Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ВСТРЕЧАЮЩИЕСЯ В НИЖНИХ СЛОЯХ АТМОСФЕРЫ




Туман — скопление мельчайших капель воды или ледяных кристаллов в приземном слое воздуха при видимости до 1000 м.

По характеру образования туманы можно подразделить на ту­маны охлаждения и туманы испарения. К первым относятся ра­диационные, адвективные, фронтальные, ко вторым — морские, осенние. Радиационные и адвективные туманы являются внутримассовыми.

Радиационные туманы образуются при скоростях ветра не бо­лее 3 м/с вследствие охлаждения приземных слоев воздуха от под­стилающей поверхности, охлаждающейся в свою очередь в ясные ночи в результате отдачи тепла. Такие туманы образуются чаще всего в низких и заболоченных местах, а рассеиваются или пере­ходят в низкую тонкую облачность уже в первой половине дня. Однако в холодное время года радиационные туманы часто зани­мают большие площади, сливаются с низкой облачностью и дер­жатся несколько суток.

Адвективные туманы возникают при сдвиге воздушной массы с более теплой подстилающей поверхности на более холодную. Та­кие туманы могут занимать очень значительные площади (обычно в теплом секторе циклона), возникать в любое время суток и со­храняться в течение нескольких дней.

Адвективно-радиационные туманы — в образовании адвективно-радиационных туманов играют роль как адвекция теплого воздуха на холодную подстилающую поверхность, так и радиационное выхолаживание. Обычно адвективно-радиационные туманы возникают в утренние часы, закрывают значительные площади, отличаются большой плотностью и могут сохраняться продолжительное время.

Фронтальные туманы бывают трех типов:

а) предфронтальный туман. Возникает обычно на теплых фрон­тах и окклюзиях по типу теплого фронта и занимает зону впере­ди линии фронта шириной 100—200 км;

б) образование тумана непосредственно при прохождении фронта. Наблюдается обычно при прохождении фронтов над воз­вышенностями и является фронтальной облачностью, распростра­няющейся до земли;

в) зафронтальный туман. По условиям образования схожий с адвективным туманом и наблюдается после прохождения теплого фронта или теплой окклюзии.

Гроза — явление образования кучево-дождевого облака, со­провождающееся электрическими разрядами в виде молнии, звуковым эффектом в виде грома и, как правило, интенсивными ливневыми осадками.

Грозы бывают внутримассовые и фронтальные.

 

Внутримассовые грозы образуются в кучево-дождевых облаках обычно в теплое время года в результате термической конвекции или подъема воздуха вдоль наветренных горных склонов. Они располагаются отдельными очагами на расстоянии нескольких десятков километров друг от друга и перемещаются медленно, со скоростью 5—20 км/ч. Над сушей грозы возникают обычно днем, а над внутренними морями и большими водоемами — чаще всего вечером или ночью.

Фронтальные грозы обычно образуются на холодных фронтах, что обусловлено интенсивным вытеснением теплого воздуха подтекающим под него холодным воздухом. Грозовая деятельность обычно развивается вдоль фронта протяженностью в несколько сот километров, ширина зоны составляет десятки километров. В сплошной цепи кучево-дождевых облаков расстояние между гро­зовыми очагами, как правило, не превышает нескольких километров. Наиболее интенсивная грозовая деятельность над сушей на холодных фронтах наблюдается в теплое время года во второй по­ловине дня. Наоборот, над большими водоемами такие грозы наиболее интенсивны вечером или ночью, днем ослабевают или пре­кращаются. Пересечение таких фронтов следует избегать.

Грозы на теплом фронте сравнительно редкое явление, они возникают в теплом секторе циклонов, перемещаются с юга. Эти грозы могут возникать внезапно на большом протяжении вдоль фрон­та и очень активны как днем, так и ночью.

