Погода все время меняется и нет двух совершенно одинаковых в
advertisement
МЕТЕОРОЛОГИЯ Погода все время меняется, и нет двух совершенно одинаковых в этом смысле дней. Процессы образования вертикальных потоков воздуха являются в определенной степени случайными. Поэтому обычно рассматриваются идеализированные представления о вертикальных движениях в атмосфере. Потоки, встречающиеся в европейской части России, можно разделить на две большие группы: 1. Потоки обтекания 2. Термические потоки Потоки обтекания возникают в результате отклонения вверх потока воздуха, набегающего на препятствие, например, на склон холма, горы. Знать о потоках обтекания необходимо каждому, так как их столкнуться с ними возможно в любом полете при попадании в район с достаточно пересеченной местностью, Основное внимание обратим на тепловые, или термические потоки (термики). Единых правил или признаков, по которым можно с уверенностью определить местонахождение термических восходящих потоков и их параметры, не существует. Речь идет лишь об отдельных, наиболее часто встречающихся признаках. Чаще всего встречаются потоки под облаками. К ним (часто обозначающим восходящий поток) относятся: развивающиеся кучевые «хорошей погоды», крупные кучевые с темным четким основанием, плоские блинообразные кучевые обычно с довольно высокой нижней кромкой и мощнокучевые облака с большим вертикальным развитием. Следует отметить, что название “тепловой” несколько обманчиво. Можно подумать, что восходящие потоки, раз они называются тепловыми, возникают только в очень жаркие солнечные дни. Однако это не так. Термические потоки могут образоваться при определенных условиях везде и в любое время года метеорологи наблюдали действие восходящих потоков даже в Антарктиде, при морозе в 30°. Так что дело здесь не в абсолютной температуре, а в разности температур соседствующих воздушных масс. Масса воздуха с более высокой температурой по отношению к окружающему ее воздуху (даже если температуры обеих масс отрицательные) называется теплой. Воздух с более высокой температурой обладает меньшим удельным весом и потому всплывает вверх. Такова схема возникновения тепловых восходящих потоков. Воздух в значительной мере прозрачен для солнечных лучей и непосредственно от них почти не нагревается. Нагрев его происходит при соприкосновении с поверхностью земли, или, как принято говорить, с подстилающей поверхностью, которая поглощает энергию солнечных лучей. Поскольку поверхность земли не однородна, то и нагревается она под солнечными лучами неодинаково. Так, летом пашня, песок, асфальт, крыши домов нагреваются значительно сильнее, чем поля с посевами, луга или озера. Следовательно, и воздух над подстилающей поверхностью будет нагреваться различно. Над пашней он нагревается сильнее, чем над озером или рекой. Более теплый воздух над пашней поднимается, а на его место со стороны озера подходит более холодный. В свою очередь, прогревшись над пашней, он тоже устремится вверх. Так образуется термический поток. А что же происходит над озером? Часть воздуха от него устремляется на пашню. Но природа, как известно, не терпит пустоты, и всякое нарушение равновесия тут же влечет за собой компенсирующие процессы. С высоты вместо ушедшего воздуха опускаются массы более холодного, образуя нисходящий поток. Вертикальное перемещение воздуха между различными слоями атмосферы, обусловленное неравномерным его нагреванием, называется конвекцией. Рис. I Рассмотрим общую схему процесса возникновения кучевых облаков. Более теплый воздух охлаждается примерно на 1°С при подъеме на каждые 100 м. Такое изменение температуры воздуха при подъеме называется сухоадиабатическим градиентом. Достигая точки росы (это температура, при которой воздух становится полностью насыщенным водяным паром), избыток пара в восходящем потоке воздуха начинает конденсироваться. Возникает кучевое облако, которое, словно шапка, увенчивает вершину восходящего потока (рис. 1). По мере действия потока облако растет, ширится и, таким образом, как бы подсказывает, что в этом месте под ним есть развивающийся восходящий поток. На положение потока сильно влияет ветер. Известно, что ветер вызывает так называемый скос потока, т. е. отклоняет его в сторону от места возникновения. Этот скос будет тем больше, чем сильнее ветер. Скос потока хорошо виден по отклонению дыма из трубы (рис. 2). В штиль, когда воздух неподвижен, дым идет вертикально вверх. Но как только начинается ветер, он отклоняет дым от трубы в сторону: чем сильнее ветер, тем больше угол наклона (скос). То же самое происходит и с потоками. Но поскольку они, в отличие от дыма, не имеют окраски, то увидеть угол наклона потока нельзя. О его величине можно судить только умозрительно, по силе ветра. Но величина скоса потока зависит не только от силы ветра. Угол скоса зависит также и от вертикальной скорости самого потока (рис. 3). Чем слабее поток, тем сильнее при одинаковом ветре он отклонится от вертикали. Рис. 2 Рис. 3 Сильный же поток при одной и той же скорости ветра отклоняется меньше, чем слабый. Как только ЛА войдет в поток, вариометр зафиксирует подъем (стрелка отклонится вверх). Легкий пружинистый толчок, который сопутствует входу ЛА в поток, вы почувствуете вполне отчетливо. Термик встречается над участками земной поверхности с пашнями, песками, лесными опушками, освещенные солнцем склоны оврагов