Курсовая работа: Безопасность полетов

5. ПОГОДА

Грозы

Л. Общие положения

ВВС США совместно с ВМФ, Бюро погоды и Национальным консультативным комитетом по авиации (НАКА) участвовали в программе по изучению гроз, известной под названием «Грозовой проект». Ниже мы касаемся результатов этого изучения, а также данных ряда других работ по этому вопросу исключительно в разрезе, интересующем пилота. Поэтому основное внимание здесь уделено возмущению воздушных масс при грозах.

В. Что такое гроза?

Ежедневно около 44 ООО гроз бушуют над землей. Не менее 1800 гроз возмущают земную атмосферу каждую минуту, и не менее 100 молний сверкает в секунду. По данным Института земного магнетизма Карнеги, общая мощность этих молний в расчете на душу населения США составляет около 2 л. с.

Источником зарождения гроз являются обычные кучевые облака, которыми часто бывает усеяно небо в середине лета. При нагревании воздуха равновесие атмосферы нарушается. В атмосфере существует тенденция к восстановлению равновесия и возвращению в устойчивое состояние. Чем сильнее нарушено равновесие атмосферы, тем более интенсивное перемещение воздушных масс требуется для его восстановления и тем интенсивнее идет образование кучевых облаков больших размеров. Гроза — это видимый глазом перелом в состоянии атмосферы в сторону восстановления нарушенного равновесия.

В. Опасность грозы для полетов

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.

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.

Перемещение воздушных масс в виде мощных вертикальных восходящих или нисходящих потоков является неотъемлемым спутником грозы. Однако они не представляют большой опасности для самолета в отношении испытываемых им нагрузок.

Скорости движения воздуха в этих потоках намного превышают скорости порывов ветра, но поскольку ускорения, обусловливаемые вертикальными потоками, намного меньше ускорений, обусловливаемых порывами ветра, то и вызываемые ими перегрузки значительно меньше. Следовательно, постоянные воздушные потоки менее опасны, чем порывы.

Однако попытка пилота сохранить постоянную высоту в условиях сильных потоков воздуха может явиться первым шагом на пути к серьезной опасности.

Во время полетов с целью изучения грозовых явлений иногда отмечались вертикальные воздушные потоки, скорость которых достигала 30 м/сек, и самолет в таких воздушных потоках терял сразу до 600 м или набирал 1800 м высоты. Величина изменения высоты полета могла бы быть меньшей, если бы пилот принимал соответствующие меры. Однако он отдавался воле течения воздушных масс не только для того, чтобы возможно точнее измерить скорость воздушных потоков, но и потому, что такие его действия отвечают правильной технике пилотирования.

Попытки сохранить высоту во время грозы ведут к опасному увеличению действующих на самолет перегрузок.

По мере развития грозового очага сила порывов и вертикальных потоков воздуха изменяется. При приближении стадии дождя их скорость увеличивается, а в стадии рассеивания уменьшается. Максимальная скорость порывов и вертикальных потоков достигается в стадии превращения кучевых облаков в грозовые с выпадением дождя. К сожалению, не найдено методов для определения того, в какой стадии развития находится грозовой очаг в каждый данный момент.

Часто высказывается мнение о том, что нисходящие потоки воздуха могут прижать самолет к земле или даже разбить его о землю. Однако за все то время, в течение которого проводилось изучение гроз, самолеты, которые летали в основном на высоте 1800 м (за исключением отдельных случаев полетов в облаках на высоте 1500 м), не теряли высоты более 600 м. Под грозовым облаком сила нисходящих потоков значительно меньше, чем внутри него.

Самолеты несколько раз встречали и без труда пересекали грозовое облако, называемое «шкваловым воротником», о котором часто упоминается в авиационной литературе. Это облако встречалось на высоте около 1800 м, но поскольку на этой высоте не отмечалось сколько-нибудь значительной турбулентности воздушных масс, то можно сделать заключение, что «шкваловый воротник» не является таким опасным, каким его обычно считают.

Донесения пилотов, участвовавших в полетах по изучению грозовых явлений, показывают, что степень турбулентности воздушных масс на разных высотах различна. Приводим шесть высот, расположенных в порядке убывания степени турбулентности воздуха:

Высота, ла Турбулентность

4200—6000 Сильная

7500—8700 Умеренно-сильная, много снега

6000—7500 От умеренно-сильной до умеренной

3000—4200 Временами сильная, большей же частью

умеренная

1800—3000 От умеренной до незначительной

1800 и ниже Незначительная, временами умеренная

Г. Техника пилотирования, в условиях грозы

Пилотам военной и гражданской авиации в полетах приходится часто сталкиваться с грозами. Не всегда в таких случаях имеется возможность обойти грозовую зону. Отдельные грозовые зоны и промежутки между ними особенно трудно определить в ночном полете. Иногда же грозовой фронт имеет настолько большую протяженность, что миновать его невозможно и пилот вынужден его пробивать.