，在世界各地运行的航空器可能经历的极端低温环境温度在-55℃以下（11km以上恒温层大气温度为-56℃），极端高温环境温度也可能在+60℃以上。飞机机载电子电气设备、液压系统、燃油系统等正常工作也有一定的温度限制。温度太低会导致电子电气设备无法正常启动、液压油或燃油结冰，温度太高也会导致电子电气设备性能下降、结构材料承载能力下降。
CCAR 25部25.1309(a)款要求航空器机载设备、系统及其安装必须保证在各种可预期的运行条件下能完成预定功能，这里“可预期的运行条件”就包括预期运行条件下的极端高温和极端低温条件，并需要进行极端高温和极端低温环境条件下的试验验证，并制定飞机运行的温度包线，同时还需要确定其停放环境的温度限制，后者通常比前者温度范围小，这是因为飞机运行过程中有环控系统进行调温，而在停放时可能面临低温冷透后的再启动问题。
2. 结冰天气
结冰天气严重危害飞行安全，其危害是多种多样的。例如，机、尾翼结冰，破坏其气动外形，致使飞机丧失升力和操纵性；螺旋桨结冰，其外形改变，致使飞机丧失推力；发动机进气道结冰，可能使发动机丧失推力；飞机操纵面、刹车及起落架结冰，可能影响其正常功能；旋翼桨叶上结冰，多寡不均，可能导致直升机失去平衡，增强振动水平；飞机动压管结冰，使飞行速度与高度表读数失真；飞机天线结冰，致无线电及雷达信号丧失等。
20世纪80年代以来，飞机防除冰问题引起了国际航空界广泛关注。各国适航当局发布防除冰适航性要求，例如FAR 25.1419“防冰”要求必须通过飞行试验验证FAR 25部附录C中确定的连续和间断的最大结冰状态下安全飞行的能力，同时必须具备探冰和作动机体防除冰系统的方法。在设计上，为克服飞机高空飞行遭遇机翼结冰问题，允许结冰条件下飞行的民机的机翼上都装有防除冰设施，包括电加热或热空气除冰设施、除冰套除冰设施等。
1994年10月美国老鹰航空ATR-72客机空难后，FAA意识到一种更为严重的结冰天气（过冷大水滴（SLD），包括冻雨或冻毛毛雨）严重危害到了飞机的飞行安全，且现阶段25部附录C结冰气象条件已无法覆盖SLD结冰天气条件。经过20年的研究，FAA与2014年11月发布了25-140号修正案，新增了FAR
25部附录O“SLD结冰条件”及相关适航性要求。
然而，目前世界上运行的飞机的防除冰系统还都是按照25部附录C结冰条件进行设计，不具备在过冷大水滴结冰条件下安全运行的能力，因此一旦遇到严重结冰天气，尤其是冻雨天气，一定要停飞或绕飞，禁止飞入该种结冰环境。
3. 突风天气
据统计，突风（包括大侧风、顺风和风切变）与30%以上的进近及着陆事故和15%的可控飞机撞地（CFIT）事故相关。风切变是4%的进近及着陆事故的主要诱因，它也是造成重大伤亡事故的第九大原因。2014年7月23日台湾复兴航空1架GE222班机（ATR72型客机）空难就是因为降落时遇上了突风。
大风天气往往给航班运行带来不利影响，甚至导致大量航班延误或取消。一般来说，影响飞机飞行的风大约有5种：
逆风：即迎面吹向飞机的风，对飞机起飞和降落有利，一般在逆风情况下起飞或降落。
顺风：即从飞机后面吹来的风。飞机通常会避免在顺风情况下起飞或降落。
侧风：即从侧面吹来的风。飞机降落时如遇到侧风剧变，可能偏离跑道中线。
风切变：即大气中不同两点之间的风速或风向的剧烈变化。对飞机起飞和着陆安全威胁最大的是低空风切变。
湍流：它是由大气快速不规则地流动所引起的，使飞机产生颠簸。
CCAR 25部25.341“突风和紊流载荷”和附录G分别给出了飞机离散突风设计准则和连续突风设计准则，要求在飞机飞行载荷设计过程中需要充分考虑突风和紊流载荷。其中，离散突风设计中，必须考虑海平面上参考突风速度为17.07米/秒(56.0英尺/秒)当量空速（EAS）的正负突风；连续突风设计中，必须考虑在0到9140米（30000英尺）的高度区间上真实突风速度25.90米/秒（85英尺/秒）。
按照上述适航性要求设计和验证的飞机都有一定的抗突风能力，而且飞机越大抗突风能力也越强。飞机在取证时，都要进行大侧风试飞，验证飞机的扛侧风能力，并确定飞机的侧风风速限制。
飞机制造的过程也应该按照一定的标准，比如：HB 7122.1-1994(2017) 民用飞机机载设备气候环境试验箱（室）检定方法等标准，在融融网平台就有。融融网隶属于华质卓越生产力促进（北京）有限公司，华质卓越生产力促进（北京）有限公司是中国航空综合技术研究所的全资子公司，航空工业集团唯一的军民融合服务平台，由中国航空综合技术研究所主办。现已上线六大子频道：融融标准、融融搜课、融融软件、融融元器件、融融标准件、融融设备共享等。
