Влияние атмосферных явлений на деятельность гражданской авиации

Ветер - движение воздуха по отношению к земной поверхности. Он характеризуется скоростью (в м/с или км/ч) и направлением. Направление ветра, принятое в метеорологии (откуда дует), отличается от аэронавигационного (куда дует) на 180°.

Непосредственной причиной возникновения ветра является неравномерное распределение давления по горизонтали.

Наиболее сильные ветры отмечаются в области струйных течений; скорость ветра в них превышает 100 км/ч. Ось струйного течения с максимальной скоростью ветра чаще всего располагается на 1000- 2000 м ниже переходного слоя, отделяющего тропосферу от стратосферы. Толщина тропосферы колеблется от нескольких сот метров до 1-2 км. В этом слое падение температуры с высотой замедляется.

Преобладающим направлением струйных течений является западное. Над РФ струйные течения чаще всего наблюдаются над Дальним Востоком, центральной частью европейской территории, Уралом, Западной Сибирью и Средней Азией. Скорость струйного течения вблизи оси достигает 300 км/ч.

Местные ветры - воздушные течения, возникающие и приобретающие типичные свойства под влиянием местных физико-географических и термических условий. Над территорией РФ наблюдаются следующие основные типы местных ветров.

Бризы - ветры с суточной периодичностью, возникающие по берегам морей и больших озер, а также на некоторых больших реках.

Горно-долинные ветры - местная циркуляция воздуха между горным хребтом и долиной с суточным периодом. Горно-долинные ветры наблюдаются во всех горных системах и особенно хорошо выражены в ясную погоду летом.

Бора - сильный холодный ветер, направленный с прибрежных невысоких гор (высотой до 1000 м) на море. Бора распространяется в глубь моря на несколько километров, а вдоль побережья - на несколько десятков километров.

Фен - теплый сухой ветер, направленный с гор, часто сильный и порывистый. При фене на наветренной стороне хребта наблюдаются сложные метеорологические условия (облачность, осадки, плохая видимость), на подветренной стороне, наоборот, - сухая, малооблачная погода. Фены чаще всего наблюдаются в Закавказье, на Северном Кавказе и горах Средней Азии.

Афганец - жаркий и очень пыльный ветер южного и юго-западного направления. При афганце видимость на большой территории сильно ухудшается, затрудняя полеты самолетов и особенно их взлет и посадку. На юге Таджикистана и юго-востоке Туркменистана афганец наблюдается во все времена года.

 

3. Опасные для авиации явления погоды

 

К атмосферным явлениям, опасным для авиации, относятся грозы, шквалы (порывы ветра от 12 м/сек и выше, штормы, ураганы), туманы, обледенение, ливневые осадки, град, метели, пыльные бури, низкая облачность, турбулентность воздуха, вызывающая болтанку. Еще следует упомянуть опасность разрядов статического электричества в облаках, снежные заносы, слякоть и гололед на взлетно-посадочной полосе и коварные изменения ветра в приземном слое над аэродромом, называемые вертикальным сдвигом ветра.

• Гроза - атмосферное явление, при котором наблюдаются многократные электрические разряды (молнии) между облаками или между облаками и землей, сопровождаемые звуковым явлением - громом. Обычно при грозе наблюдаются обильные осадки в виде дождя, града и в очень редких случаях в виде снега.

Иногда отмечаются грозы и без осадков; их называют сухими грозами.

Грозы бывают двух основных типов: внутримассовые и фронтальные.

Внутримассовые грозы образуются во влажном и неустойчивом воздухе внутри воздушных масс. Наиболее распространенной внутримассовой грозой является тепловая, или местная гроза, возникающая в результате нагрева воздуха от подстилающей поверхности. Тепловые грозы возникают летом после полудня и рассеиваются вечером. Внутримассовые грозы обычно возникают изолированно или располагаются друг от друга на расстоянии 20-30 км, поэтому самолет их может свободно обходить.

Фронтальные грозы развиваются на холодных и теплых фронтах.

Грозы на холодных фронтах - наиболее сильные; они возникают вследствие мощного подъема теплого воздуха по клину холодного воздуха. В результате в передней части холодного фронта в теплое время года образуются мощные кучево-дождевые (грозовые) облака с ливнями, нередко с градом и со шквалами, достигающими ураганной силы.

