1. Строение атмосферы. Тропосфера. Стратосфера. Ионосфера
 Скачать 91.35 Kb.
|
|
31. Атмосферная турбулентность и ее влияние на полет Турбулентность – это такое состояние атмосферы, при котором образуются неупорядоченные вихри разных размеров, возникают горизонтальные и вертикальные порывы ветра. С турбулентностью атмосферы связаны порывистость ветра, перенос по вертикали водяного пара, ядра конденсации и других материальных частиц; она способствует вертикальному переносу тепла из одних слоев в другие, обмену количества движений между различными слоями и т.д. Особое влияние турбулентность оказывает на полет ВС. При пересечение атмосферных вихрей ВС подвергается воздействию вертикальных и горизонтальных порывов ветра. При этом изменяется угол атаки крыла и подъемная сила, возникает тряска и вибрация, ВС испытывает болтанку. Болтанка – это беспорядочные колебания ВС, сопровождающиеся перегрузкой при полете в турбулентной атмосфере. Перегрузка – отношение подъемной силы Y к силе тяжести G:=Y/G.Интенсивность болтанки оценивается приращением перегрузки ∆n, выраженным в долях ускорения свободного падения g. При слабой болтанке возможны отдельные легкие потряхивания ВС. Умеренная болтанка сопровождается частыми толчками с покачиванием ВС и изменением высоты, она не вызывает затруднений в пилотирование. Резкие толчки и отдельные броски ВС, сопровождаются большие частыми кренами и рысканьем, возникают при сильной болтанке. Сильная болтанка значительно ухудшает устойчивость и управляемость, искажает показания некоторых пилотажных приборов., вызывает утомляемость, создает дополнительные напряжения в отдельных узлах, деталях ВС и может привести к их деформации или разрушению, а иногда воздушную болезнь у пассажиров и членов экипажа. В зависимости от причин образования турбулентность подразделяется на: термическую (конвекция) возникает из-за неравномерного прогрева подстилающей поверхности или в результате натекания холодного воздуха на теплую подстилающую поверхность при больших вертикальных температурных градиентах. Интенсивность зависит от влажности воздуха. Возникают упорядоченные и беспорядочные потоки воздуха. Динамическая турбулентность – вызывается трением движущегося воздушного потока о шероховатости рельефа на з.п.; неоднородность характера воздушного потока по направлению и скорости; волновые движения на слоях инверсии и изотермии (имеет вид чередующихся нисходящих и восходящих потоков). Турбулентность, наблюдающаяся в атмосфере на высоте более 5 км при отсутствии кучевообразных облаков, называется турбулентностью ясного неба. Орографическая турбулентность наблюдается в горных районах. Воздушный поток при обтекание горных препятствий деформируется, и при определенных условиях это приводит к образованию зон с повышенной турбулентностью. Зоны турбулентности встречаются во всей толще тропосферы и в стратосфере. Турбулентность максимальна в нижней тропосфере, минимальна в средней, а затем опять возрастает с высотой. Местоположение турбулентных зон связано с теми районами, где наблюдаются повышенные значения вертикальных и горизонтальных сдвигов ветра., а также вертикального градиента температуры (в атмосфере). В зоне тропопаузы повышенная турбулентность наблюдается в тех районах, где тангенс угла наклона тропопаузы более 1/300. 32.Сдвиг ветра в нижнем слое атмосферы, его влияние на взлет и посадку Распределение ветра в приземном слое атмосферы (до высоты 100 м) оказывает большое влияние на выполнение взлета и посадки. Особенно опасным является резкое изменение ветрового режима вдоль траектории движения ВС. Характеристикой пространственной изменчивости ветра является сдвиг ветра – разности векторов ветра в двух точках пространства, отнесенная к расстоянию между этими точками. Сдвиг ветра представляет собой векторную величину и отражает изменение скорости и направления между рассматриваемыми точками. В зависимости от ориентации в пространстве двух точек, между которыми определяется сдвиг ветра, различают вертикальный и горизонтальный сдвиг ветра. Скорость ветра с высотой резко увеличивается. Если посадка или взлет самолета происходит строго при встречном ветре, то путевая скорость будет равна разности воздушной скорости