Рівненський обласний центр з гідрометеорології

Авіаційна метеорологія

Матеріал з конспекту лекцій

Авіаційна метеорологія

за редакцією Г.П. Iвус, А.Б. Семергей-Чумаченко

                                                                © Одеський державний екологічний університет, 2006

 

Бовтанка літаків на атмосферних фронтах

Бовтанка літаків може спостерігатися на холодних і теплих атмосферних фронтах, а також на фронтах оклюзії. Повторюваність бовтанки на холодних фронтах найбільша в порівнянні з іншими атмосферними фронтами. Особливо небезпечні для виконання польотів хмарні системи холодних фронтів другого роду, де буває бовтанка дуже великої інтенсивності. В результаті вимушеного підйому теплого повітря на цих фронтах розвиваються сильні висхідні рухи, які призводять до утворення потужних купчастих і купчасто-дощових хмар. В теплу пору року на холодних фронтах часто розвивається грозова діяльність. В такому разі сильна бовтанка спостерігається не тільки на всіх висотах в хмарах, але і навколо їх, а іноді захоплює і стратосферні ешелони.

Над Україною в теплий період року холодні фронти можуть бути слабко виражені в полі хмарності і температури повітря біля поверхні землі. Проте, і тут холодні вторгнення супроводжуються різким збільшенням інтенсивності турбулентності і, отже, посиленням бовтанки.


Турбулентність у зоні тропопаузи

Зона, що примикає до нижньої межі тропопаузи, характеризується більш високою повторюваністю бовтанки, оскільки тут існують зони великих вертикальних градієнтів температури.

Розподіл турбулентності, що викликає бовтанки, не однаковий для полярної та тропічної тропопауз. При наближенні до полярної тропопаузи повторюваність та інтенсивність бовтанки зростає. Згідно Н. І. Давидову, в зоні між холодним фронтом та полярною тропопаузою з боку холодної частини струминної течії спостерігається максимальна повторюваність бовтанки, яка складає більш 50 %. Причому, в області тропопаузи може бути декілька турбулентних зон.


Метеорологічні і синоптичні умови обледеніння

Синоптичні умови, які сприяють обледенінню, в першу чергу пов'язані з розвитком фронтальної хмарності. У фронтальних хмарах імовірність помірного і сильного обледеніння в декілька разів вища порівняно з обледенінням у внутрішньомасових хмарах (51 % в зоні фронту і 18 % в однорідній повітряній масі, відповідно). Імовірність сильного обледеніння в зонах холодних фронтів становить 18 % і відмічається у вузькій смузі шириною 150…200 км вздовж лінії фронту біля поверхні землі. В зоні активних теплих фронтів сильне обледеніння спостерігається в 300…500 км від лінії фронту, його імовірність – 19 %.

Повторюваність обледеніння в осінньо-зимовий період більш велика, і на різних висотах вона різна. Так, взимку при польотах на висотах до 3000 м обледеніння спостерігається в більш, ніж 50 % випадків, а на висотах більше 6000 м зменшується до 20 %. Влітку до висот 3000 м обледеніння не виникає, а при польотах на висотах більше 6000 м становить 60 % і більш.

При прогнозі обледеніння також необхідно враховувати стан і еволюцію хмар, стан повітряної маси.


Умови бовтанки та обледеніння для надзвукових літаків

Повторюваність турбулентності у стратосфері менше чим у тропосфері, але вона завжди виникає при ясному небі і внаслідок своєї раптовості є надзвичайно небезпечною, тому що НТЛ у фазі крейсерського польоту може вийти на закритичний кут атаки.

Атмосферна турбулентність впливає на НТЛ під час всіх фаз польоту, особливо при переході до надзвукової швидкості. Протягом цієї фази небажаний будь-який сторонній вплив на літак, бо це може викликати додаткове перевантаження та змінити висоту і швидкість польоту. Тому перехід треба здійснювати поза купчасто-дощовими хмарами і поза зонами великих градієнтів температури та швидкості вітру.

В результаті дослідження більше 4000 польотів НТЛ над різними регіонами СНД виявлено що:


Вплив опадів та пилових бур на діяльність авіації

Як відомо, опади, що випадають з хмар, дають більше 99 % загальної кількості води, яка поступає з атмосфери на земну поверхню. Вони часто істотно ускладнюють діяльність авіації і навіть можуть бути причиною важких авіаційних подій. Ступінь впливу опадів залежить від їх вигляду, інтенсивності і температури повітря, при якій вони випадають.

Мряка випадає з низьких густих шаруватих хмар, а іноді з шарувато-купчастих хмар. Вона сильно погіршує видимість, особливо в тих випадках, коли поєднується з імлою і туманом. Горизонтальна протяжність зон опадів може складати багато сотень кілометрів, а іноді перевищує 1000 км.

Мряка, більше всього ускладнює польоти на малих висотах. Польоти за правилами візуальних польотів (ПВП) часто стають неможливими. Застосування авіації в народному господарстві, особливо виконання авіаційно-хімічних робіт, також обмежується опадами, хоча АХР можна проводити і за складних метеорологічних умов. Ці умови зазвичай передбачають для літаків висоту нижньої межі хмар 150 м, дальність видимості 3 км, а для вертольотів - висоту 150 м, видимість 2 км.


