Земная атмосфера и ее характеристики.

Земная атмосфера и ее характеристики.

Состав и строение атмосферы. Стандартная

Атмосфера.

Атмосфера - воздушная оболочка Земли, принимающая участие в ее суточном и годовом вращении. Атмосфера состоит из смеси ряда газов воздуха, в котором взвешены коллоидные примеси – пыль, капельки, кристаллы, и пр. С высотой состав атмосферы меняется мало.

Давление и плотность атмосферы убывают с высотой; около половины всей массы атмосферы сосредоточено в нижних 5км, 9/10 – нижних 20км и 99,5% - в нижних 80км. Резкой верхней границы атмосфера не имеет; плотность составляющих ее газов постепенно приближается к плотности межпланетного пространства.

По распределению температуры с высотой выделяются следующие основные слои: тропосфера (до 9-17км), стратосфера (до 50-55км), мезосфера (до 80-85км), термосфера, экзосфера.

Переходные слои или границы между основными атмосферными слоями носят название: между тропосферой и стратосферой – тропопауза, между стратосферой и мезосферой – стратопауза, между мезосферой и термосферой – мезопауза.

Состав атмосферы: азот 78%, кислород 21%, аргон 0,9%, остальное – углекислый газ, неон, гелий, водород, криптон, ксенон, озон, радон и др.

Стандартная атмосфера.

Состояние реальной атмосферы довольно изменчиво. Такие характеристики, как температура, давление и плотность воздуха, оказывающие влияние на полет самолета, могут значительно меняться в течение суток, года, а также отличаться между собой над различными географическими районами. Все это затрудняет использование указанных данных для расчетов аэродинамических характеристик самолетов, сравнения этих характеристик, производить градуировку самолетных приборов и т.д.

Для облегчения этой задачи применяется стандартная атмосфера (СА). Эта «постоянная» атмосфера рассчитана по среднегодовым характеристикам основных метеорологических элементов атмосферы. При расчете взяты летние среднегодовые метеорологические условия средних широт (40-50˚с.ш.) без учета их возможных изменений. Исходными данными взяты следующие условия:

За нулевую высоту принят уровень моря. Барометрическое давление на нулевом уровне принимается равным = 1013,25гПА=760 мм рт ст; температура на этом же уровне =15 =288,15˚К; изменение температуры с высотой 0,65˚ на каждые 100м; влажность в пределах всей атмосферы равна нулю; скорость звука на нулевом уровне 340,28 м/сек.

 

Схема вертикального строения атмосферы.

 

Виды инверсий.

 

Инверсии являются задерживающими слоями, они гасят вертикальные движения воздуха, под ними происходит скопление водяного пара или других твердых частиц, ухудшающих видимость, образование тумана и различных форм облаков. Слои инверсий являются тормозящими слоями и для горизонтальных движений воздуха. Во многих случаях эти слои являются поверхностями разрыва ветра. Инверсии в тропосфере могут наблюдаться у поверхности земли и на больших высотах. Мощным слоем инверсии является тропопауза.

В зависимости от причин возникновения различают следующие типы инверсий:

1. Радиационные – результат охлаждения приземного слоя воздуха, обычно в ночное время.

2. Адвективные – при перемещении теплого воздуха на холодную подстилающую поверхность.

3. Сжатия или опускания – формируются в центральных частях малоподвижных антициклонов.

4. Фронтальные при прохождении атмосферных фронтов.

 

 

Холодный фронт окклюзии.

 

Возникает, когда более холодный воздух тыловой части циклона, подтекает под менее холодный воздух в передней части циклона. Образуется многоярусная система облаков, простирающаяся до тропопаузы. На этом фронте облачность тёплого фронта, начиная с нижних слоев, размывается, на малых и средних высотах преобладают кучево-дождевые облака, вершины которых достигают тропопаузы. Вся облачная система холодного фронта является более мощной и опасной, чем облачность тёплого фронта окклюзии. В них наблюдаются сильная турбулентность, грозы, град. Окклюзии данного типа наблюдаются чаще летом и представляют большую опасность для полётов. Зимой такие фронты сопровождаются сильным ветром и снежными зарядами.

 

Опасные явления погоды.

4.1 Гроза. Классификация гроз. Стадии развития грозового облака.