и скорости ветра: W=V-U. При посадке ВС, движущихся против встречного ветер, попадает в нижележащей слой с более слабым встречным ветром. При взлете в условиях усиления встречного ветра с высотой на ВС, попадающие в слой с более сильным ветром, действует большая подъемная сила, чем на ниже лежащих уровнях, и ее фактическая траектория набора высоты располагается выше заданной. Скорость ветра с высотой резко уменьшается. При посадке ВС, движущееся против ветра, попадает в нижележащий с более сильным встречным ветром. Воздушная скорость и подъемная сила увеличивается. Посадка сопровождается «подбрасыванием», перелетом заданной точки касания ВПП и выкатыванием за пределы дальней концевой полосы безопасности. Осложнения при взлете в случае ослабленного встречного ветра с высотой возникают из-за падения подъемной силы и «проваливания» ВС, вследствие чего оно может выйти за нижний предел сектора безопасного набора высоты. Наиболее опасными для полетов являются сдвиги ветра, которые вызывают потерю высоты, так как при посадке они могут вызвать касание ВС земли до торца ВПП, а при взлете – выход ВС за нижний предел сектора безопасного набора высоты по курсу взлета. На взлете и посадке из-за боковых сдвигов ветра возникает тенденция к смещению ВС с осевой линии ВПП и уход влево или вправо от оси. При посадке может произойти касание земли рядом с ВПП, а при взлете – боковое смещение за пределы сектора безопасного набора высоты. 33.Обледенение ВС, его интенсивность влияние на полет Обледенение – это отложение льда в полете на различных частях ВС. Необходимое условие обледенения – наличие в воздухе на высоте полета переохлажденных капель воды; отрицательная температура поверхности ВС. Обледенение наблюдается при температуре +2…-50, наибольшая вероятность (98%) – в зоне температур 0…-20.Причинами обледенения являются: сублимация водяного пара на поверхности ВС. Этот процесс происходит в ясном небе, когда ВС попадает в более теплый и влажный воздух. Такое положение может быть при быстром снижение из более холодных верхних слоев атмосферы в нижние, более теплые слои или при переходе в слой инверсии. В ясную морозную погоду сублимация водяного ара на поверхности самолета может произойти и на земле, и на МС. Замерзание переохлажденных капель воды, сталкивающихся с поверхностью ВС при полете в облаках, осадках, тумане. Это основная причина обледенения. Наибольшая вероятность обледенения в капельно-жидких облаках. Они отличаются повышенной водностью, так как осадки из них не выпадают или бывают слабыми. В смешанных облаках вероятность обледенения зависит от соотношения капель и кристаллов. Там где капель больше, вероятность обледенения увеличивается. В слоисто-дождевых облаках обледенение начинается при полете выше нулевой изотермы и особенно оно опасно при температурах 0…-10. Когда облака состоят из переохлаждённых капель. Наиболее тяжелое и интенсивное обледенение наблюдается при полете под слоисто-дождевыми и высоко-слоистыми облаками., в зоне выпадающего переохлажденного дождя. В кристаллических облаках обледенение отсутствует. Степень обледенения зависит от времени пребывания ВС в зоне обледенения. На атмосферных фронтах обледенение представляет большую опасность из-за большой продолжительности полета в его зоне. Интенсивность обледенения – это толщина отложения льда в единицу времени на передней кромке крыла. На интенсивность влияют следующие факторы: 1. Температура воздуха – самое сильное обледенение в интервале температур от 0…-10, т.к. при этом облака состоят из капель воды, находящихся в переохлаждённом состояние. 2. Водность облаков – чем больше водность облака, тем интенсивнее обледенение (самое сильное обледенение в кучево-дождевых и слоисто дождевых облаках при водности бол 1г/м3). 3. Наличие и вид осадков – в облаках, из которых выпадают осадки, интенсивность обледенения уменьшается. 4. Размеры переохлажденных капель – чем крупнее капли, тем интенсивнее обледенение. 5. Профиль крыла – чем тоньше профиль крыла, тем интенсивнее обледенение. 6. Скорость – чем больше скорость полета, тем интенсивнее обледенение. 