Зрушення вітру, мікропориви
Катастрофи та аварії. що відбуваються з справними ВС в загальному щось не дуже складної погоді, змусили фахівців служби БП прийти до висновку, що іноді в повітрі створюються такі умови, прогнозування яких синоптиками могло тільки мати спільні риси. Ретельне зіставлення фактів і обставин АП, опитування залишилися в живих свідків, дали позитивні результати. Фахівцями було встановлено, що причиною більшості АП стало таке явище, як «зрушення вітру».
Зрушення вітру - зміна напрямку і (або) швидкості вітру в просторі, включаючи висхідні і низхідні потоки:
слабкий <2 м/с на 30 м высоты
Помірний 2-4 м / с на 30 м висоти
Сильний .4-6 м / с на 30 м висоти
Дуже сильний> 6 м / с на 30 м висоти
Зрушення вітру присутній в атмосфері завжди, і це явище часто можна спостерігати. Прикладами можуть служити шари хмарності на різних висотах, що рухаються в різних напрямках;
· Шлейфи диму, зрізані по висот і рухомі в різних напрямках;
· Обертаються зважені частинки і / або крапельки води у відносно нешкідливих пилових вихорах і надзвичайно небезпечних водяних смерчах і торнадо;
· «Стеноподобная» передня кромка пилових / піщаних бур і дерева, клоняться у всіх напрямках під раптовими поривами фронту шквалів.
Всі ці видимі ефекти свідчать про повсюдне присутності в атмосфері зсуву вітру та явищ, які його викликають.
Мікропор (мікрошквал) (англ. Microburst - мікровибух) - окремий випадок шквалу, сильне короткочасне спадний рух повітря, пов'язане з грозовий діяльністю.
Мікропориви представляють серйозну небезпеку для повітряних суден (літаків і вертольотів) на етапах зльоту і заходу на посадку, тому що викликають сильний зсув вітру, що призводить до втрати висоти повітряним судном і можливого зіткнення з земною поверхнею (або поверхнею води). У 1985 році літак авіакомпанії Delta Airlines зазнав катастрофи в Далласі через мікропорива, загинуло 137 осіб.
Даний термін використовується відомим дослідником небезпечних явищ погоди Фуджита Тецуя, як вид спадного пориву повітря (англ. Downburst - спадний вибух). Якщо дане явище охоплює зону понад 4 км, то воно називається макропори (макрошквал) (англ. Macroburst - макровзрив). [1] У російськомовній метеорологічної літературі дане явище не вивчено.
При певних умовах виникає потік спадного з грозової хмари повітря (15-20 м / с, зареєстровано до 35 м / с), що йде врозріз в різні боки при зустрічі з земною поверхнею (може давати векторне зміна швидкості вітру до 180 км / год на відстані декількох кілометрів). Триває до п'яти хвилин, при найбільшої інтенсивності 2-3 хвилини, діаметр зони поширення - не більше 4 км (зазвичай 1-3 км).
Мікрошквали спостерігаються під купчасто-дощовими хмарами в другу половину дня і раннім вечором в жарку погоду, коли в шарі нижніх декількох км атмосфери вертикальний градієнт температури повітря близький до сухоадіабатіческому (9.8 ° С / км). Висота нижньої межі купчасто-дощових хмар зазвичай знаходиться на великій висоті, від 3 до 5 км, товщина хмар невелика (3-4 км), радіолокаційна відбиваності порівняно невелика (від 10 до 20 дБZ).
При вологих мікрошквалах (коли дощ досягає поверхні землі) середня точка роси в нижньому кілометровому шарі атмосфери становить 15. 23 ° С (питома вологість 12-18 г / кг), при сухих (коли дощ практично не досягає землі, видно тільки смуги падіння) 0. 14 ° С (питома вологість 4-12 г / кг). Вертикальний градієнт температури повітря від землі до рівня танення при сухих мікрошквалах дорівнює 9-10 градусів на км, при вологих 7-8 градусів на км (через те, що рівень танення в цьому випадку знаходиться вище, ніж нижня межа хмар).
Загальний вітер в нижній тропосфері при утворенні мікрошквалов зазвичай слабкий (0-7 м / с), різних напрямків (в основному від східного до південно-західного), в середній тропосфері переважає південний і південно-західний 5-10 м / с, на висоті 5 км південно-західний 10-13 м / с.
Серйозну небезпеку для ВС, які виконують польоти на малій висоті, представляє зрушення вітру - різке і значне зміна швидкості і (або) напрямку вітру на малій відстані. Найчастіше зрушення вітру викликається температурної інверсії на малій висоті, коли холодне повітря застоюється в приземному шарі, наприклад в передгірних долинах, а теплі переміщаються над холодної повітряної масою.
Зрушення вітру спостерігається переважно в нічний час і при інтенсивній грозової активності, вітру - шторм або шквал, викликаючи значну турбулентність, а іноді обмерзання і град. Найбільш небезпечна форма зсуву вітру - шторм або шквал, що утворюється головним чином в результаті взаємодії з поверхнею землі і бічного розтікання потужного спадного вітрового потоку.