и холмов и т. д. Если термик действительно существует, сразу почувствуете это по легкой болтанке и показанию вариометра. Летчик в полете все время должен помнить о ветре, учитывать его действие на потоки, мысленно представлять себе направление скоса в пространстве и его угол. Нетрудно понять, что если направление полета совпадаете направлением ветра, то летчик, идя к облаку с попутным ветром, непременно встретит поток на подходе к облаку. И чем у него меньше высота, тем дальше от облака произойдет эта встреча. Иногда бывает трудно понять, откуда здесь может быть поток: до облака еще далеко, а подъем уже есть «в чистом небе». Если вы летите против ветра, то до встречи с потоком надо пролететь под облаком, и выйти на его наветренную сторону. Однако строение термиков часто бывает не так просто, как показано схематично на рис. 3. Ведь нередки случаи, когда ветер с высотой меняет не только свою силу, но и направление. Тогда он «изламывает» поток. Предварительно оценить строение термиков можно, только изучив шаропилотные данные ветра, которые следует получить на метеостанции. В них отражена картина изменения силы и направления ветра по высотам. Но так как не на всех спортивных аэродромах есть метеостанции, летчикам надо вести наблюдение за облаками и ветром. Перед полетами посмотрите внимательно на движение облаков. Обычно они движутся так же, как и ветер у земли, или очень незначительно отклоняясь от этого направления в ту или иную сторону (обычно ветер на высоте отклоняется вправо). В этом случае ваши действия в воздухе не будут осложняться переменой ветра, и поток не будет иметь изломов. Если же сила ветра или его направление с высотой резко меняются — ветер дует на земле в одну сторону, а облака бегут в другую, — скос потока будет изломанным. Изменение силы ветра по высоте можно определить по внешнему виду облаков. В том случае, когда ветер с увеличением высоты усиливается, вершина облака скошена по ветру. При ослаблении ветра — его вершина скошена против ветра. Наблюдения за формой облаков и направлением их движения могут помочь еще на земле предусмотреть всевозможные изменения направления ветра и скоса потоков. Парящие птицы могут указывать на существование потока в этом месте. Рис. 4 Производственные дымы также могут указать на наличие потока. Если дым из трубы стелется по ветру ровной струей и делает вдруг вертикальный зигзаг, значит на своем пути он попал в восходящий поток (рис. 4). Бывает и такая картина: все дымы из близлежащих труб стелются по ветру, а из одной — дым круче, чем из других, идет вверх, следовательно, его подхватил восходящий поток В первой половине дня восходящий поток под облаком чаще всего бывает с солнечной стороны. Затем он перемещается по западной его кромке к северной части. Это правило отнюдь не закон, но подобное явление встречается часто. Под крупными кучевыми восходящий поток находится в наиболее темной части основания облака. Труднее определить «термики» в безоблачном небе. Если потоки под облаками существуют как бы привязанные к ним, то без облаков «термик» необходимо связывать с местом его зарождения. Вот наиболее характерные места образования восходящих термических потоков: освещенные солнцем склоны оврагов, возвышенности холмистой местности, контрастная подстилающая поверхность (пашня — лес и т. д.), а в сухую антициклональную погоду — леса, поймы небольших рек и другие наиболее увлажненные места. Белесые пятна на фоне голубого неба, особенно при полете против солнца, также говорят о наличии термических потоков. Это не что иное, как взвешенные частицы пыли и продуктов сгорания, поднятые с земли восходящим потоком на вершину «термика». Иногда в воздухе попадаются и более крупные предметы: обрывки газет, мусор, кукурузные листья. Часто можно встретить птиц парителей и буквально «тучи» бабочек, комаров и других насекомых, занесенных восходящим потоком на большую высоту. В сухие и жаркие дни повсеместно наблюдаются своеобразные маленькие смерчи — пылевые вихри. Направление и скорость ветра. Ветром называется горизонтальное движение воздуха относительно земной поверхности. Ветер величина векторная и определяется двумя составляющими: направлением и скоростью. Направление ветра - азимут точки горизонта, откуда дует ветер, измеряется в градусах. Скорость ветра - скорость перемещения воздуха за выбранный интервал времени. Обычно измеряется в метрах в секунду. Для авиационных расчетов скорость ветра выражают в километрах в час. (1 м/сек = 3,6 км/час). Со скоростью ветра неразрывно связано понятие силы ветра: -2-3 м/сек - слабый (чуть ощущается); -4-7 м/сек - умеренный (качаются тонкие ветви деревьев); -10-12 м/сек - сильный (качаются толстые ветви деревьев); -больше 15 м/сек - буря; -больше 20 м/сек - шторм; -30 м/сек - ураган. Ветер не является устойчивым течением и в короткие промежутки времени изменяется как по скорости, так и по направлению. Эта изменчивость ветра особенно резко выражается вблизи поверхности земли и непосредственно связана с турбулентным состоянием воздушного потока. Движение воздуха происходит под действием силы вращения земли (кориолисова сила), силы барического градиента, возникающей вследствие неравномерного распределения давления воздуха в горизонтальном направлении, силы трения и силы тяжести. Под воздействием этих сил в слое до 1000-1500м вектор времени направлен к изобаре