34. Виды и формы отложения льда на поверхности ВС Виды, характер и формы отложения льда зависят от: размера капель, температуры воздуха, наличие ледяных кристаллов, режима полета и др. Основные виды обледенения: Прозрачный лед – образуется при полете в зоне переохлаждения осадков и в облаках, состоящих из крупных переохлажденных капель при температуре 0…-5 (-10). Прозрачный лед крепко держится на поверхности ВС и тает только при полете в слое воздуха с положительной температурой. Матовый лед образуется при полете в смешанных облаках, состоящих из различных по размерам капель воды, ледяных кристаллов и снежинок при температуре -5…-10 (-20).Быстро и неравномерно оседает на выступающих, а иногда и на других частях ВС (болтах, антеннах), имеющих шероховатую поверхность, значительно искажает обтекаемую форму ВС, очень крепко держится на его поверхности и поэтому является одним из наиболее опасных видов обледенения. Белый крупообразный лед образуется при полете в облаках, состоящих из однородных очень мелких водяных капель пи температуре ниже -10. Лед пористый, к поверхности ВС престает не очень плотно и в полете при вибрации легко спадает. При продолжительном полете и возрастании плотности льда он может представлять серьёзную опасностью Изморозь – это белое крупнозернистое кристаллическое отложение, которое образуется при полете в облаках, состоящих из мелких переохлажденных капель и ледяных кристаллов при температуре ниже -10. На поверхности самолета держится не прочно, стряхивается при вибрации частей ВС в полете, иногда сдувается встречным потоком. При большой продолжительности полета изморозь нередко достигает значительной толщины, имеет неровную форму отложения с рваными выступающими краями, отдельными иглами и столбиками. Это делает полет опасным. Иней – мелкокристаллический белый налет, который образуется в результате сублимации водяного пара на поверхности ВС. Наблюдается при быстром снижение ВС или при входе в слой инверсии при наборе высоты, когда холодное ВС попадает в теплый слой воздуха. Иней легок отделяется от поверхности ВС вследствие вибрации или воздействия встречного потока. Формы отложения льда: профильное обледенение – возникает в переохлаждённом дожде или в облаках с большой водностью и крупными каплями. Лед откладывается на большой ширине профиля, и форма ледяного отложения почти повторяет профиль крыла. Представляет большую опасность, но встречается реже. Лед прозрачный или непрозрачный. Клинообразный ледяной налет – это отложение льда на сравнительно узком участке передней кромки крыла, образующееся при полете в облаках, содержащих мелкие переохлаждённые капли или их смесь с ледяными кристаллами. Лед непрозрачный. Желобкообразный лед – образуется при обледенение скоростных самолетов, когда вследствие кинетического нагрева на передней кромке крыла температура положительная. Обледенение происходит при -7. Сильно искажает профиль крыла и нарушает его аэродинамику. Барьерный лед – неровный ледяной валик на значительном удаление от передней кромки крыла. Возникает при таких температурах, когда вода, оседающая на передней кромке крыла скоростного самолета, не полностью испаряется, а остаток стекает назад по профилю крыла и на некотором удалении замерзает. 35. Гроза и условия ее возникновения Гроза – это сложное атмосферное давление, характеризующееся интенсивным облакообразованием и многократным электрическими разрядами в виде молний. Возникают в кучево-дождевых облаках, которые в этом случае называются грозовыми. В грозовых облаках наибольшую угрозу для авиации представляют такие опасные явления, как сильная турбулентность, мощные вертикальные токи воздуха, интенсивное обледенение, электрические разряды, град и ливневые осадки (могут наблюдаться одновременно). Для образование грозового облака необходимы следующие условия: вертикально направленные восходящие потоки воздуха, большое влагосодержание воздуха, большая положительная энергия неустойчивости в тропосфере. Условия развития грозового облака: первая стадия – развитие грозового облака – от появления кучевого облака до начала ливневых осадков, в этой стадии кучевые облака постепенно перерастают в мощно-кучевые, а затем кучево-дождевые «лысые». Вторая стадия – стадия максимального развития, грозовое облако из кучево-дождевого «лысого» развивается в