Гроза – атмосферное явление, при котором происходит интенсивное облакообразование, сопровождающиеся электрическими разрядами в виде молний и звуковым явлением в виде грома, с выпадением ливневых осадков.

Кучево-дождевые облака образуются в результате интенсивных восходящих потоков влажного воздуха. Такие потоки возникают вследствие термической конвекции и вынужденного поднятия воздуха вдоль горных склонов или вытеснения вверх тёплого воздуха на атмосферных фронтах. Термическая конвекция и вынужденный подъём воздуха действуют одновременно. Но первостепенное значение оказывает степень устойчивости атмосферы.

Восходящие движения воздуха особенно хорошо развиваются при неустойчивом состоянии атмосферы, большая влажность способствует интенсивному развитию грозовых облаков (кучево-дождевых). Чем сильнее прогрев нижних слоёв воздуха и чем влажнее этот воздух, тем вероятнее образование гроз.

       Механизм формирования кучево-дождевой облачности в следующем: более нагретые приземные слои воздуха, становясь легче окружающей среды, поднимаясь, адиабатически охлаждаются. Величина этого охлаждения составляет до уровня конденсации 1˚ на 100м. На уровне конденсации происходит образование кучево-дождевых облаков. При дальнейшем подъёме охлаждение воздуха становится более медленным и составляет 0,5˚ до 0,8˚С на 100м. Чем больше влагосодержание поднимающейся массы воздуха, тем больше тепла выделяется при конденсации. Это тепло является главной причиной вертикального развития кучевых облаков и превращение их в мощные кучево-дождевые, т.е. грозовые облака. При большой влажнонеустойчивости атмосферы весь процесс формирования кучево-дождевых облаков может длиться 30-40 мин.

В метеорологии подразделяют грозы на внутримассовые и фронтальные.

Внутримассовые грозы образуются в неустойчивой воздушной массе в результате термической конвекции или подъёма воздуха вдоль наветренных горных склонов, которое сочетается с динамической турбулентностью В подавляющем большинстве случаев внутримассовые грозы возникают в тыловой части циклона при северных и северо-западных ветрах и в заполняющихся циклонах. Над сушей они образуются в тёплое время года и во второй половине дня. Так как в тылу циклона происходит вторжение холодного воздуха с ростом давления, то это препятствует значительному развитию кучево-дождевых облаков, поэтому вертикальная мощность кучево-дождевых облаков составляет 4-5км. В зависимости от причин образования они подразделяются на конвективные, адвективные и орографические грозы.

· Конвективные грозы образуются при хорошо прогретой подстилающей поверхности, воздушная масса в нижнем слое теплая и влажная, выше - относительно холодная. Конвективные грозы наблюдаются в размытом барическом поле.

· Адвективные грозы возникают при быстром движении холодного влажного воздуха по теплой поверхности. Летом они развиваются над сушей в передней части гребня в холодном воздухе за холодным фронтом.

· Орографические грозы возникают в предгорных и горных районах при подъеме неустойчивой воздушной массы вдоль наветренных склонов и являются интенсивными и продолжительными, когда склоны в середина дня обращены к солнцу. В горных районах кучево-дождевые облака по вертикали более развиты и достигают высот около 8км. Горные внутримассовые грозы обычно интенсивнее, чем на равнине.

Фронтальные грозы могут возникать на всех видах атмосферных фронтов. Особенно опасны грозы на холодных фронтах второго рода, так как наиболее активны в дневное время, перемещаются вместе с фронтом со скоростью 50-60 км/час. Располагаются грозы перед фронтом, длина грозовой зоны 1000км, ширина 30-50км, вертикальная мощность 14-15км, Интенсивная грозовая деятельность наблюдается, когда разность между температурой тёплой и холодной воздушной массы составляет 10˚С и более. Прохождение такого фронта сопровождается сильными шквалами и ливнями, а иногда выпадением града. Грозы на холодном фронта располагаются сплошной грядой вдоль фронта. Наиболее интенсивная грозовая деятельность наблюдается в тёплое время гроза во вторую половину дня, когда термическая конвекция способствует усилению грозовой деятельности в зоне фронта.

Грозы на тёплом фронте возникают, когда воздух, понимающийся по фронтальной поверхности неустойчивый за счёт выхолаживания окружающего воздуха. Кучево-дождевые облака замаскированы среди систем Ns-As, и обнаружить их визуально невозможно, поэтому полёт в облаках в таких условиях становится опасным.