под острым углом, величина которого больше над сушей и меньше над морем, больше в низких широтах и уменьшается к полюсам. В циклоне в Северном полушарии ветры у земли дуют по спирали от периферии к центру против часовой стрелки, в антициклоне - по спирали от центра к периферии по часовой стрелке. Скорость и направление ветра зависят от высоты над поверхностью земли, географического района, времени года и суток, от распределения давления. Суточный ход скорости ветра у земли наиболее четко выражен над сушей и почти незаметен над морем. Более резко он выражен в теплую половину года и при ясной погоде, слабее - в холодную и при облачной погоде. С увеличением высоты скорость ветра в среднем возрастает, и на высоте 500 м она выше почти вдвое, чем у земли; в слое трения ветер поворачивает вправо, а в свободной атмосфере дует почти строго вдоль изобар (если встать спиной к ветру, то меньшее давление будет слева). Ветер имеет большое значение для авиации: -ветер существенно влияет на взлет и посадку, при встречном ветре сокращается длина разбега и пробега; -при боковом ветре возникают силы, затрудняющие управление ЛА. Так, например, если ветер дует справа от направления взлета, то на правой плоскости возникает дополнительная подъемная сила, а на левой она уменьшается, в результате возникает кренящий момент; кроме того, боковой ветер создает силу, стремящуюся развернуть ЛА относительно его продольной оси, а следовательно - и в сторону от оси ВПП; -еще большие трудности боковой ветер создает при посадке ЛА, т.к. затрудняет точное выдерживание ЛА на глиссаде снижения и во время пробега на ВПП; -ветер значительно влияет на самолетовождение (необходима поправка на ветер при выдерживании направления); -ветер вызывает болтанку, пыльные бури, низовые метели, ухудшающие видимость и затрудняющие взлет, полет, посадку ВС. При оценке конкретных метеоусловий необходимо учитывать местные ветры, которые возникают под влиянием местных физико-географических и термических условий. Серьезные трудности для пилотирования ЛА на глиссаде снижения, при взлете, посадке вызывает сдвиг ветра. Под сдвигом ветра понимается изменение направления или скорости ветра, или того и другого вместе в горизонтальном направлении, либо одного слоя атмосферы по отношению к другому по вертикали. Различают горизонтальный и вертикальный сдвиги ветра: Вертикальный сдвиг ветра (вертикальная составляющая градиента ветра) - это изменение направления и скорости ветра по высоте (например, на Н=200м направление ветра 280* и его скорость 18 м/сек, а на Н=100м направление ветра 80* и скорость 8 м/сек). Горизонтальный сдвиг ветра (горизонтальная составляющая градиента ветра) - изменение направления и скорости ветра в различных точках по горизонтали на одной и той же высоте. Для оценки интенсивности сдвига ветра следует пользоваться терминами и их численными категориями, которые рекомендованы ИКАО (смотреть Таблицу 1). Таблица 1 Критерии интенсивности сдвига ветра Интенсивность сдвига ветра (качественный термин) Влияние на управление ВС Вертикальный сдвиг ветра м/с на Н=30м Горизонтальный сдвиг ветра м/с на Н=600м Слабый Умеренный Сильный Очень сильный незначительное значимое существенные трудности опасное 0-2 2-4 4-6 6 0-2 2-4 4-6 6 Скорость восходящего или нисходящего потока в м/с 0-2 2-4 4-6 6 Возникновение сдвига ветра чаще всего наблюдается, когда вблизи поверхности земли располагается тонкий слой сильно выхоложенного воздуха, а над ним с большой скоростью перемещается теплый воздух. Обычно это слой инверсии. Чаще всего такие условия наблюдаются ночью и утром в холодное время года. Сдвиг ветра возникает также на границе двух воздушных масс, скорости и направление которых различны. Большие сдвиги ветра наблюдаются вблизи грозовых облаков. От сдвига ветра следует отличать вертикальное перемещение воздуха. Различаются три основных вида: 1.Конвекция - вертикальное движение воздуха, связанное с неравномерностью прогрева земной поверхности. 2.Восходящее скольжение - поднятие больших масс воздуха при натекании на горные хребты, или поднятие теплого воздуха при натекании на холодный. 3.Динамическая турбулентность - завихрения, возникающие над пересеченной местностью при сильном ветре. Количество, форма и высота облаков. Осадки. Облака -это скопление взвешенных в атмосфере капель воды или ледяных кристаллов или смеси тех и других, возникших в результате конденсации водяного пара. Существуют несколько классификаций облаков: 1.морфологическая (по внешнему виду); 2.генетическая (по происхождению); 3.по высоте нижней границы (верхнего, среднего и нижнего яруса) и отдельно - облака вертикального развития; 4.