В зоне грозовой деятельности активно протекает процесс электризации самолета. Потенциал самолета быстро возрастает, что вызывает ионизацию воздуха и истечение электричества в атмосферу через выступающие части самолета в виде искр, светящихся венцов и короны. В связи с ростом скоростей полета современ­ных самолетов и их геометрических размеров вопрос об электриза­ции самолета стал актуальным.

Хотя электризация опасности для самолета и экипажа не пред­ставляет, но она способствует поражению его электрическими раз­рядами и нарушает работу радиосредств и некоторых приборов аэронавигации. Шаровые молнии появляются вблизи самолета при интенсивной его электризации. Наибольший заряд на самолете, как правило, возникает в облаках с большой водностью. Такими облаками являются не только мощно-кучевые и кучево-дождевые, но и слоисто-дождевые при температуре от 0 до 15°С. Сущность электризации самолета в облаках состоит в том, что при соударениях нейтральных частиц облака с поверхностью незаряженного самолета происходит их дробление. Осколки кристаллов и мелкие капли, разлетаясь, уносят заряд одного знака, а самолет получает заряд, равный по величине, но противоположный по знаку. Заряжение самолета происходит интенсивнее в кристаллических об­лаках, чем в водных, а также интенсивнее в снегопаде и метелях, чем при полете в зоне дождя.

Молния— в кучево-дождевых облаках могут создаваться электрические поля огромной напряженности, вследствии 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.

Шквал — внезапное резкое усиление ветра до скорости бо­лее 15 м/с. Направление ветра меняется в течение нескольких ми­нут. Скорость ветра может достигать более 30 м/с. Шквалы возни­кают впереди грозовых облаков в результате столкновения мощ­ного нисходящего потока воздуха с поверхностью земли и расте­кания его по поверхности с большой, нередко ураганной скоростью.

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 большой скоростью растекается в стороны.

Смерчи над морем или тромбы над сушей — наиболее грозные из атмосферных явлений ввиду сильных разрушений, про­изводимых ими на своем пути. Они зарождаются внутри мощных грозовых облаков на высотах 3—4 км в виде горизонтальных вих­рей, при определенных условиях опускающихся до земли, и пере­мещаются вместе с облаком. На внешней стороне смерча воздух, вращаясь с огромной скоростью по спирали, поднимается вверх, а в центре опускается вниз. Внутри вихря воздух очень сильно раз­режен. Смерчи обладают сильным всасывающим действием и спо­собны поднимать в воздух крупные предметы. Полеты в условиях смерчей и тромбов сложны из-за мощного вертикального развития кучево-дождевых облаков и наблюдаемых в них сильной болтан­ки, обледенения и грозовых разрядов.

Ливневые осадки — осадки в виде крупных капель, круп­ных хлопьев снега, иногда снежной крупы или града. Они выпа­дают из кучево-дождевых облаков, начинаются обычно внезапно, длятся недолго, но в ряде случаев могут неоднократно возобнов­ляться. Этот вид осадков типичен для неустойчивых воздушных масс, холодных фронтов и фронтов окклюзии по типу холодного фронта. Осадки могут сопровождаться грозами и шквалами.

Ливневые осадки могут сильно уменьшать дальность видимос­ти (до нескольких десятков метров).

Крупнокапельный дождь во время полета может нарушить нор­мальное всасывание воздуха и вызвать уменьшение числа оборо­тов компрессора реактивного самолета. Особенно сильно ливни влияют на посадку воздушных судов. Вследствие образования пленки воды на остеклении кабины и преломления в пленке све­товых лучей пилот лишается возможности точно оценить высоту нахождения воздушного судна над ВПП при приземлении. Это мо­жет привести к "жесткому" приземлению, сильному удару и даже разрушению покрышек. Кроме того, при посадке во время ливней создается глиссерный эффект, увеличивается длина пробега воз­душного судна, что опасно при посадке на аэродромах с короткой ВПП, которая может оказаться недостаточной для уменьшения скорости пробега и остановки воздушного судна. Ливневые дожди могут привести к размоканию грунтовых аэродромов и вывести их из строя на длительный срок.