Безпека польотів в зоні грозової діяльності

Безпеку польотів в зоні грозової діяльності допомагають підвищити наземні і бортові радіолокатори. За їх допомогою екіпаж може виявити грозові осередки за інтенсивністю засвітлення, визначити напрям і швидкість руху грозових хмар, та обійти небезпечні для польоту зони.

Щоб успішно подолати зону грозової діяльності, екіпаж зобов'язаний прийняти всі залежні від нього заходи безпеки. Ще до польоту він повинен отримати в метеорологічному підрозділі консультацію про метеорологічну обстановку. Знаходячись у польоті, потрібно уважно стежити за погодою, щоб не зустріти грозу несподівано. Якщо на літаку є радіолокатор, необхідно використовувати його для виявлення грози, визначення відстані до неї і швидкості переміщення купчасто-дощових хмар.   

При польотах на літаках, що не мають радіолокаторів, потужні купчасті і купчасто-дощові хмари, що примикають до грозових осередків, дозволяється обходити тільки візуально на відстані не меншого 10 км. Якщо обхід таких хмар на заданій висоті неможливий, в рівнинній або пагористій місцевості дозволяється летіти під ними тільки вдень, візуально, обминаючи зону зливових опадів. Висота польоту над місцевістю і висота нижньої межі хмар над літаком повинні бути при цьому не менше 200 м.


Вплив туманів на політ повітряного судна

Туман - це помутніння повітря в приземному шарі, яке викликане продуктами конденсації водяної пари при горизонтальній видимості менше 1 км хоча б в одному напрямку. При погіршенні видимості в межах від 1 до 10 км явище має назву - серпанок.

Туман формується під дією таких факторів:

1. Охолодження нижнього шару повітря за рахунок теплообміну з підстильною поверхнею.

2. Випаровування з поверхні води, ґрунту або краплин дощу в більш холодне повітря.

3. Надходження в приземний шар повітря водяної пари з продуктами згорання великої кількості палива промисловістю, транспортом та інше.

Туман виникає при відносній вологості від 97 до 100 %. В залежності від фізичних процесів формування тумани поділяють на три основних класи:


Струминні течії в атмосфері та їх аеронавігаційне значення

Міжнародний аеропорт Рівне, метеостанція При польотах на великих висотах, особливо у зонах струминних течій (СТ), урахування впливу вітру на дальність та тривалість польотів набуває особливого значення.

Обробка матеріалів рейсових польотів реактивних літаків на висотах 9…11 км за повітряними трасами Москва-Прага, Москва-Омськ, Москва-Ташкент та іншими показала, що на маршрутах великої протяжності імовірність зустрічі в польоті СТ складає 70…80 % та більше. Так, наприклад, за даними 689 польотів трасою Москва-Омськ повторення сильних вітрів швидкістю 100 км×год-1  і більше складає 80 %, за даними 87 польотів трасою Іркутськ-Хабаровськ – 85 %  і т.п.

Все це свідчить про велике аеронавігаційне значення СТ. В ряді країн використовуються обчислювальні машини для визначення найвигідніших маршрутів літаків при польотах на великі відстані.

В теперішній час розроблені методи, які дозволяють за даними про поле вітру (тиску) в районі польотів прокласти маршрут, по якому літак прилетить до пункту призначення з малою витратою часу. При цьому загальний час польоту за цим маршрутом (траєкторії мінімального часу польоту) значно менший часу, який необхідно для польоту по найкоротшому шляху (ортодомії).


Загальна інформація про турбулентність в атмосфері

Турбулентність - це стан атмосфери, при якому спостерігаються неупорядковані вихрові рухи різного масштабу. Політ в умовах турбулентності супроводжується бовтанкою літака.

Бовтанка літака - це неоднорідні поштовхи і кидки, яких зазнає літак під час польоту.

У залежності від причини виникнення турбулентності її можна розділити на:

1. термічну (конвективну);

2. динамічну, що пов’язана з існуванням в  атмосфері великих зсувів вітру (вертикальних та горизонтальних), які найчастіше спостерігаються у зонах струминних течій;

3. механічну, що утворюється через тертя повітряного потоку об земну поверхню.

Інтенсивність усіх видів турбулентності залежить від часу року і доби. Влітку вона завжди буває розвинута сильніше ніж взимку, а в денні години спостерігається максимальний розвиток турбулентності, який значно слабшає вночі.


Аеродроми та навколишнє середовище

Міжнародний аеропорт РівнеІз аналізу історії будівництва аеродромів в Росії відомо, що почалося воно значно пізніше появи літальних апаратів та мало несистемний характер, дослідно – кустарний, який завжди відставав від темпів розвитку авіації. Аеродроми, за уявленням того часу, повинні були відповідати однієї головній вимозі – мати достатньо велику, рівну, суху та горизонтальну площину. Тому вважалось недоцільним витрачати фінансові кошти на їх підготовку. Простіше та дешевше було використовувати іподроми, велодроми та інші спортивні поля. Лише в тридцяті роки визначилися основні вимоги до аеродромів: безпека польотів, утворення найкращих умов для експлуатації ПС, мінімальні витрати на будівництво та забезпечення безперервного функціонування аеродромів.

Як бачимо, вище наведені вимоги не торкаються питань екології. Тільки в останні роки, коли в законодавстві республік СНД введено таке поняття, як «екологічне правопорушення» яке передбачає підвищення відповідальності винуватих аж до кримінальної та обов’язкове відшкодування ними завданої шкоди навколишньому середовищу, почали замислюватися над тим, як цього уникнути.


Сторінки