Грозовые облака в своём развитии проходят 3 стадии:

1 стадия наблюдается от момента возникновения облака до выпадения осадков. В этой стадии облака имеют вид кучевых Cu и мощно-кучевых Cu cong, состоят из водяных капель и не дают осадков. Внутри облаков преобладают восходящие потоки, в кучевых они составляют 1-2 м/и, в мощно-кучевых они достигают 6-8 м/с. Нисходящие потоки наблюдаются между облаками.

2 стадия (наиболее опасная) наблюдается от начала выпадения ливневых осадков и появления в вершине мощно-кучевого облака кристаллов. В этой стадии облака имеют вид кучево-дождевых, их вершины находятся в области низких температур и имеют ледяную структуру, а нижняя часть облака чаще всего располагается в области положительных температур и имеет капельно-водяную структуру, а середина (между изотермами 0° и -20˚С) – смешанную структуру. В облаках могут наблюдаться град, снег, крупные капли дождя. Из облака выпадают ливневые осадки, т.к. восходящие потоки не в состоянии удержать на весу укрупненные капли. С началом выпадения осадков турбулентность в облаке достигает максимальной силы. Мощные восходящие потоки имеют скорость до нескольких метров, иногда доходящих до 30м/с и более, нисходящие – до 15м/с. Указанные восходящие и нисходящие движения сопровождаются сильными порывами, скорость которых может достигать 12-14 м/с (для ВС опасность представляют порывы более 10м/с, а также частые порывы более 6м/с).

Сильная турбулентность наблюдается также вдоль края облака и внутри его в местах встречи восходящих и нисходящих потоков. Нисходящий поток вызывается выпадающими осадками, которые охлаждают и увлекают вниз воздух в облаке. Завихрения, наблюдающиеся в облаке, а также сочетания мощных вертикальных потоков с большими и частыми порывами вызывают штормовую болтанку ВС, при которой полёты становятся чрезвычайно опасными, Особенно большой силы воздушные потоки достигают в верхней части кучево-дождевого облака. Здесь восходящие движения бывают настолько сильными, что вырывают из куполообразной грозовой вершины облачные элементы, которые образуют над этой вершиной гигантскую «метлу», напоминающую наковальню. Она имеет вид волокнистой пелены и представляет собой особую разновидность перистой Ci и перисто-слоистой Cs облачности.

Над куполообразной вершиной кучево-дождевых облаков, не имеющих наковальни или выступающих из наковальни, имеют место сильные восходящие потоки в слое 200-300м от облака.

 

 

Сильная турбулентность в этом случае наблюдается в слое 50-100м. В этой зоне ВС тянет вверх.

Над плоской наковальней в слое 200-300м наблюдается нисходящий поток, имеет место турбулентность, самолёт в этом случае тянет вниз. Таким образом, ВС, пролетающий в непосредственной близости к наковальне может быть сильно брошен вверх или втянут в облако.

При подходе к облаку болтанка может появиться на удалении равном диаметру облака, но наиболее сильная может встретиться на расстоянии до 1 км от него.

В грозовом облаке, в зоне отрицательных температур (от 0˚ и ниже) наблюдается сильное обледенение. Особенно интенсивным оно бывает в средней и верхней части грозового облака,

 

куда сильными восходящими потоками забрасываются крупные переохлажденные водяные капли. Сильное обледенение наблюдается и в наковальне. В облаке может наблюдаться град, вес градин может достигать 400-500г, град встречается и в наковальне, а иногда и вне облаков.

Во второй стадии большую опасность представляют явления, наблюдаемые под грозовыми облаками. В передней части облака образуется вал из разорванных облаков, так называемый «шкваловый ворот». Он возникает на высоте 500-600м (может опускаться и до 50м) на границе восходящего потока в облаке и нисходящего вне облака. «Шкваловый ворот» имеет большую скорость вращения и является крайне опасным явлением. При благоприятных условиях конец «шквалового ворота» может опускаться до земли, образуя крутящийся вихрь – смерч (в Европе – тромб, в США – торнадо). Смерч обычно имеет диаметр около 100м и большую скорость вращения - до 50-100 м/с. Перемещаясь со скоростью 20-30км/час, он причиняет огромные разрушения на своём пути.