При полете в зоне переохлажденного дождя может наблюдать­ся очень опасное интенсивное обледенение воздушного судна.

Гололед — ледяная корка толщиной до нескольких санти­метров, покрывающая земную поверхность и предметы на ней. Наблюдается в холодную половину года — с октября по апрель при температурах воздуха от 0 до —3°С, реже при более низких (реже, чем изморозь).

Образуется гололед вследствие выпадения переохлажденного дождя (мороси), а также при тумане, состоящем из переохлажден­ных капель. Иногда гололед может образоваться при резком по­теплении и при выпадении мокрого снега. Чаще всего гололед на­блюдается при ветре от 2 до 7 м/с (при сильных ветрах гололед не возникает). Наибольшему обледенению подвергается наветрен­ная сторона предметов.

Гололед, образующийся на искусственных покрытиях аэродро­мов, существенно осложняет руление, взлет и посадку воздушных судов. Поверхность ВПП, покрытая гололедом, особенно опасна для ВС с большими взлетно-посадочными скоростями. Торможение на скользкой поверхности ВПП может привести к самопроизволь­ному развороту, потере управляемости на пробеге и скатыванию с ВПП. Неоднородная поверхность с отдельными "блюдцами" льда ускоряет разрушение шин. Отложение гололеда на проводах может вызвать их обрыв и выход из строя средств наземной связи. Гололед может образовываться на поверхности воздушного судна во время его стоянки на земле. Он ухудшает аэродинамические ха­рактеристики воздушного судна, увеличивает его массу и, кроме того, способствует интенсивному обледенению воздушного судна, если после взлета оно попадает в переохлажденные облака.

Обледенение — отложение льда на обтекаемых частях, силовых установках и внешних деталях специального оборудова­ния самолета (вертолета) при полете в переохлажденных облаках, тумане, дожде, мороси и мокром снегопаде.

Интенсивность обледенения выражается скоростью нарастания льда. Она зависит главным образом от размеров переохлажден­ных капель, водности облаков и скорости полета. Принято счи­тать, что слабое обледенение соответствует интенсивности не бо­лее 0,5 мм/мин, умеренное — до 1 мм/мин, а сильное — более 1 мм/мин. Интенсивность обледенения будет тем больше, чем круп­нее облачные капли и чем больше водность облаков (водность — количество граммов воды в 1 м3 облака).

Наиболее часто обледенение наблюдается в облаках и осадках при температурах от 0 до — 10°С. Значительно реже оно возника­ет при более низких температурах, около — 20°С. Покрытие льдом различных воздушных судов наблюдается также при гололедных условиях во время их стоянки на земле. Обледенению подверже­ны все типы самолетов и вертолетов, оно продолжает оставаться одним из опасных явлений погоды для авиации. Опасность обле­денения заключается в том, что ледяные наросты на воздушных судах ухудшают их аэродинамические и эксплуатационные харак­теристики. В некоторых случаях изменение этих характеристик на­столько значительно, что они не обеспечивают безопасность по­лета.

Существуют активные и пассивные способы борьбы с обледе­нением. Активный способ предусматривает применение противообледенительных устройств и является наиболее эффективным.

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. Полеты в зонах обледенения на вертолетах и самолетах, не имеющих противообледенительных устройств, запрещаются.

Атмосферная турбулентность— движение частиц воздуха, носящее беспорядочный вихревой характер.

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

Термическая турбулентность образуется при наличии сверхадиа­батических вертикальных температурных градиентов (при перемещении холодного воздуха на прогретую подстилающую поверхность), а также 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 воздуха о неровную земную поверхность. Турбулентные зоны имеют различную горизонтальную и вертикальную протяженность.

Длина возмущенных зон изменяется от нескольких километров до сотен и тысяч километров (на атмосферных фронтах). Толщина турбулентного слоя составляет сотни, а иногда и тысячи метров. При полете в турбулентной атмосфере воздушные суда подвергаются воздействию различных возмущений, которые обусловливают болтанку.