по строению. Классификации по морфологическому признаку и по высоте нижней границы смотреть в Таблице 2. Таблица 2 Классификация облаков Вид Высота Высота нижней верхней границы границы I. Облака верхнего яруса (выше 6км) 1. Ci (cirrus) перистые облака 5-13км несколько сотен м 2. Cs (cirrostatus) перисто-слоистые (рваные перья) 5-13км от нескольких сотен м до нескольких км 3. Cc (cirrocumulus) перисто-кучевые (гряды) 5-13км 200-400 м II. Облака среднего яруса (2-6 км) 1. Ac (altocumulos) высококучевые (гряды-кучевки) 2-5км 200-700м 1-2км 2. As (altostratus) высокослоистые (пелена серого 2-5км от 1 до цвета) нескольких км III. Облака нижнего яруса (0-2км) 1. Sc (stratocumulus) слоисто-кучевые (серые летом 200мволны) 600-1500м 2км зимой 200-300м 2. Ns (nimbostratus) слоисто-дождевые серая 100-1000м 2-6км масса, внизу- облака 3. St (stratus) слоистые 100-300м Н разорванн ых 50100м от несколь ких десятко в метров до 600800м Состав Осадки ледяные кристаллы ледяные кристаллы нет ледяные кристаллы нет мелкие капли воды переохлажде нные капли воды, кристаллы льда нет нет слабый дождь или снег капли воды и кристаллы льда (зимой) слабый дождь или снег переохлажденны е капли воды и кристаллы льда переохлажденны е капли воды и кристаллы льда продолжительный дождь, снег (обложные) морось (летом) мелкий снег (зимой) Облака образуются под слоем инверсии с восходом солнца рассеиваются IY. Облака вертикального развития (мощная кучевка, грозовые облака) 1. Cu (cumulus) 800-2000м от капли воды и нет кучевые, яркие, движутся, могут нескольки кристаллы льда перерастать в мощно-кучевые с х десятков вертикальной мощностью метров до до 2-5км нескольки х сотен метров 2.Cb(cumulonimbus) кучево-дождевое ниже 2км до 13-15 нижняя часть ливень с грозами, градом синеватое, две разные стороны, вершина км капли воды, имеет волокнистую структуруверхняя часть – наковальню кристаллы льда Генетическая классификация: 1.Слоистообразные облака образуются в зонах атмосферных фронтов в результате упорядоченного подъема воздуха, к ним относятся Ns, As, Cs, Ci. 2.Кучевообразные облака образуются в результате адиабатического охлаждения воздуха при конвекции, т.е. при подъеме теплого воздуха и опускании холодного, к ним относятся Cu, Cb, Ac, Cc. 3.Волнистообразные облака образуются при волновых движениях у задерживающих слоев атмосферы, к ним относятся St, Sc, Ci, Cc. По строению облака бывают водные, ледяные и смешанные. Водность облаков - это количество воды в единице объема. В зависимости от того, где образуются облака, они разделяются на 1.внутримассовые (возникают внутри воздушных масс), 2.фронтальные (образуются на атмосферных фронтах), 3.орографические (возникают над горами при перетекании воздушными потоками препятствий). Количество облаков измеряется баллами: 10 баллов - небо полностью закрыто; 5 баллов - небо закрыто на 50%; 0 баллов - небо чистое. Видимость в различных облаках может быть от нескольких метров до нескольких десятков километров. В водяных облаках видимость хуже, в ледяных - лучше. Значение облачности для авиации исключительно велико, т.к. от высоты облаков в основном зависит степень метеорологических условий, особенно важных для взлета и посадки. Такие опасные для авиации явления погоды, как грозы, обледенение, град, турбулентность, метели, неразрывно связаны с облаками. Облака являются почти единственным метеорологическим элементом, тщательное наблюдение за которым позволяет летчику правильно оценить метеорологические условия прямо в полете. Атмосферные осадки -это частицы воды в жидком или твердом состоянии, выпадающие из облаков на земную поверхность. По условиям образования различают 3 вида осадков: 1.Обложные - продолжительные осадки, выпадающие из слоисто-дождевых и высокослоистых облаков. 2.Ливневые - осадки малой продолжительности, нередко сопровождающиеся грозами, выпадающие из кучево-дождевых облаков. 3.Моросящие - осадки, выпадающие из слоистых, слоисто-кучевых облаков и туманов. Осадки, выпадающие из облаков атмосферных фронтов, называются фронтальными, а осадки, выпадающие из облаков, возникающих внутри однородных воздушных масс, называются внутримассовыми. Форма осадков: 1. - снег, снежная крупа, ледяная крупа; 2. - ледяной дождь; 3. - град; 4. - дождь; 5. - морось; 6. - мокрый снег. Все осадки делятся на жидкие, твердые и смешанные. Интенсивность осадков - это количество воды, выпадающее на единицу поверхности в единицу времени. Количество осадков - толщина слоя воды в мм на непроницаемой поверхности. Причина образования осадков: 1.Конденсация; 2.Коагуляция (слияние капель); 3.Сублимационный рост (переход из газа в жидкость или твердое тело). Значение осадков для авиации исключительно велико, т.к. от их интенсивности зависит величина видимости, влияющая на взлет и посадку ВС. Осадки оказывают существенное влияние на состояние аэродромов, могут сделать его непригодным для эксплуатации (летом и осенью - ливневые дожди на грунтовых аэродромах, зимой - снежные заносы). Видимость -это расстояние, на котором днем исчезают признаки наблюдаемого объекта определенных угловых размеров (неразличимы его очертания), а ночью - становится неразличимым источник света определенной интенсивности. Различают горизонтальную и полетную видимость (определяемую в полете). Полетная видимость в зависимости от угла наблюдения подразделяется на горизонтальную, полетную, вертикальную и посадочную, при этом посадочная видимость - частный случай наклонной видимости. Горизонтальная полетная видимость определяется как расстояние на уровне полета до наиболее удаленных облаков и ВС, а при их отсутствии оценивается по общей прозрачности атмосферы. Наклонная и вертикальная полетная видимость определяется как расстояние до наиболее удаленного объекта по наклонной линии или до объекта по вертикали. Посадочная видимость - расстояние от наблюдателя (пилота) до начала ВПП вдоль глиссады снижения. Дальность видимости зависит от многих факторов, ограничивается кривизной земной поверхности и рельефом местности. Она зависит от угловых размеров, формы, яркости объекта, от освещенности объекта и фона, от прозрачности атмосферы. Прозрачность атмосферы - один из основных факторов, определяющих видимость, зависит от метеоусловий (наличия облачности, осадков, тумана, дымки и т.