Вторая опасная зона под облаком находится между восходящими и нисходящими потоками воздуха. Это зона шквалов. Ширина её не превышает 0,5 км. Ветер в зоне шквалов может достигать силы урагана – более 30м/с.

Большую опасность представляют ливневые осадки и град, выпадающие из облака. Иногда град может достигать больших размеров.

3 стадия является завершающей в жизни облака. Она наблюдается от начала распада кучево-дождевого облака. Дождь охватывает большую часть нижней половины облака, в результате чего в облаке преобладают нисходящие потоки, не превышающие 5-10 м/с. Обычно разрушение облака начинается с нижней части. Характерным признаком начала этого процесса является своеобразный вид нижней границы облака. Она становится вымеообразной (провисающей). В результате распада появляются слоисто-кучевые Sc, высоко-кучевые Ac и перистые Ci облака.

 

 

Условия полётов в зонах грозовой деятельности. Рекомендации по безопасности полётов при грозах.

Кучево-дождевое облако наиболее опасно в момент перехода от второй стадии к третьей.

Иногда после интенсивного разряда линейной молнии появляется ярко светящийся шар различной величины и окраски. Это шаровая молния. Она перемещается в воздухе медленно и обладает способностью проникать внутрь зданий через щели, дымоходы и т.п. Часто, не причиняя вреда, она незаметно уходит, но иногда разрывается с оглушительным треском.

При грозах часто наблюдается резкое усиление ветра с изменением направления – шквал. Скорость ветра при шквале превышает 15-20 м/с. Отмечались случаи, когда скорость ветра достигала 40 м/с и более.

Шквалы возникают в передней части грозового облака, вследствие оседания охлажденного воздуха, вызванного выпадающими осадками. В этом случае опускающийся из облака воздух сталкивается с земной поверхностью и с большей скоростью растекается в стороны. Обычно шквалу предшествует прохождение в передней части облака крутящегося вал облаков – шквалового ворота. Шквалы очень опасны для ВС находящихся в воздухе в полёте и на земле. Встреча со шквалом в полёте опасна сильной турбулентностью и близостью земной поверхности, что не исключает столкновения с землёй.

Грозовое облако нередко сопровождается сильным вихрем, имеющим почти вертикальную ось вращения – смерч. Диаметр его от 25м до 100м над сушей, над морем может быть более 100м. Ширина полос, подвергающихся разрушениям от смерча, составляет несколько сот метров до 5км. Скорость ветра в смерче достигает 90м/с и далее увеличивается (по расчётам). В 1904 году смерч высосал до дна Москва-реку. В смерче резко снижается давление на 40-100 гПа, вследствие этого происходит значительное понижение температуры воздуха, которое приводит к конденсации водяного пара, т.е. свисающего облачного столба.

Условия полёта в зоне грозовой деятельности сложны и опасны. Опасность обусловлена сильной турбулентностью, интенсивным обледенением и возможностью поражения грозой. При полете в кучево-дождевых облаках в результате сильных восходящих и нисходящих потоков самолёт может быть брошен вверх или вниз на несколько сот метров и более. Поскольку потоки носят турбулентный характер, то возникают перегрузки величиной ±2g. Особенно опасно производство полётов на больших высотах, где допустимые перегрузки имеют меньшую величину. При полёте в зоне сильной турбулентности кроме перегрузок уменьшается диапазон скоростей, возникает опасность выхода ВС на критические углы атаки. Отмечается и крен ВС, и, если действия пилота будут поспешными и неправильными, то не исключается перевертывание ВС, сваливание в штопор.

Молния представляет также угрозу для ВС. При попадании молнии в самолёт повреждаются антенные устройства, возможны прожоги обшивки и повреждения приёмников воздушного давления. Чаще ВС поражаются линейной молнией.

Грозовые явления иногда сопровождаются выпадением града. Град можно встретить в облаке на различных высотах. Полёт в зоне града сопровождается механическими повреждениями различных частей. Крупный град может привести к значительным повреждениям, которые зависят от скорости полёта и размера градин.

Рекомендации по выполнению полётов и управлению воздушным движением в зонах грозовой деятельности.