Грозы на холодном фронте усиливаются во вторую половину дня и ослабевают во второй половине ночи и утром.

Грозы на теплом фронте - сравнительно редкое явление; они развиваются в теплом неустойчивом воздухе, восходящем по клину холодного воздуха. Кучево-дождевые облака здесь бывают скрыты слоистообразными облаками. Характерным для гроз на теплом фронте является то, что наиболее активными они бывают в вечерние и ночные часы.

Возмущение воздушных масс во время грозы является одним из самых опасных явлений для самолета и пилота. Броски самолета в возмущенном воздухе даже при наличии у самолета необходимой устойчивости и при высокой технике пилотирования летчика зависят не только от максимальной силы отдельных потоков воздуха, но также от последовательности, частоты и силы всех потоков, действующих на самолет.

Опасность для самолета и экипажа представляют мощные восходящие и нисходящие потоки воздуха внутри кучево-дождевых облаков и в непосредственной близости к ним, а также возможный разряд молнии в самолет.

• Молния. В кучево-дождевых облаках могут создаваться электрические поля огромной напряженности, вследствие чего происходят искровые электрические разряды, которые называют молниями. Разряды бывают между облаком и Землей, между различными облаками и между отдельными частями одного и того же облака.

       Большое напряжение электрического поля в облаке возникает в результате электризации облачных элементов и разделения разноименных зарядов. Эти процессы весьма разнообразны и происходят при изменении агрегатного состояния воды в облаках (замерзание, таяние и т. д.), а также при разбрызгивании капель воды и от разламывания ледяных кристаллов при их падении в воздухе.

Удар молнии в самолет может быть очень сильным и совсем слабым, называемым иногда статическим разрядом.

Самолеты, совершающие регулярные рейсы на авиалиниях, практически не могут избежать попадания в грозу, а также не могут обходиться без связи, заземляя антенну на корпус самолета. Поэтому сам самолет должен быть обеспечен средствами грозозащиты. Металлический корпус самолета сам по себе предохраняет находящихся внутри самолета пассажиров и членов экипажа от грозовых разрядов.

Путем принятия соответствующих мер при производстве самолета опасность попадания грозового разряда внутрь машины через антенну можно ликвидировать. На современных самолетах может быть обеспечена полная защита экипажа от грозовых разрядов, и самолеты должны будут обходить грозовые зоны только для избежания сильной болтанки.

В большинстве случаев повреждения самолета от удара молнии не являются серьезными. Однако они всегда влекут за собой большие затраты. Самолет, подвергшийся удару молнии, должен быть снят с эксплуатации. Все связное и навигационное оборудование должно быть проверено и вновь отрегулировано. Проведение этих работ, а также проверка всей конструкции самолета и ремонт поврежденных деталей ведут к потере дорогостоящего летного времени и увеличению непроизводительных расходов авиакомпании.

• Шквалом называется внезапное усиление ветра с изменением его направления. Шквалы возникают обычно при прохождении резко выраженных холодных фронтов. Ширина зоны шквала 200—7000 м, высота до 2—3 км, протяжение по фронту сотни километров. Скорость ветра при шквалах может достигать 30—40 м/сек.

Резкая и непрерывная смена скорости и направления потоков воздуха является причиной той беспорядочной болтанки, которая знакома каждому, кто летал в возмущенном воздухе. Болтанка самолета похожа на тряску, которую испытывала бы автомашина, едущая по железнодорожным шпалам. Резкие порывы ветра с большим градиентом скорости могут сильно увеличить нагрузки, действующие на самолет. Эти нагрузки увеличиваются с возрастанием скорости порыва и скорости самолета.

Туман и низкая слоистая облачность. Туман - это такое явление, когда взвешенные в воздухе капли воды или кристаллы льда уменьшают дальность видимости до 1 км и менее.

• Туман образуется в результате конденсации водяного пара в непосредственной близости от земной поверхности. По своей физической природе туман подобен облаку. Часто одно явление переходит в другое. Например, когда туман приподнимается, то он преобразуется в низкие разорванно-слоистые облака.

Образование тумана связано главным образом с охлаждением приземного слоя воздуха Туман сильно ограничивает горизонтальную и вертикальную видимость. Образование тумана происходит вследствие охлаждения воздуха до точки росы или вследствие насыщения воздуха водяными парами до такой степени, когда температура точки росы станет равной температуре воздуха.