д.). Видимость наряду с облачностью является важнейшим метеорологическим элементом, определяющим степень сложности метеорологических условий полета, т.к. она оказывает непосредственное влияние на взлет и посадку, самолетовождение и т.д. Видимость и высота нижней границы облаков являются основными параметрами для установления минимумов погоды самолета, аэродрома, летчика. Грозы и шквалы Гроза -атмосферное явление, связанное с развитием мощных кучево-дождевых облаков с образованием электрических разрядов, громом и выпадением ливневых осадков (разряд - между двумя облаками, между облаком и землей, внутри облака). Условия образования грозовых облаков - наличие влажного и теплого неустойчивого воздуха, при подъеме которого могла бы образовываться мощная облачность от уровня конденсации до высот с отрицательными температурами воздуха, т.е. нужны большая влажность и большой ВТГ (вертикальный температурный градиент). Грозы бывают внутримассовые и фронтальные. Внутримассовые грозы возникают при неравномерном нагревании приземного слоя воздуха от подстилающей поверхности земли. Внутримассовые грозы возникают летом, в дневное время, к вечеру прекращаются, перемещаются по направлению ветра на средних высотах, скорость от 5 до 20 км/час. Разновидность внутримассовых гроз - орографические, они образуются в горах. Фронтальные грозы возникают при подъеме теплого воздуха на атмосферных фронтах. Они могут возникать в любое время суток и перемещаются в направлении воздушных течений на высоте 3000-5000 м. Внутримассовая гроза изолирована, а фронтальная тянется через всю линию фронта, ее очень трудно обойти. Схема развития грозы Таблица 3 Стадии развития грозы (грозовое облако существует 5-6 часов): 1).Возникает кучевое облако. Вершина растет до 4-5 км (мощно-кучевое облако). Восходящие потоки в кучевом облаке - до 5 м/сек, в мощно-кучевом - до 15-20 м/сек, нисходящие - слабее. Осадков нет. 2).Период максимального кучево-дождевого облака. Выпадает ливневый дождь, град, появляются электрические разряды (грозовые). Вершина достигает высоты 7-8 км и вытягивается по направлению воздушного потока. Характерный признак - наковальня в верхней части облака. Время развития - от 30 до 60 минут. Восходящие потоки - 30-40 м/сек, нисходящие 10-15 м/сек. Температура воздуха у поверхности земли понижается. 3).Постепенный распад и разрушение облака. Прекращение грозовой деятельности, ослабление осадков. Распад идет около 30 минут. Гроза части сопровождается молнией, громом и шквалом. Молния - электрический разряд. Капли электризуются, скопление (+) и (-) зарядов дает разряд, после вспышки идет воздушная волна - гром. Шквал - это внезапное и резкое усиление ветра, сопровождающееся изменением его направления в течение короткого промежутка времени. Скорость - до 15-20 м/сек. Условия полета в зоне грозовой деятельности: 1.Сильная болтанка вызывает большие перегрузки (могут возникнуть механические повреждения ЛА); 2.Сильные восходящие и нисходящие потоки, большие перегрузки; 3.Интенсивное обледенение; 4.Электрические разряды; 5.Шквальный ветер под облаками; 6.Ливень, град; 7.Сильные радиопомехи. В грозу полеты запрещаются. Входить в кучевые и мощно-кучевые облака запрещается. В случае непреднамеренного попадания немедленно выйти из опасной зоны. Действия летчика при встрече с грозой и шквалом: 1.Перед полетом изучить метеообстановку и прогноз погоды, определить участки маршрута, где возможны грозы, их тип и направление движения; 2.Постоянно вести наблюдение за погодой, особенно за облаками. 3.Обход грозы возможен сбоку на удалении не менее 10 км. Пролет между двумя грозовыми облаками возможен только при расстоянии между ними не менее 20 км. 4.При попадании в грозовую зону стараться сохранить горизонтальное положение. 5.В зоне болтанки избегать резких действий рулями, особенно рулями высоты, чтобы не создать перегрузок. Избегать резких поворотов и кренов. Сохранять эффективную скорость и безопасную высоту. ОПАСНЫЕ ДЛЯ АВИАЦИИ ЯВЛЕНИЯ ПОГОДЫ Метеорологические условия на малых высотах могут оказывать существенное влияние на взлет и посадку ВС, на полеты вблизи земной поверхности, а также влиять на сохранность и эксплуатацию материальной части, находящейся на земле. Для авиации важное значение на малых высотах имеют: -видимость и явления, ее ухудшающие; -высота и характер нижней кромки облаков; -скорость, направление и порывистость ветра; -турбулентность, вызывающая болтанку и броски; -грозовые явления и обледенение. Все указанные факторы можно наблюдать одновременно. В сочетании друг с другом они могут создать сложную погоду. Погодные условия на малых высотах из-за близости земли наиболее изменчивы, на условиях погоды сказываются также широта места, время года, суток, поэтому при оценке метеорологических условий нужно учитывать местные особенности района или маршрута. В среднем около 80% значительных ухудшений погоды на малых высотах бывают при прохождении атмосферных фронтов. Но в холодное время года повторяемость плохих погодных условий на малых высотах значительно возрастает (до 40%) внутри однородных ВМ. Ухудшение погоды вызывает опасные явления погоды. К ним относятся те, которые угрожают безопасности полетов или сохранности авиатехники на аэродромах. Опасные явления погоды на аэродромах взлета и посадки: 1.