 

1. При принятии решения на вылет с пересечением зоны грозовой деятельности командир воздушного судна обязан учитывать:

-характер гроз (внутримассовые, фронтальные)

-расположение и перемещение грозовых очагов, возможные маршруты их обхода.

- необходимость дополнительной заправки топливом.

2. Полёты по ПВП и ОПВП ниже нижнего эшелона по маршрутам, проходящим в горной местности, при наличии и прогнозировании фронтальных гроз запрещаются.

3. Полёты по ППП в зоне грозовой деятельности без бортовых РТС обнаружения грозовых очагов при отсутствии наземного радиолокационного контроля запрещаются.

4. При подходе к зоне грозовой деятельности (сильных ливневых осадков) командир ВС обязан оценить возможность продолжения полёта, принять решение на обход опасной зоны или на полёт на запасной аэродром и согласовать свои действия с органами УВД.

5. Диспетчер, используя радиолокаторы, метеоинформацию и сообщения с ВС, обязан информировать экипажи о характере облачности, расположении грозовых очагов, направлении их смещения и давать рекомендации по обходу грозовых очагов.

6. При визуальном обнаружении в полёте мощно-кучевых и кучево-дождевых облаков, примыкающим к грозовым очагам, разрешается обходить их на удалении не менее 10км. При невозможности обхода указанных облаков на заданной высоте разрешается визуальный полёт под облаками или выше их.

7. Визуальный под облаками разрешается только днём, вне зоны ливневых осадков, если:

- высота полёта ВС над рельефом местности и искусственными препятствиями не меньше истинной безопасной высоты, но во всех случаях не менее 200м в равнинной и холмистой местности и не менее 600м в горной местности;

- вертикальной расстояние от ВС до нижней границы облаков не менее 200м.

8. Полёт  над верхней границей мощно – кучевых и кучево-дождевых облаков разрешается выполнять с превышением над ними не менее 500м.

9. При обнаружении в полете мощно-кучевых и кучево-дождевых облаков бортовыми РЛС разрешается обходить эти облака на удалении не менее 15 км от ближней границы засветки.

10. Пролёт между двумя грозовыми очагами может проводиться в том месте, гда расстояние между границами засветок на экране бортового радиолокатора не менее 50 км.

11. В условиях сильных ливневых осадков взлёт ВС при метеорологической дальности видимости менее 600м, и посадка ВС при метеорологической дальности видимости менее 1000м запрещается. При температуре ≥-5°С в сильных ливневых осадках взлет и посадка производятся согласно минимуму аэродрома.

12 Экипажам воздушных судов преднамеренно входить в мощно-кучевые, кучево- дождевые облака категорически запрещается.

 

 

4.3 Метеорологические условия полётов в горной местности, в Арктике.

 

Горные районы характеризуются сложными условиями полётов на малых высотах. Здесь часто наблюдается термическая и динамическая турбулентность, нередко развивается грозовая деятельность. При прохождении атмосферных фронтов облачные системы трансформируются, на наветренных склонах горных хребтов фронты обостряются, зоны осадков увеличиваются, а длительность осадков и вероятность обледенения возрастают. В районах подветренных склонов гор вследствие феновых процессов осадки ослабевают или прекращаются, а облачность разрушается. У следующих горных хребтов она может восстанавливаться вновь, и, поскольку рельеф имеет сложный характер, это приводит к большому разнообразию в формах и высоте облаков.

При обтекании воздушными потоками горных хребтов наблюдается ряд явлений, влияющих на безопасность полётов; волнообразная облачность и обледенение в ней, изменение направления ветра, турбулентность. Подветренные волны нередко сопровождаются характерной облачностью, располагающейся почти неподвижно относительно местности. Особенно опасны для полётов на малых высотах «роторные облака», (возникающие в верхних частях вихрей с горизонтальными осями). Они имеют вид разорванно-кучевых облаков с небольшим вертикальным развитием. В них наблюдается сильная турбулентность. В эти облака входить очень опасно.

Сильные вертикальные потоки подветренных волн затрудняют выдерживание высоты полёта. Наибольшую опасность для полётов самолётов в турбулентной атмосфере над горами представляет сочетание мощных вертикальных потоков с частыми и сильными вертикальными порывами.

       В Арктике создаются очень трудные условия для полётов на малых высотах. Местность здесь малоизученная, характер погоды неустойчивый.