кучево-дождевое «волосатое», из облака выпадают ливневые осадки и возникают электрические разряды в виде молний. Третья стадия – стадия разрушения. Ливневые осадки, выпадающие из грозового облака, охлаждают воздух и подстилающую поверхность под облаком. Виды молний: линейная разветвленная молния – наиболее часто наблюдающийся гигантский искровой разряд атмосферного электричества. Длина 2-3 км, но может достигать и 20 км. Плоская молния представляет собой бесшумное красноватое свечение какой-либо части облака, возникающие за счет суммарного эффекта большого количества коронных разрядов на облачных частицах. Продолжительность около 1 с. Шаровая молния – представляет собой круглую светящуюся массу размером с кулак, иногда с арбуз и более. В зависимости от синоптических условий образования грозы могут быть: внутримассовые грозы образуются в неустойчивых ВМ в теплое время года, во второй половине дня и в зависимости от причин образования подразделяются на конвективные (образуются в размытых барических полях – на периферии заполняющихся циклонов и в седловинах из-за неравномерного прогрева подстилающей поверхности), адвективные (образуются в тыловой части циклона и на восточной периферии антициклона при перемещение относительно холодной ВМ под теплой подстилающей поверхности), орографические (образуются на наветренных склонах гор, когда по этим склонам вверх поднимается теплая, влажная неустойчивая ВМ). Фронтальные грозы образуются на холодных (  ) и теплых ( ) фронтах. 36. Условия электризации ВС Под электризацией принято понимать процесс приобретения ВС электрического заряда при полете в облаках и осадках. Основной физический механизм состоит в том, что при соприкосновение нейтральных частиц облаков или осадков с поверхностью незаряженного ВС и при отскакивание от нее отлетающие частицы уносят заряд одного знака, а ВС получает заряд, равный по значению, но противоположенному по знаку. Признаками сильной электризации самолета являются: возникновение сильных радиопомех, особенно на средних и длинных волнах, свечение на концах крыла в темное время суток, искры на стеклах кабины. Для обеспечения безопасности полета при возникновение сильной электризации необходимо по возможности уменьшить скорость полета и по согласованию с диспетчером изменить высоту полета. 37. Электризация ВС зарядами статического электричества. Поражение ВС электростатическими зарядами происходит в облаках верхнего яруса, кучево-дождевых, не достигших грозовой стадии, в слоисто-дождевых слоисто-кучевых и слоистых облаках. Особенно подвержены поражению электростатическими зарядами ВС, имеющие большую полетную массу. Чаще всего это происходит на высотах 500…4000м, в зоне температур от0…-15, при скоростях полета более 500 км/ч. В результате таких разрядов отмечались: отказ бортовых радиолокаторов, разрушение антенных обтекателей, выход из строя антенных устройств, повреждение элементов конструкции фюзеляжа, законцовок крыла и оперения. Диэлектрический носовой обтекатель бортовой радиолокационной станции, обладающий большим электрическим сопротивление, особенно подвержен поражению такими зарядами. Повторяемость случаев поражения ВС электростатическими разрядами значительно выше повторяемости поражений молниями. Как показывает анализ случаев поражения ВС электростатическими разрядами, большая их часть приходится на холодный период года. Максимальные отмечаются в апреле и в октябре. 38. Способы измерения температуры воздуха у земли Измерение и регистрация температуры и влажности воздуха на аэродромах ГА производится на метеорологической площадке в двух специальных психрометрических будках. В одной устанавливаются станционный психрометр, максимальный и минимальный термометры, гигрометр , в другой – термограф и гигрограф. Датчики термометров устанавливаются на высоте 2 м. При отсутствии будок и в полевых условиях измерения производятся с помощью аспирационных психрометров. Для измерения температуры воздуха применяются термометры. Они могут быть различными в зависимости от принципа действия и назначения. По принципу действия термометры подразделяются на: - жидкостные (ртутные и спиртовые), основанные на принципе изменения объема жидкости при изменении