Гроза, кучево-дождевая и мощная кучевая облачность, смерчи, шквалы, град, ледяной дождь, гололед. 2.Явления, ухудшающие горизонтальную и посадочную видимость, ниже наибольшего из минимумов, установленных для данного аэродрома и ЛА, базирующихся на нем: туман, дымка, пыльные бури, осадки. 3.Высота облаков ниже наибольшего из минимумов, установленных для аэродрома и ЛА, базирующихся на нем. 4.Скорость ветра у земли превышает наименьшее из предельных значений, установленных для ЛА. 5.Резкое понижение температуры воздуха через 0* или экстремально высокие температуры. Опасные явления погоды на маршрутах полета: 1.Гроза, град, кучево-дождевая и мощно-кучевая облачность. 2.Обледенение. 3.Сильная болтанка. 4.Видимость и высота нижней границы облаков ниже минимума, установленного экипажу для выполнения задания. 5.Закрытие гор, перевалов и искусственных препятствий облаками, туманами, осадками, препятствующими выполнению задания. 6.Общая (воздушные течения крупного масштаба: пассаты, антипассаты, муссоны) и местная (бриз, горно-долинные ветры) циркуляция атмосферы, струйные течения атмосферы (узкие горизонтальные зоны очень сильных ветров, скорость от 30 м/сек). 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, поэтому в зависимости от того, как происходит процесс охлаждения воздуха, туманы делятся на три типа радиационные, адвективные, фронтальные. Радиационный туман образуется вследствие выхолаживания поверхности Земли и прилегающего к ней слоя воздуха, при этом возникает инверсия температуры и при достаточной влажности воздуха образуется приземный туман, называемый радиационным. Наибольшая повторяемость радиационных туманов приходится на ночные часы, когда нет притока солнечной радиации, а земная поверхность и воздух теряют тепло. Радиационный туман отличается наибольшей плотностью у поверхности Земли и видимость здесь часто ухудшается до нескольких десятков метров. С высотой плотность убывает, и с высоты полета Земля сквозь него видна хорошо. С восходом Солнца (началом прогрева) радиационный туман, как правило, рассеивается. Адвективный туман образуется при охлаждении относительно теплого и влажного воздуха, движущегося над более холодной подстилающей поверхностью. Зимой адвективный туман образуется, как правило, в воздушной массе, перемещающейся с океана на материк; летом - с материка на океан. Адвективный туман, в отличие от радиационного, возникает при более значительных скоростях ветра у поверхности Земли, которые чаще всего бывают 4-8 м/с, но он может образовываться и при более сильном ветре, достигающем 12-15 м/с. Особенностью адвективного тумана является также увеличение плотности с высотой. При этом видимость у поверхности Земли может быть вполне удовлетворительной, но стоит подняться на несколько десятков метров (30-50 м), как горизонтальная видимость совершенно исчезает. Адвективный туман может образовываться в любую часть суток и сохраняться в течение длительного времени. Фронтальные туманы-туманы, возникающие на атмосферных фронтах. Они бывают трех типов: предфронтальные, фронтальные и зафронтальные. Предфронтальный туман образуется вследствие насыщения влагой холодного воздуха, находящегося под фронтальной поверхностью. Наиболее благоприятные условия для образования предфронтального тумана, когда температура выпадающего дождя значительно выше температуры холодного воздуха, располагающегося вблизи поверхности Земли. Фронтальный туман возникает непосредственно при прохождении фронта. Такой туман представляет собой фронтальную облачную систему, распространяющуюся до поверхности Земли, особенно часто наблюдается при прохождении фронтов над возвышенностями. 3афронтальный туман образуется непосредственно после прохождения теплого фронта или теплой окклюзии. Образование зафронтального тумана мало чем отличается от условий образования адвективного тумана. Кроме указанных выше основных наиболее часто встречающихся видов туманов наблюдаются и другие, как-то: адвективно-радиационные; туманы склонов; туманы испарений; морозные или ледяные туманы. Туманы испарения возникают в результате притока водяного пара за счет испарения с водной поверхности в перемещающийся над ней воздух, температура которого на 8-10° и более ниже температуры воды. Такие туманы образуются в полярных областях при перемещении холодного воздуха со снежной поверхности на открытую воду (полынью, незамерзающий залив, открытый участок моря). Аналогично туманы испарения образуются над реками и озерами осенью. Метель - перенос снега над поверхностью Земли ветром достаточной силы. 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. Как поземка, так и низовая метель ухудшают видимость в самых нижних слоях атмосферы. Общая метель характеризуется сильным ветром, поднимающим снег с земной поверхности, и выпадением снега из облаков. Пыльная буря - явление, аналогичное низовой метели, но с той лишь разницей, что пыльная буря бывает в южных степях и пустынях преимущественно летом, когда сильным ветром с поверхности Земли поднимаются частицы пеока или пыли, которые, замутняя атмосферу, резко ухудшают видимость. Вертикальная мощность пыльных бурь может быть самой различной - от нескольких десятков сантиметров (пыльные и песчаные поземки) до нескольких десятков и даже сотен метров. 