Облачная система тёплого фронта в Арктике имеет высоту нижней границы облачности ниже, чем в средних широтах. В зоне фронта в тёплое время года чаще наблюдается низкая предфронтальная облачность вплоть до тумана. В ряде случаев облака сливаются с фронтальным и адвективным туманом, который представляет собой облачность, опускающуюся до земли. Ширина зоны осадков и их интенсивность большая. Почти круглый год низкие облака состоят из переохлажденных капель или смеси капель и кристаллов, вероятность обледенения очень высокая.

Облачная система холодного фронта в Арктике развита менее интенсивно, чем над континентальными районами. Особенно это относится к кучево-дождевым облакам, здесь они могут быть без четко выраженной наковальни. Вследствие преобладания в Арктике заполняющихся циклонов фронты окклюзии здесь имеют разрушающиеся облачные системы.

Внутримассовые низкие слоистые облака чаще образуются в летнее время. В случае сильного переохлаждения приземного слоя воздуха в антициклоне Арктики при безоблачной погоде происходит резкое уменьшение плотности воздуха с высотой, приводящее к образованию верхних миражей. Наблюдаемые предметы кажутся оторванными от земной поверхности и видоизмененными.

 

Атмосферная турбулентность. Виды атмосферной турбулентности. ТЯН. Рекомендации по выполнению полётов и управлению воздушным движением в зонах турбулентности.

Турбулентное состояние атмосферы - состояние, при котором наблюдаются неупорядоченные вихревые движения различных масштабов и скоростей. Атмосфера всегда находится в турбулентном состоянии. Основной причиной турбулентности являются возникающие в атмосфере контрасты в поле ветра и температуры.

При пересечении вихрей ВС подвергается воздействию их вертикальных и горизонтальных составляющих, представляющих собой отдельные порывы, в результате чего нарушается равновесие аэродинамических сил, действующих на ВС. Возникают добавочные ускорения, вызывающие вредные перегрузки, а следовательно болтанку ВС. Болтанка - беспорядочные перемещения ВС при полете в турбулентной атмосфере.

По разным причинам возникновения, атмосферную турбулентность условно подразделяют на термическую, динамическую и механическую.

Термическая турбулентность образуется при перемещении холодного воздуха на прогретую подстилающую поверхность, а так же в результате неравномерного нагрева подстилающей поверхности.

Динамическая турбулентность обусловлена большими вертикальными и горизонтальными сдвигами ветра, которые наблюдаются преимущественно в зонах атмосферных фронтов и в струйных течениях.

Механическая турбулентность возникает из-за трения движущегося потока о неровную земную поверхность.

Над горной местностью наблюдается деформация воздушного потока, которая способствует образованию орографической турбулентности. Сильная болтанка будет наблюдаться тогда, когда воздушный поток направлен перпендикулярно ребру и имеет скорость 8-10 м/с, когда происходит нагрев склонов хребта солнечными лучами и когда близко расположены атмосферные фронты. Наиболее опасная болтанка наблюдается при полетах в нисходящем потоке за хребтом (подветренная сторона).

Турбулентность воздуха, вызываемая неровностями местности, называют орографической. Её влияние на полёты бывает сильным в холмистой местности и, особенно в горных районах. Воздушный поток при обтекании горных препятствий деформируется. Степень и характер деформации зависит от характера набегающего потока – его скорости, направления и температуры, и от формы и размеров горного хребта, а также под каким углом встречается воздушный поток с хребтом.

Влияние горного хребта на воздушный поток начинает сказываться на значительном расстоянии. При высоте хребта 1000м воздушный поток начинает восходящее движение на расстоянии 60-80 км от него.

На наветренных склонах гор в приземном слое воздушного потока возникает множество мелких вихрей диаметром порядка нескольких десятков метров.

Над горным хребтом вследствие вихреобразования при срыве потока с кромки хребта и сгущения линий тока опасная турбулентность может наблюдаться в слое 500-1000м над вершинами гор. Здесь же могут наблюдаться и вертикальные градиенты ветра 5м/с и более на 100м.

За хребтом (на подветренной стороне) воздушные завихрения в нисходящем потоке представляют наибольшую опасность для полётов. Скорость нисходящего потока может достигать 5м/с и даже больше.

