Павел Астапенко - Вопросы о погоде
Таким образом, «сложные метеоусловия» – понятие условное, его нормативы связаны с квалификацией летного состава, техническим оснащением самолетов и оборудованием аэродромов.
12.9. Что такое сдвиг ветра и как он влияет на полеты самолетов и вертолетов?
Сдвиг ветра – это изменение вектора ветра (скорости и направления ветра) на единицу расстояния. Различают
вертикальный сдвиг ветра и горизонтальный. Вертикальный сдвиг принято определять как изменение вектора ветра в метрах в секунду на 30 м высоты; в зависимости от направления изменения ветра относительно движения самолета вертикальный сдвиг может быть продольным (попутным – положительным или встречным – отрицательным) или же боковым (левым или правым). Горизонтальный сдвиг ветра измеряется в метрах в секунду на 100 км расстояния.
Сдвиг ветра является показателем неустойчивости состояния атмосферы, способной вызывать болтанку самолета, создавать помехи полетам и даже – при некоторых предельных значениях его величины – угрожать безопасности полетов. Вертикальный сдвиг ветра более 4 м/с на 30 м высоты считается опасным для полетов метеорологическим явлением.
Вертикальный сдвиг ветра, кроме того, влияет на точность приземления самолета, выполняющего посадку (рис. 58). Если пилот самолета не будет парировать его воздействие работой двигателя или рулями, то при переходе снижающегося самолета через линию сдвига ветра (из верхнего слоя с одним значением ветра в нижний слой с другим его значением), вследствие изменения воздушной скорости самолета и его подъемной силы, самолет сойдет с расчетной траектории снижения (глиссады) и приземлится не в заданной точке взлетно-посадочной полосы, а дальше или ближе ее, левее или правее оси ВПП.
12.10. Как определяют наличие сдвига ветра и его величину?
Определение вертикального сдвига ветра в районе аэродрома – одна из сложных проблем авиационной метеорологии. Обычные технические средства определения скорости ветра на высотах для этого непригодны из-за слишком больших погрешностей. Установка на аэродроме высоких мачт с приборами для точного измерения ветра исключается по соображениям безопасности полетов. Бортовое оборудование самолетов позволяет только качественно определить наличие сдвига ветра на глиссаде, без точной его количественной оценки. Для точного же расчета вертикального сдвига ветра используются установленные экспериментальным путем зависимости между скоростью и направлением ветра на различных уровнях в условиях данного аэродрома.
12.11. Что такое обледенение самолетов и в чем его опасность?
Обледенение самолета, то есть отложение льда на его поверхности или на отдельных деталях конструкций, на входных отверстиях некоторых приборов, происходит чаще всего во время полета в облаках или дожде, когда переохлажденные капли воды, содержащиеся в облаке или осадках, сталкиваясь с самолетом, замерзают. Реже бывают случаи отложения льда или изморози на поверхности самолета вне облачности и осадков, так сказать в «чистом небе». Такое явление может иметь место во влажном воздухе, который теплее наружной поверхности самолета.
Для современных самолетов обледенение уже не представляет серьезной опасности, так как они оснащены надежными антиобледенительными средствами (электрообогрев уязвимых мест, механическое скалывание льда и химическая защита поверхностей). Кроме того, лобовые поверхности самолетов, летящих со скоростью более 600 км/ч, сильно нагреваются вследствие торможения и сжатия воздушного потока, обтекающего самолет. Это так называемый кинетический нагрев деталей самолета, из-за которого температура поверхности самолета сохраняется выше точки замерзания воды даже при полете в облачном воздухе со значительной отрицательной температурой.
Однако интенсивное обледенение самолета при вынужденном длительном полете в переохлажденном дожде или в облаках с большой водностью представляет реальную опасность и для современных самолетов. Образование плотной корки льда на фюзеляже и оперении самолета нарушает аэродинамические качества воздушного судна, так как происходит искажение обтекания поверхности самолета воздушным потоком. Это лишает самолет устойчивости полета, снижает его управляемость. Лед на входных отверстиях воздухозаборника двигателя уменьшает тягу последнего, а на приемнике воздушного давления – искажает показания приборов воздушной скорости и т. д. Все это очень опасно при несвоевременном включении антиобледенительных средств или при отказе последних.