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, а также на фронтах окклюзии. 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 слоистообраз-ными облаками. Характерным для гроз на теплом фронте является то, что наиболее активными они бывают в вечерние и ночные часы. 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. Поскольку кучево-дождевые облака смешанные, то в них постоянно идет процесс образования зарядов за счет таяния ледяных кристаллов, сублимации, намерзания переохлажденных капель на кристаллы и т. д. Разбрызгивание капель воды в облаке происходит в том случае, когда капли достигают достаточно больших размеров (г = 2-З мм). В целом крупная капля электрически нейтральна. Падая вниз, она под действием мощных восходящих движений воздуха разбрызгивается на капли различных размеров. Мелкие капли оказываются заряженными отрицательно, а более крупные - положительно. Восходящие потоки воздуха уносят мелкие капли в верхнюю часть облака, а более крупные остаются на нижележащих уровнях. В верхней части облака, состоящей из ледяных кристаллов,вследствие трения кристаллов о воздух происходит их разламывание. Более мелкие ледяные частицы оказываются заряженными положительно, а крупные - отрицательно. Мелкие кристаллы остаются в верхней части облака, а более крупные оседают вниз. Указанные процессы приводят к образованию в грозовом облаке огромных объемных электрических зарядов. В верхней части облака, состоящей из мелких ледяных кристаллов, возникает объемный положительный заряд. Другой такой заряд образуется в той части облака, где имеют место наибольшие скорости вертикальных движений воздуха и интенсивные осадки, создающие наиболее благоприятные условия для дробления крупных капель. Центральная часть этого объемного положительного заряда располагается вблизи изотермы 0°С. Остальная часть облака, в которой преобладают мелкие капли, оказывается заряженной отрицательно. Электрические разряды (молнии) возникают в том случае, когда напряженность электрического поля между объемными зарядами достигает пробивного значения, равного около 1 000 000 В на 1 м. Сила тока в молнии очень велика и составляет (1-1,5) 104 А и даже больше. В природе наблюдается несколько видов молний. Однако наиболее часто встречаются линейные, реже плоские и шаровые молнии. Линейная молния представляет собой искровой электрический заряд в виде искривленной линии, иногда с многочисленными ответвлениями. Длина такой молнии чаще всего составляет 2-3 км, но отмечались случаи, когда длина молнии достигала 20-30 км. Разряд линейной молнии сопровождается звуковым эффектом - громом. В канале, по которому идет разряд, воздух мгновенно нагревается до (1,5-2,0) 104 оС и расширяется, затем также быстро охлаждается и сжимается. Образуются взрывные волны, дающие начало звуковым волнам - грому. Гром можно услышать на расстоянии до 20-25 км. Плоская молния представляет собой разряд, охватывающий значительную часть облака, и состоит он, по-видимому, из тихих разрядов, испускаемых отдельными капельками. Шаровая молния представляет собой шар, который ярко светится белым или красноватым цветом с оранжевым оттенком. Диаметр шаровой молнии обычно составляет несколько десятков сантиметров. В литературе встречаются описания шаровых молний, диаметр которых достигал значительных размеров. Град - осадки, выпадающие в теплое время года из мощных кучево-дождевых облаков в виде частичек плотного льда различных, иногда очень крупных размеров. Град обычно бывает при грозе вместе с ливневым дождем. Шквал - внезапное и кратковременное усиление скорости ветра (более 15 м/с), сопровождающееся изменением его направления. Шквалы возникают в передней части кучеводождевых (грозовых) облаков. 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 (в облаках, в тумане, в переохлажденном дожде, мороси или мокром снеге при t* от 0* до 10* С и ниже). Наиболее интенсивное обледенение наблюдается в тех облаках и в той части, где больше водность и крупнее капли. По интенсивности отложения льда принято считать обледенение слабым, когда лед откладывается со скоростью от 0,01 до 0,5 мм/мин, средним - от 0,5 до 1.0 мм/мин, сильным при скорости отложения льда больше 1,0 мм/мин. Как образуется обледенение: 1.Сублимация водяного пара; 2.Замерзание переохлажденных капель при столкновении с частями ЛА; 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. Влияние воздушной скорости полета на интенсивность обледенения сказывается двояко. С одной стороны, увеличение скорости приводит к росту интенсивности обледенения, так как в единицу времени на лобовых частях самолета будет осаждаться больше водяных капель. С другой стороны, при увеличении скорости полета температура поверхности самолета вследствие кинетического нагрева может оказаться положительной, и самолет не будет подвергаться обледенению. Наибольший нагрев наблюдается на передней кромке крыла и лобовых частях самолета, где почти вся кинетическая энергия превращается в тепловую. Различают три основных вида обледенения: Лед - прозрачный, матовый и белый (молочный); изморозь; иней. Прозрачный лед образуется при полете в облаках, в которых много крупных переохлажденных капель, или в зоне переохлажденного дождя. Этот вид обледенения обычно имеет гладкую поверхность, нарастает быстро и главным образом на передней