При сильных ветрах, направленных перпендикулярно к хребту, на подветренном склоне почти от самой поверхности хребта и до высоты 1-1,5км над вершиной образуется зона, в которой наблюдается интенсивная турбулентность, вызывающая сильную болтанку самолётов. Горизонтальная протяженность этой турбулентной зоны может простираться на 10-15 км от хребта. При убывании скорости ветра, направленного к хребту, до 4-6 м/с турбулентность затухает и болтанка уменьшается.

Наряду с турбулентностью на условия полёта в горных районах влияет также эффект общего подъёма воздуха на наветренной и опускание его на подветренной стороне. Поэтому самолёт на наветренной стороне хребта «тянет» вверх, а на подветренной «прижимает» к земле.

При большой скорости ветра (более 8м/с) направленного перпендикулярно к горному хребту, за подветренным склоном могут возникать вихри, называемые роторами, или турникетами.

    

Оси таких вихрей бывают горизонтальными и направленными параллельно горному хребту. Диаметр роторов может достигать нескольких сотен метров и более. Скорость вертикальных движений в отчетливо выраженных роторах колеблется от 5 до 10м/с. Вследствие этого в роторах наблюдается сильная турбулентность, аналогичная турбулентности в кучево-дождевых облаках. Иногда в верхней части роторного вихря образуются разорвано – кучевые облака е небольшим вертикальным развитием. Роторы часто располагаются в виде нескольких параллельных хребту полос.

Если над хребтом в слое толщиной 4-5 км наблюдается усиливающийся ветер, перпендикулярно хребту, а стратификация устойчивая (т.е. есть инверсия, изотермия или слабое падение температуры с высотой), то на подветренной стороне хребта образуются подветренные волны, называемые иногда стоячими или горными волнами. Образованию таких волн благоприятствует наличие у хребта крупных склонов.

 

Стоячими волнами называются потому, что их вершины и долина находятся на одном месте по отношению к хребту. Длина таких волн может быть от 5 до 50км, амплитуда 100-150м. Распространяются в высоту в несколько раз (4-5) превышая высоту хребта, могут наблюдаться во всей тоще тропосферы, иногда распространяясь в нижнюю стратосферу.

При полёте в зоне стоячих волн возникает циклическая болтанка, вызываемая чередующимися восходящими и нисходящими движениями воздуха в гребнях и долинах волн, вертикальные скорости в этом случае могут достигать10-12м/с. Наиболее тяжелые условия полёта наблюдаются в коротких волнах с большой амплитудой. В области образования подветренных волн наблюдаются резкие колебания атмосферного давления. Вследствие этого показания барометрического высотомера часто оказываются ненадежными. Иногда при полётах отмечались ошибки в определении высоты до 300м и даже 750м.

При анализе и оценке метеорологической обстановки следует учитывать, что болтанка ВС, обусловленная турбулентностью атмосферы, может возникать при следующих условиях:

1. В нижнем приземном слое, из-за неодинакового нагрева земной поверхности, трения воздушного потока о поверхность земли;

2. При пересечении инверсионных слоев (в зоне тропопаузы и в зоне инверсии над поверхностью земли);

3. В зоне атмосферных фронтов и особенно, когда с ними связаны высотные фронтальные зоны, где наблюдаются горизонтальные градиенты температуры 2 град С на 100 км и скорости ветра более 20 км/час на 100 км;

4. При вхождении в облачность (выделяется тепло конденсации и кристаллизации);

5. В горной местности (горные волны и роторные движения на подветренной стороне);

6. В зоне струйных течений (когда наблюдается вертикальный градиент скорости ветра более 10 м/с на 1 км высоты и изменение направления ветра более 15 град на 1 км высоты)

7. В зонах сходимости и расходимости воздушных потоков и при резком изменении потоков по направлению (периферия циклона, гребень, ложбина).

Болтанка самолетов, при полетах в вышеуказанных условиях, может быть различной интенсивности и приводит к усложнению условий полета, вибрации ВС, покачиванию, толчкам и ударам, потере высоты, устойчивости полета, ухудшению управляемости, искажению показаний ряда приборов, ускорению изнашиваемости деталей. Если прирост перегрузки превышает допустимые значения, то это может привести к летному происшествию.