Анализ аварий самолетов из-за тумана за период с 1947 по 1953 год показывает, что потеря направления при взлете, столкновение с препятствием непосредственно после взлета или при наборе высоты, посадка на неровном поле, приземление до посадочной полосы, выкатывание самолета за пределы посадочной полосы, аварии при посадке по приборам и т. п. происходили главным образом из-за ограниченной видимости.

Независимо от географического района и характера образования туман, ограничивающий видимость, продолжает оставаться одним из серьезных источников трудностей при взлете и посадке самолета.

• Град. Хотя статистика показывает, что случаи гибели самолетов при попадании их в зону выпадения града очень редки, тем не менее, град является одним из наиболее опасных для самолета явлений при полете в грозу. Град повреждает главным образом носовую часть фюзеляжа и переднюю кромку крыла; на переднем стекле фонаря, как правило, при полете с нормальной крейсерской скоростью образуется много трещин. Степень наносимых градом повреждений зависит от величины зерен града, от скорости полета и от прочности материала обшивки самолета. Из практики установлено, что зерна града диаметром менее 2 см производят в худшем случае незначительные повреждения обшивки самолета, а зерна града диаметром 5 см могут причинить самолету серьезные повреждения.

Несмотря на исследования, которые проводятся военными и гражданскими организациями с целью определения с помощью радиолокационных средств явлений погоды, в том числе и града, решение о возможности полета при той или иной погоде лежит на ответственности пилота.

• Обледенение - отложение льда на обтекаемых частях самолета, силовых установках и внешних деталях его специального оборудования (антенны и т. д.) при полете в воздухе, содержащем переохлажденные капли воды.

Наиболее интенсивное обледенение наблюдается в тех облаках и в той части, где больше водность и крупнее капли. Практика показывает, что наиболее интенсивное обледенение бывает при температуре от 0 до -10° С и ниже.

Опасность обледенения связана с тем, что в результате отложения льда искажается форма профиля крыла и оперения, что приводит к ухудшению аэродинамических качеств самолета, к потере его устойчивости.

Однако пилот может не бояться обледенения, если он хорошо знает причины образования льда и умеет бороться с начавшимся обледенением самолета. Пилот должен по возможности избегать полетов в районах, где возможно обледенение. Он должен уметь бороться с образованием льда на наружных поверхностях самолета и во всасывающей системе двигателя.

Существуют активные и пассивные способы борьбы с обледенением.

Активный способ борьбы предусматривает применение противообледенительных устройств и является наиболее эффективным.

Для современных реактивных самолетов при горизонтальном полете активным способом борьбы с обледенением может явиться также маневр скоростью. Особенно эффективен этот способ для самолетов, имеющих большой запас скорости. При начавшемся обледенении форсирование скорости увеличивает кинетический нагрев. Когда температура в возмущенном потоке и на поверхности самолета оказывается положительной, удаление образовавшегося льда происходит в течение 1- 2 мин.

Пассивный способ борьбы с обледенением заключается в выходе из зоны обледенения и выборе соответствующего профиля полета. Так, при полетах в период теплой половины года следует снизиться в слой облачности с положительной температурой, а в период холодной половины года - набрать высоту в область более низких температур. Переход на другую высоту необходимо выполнять с максимально возможной вертикальной скоростью. Если при изменении высоты полета обледенение не прекращается и продолжать полет опасно, командир экипажа обязан немедленно произвести посадку на своем или запасном аэродроме.

Полеты в зонах обледенения на вертолетах и самолетах, не имеющих противообледенительных устройств, запрещаются.

• Метель — явление переноса снега ветром в горизонтальном направлении, часто сопровождаемое вихревыми движениями. Различают три вида метели: поземка, низовая метель и общая метель.
• Поземка - перенос сухого снега ветром непосредственно над поверхностью снежного покрова. Поземка возникает при скорости ветра 4-6 м/с, при этом снег поднимается до высоты в несколько десятков сантиметров.
• Низовая метель - явление, схожее с поземкой, с той лишь разницей, что она бывает при более сильном ветре. При низовой метели снег поднимается до высоты в несколько метров.