кромке крыла, носовом коке и винтах. Матовый лед возникает при полете в смешанных облаках, где наряду с мелкими переохлажденными каплями имеются ледяные кристаллы и снежинки. Этот вид обледенения имеет шероховатую поверхность и неправильные формы отложения. Нарастание матового льда происходит неравномерно, поэтому такой вид обледенения является самым опасным. Белый молочный лед откладывается при полете в облаках, состоящих из мелких переохлажденных капель. Представляет собой сравнительно ровный покров пористой структуры. Держится на поверхности непрочно и при вибрациях может скалываться. Изморозь имеет вид белого крупнозернистого кристаллического отложения. Образуется при полете в облаках, где преобладают мелкие переохлажденные капли и ледяные кристаллы. Наблюдается этот вид обледенения, как правило, при температуре ниже -10° С. Поверхность отложения неровная, шероховатая. Легко скалывается и сдувается воздушным потоком. Иней - легкий кристаллический налет. Образуется в результате сублимации водяного пара на значительно переохлажденной поверхности самолета. Под действием вибрации и встречного воздушного потока легко скалывается и сдувается. Этот вид обледенения может образоваться при полете вне облаков, когда самолет попадает из более холодного в менее холодный и влажный воздух, имеющий также температуру ниже 0° С, например при быстром снижении. Опасность этого вида заключается в том, что лед откладывается на лобовом остеклении кабины и ухудшает обзор, что особенно опасно при посадке. Форма ледяных отложений может быть весьма разнообразной. Различают несколько основных форм: профильную, пикообразная, желобковую (отложение льда идет с двух сторон, образуя желоб; такая форма является самой опасной) и ледяные отложения неопределенной формы. Наибольшую опасность обледенение представляет для вертолетов. У них подвержены обледенению несущий и хвостовой винты, а в горизонтальном полете - те же детали, что и на самолете. Обледенение чаще всего наблюдается при температуре от 0 до -12°. Нарастание льда на лопастях несущего винта вертолета происходит очень быстро и неравномерно, что приводит к резким колебаниям лопасти, которые передаются всей конструкции вертолета и вызывают большие вибрации ее частей. Существуют активные и пассивные способы борьбы с обледенением. Активный способ борьбы предусматривает применение противообледенительных устройств и является наиболее эффективным (Виды: механический, когда лед сбивают с поверхности ЛА; тепловой, кода ЛА или его части нагревают; химический, когда поверхность ЛА смачивают незамерзающей жидкостью). 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. Влияние обледенения на полет исключительно велико: 1.Ухудшаются аэродинамические качества ЛА; 2.Изменяется центровка; 3.Ухудшается устойчивость и управляемость ЛА; 4.Нарушается весовая симметрия винта и возникает тряска двигателя; 5.Выходят из строя навигационные приборы; 6.Ухудшается радиосвязь. Полеты в зонах обледенения на вертолетах и самолетах, не имеющих противообледенительных устройств, запрещаются. МЕСТНЫЕ ПРИЗНАКИ ПОГОДЫ ПРИЗНАКИ УСТОЙЧИВОЙ ХОРОШЕЙ ПОГОДЫ 1. Высокое давление, в течение нескольких дней медленно и непрерывно повышающееся. 2. Правильный суточный ход ветра: ночью тихо, днем значительное усиление ветра; на берегах морей и больших озер, а также в горах правильная смена ветров: днем - с воды на сушу и из долин к вершинам, ночью - с суши на воду и с вершин в долины. 3. Зимой ясное небо, и только к вечеру при штиле могут наплывать тонкие слоистые облака. Летом, наоборот: развивается кучевая облачность и к вечеру исчезает. 4. Правильный суточный ход температуры (днем повышение, ночью понижение). В зимнее время температура низкая, летом высокая. 5. Осадков нет; ночью сильная роса или иней. 6. Приземные туманы, исчезающие после восхода Солнца. ПРИЗНАКИ УСТОЙЧИВОЙ ПЛОХОЙ ПОГОДЫ 1. Низкое давление, мало изменяющееся или еще более понижающееся. 2. Отсутствие нормального суточного хода ветра; скорость ветра значительная. 3. Небо сплошь затянуто слоисто-дождевыми или слоистыми облаками. 4. Продолжительные дожди или снегопады. 5. Незначительные изменения температуры в течение суток; зимой относительно тепло, летом прохладно. ПРИЗНАКИ УХУДШЕНИЯ ПОГОДЫ 1. Падение давления; чем быстрее падает давление, тем скорее изменится погода. 2. Ветер усиливается, суточные колебания его почти исчезают, направление ветра меняется. 3. Облачность увеличивается, причем часто замечается следующий порядок появления облаков: появляются перистые, затем перисто-слоистые (движение их настолько быстрое, что заметно на глаз), перисто-слоистые сменяются высокослоистыми, а последние - слоисто-дождевыми. 4. Кучевые облака к вечеру не рассеиваются и не исчезают, и количество их даже увеличивается. Если они принимают форму башен, то следует ожидать грозы. 5. Температура зимой повышается, летом же отмечается заметное уменьшение ее суточного хода. 6. Вокруг Луны и Солнца появляются цветные круги и венцы. ПРИЗНАКИ УЛУЧШЕНИЯ ПОГОДЫ 1. Давление повышается. 2. Облачность становится меняющейся, появляются просветы, хотя временами все небо еще может покрываться низкими дождевыми облаками. 3. Дождь или снег выпадают временами и бывают довольно сильными, но не отмечается беспрерывного выпадания их. 4. Температура зимой понижается, летом повышается (после предварительного понижения).