       Болтанка считается умеренной при приросте перегрузки до +1.0g, сильной при +1.0g и более.При заходе на посадку болтанка считается умеренной при +0.3-0.4g, сильной- более +0.4g. При попадании ВС в сильную болтанку командир обязан принять меры для немедленного выхода из опасной зоны, в том числе с разрешения диспетчера изменить высоту полета.

Турбулентность ясного неба - опасное для авиации явление, так как может встретиться неожиданно. Зона болтанки имеет толщину до 2 км, горизонтальная протяженность десятки и сотни километров. ТЯН связана с зонами больших горизонтальных и вертикальных сдвигов ветра на высоте и чаще обусловлена наличием СТ.

 

Рекомендации по выполнению полётов и управлению воздушным движением в зонах турбулентности.

Полёты в турбулентных зонах относятся к полётам в особых условиях и должны выполняться при строгом соблюдении НПП ГА и РЛЭ данного типа ВС.

1. В период предполётной подготовки изучить метеообстановку по маршруту или району полётов и определить возможные зоны с повышенной турбулентностью.

2. Перед входом в зону возможной болтанки и при внезапном попадании в неё, пассажиры должны быть пристёгнуты к креслам привязными ремнями.

3. При попадании ВС в сильную болтанку, командир обязан принять меры для немедленного выхода из опасной зоны, в том числе, с разрешения диспетчера, изменить высоту полёта.

4. При полётах по ПВП в горной местности на высотах менее 900м и попадании ВС в зону сильной болтанка командир, с разрешения диспетчера, должен вывести из этой зоны ВС с набором высоты, возвратиться на аэродром вылета или следовать на запасной аэродром

5. При попадании в зону сильной болтанка, угрожающей безопасности полёта, командир имеет право самостоятельно изменить эшелон полёта с немедленным докладом об этом диспетчеру.

6. Вертикальные вихри, не связанные с облаками и обнаруживаемые визуально, экипаж обязан обходить стороной. Вертикальные вихри (смерчи), связанные с кучево-дождевыми облаками, обнаруживаемые визуально, экипаж обязан обходить на удалении не менее 30км от их видимых боковых границ.

7. При попадании ВС в зону сильной болтанки на больших высотах выход из неё путем снижения допускается лишь до высоты не менее 500м над верхней границей кучево-дождевых облаков.

 

.

C двиг ветра. Воздействие на взлёт и посадку ВС. Рекомендации по выполнению полётов и управлению воздушным движением в условиях сдвига ветра.

Сдвиг ветра – это изменение направления и /или/ скорости ветра в пространстве, включая восходящие и нисходящие потоки. Он определяется векторной разностью скорости и направления ветра в двух точках, отнесенных к расстоянию между этими точками. В зависимости от ориентации точек в пространстве и направления движения ВС относительно ВПП различают вертикальный, горизонтальный и боковой сдвиг ветра.

Если посадка и взлет происходят строго при встречном ветре, то путевая скорость будет равна разности воздушной скорости ВС и скорости ветра. Посадка самолета при усиливающемся встречном ветре сопровождается увеличением воздушной скорости ВС при снижении. Самолет будет лететь выше глиссады снижения и возможен перелет заданной точки приземления и даже выкатывание за пределы ВПП.

Влияние сдвига ветра в приземном слое на точность приземления

 посадка при усиливающемся встречном ветре  + Δ S- «перелёт»

               1- планируемая, 2- истинная глиссада снижения

 

Взлет самолета при ослабевающем встречном ветре сопровождается падением воздушной скорости с высотой. В этом случае происходит как бы проваливание самолета.

При ослабевающем встречном ветре, при посадке самолета, воздушная скорость уменьшается при снижении, что также приводит к уменьшению подъемной силы ВС. Самолет будет лететь ниже глиссады, а возможен «недолет» до заданной точки приземления.

  Взлет самолета при усиливающемся встречном ветре происходит с возрастанием воздушной скорости ВС с высотой, что приводит к увеличению крутизны траектории набора высоты.

  Боковые сдвиги ветра, направленные под углом к траектории движения самолета и обусловленные резкими изменениями направления ветра с высотой, могут оказать существенное влияние на взлет и посадку. Возникает тенденция к смещению самолета с осевой линии ВПП и уходу влево или вправо от оси. При посадке может произойти касание земли рядом с ВПП, а при взлете – боковое смещение за пределы сектора безопасного набора высоты.