СТРУЙНЫЕ ТЕЧЕНИЯ И БОЛТАНКА НА БОЛЬШИХ ВЫСОТАХ

В верхней тропосфере и в стратосфере наблюдаются зоны весьма сильных ветров (30 м/сек и более), простирающиеся на тысячи километров в длину, сотни километров в ширину и несколько километров в высоту. Такие зоны называют струйными течениями.

Над СССР струйные течения наблюдаются главным образом на высотах 7-12 км, чаще зимой и реже летом. Они, как правило, связаны с атмосферными фронтами, и их называют фронтальными. Скорость ветра в них достигает 100-200, а иногда 300 км1час и более (рис. 4). В струйных течениях преобладают северо-западные, западные и юго-западные ветры, реже наблюдаются ветры других направлений.

Между 20 и 35° с. ш. на высоте 12-14 км располагается субтропическое струйное течение, северная часть которого летом обнаруживается над Закавказьем и Средней Азией. В стратосфере на различных высотах также отмечаются струйные течения (например, между 60 и 70° с. ш. и слое 20-30 км), но изучены они пока недостаточно хорошо.

Струйные течения, особенно фронтальные, непрерывно изменяются как по скорости ветра, так и по высоте и географическому положению. Это связано с постоянно происходящими изменениями температуры в атмосфере. Фронтальные и субтропические струйные течения легко обнаруживаются на картах барической топографии 300 и 200 миллибар по наибольшему сгущению изогипс и сильным ветрам.

При полете в струйном течении против ветра резко уменьшается путевая скорость, а при полете по ветру, наоборот, возрастает. Чтобы избежать сильных встречных ветров, которые чаще всего наблюдаются при полете с востока на запад, целесообразно изменить эшелон полета. Например, можно подняться в нижнюю стратосферу, где скорость ветра быстро ослабевает. Уменьшение скорости ветра происходит и ниже оси струйного течения, но несколько медленнее, чем в нижней стратосфере.

При пересечении струйного течения под углом, близким к 90°, возникнет большой снос самолета. При ширине струйного течения 500-1000 км и недостаточно точном учете сноса самолет может значительно отклониться от маршрута.

В струйных течениях наблюдается значительная турбулентность, вызывающая болтанку самолетов, которая может быть не только при полете в облаках, но и при ясном небе. Болтанка чаще всего наблюдается в слое, расположенном на 500-1000 м ниже тропопаузы, и на циклонической стороне струйного течения, реже – на антициклоническои (см. рис. 4). Слой болтанки имеет толщину в среднем 300-500 м, протяженность 80-100 км, а иногда и более.

Вне струйных течений болтанка на больших высотах наблюдается при пересечении тропопаузы, имеющей крутой наклон, и в верхней части кучево-дождевых облаков.

Чтобы избежать внезапного попадания в зоны болтанки на больших высотах и знать пути обхода их, необходимо при изучении метеорологических условий перед полетом обратить особое внимание на наличие струйных течений, высоту и наклон тропопаузы, расположение облачности верхнего яруса и грозовых очагов. При попадании в зону болтанки летчик должен избегать резких движений рулями управления и стремиться к сохранению горизонтального полета. Действовать рулями управления следует лишь в тех случаях, когда самолет не возвращается самостоятельно в прежнее положение. Болтанка более опасна при полете на практическом потолке, где самолет обладает меньшей устойчивостью. Поэтому в целях безопасности целесообразно выполнять полет несколько ниже практического потолка самолета данного типа.

Обледенение– отложение льда на обтекаемых частях самолета, силовых установках и внешних деталях специального оборудования при полете в воздухе, содержащем переохлажденные капли воды. Самолеты могут обледенеть и на земле.

При обледенении в полете наибольшую опасность представляет не столько увеличение веса самолета, сколько ухудшение его аэродинамических характеристик: увеличение лобового сопротивления, уменьшение подъемной силы и т. д. При неравномерном отложении льда на несущих поверхностях появляются добавочные силы, создающие вибрацию крыльев, хвостового оперения и затрудняющие управление самолетом.

У газотурбинных двигателей на реактивных самолетах обледеневают некоторые детали, располагающиеся во входном канале: кромка воздухозаборника, стойки входного устройства, внутренний обтекатель. При обледенении воздухозаборника сокращаются проходные сечения, уменьшаются расход воздуха и тяга двигателей. В случае интенсивного обледенения возможна остановка двигателей.

Для оценки степени опасности обледенения важное значение имеет интенсивность обледенения, т. е. скорость нарастания льда на лобовых частях самолета, выражаемая в миллиметрах в минуту. Интенсивность обледенения зависит от водности облака и размера капель, скорости полета и формы частей самолета. Чем больше водность и размер капель, тем интенсивнее обледенение.

Водностью облака (в г/м3) называют количество воды (жидкой или в виде льда) в граммах, содержащееся в 1 м3 воздуха. В капельножидких облаках водность колеблется от 0,2 до 5 г/м3. Наибольшую водность имеют кучево-дождевые облака, несколько меньшую слоисто-дождевые, затем слоистые и слоисто-кучевые и наименьшую – облака верхнего и среднего ярусов. Поэтому наиболее интенсивное обледенение наблюдается в кучево-дождевых и мощно-кучевых облаках и наименьшее в высоко-слоистых и высоко-кучевых облаках. Интенсивное обледенение происходит при водности облаков более 1 г/м3.

