Сдвиги ветра в приземном сл ое, их вл ияние на выполне ние полетов

Распределение вет ра в приземном слое атмосферы (д о высоты 100 м) оказывает большое влияние на выполнение взлета и посадки ВС. Особенно опасным является резкое изменение ветрового режима вдоль траектории движения ВС, которое может оказаться соверш енно неожиданным для экипажа.

ВС пересекает самый нижний слой ат мосферы в столь корот кое время, что ограниченный запас высоты, скорост и, приемистость двигателей не позволяют пилоту своевременно парировать влияние резкого изменения ветра. Изменение взлетно-посад очных характеристик под воздействием резкого ослабления или усиления ветра явилось, в ряде сл учаев, одной из главных причин лет ных происшествий.

Характеристикой пространственной изменчивости вет ра является сдвиг ветра –

разность вект оров ветра в д вух точках пространст ва, от несенная к расстоянию межд у эт ими точками. Сдвиг ветра представляет собой векторную величину и от ражает изменение скорости и направление ветра между рассматриваемыми точками. В зависимост и от ориент ации в пространстве двух точек, межд у кот орыми определяется сдвиг вет ра, различают верт икальный и горизонтальный сдвиги вет ра. Кроме того, выделяются вертикальные восх одящие и нисходящие пот оки, представляющие соб ой движение воздуха в вертикальном направлении в небольших зонах с сечением порядка сотен метров.

Для оценки сдвига ветра пользуются терминами и численными критериями, которые рекомендованы ICАО ( табл. 9.1).

Таб лица 9.1. Характеристики сдвигов вет ра

Сдвиг ветра	Влияние на управление самолетом	Вертик. сдвиг ветра м/с на каждые 30 м в ысоты	Горизонт. сдвиг ветра м/с на каждые 600 м расстояния	Скорость в осходящ. или нисходящ. потока м/ с
Слабый	Незначительное	0…2,0	0…2,0	0…2,0
Умеренный	Значительное	2,1…4,0	2,1…4,0	2,1…4,0
Сильный	Существенные затруднения	4,1…6,0	4,1…6,0	4,1…6,0
Очень сильный	Опасное	> 6	> 6	> 6

По статистическим данным WМO попадание ВС на посадке в сдвиг вет ра, превышающ ий

4 м/с на 30 м высоты, возможно не менее одного раза в т ечение всего его среднего ресурса.

Проб лема сдвига ветра в авиации приобрела особенно актуальное значение в последние

30…40 лет. Эт о связано с тем, что изменялись ВС, условия и интенсивность их э ксплуат ации. Благодаря значительной массе (50…200 т), ВС обладает большой инерцией, кот орая препятствует быстрому изменению его путевой скорост и (т .е. скорост и движения от носительно поверхности земли) при резком изменении х арактера движения воздуха вдоль

®

т раектории полета. Вект ор путевой скорости

W является суммой вект ора воздушной

® ®

скорости V и вект ора скорост и ветра u .

® ® ®

W = V + u

(9.2)

Сох ранение, вследст вие инерции, путевой скорости при пересечении ВС уровней с различны м ветром привод ит к изменению возд уш ной скорости. Если бы ВС под действием изменений вет ра могло мгновенно ускорять или замедлять свое движение, проблемы сдвига вет ра не существовало бы.

Влияние сдвига ветра на полет самолета можно оценит ь, рассмотрев формулу подъемной силы крыла У при установившемся движении:

r 2

У =С у V S , (9.3)

где С у - коэффициент подъемной силы;

r - плот ност ь воздуха;

S - площад ь крыла;

V - воздушная скорост ь самолет а.

Под ъемная сила крыла У прямо пропорциональна квадрату воздуш ной скорост и полета. З начит ельное изменение характера движений во зд уха вдоль траекто рии полета вызы вает р езкое изменение воздушной скорости и, соответст венно, подъемной сил ы. В результате э того возникают эволюции ВС в вертикальной плоскости: при увеличении воздушной скорости произойдет подъем, а пр и уменьш ении – опускание ВС по отношению к р асчетной т раектории полета. При наличии дост аточ ных запасов по высо те и скорости полета со временные ВС, даже без вмешательст ва пилота, могут восстанавливать р ежим полета, нарушенный изменением парамет ров вет ра. На малых вы сот ах при выполнении захода на посадк у ил и при взлете сущ ест венные от клонения ВС от предполагаемой т раектории полет а пр едст авляют больш ую опасность в связи с б лизостью земли. Характер о тклонений от заданной траектории движения зависит о т вида сдвига ветра, наб людаю щегося в д анной зоне.

1. Скорость ветра с высотой резко увеличивается (рис. 9.10)

Если посадка или взлет самолета происходит строго при вст речном вет ре, то путевая скорость б удет равна разности воздушной скорост и и скорости ветра W = V - u.

При посадке ВС, движущ ееся прот ив вет ра, попадает в нижележащий слой с более слабым встречным ветром. При эт ом по инерции оно сохраняет свою путевую скорост ь, воздушная же скорость уменьшает ся, следовательно, уменьшается и подъемная сила. В результат е фактическая траектория движения проходит ниже заданной глиссады, ВС “проваливает ся” и, несмотря на увеличение пилотом силы тяги двигателей, посадка может быт ь совершена с недолет ом. Аналогичная ситуация наблюдается при посадке с попутным ветром, который с вы сотой ослабевает.

Рис. 9.10. Схема посадки ВС при ослабевающем встречном в етре

При взлете в условиях усиления вст речного ветра с высотой на ВС, попадающее в слой с более сильным ветром, действует большая подъемная сила, чем на нижележащих уровнях, и его фактическая траектория набора высоты распо лагает ся выше заданной (ВС “подбрасывает ”). Это может привести к перех оду на закритические углы атаки и к сваливанию ВС .

2. Скорость ветра с высотой резко уменьшается (рис. 9.11)

При посадке ВС, движущ ееся прот ив вет ра, попадает в нижележащий слой с более

сильным встречным ветром. Воздушная скоро сть и подъемная сила увеличиваются. Посадка в таких условиях сопровожд ается “подбрасыванием”, перелет ом заданной т очки касания ВПП и выкатыванием за пределы дальней концевой полосы безопасност и или за дальний конец ВПП.

Рис. 9.11. Схема посадки ВС при усилив аю щемся встречном ветре

Осложнения при взлете в случае ослабления встречного ветра с высотой возникают из-за падения подъемной силы и “проваливания” ВС, вслед ствие ч его оно может выйт и за нижний предел сектора безопасного набора высот ы. Так как при взлете практически нет возможности д ополнительного резкого увеличения силы тяги, то возникает опасность столкновения ВС с окружающими аэродром препятствиями (высокие искусственные сооружения, возвышенности).

Таким образом, наиболее опасными для полетов являют ся сдвиги ветра, которые вызывают потерю высоты, так как при посадке они могут вызывать касание ВС земли до т орца ВПП, а при взлете - выход ВС за нижний предел сект ора безопасного набора высоты по курсу взлета.