Болтанка— беспорядочное колебание воздушного судна, возникающее при полете в турбулентной атмосфере. Интенсивность болтанки принято оценивать величиной перегрузки или ее приращения.

Перегрузкой (n) называется отношение суммы силы тяги дви­гателя (Р) и полной аэродинамической силы (R) к массе самоле­та, т. е.

P + R

n= ------- .

m

Выражение для приращения перегрузки:

n = п + 1

Приращение перегрузки есть ускорение (j), которое имеет самолет при полете в турбулентной атмосфере, выраженное в долях ускорения силы тяжести:

J

n= ------- ;

S

или

∆су

Vр uу ――─

∆α

n= ――─――─――─ .

2`s`

 

где: Су — изменение подъемной силы в зависимости от изменения угла атаки ∆a;

`

`s — нагрузка на единицу площади крыла, равная отношению полетной массы самолета к площади крыла,

Gm

`s= ――─ .

S

Vр воздушная скорость самолета;

uу скорость восходящего потока.

 

Болтанка имеет следующую градацию:

При п в пределах от ± 0,05 до ± 0,2 — слабая;

п „ от ± 0,2 до ± 0,5 — умеренная;

п „ от ± 0,5 до ± 1,0 — сильная;

п „ больше ± 1,0 — очень сильная (штормовая).

 

Сдвиг ветра — векторная разность скоростей ветра при двух точках пространства, отнесенная к расстоянию между ними, или изменение направления и (или) скорости ветра в атмосфере на очень небольшом расстоянии. Резкое изменение скорости или направления ветра или одновременно скорости и направления воз­можно как в горизонтальном направлении (горизонтальный сдвиг ветра), так и в вертикальном (вертикальный сдвиг ветра).

Вертикальный сдвиг ветра принято подразделять на два типа: положительный и отрицательный.

Положительным сдвигом называется такое распределение вет­ра, когда его скорость на высоте больше, чем у земли.

Отрицательным — такое распределение ветра, когда скорость ветра на высоте меньше, чем у земли.

Изменения направления и (или) скорости ветра в определенном слое атмосферы могут сочетаться с турбулентностью и (или) силь­ными вертикальными потоками воздуха, поэтому значительные сдвиги ветра относятся к категории опасных внешних воздействий среды. Сдвиг ветра может наблюдаться на любой высоте. Реаль­ную опасность представляет даже умеренный сдвиг ветра на малой высоте при взлете и заходе на посадку, когда у воздушного судна существенно сокращаются запасы по высоте и скорости.

В отличие от обледенения и грозы, которые могут быть обнаружены визуально или с помощью бортовых технических средств, сдвиг ветра — явление невидимое и часто внезапное. В соответствии с терминологией, данной НПП ГА-85, сдвиг ветра - изменение направления и (или) скорости ветра в пространстве, включая восходящие и нисходящие потоки, т.е. сдвиг ветра:

слабый — до 2 м/с на 30 м высоты;

умеренный — от 2 до 4 м/с на 30 м высоты;

сильный — от 4 до 6 м/с на 30 м высоты;

очень сильный — 6 м/с и более на 30 м высоты.

Характерными синоптическими ситуациями, при которых мо­жет наблюдаться значительный сдвиг ветра, является следующие:

- приближение и прохождение атмосферных фронтов;

- развитие грозо-градовых облаков;

- наличие на высотах 50—200 м задерживающих слоев (инверсии или изотермии).

Для определения величины сдвига ветра в первом приближении проводятся шаропилотные измерения скорости и направления ветра на высоте 100 м и высоте круга.

Зная ветер у земли и на высоте 100 м, можно определить среднюю величину и характер сдвига ветра.







Дата добавления: 2015-09-04; просмотров: 151. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.01 сек.) русская версия | украинская версия