При одной и той же водности обледенение будет интенсивнее в облаке, состоящем из более крупных капель. Это объясняется тем, что большинство мелких капель воды обтекает лобовые части самолета вместе с воздушным потоком, тогда как крупные капли, обладающие большей инерцией, сталкиваются с поверхностью самолета.

Скорость полета самолета играет двоякую роль. Увеличение скорости ведет к росту интенсивности обледенения, так как в единицу времени на лобовых частях самолета будет осаждаться больше водяных капель. Но при некоторой скорости полета поверхность самолета вследствие кинетического нагрева будет иметь положительную температуру; при этих условиях обледенение самолета исключается. На скоростных самолетах можно избежать обледенения при скорости полета 700 км/час и более. Различают четыре основных вида льда: иней, непрозрачный, прозрачный и матовый лед.

Иней образуется при полете вне облаков в случае попадания само-лета, поверхность которого имеет отрицательную температуру, в более теплый и влажный слои воздуха. В этом случае водяной пар, минуя фазу жидкости, отлагается на поверхности самолета в виде мелких кристаллов льда.

Иней может образоваться и при быстром снижении или наборе высоты, если имеется инверсия температуры. Такой вид обледенения не представляет серьезной опасности, так как быстро исчезает при входе в слой воздуха с положительной температурой. В ясную морозную ночь иней может оседать на поверхности самолета при стоянке на земле; перед взлетом его надо обязательно удалять, так как он значительно увеличивает лобовое сопротивление и ухудшает взлетные характеристики самолета.

Непрозрачный пористый лед образуется при полете в переохлажденных облаках, состоящих из мелких капель воды, которые при столкновении с поверхностью самолета мгновенно замерзают; между ними остаются значительные пространства, заполненные воздухом. Такой лед отлагается при температуре от -5 до -25° С, но чаще всего при температуре ниже -10°. Он не сильно ухудшает аэродинамику несущих поверхностен и лишь при длительном полете в облаках может стать опасным. Непрозрачный пористый лед легко удаляется с поверхности самолета.

Прозрачный лед осаждается на поверхности самолета при полете в облаках, содержащих большое количество крупных капель волы, или в зоне переохлажденного дождя. При столкновении с лобовыми частями самолета водяные капли замерзают лишь частично, остальная вода растекается по поверхности и замерзает в виде гладкого стекловидного слоя льда. Такой лед очень прочно держится на самолете, значительно увеличивая его вес. Прозрачный лед образуется при температурах от 0 до -10°, но чаще при температурах от 0 до -5°.

Матовый лед образуется при полете в облаках, состоящих из различных по величине капель воды и кристаллов льда, при температурах от 0 до -20°, но чаще всего при температурах от 0 до -10°. Такой лед неравномерно оседает на лобовых частях, крепко держится на поверхности и сильно ухудшает аэродинамику самолета.

Наиболее часто отлагается матовый и непрозрачный пористый лед. Нередко наблюдается образование смешанного льда.

Для успешного преодоления зоны обледенения необходимо:

– изучить метеорологические условия перед полетом, обратив особое внимание на атмосферные фронты и условия погоды на них, на горизонтальную и вертикальную протяженность облаков и распре-деление температуры в них, особенно на высоту изотерм нулевой и -20°, так как в диапазоне температур от 0 до -20° вероятность обледенения в облаках весьма значительна; наиболее интенсивное обледенение возможно при температурах от 0 до -10°;

– выбирать эшелоны полета, располагающиеся либо ниже нулевой изотермы, либо выше изотермы -20°;

– увеличить скорость полета (например, до 700 км/час) или изменить эшелон полета; в большинстве случаев толщина облаков с сильным обледенением редко превышает 1000 м; исключение составляют кучево-дождевые облака, в которых толщина слоя интенсивного обледенения и сильной болтанки может достигать нескольких километров;

– выполнять полет выше облаков, если сильное обледенение и болтанка встретились в облаках, образовавшихся у наветренных склонов гор;

– при попадании в зону интенсивного обледенения прекратить полет и произвести посадку на ближайшем аэродроме;

– при наличии на маршруте слоистых или слоисто-кучевых облаков с отрицательной температурой подняться выше облаков; их вертикальная мощность редко превышает 1000 м.

Если обледенение неизбежно, выбирать эшелон с таким расчетом, чтобы продолжительность полета в переохлажденных облаках была минимальной.

Видимость – важнейший метеорологический элемент, определяющий степень сложности метеорологических условий.

Под видимостью в атмосфере вообще подразумевается предельное расстояние, на котором обнаруживается объект (ориентир).

Различают горизонтальную видимость – видимость крупных земных предметов у поверхности земли, определяемую метеорологами, и полетную видимость, т. е. видимость различных объектов при наблюдении с самолета. В свою очередь полетная видимость может быть горизонтальной, вертикальной и посадочной.

Полетная видимость непосредственно не измеряется на метеорологических станциях и нередко может значительно отличаться от горизонтальной. Только тщательное изучение метеорологических условий позволяет делать заключение о полетной видимости.

Видимость в основном зависит от прозрачности воздуха, т. е. от содержания в нем различных примесей (капельки воды, снежинки, пыль). Наибольшей прозрачностью и, следовательно, наилучшей видимостью обладают воздушные массы, приходящие из Арктики и с океанов. В воздушных массах, проходящих над пустынями и степями, с поверхности которых в воздух поднимается много пыли, видимость плохая.