температуры; - металлические (термометры сопротивления, биметаллические пластины и спирали), функционирующие на основе изменения линейного размера твердых тел с изменением температуры; - полупроводниковые (термометры, основанные на принципе изменения электрического сопротивления металла с изменением температуры). По назначению термометры бывают срочные, максимальные и минимальные. Срочные термометры измеряют температуру воздуха в момент наблюдения, максимальные – максимальную температуру за период между наблюдениями, минимальные – минимальную температуру между наблюдениями. Для непрерывной записи температуры воздуха используются суточные и недельные термографы. Для измерения температуры термометры помещают в психрометрические будки, в которых они защищены от прямого воздействия солнечных лучей благодаря конструкции стенок (жалюзи). Им обеспечена хорошая вентиляция – свободный доступ воздуха. Измеренную таким образом в условиях тени и хорошей вентиляции температуру воздуха принято называть истинной или кинетической температурой. 39. Способы измерения экстремальной (минимальной и максимальной) температуры Срочные термометры измеряют температуру воздуха в момент наблюдения, максимальные – максимальную температуру за период между наблюдениями, минимальные – минимальную температуру между наблюдениями. Срочный ртутный термометр имеет пределы измерений –35  +40 или -25 +50°С; цена деления шкалы 0,2°С; максимальные погрешности измерений при t > 0° составляют ±0,2°С, при t < 0°С – ± 0,3°С . Для измерения температуры ниже –50°С используются спиртовые термометры. Максимальный ртутный термометр имеет пределы измерений –30 +50°С или –20 +70°С; цена деления шкалы 0,5°; максимальные погрешности измерений составляют ± 0,5°.Сохранение максимальных показаний термометра достигается особенностями его конструкции (рис. 4,а). В дно резервуара термометра впаян стеклянный штифт, верхний конец которого входит в капилляр; при этом образуется сужение пространства между штифтом и стенкой капилляра. При повышении температуры ртуть проникает из резервуара в капилляр, а при понижении температуры объем ртути уменьшается, и в месте сужения происходит разрыв столбика ртути. При этом фиксируется максимальное значение температуры в период между измерениями. Для подготовки максимального термометра к следующему измерению его берут за середину (резервуаром вниз) и встряхивают до показаний срочного термометра. Минимальный спиртовой термометр имеет пределы измерений –51 +21°С или –75 +31°С; максимальная погрешность составляет при температурах –20°С – ±0,5°С; –30°С – ±0,8°С; –40°С – ±1,0°С; –50°С – 1,5°С; –60°С – ± 2,0°С. Сохранение минимальных показаний термометра достигается в результате его конструктивных особенностей. Внутри капилляра со спиртом размещается небольшой штифтик из темного стекла, имеющий на концах утолщения. Для того, чтобы подготовить термометр для измерений, его устанавливают в наклонное положение и держат резервуаром вверх, пока штифтик не дойдет до мениска спирта в капилляре, и помещают в психрометрическую будку. При повышении температуры воздуха спиртовой столбик расширяется, и спирт свободно обтекает штифтик, не сдвигая его с места. Сила трения головок штифтика о стенки капилляра достаточна для удержания его на месте. С понижением температуры воздуха объем спирта уменьшается, и он переходит из капилляра в резервуар. При этом поверхностная пленка спирта будет перемещать штифтик к резервуару, так как сила трения головок штифтика о стенки капилляра будет значительно меньше силы сопротивления поверхностной пленки на разрыв. Конец штифта, удаленный от резервуара, показывает минимальную температуру между сроками измерений. Если температура в дальнейшем начнет повышаться, то штифтик останется на месте, показывая минимальную температуру. Для определения дополнительной поправки к показаниям минимального термометра, возникающей за счет частичного испарения спирта со временем, отсчитывают не только положение штифта (по концу, противоположному резервуару), но и положение мениска спирта, т.е. температуру окружающего воздуха. Это делается для того, чтобы сравнить показания спирта минимального термометра с показаниями ртутного метеорологического термометра. |