По статистике ИКАО, из-за обледенения ежегодно происходит около 7% всех авиационных катастроф, связанных с метеорологическими условиями. Это немногим меньше 1% всех авиакатастроф вообще.
12.12. Существуют ли воздушные ямы?
В воздухе никаких участков пространства с вакуумом, или воздушных ям, существовать не может. Но вертикальные порывы в неспокойном, турбулентно возмущенном потоке вызывают броски самолета, создающие впечатление его проваливания в пустоты. Они-то и породили этот термин, в наши дни уже выходящий из употребления. Болтанка самолета, связанная с турбулентностью воздуха, вызывает неприятные ощущения у пассажиров и экипажа самолета, затрудняет полет, а при чрезмерной интенсивности может представлять и опасность для полета.
12.13. Что такое потолок самолета?
Это наибольшая высота, на которую может подняться самолет при определенном режиме полета. Потолок самолета зависит от его конструкции, рассчитанной на стандартные условия состояния атмосферы.
При горизонтальном полете двигатели самолета имеют некоторый запас мощности – избыток тяги, используя который можно набирать высоту, то есть иметь в полете некоторую вертикальную скорость. Высота, на которой у самолета иссякает избыток тяги и вертикальная скорость становится равной нулю, и есть теоретический потолок самолета. Однако на такой высоте устойчивость и управляемость самолета становятся недостаточными, и в интересах обеспечения безопасности полетов пользуются практическим потолком, или так называемой предельно допустимой высотой полета, на которой максимальная вертикальная скорость равна для реактивных самолетов 5 м/с, а для поршневых 0,5 м/с.
В реальной обстановке конкретного полета практический потолок может несколько изменяться в зависимости от фактически наблюдающихся атмосферных условий, отличных от расчетных значений стандартной атмосферы.
12.14. Как зависит от метеорологических условий предельно допустимая высота полета?
Для современных самолетов, летающих с дозвуковой скоростью, предельно допустимая высота полета возрастает на 50 м на каждый градус отрицательного отклонения температуры на этой высоте от значений ее в СА и, наоборот, она понижается на 50 м на каждый градус положительного отклонения температуры воздуха от СА. Таким образом, чем ниже температура воздуха на высотах, тем выше практический потолок, или предельно допустимая высота полета самолета. Для сверхзвуковых самолетов отклонение температуры воздуха от СА дает приблизительно в два раза больший эффект – каждому градусу отклонения температуры соответствует 100 м изменения высоты.
12.15. Что такое «число М»?
Это характеристика сжимаемости воздушного потока. Число М отражает отношение воздушной скорости к скорости звука. Скорость звука в атмосфере, как известно, возрастает с ростом температуры воздуха. Число М, следовательно, зависит не только от скорости перемещения самолета в воздухе, но и от температуры воздуха. При равенстве значений воздушной скорости и скорости звука число М = 1. Поэтому при М < 1 режим полета самолета считается дозвуковым, а при M>1 – сверхзвуковым. Так как характер обтекания самолета воздушным потоком зависит от степени сжимаемости последнего, то число М является еще и характеристикой воздушного потока: при М < 0,5 поток – несжимаемый дозвуковой, при 0,5 ≤ ≤ M < 0,8 – сжимаемый дозвуковой, при 0,8 ≤ М < < 1,2 – околозвуковой, при 1,2 ≤ М < 5 – сверхзвуковой, а при М > 5 – гиперзвуковой.
От значений числа М зависят такие важнейшие характеристики самолета, как подъемная сила, лобовое сопротивление, предельно допустимая скорость полета. У сверхзвуковых самолетов, кроме того, число М определяет угол, под которым распространяется за самолетом ударная (звуковая) волна. Синус угла между направлением полета сверхзвуковых самолетов и фронтом ударной волны – величина обратно пропорциональная числу М.
12.16. Что представляет собой звуковой удар, возникающий за сверхзвуковым самолетом?