Основна небезпека зсуву вітру полягає в тому, що крім звичайної турбулентності (бовтанки) він викликає різку зміну повітряної швидкості ВС, а не тільки шляховий швидкості, як це іноді вважається. Дійсно, перетинаючи за кілька секунд зону зсуву вітру, ВС потрапляє в область, де швидкість вітру різко змінюється, а напрямок може бути навіть протилежним (наприклад, зустрічний вітер несподівано стає попутним). Хоча подібна інверсія досить рідкісна, але цілком реальна, особливо при інтенсивній грозової діяльності.
Важливість зсуву вітру для авіації полягає в його впливі на льотні характеристики повітряних суден і, як наслідок, в потенційно несприятливий вплив на безпеку польотів. Хоча зрушення вітру може бути присутнім в атмосфері на всіх висотах, його наявність на найнижчому рівні - 500 м (1600 фут) - особливо важливо для повітряних суден, що виробляють посадку і зліт.
На етапах початкового набору висоти і заходу на посадку значення повітряної швидкості і відносної висоти повітряного судна близькі до критичних, і тому повітряне судно особливо вразливе до впливу несприятливих наслідків зсуву вітру. Науково доведено, що реакція повітряного судна на зрушення вітру є надзвичайно складною і залежить від безлічі факторів, включаючи тип повітряного судна, етап польоту, масштаб впливу зсуву вітру щодо розмірів повітряного судна, інтенсивність і тривалість впливу зсуву вітру на повітряне судно.
Негативний вплив зсуву вітру обумовлено двома основними обставинами. різкою зміною вектора швидкості вітру та інертністю ВС.
У сукупності це призводить до різкої зміни повітряної швидкості, зміни підйомної сили, значною осіданням ВС.
Дія зсуву вітру залежить від різниць швидкостей вітру, розмірів ВС і від того, як воно керується пілотом.
Зрушення вітру може бути вертикальним при зміні вектора потоку по висоті і горизонтальним - при зміні вектора в різних точках простору на одному рівні.
Це метеоявищ практично не вимірюється з землі і не вказується в прогнозах. Аеродинамічні дослідження показали, що небезпечною зоною впливу зсуву вітру є інтервал висот від 9 до 24 метрів.
Коли зустрічний вітер зменшується або попутний зростає, повітряна швидкість ВС зменшується, що призводить до польоту нижче глісади і, отже, до приземлення до ЗПС. І навпаки, якщо зустрічний вітер зростає або попутний вітер зменшується, то повітряна швидкість ВС зростає, політ здійснюється вище глісади, що призводить до приземлення з перельотом. Бічна складова зсуву вітру призводить до зміщення ВС з осьової лінії польоту. Горизонтальні зрушення в основному викликаються особливостями рельєфу, аеродромними спорудами, рухом повітря в напрямку з гладкої поверхні до сильнопересеченной.
Специфіка управління польотом в умовах зсуву вітру обумовлена низкою ускладнюють обставин:
· Необхідністю швидкого виявлення і встановлення кількісних характеристик зміни вітру;
· Необхідністю екстреної оцінки ситуації і виробленням рішення;
· Ускладненням процесу пілотування ВС.
Одним з напрямків роботи для підвищення надійності пілотування в умовах зсуву вітру є розробка бортових систем про сигналізації зсуву вітру, яка передбачає створення апаратури, яка давала б можливість судити про зрушення вітру в точці знаходження ВС в реальному масштабі часу.
Спосіб швидкого виявлення зсуву вітру при заході на посадку передбачає індикацію миттєвого прискорення, що визначається по різниці повітряної швидкості і шляховий.
При зльоті і заході на посадку необхідно:
· Збільшити розрахункові швидкості відповідно до вимог РЛЕ;
· Здійснювати підвищений контроль за зміною поступальної і вертикальної швидкостей і негайно парирувати виникають відхилення від розрахункових параметрів і заданої траєкторії польоту;
· При заході на посадку негайно піти на друге коло з використанням максимальної злітної режиму і слідувати на запасний аеродром, якщо для витримування заданої глісади зниження потрібне збільшення режиму роботи двигунів до номінального і (або) після польоту.
· ДПРМ вертикальна швидкість зниження збільшилася на 3 м / с і більше розрахункової;
· Зліт і захід на посадку в умовах сильного зсуву вітру забороняється.
Примітка. Зрушення вітру (Windshear) являє собою значну потенційну небезпеку при польотах на малих висотах. Якщо ВС потрапляє в умови зсуву вітру (Windshear) або спадний потік, коригувальні дії повинні бути зроблені негайно для виключення небезпечного появи або збільшення вертикальну швидкість зниження.
При наявності інформації про зрушення вітру на зльоті або посадці КВС зобов'язаний оцінити
його інтенсивність і напрямок, використовуючи режим Windshear системи EGPWS, і прийняти рішення про зліт або продовженні заходу на посадку.
Зліт і захід на посадку при помірному зсуві вітру 4 kt per 100ft до 8 kt per 100ft (2-4 м / c на 30 м висоти) і максимальних польотних вагах не рекомендується, а в умовах сильного зсуву вітру 8 kt per 100ft and more ( 4 м / с і більше на 30 м висоти) забороняється.
У разі потрапляння ВС в умови непрогнозованого зсуву вітру при зльоті екіпаж повинен виконати набір висоти і дії відповідно до РЛЕ ВС (QRH), при заході на посадку - негайно виконати відхід на друге коло і пілотувати ВС відповідно до РЛЕ ВС (QRH).