Высота и полёт. Высота и организм человека. Ветры и воздушные потоки

Высота и полёт. Высота влияет на все без исключения аспекты полёта: от лётно-технических характеристик ЛА до работоспособности человека. На значительных высотах, где атмосферное давление ниже, взлётная и посадочная дистанции увеличиваются, а скороподъёмность снижается.

Для того, чтобы ЛА мог подняться в воздух, необходима подъёмная сила, которая создаётся потоком воздуха, обтекающим крылья. Если воздух разрежён, для создания подъёмной силы, достаточной для взлёта, требуется более высокая скорость. Поэтому длина разбега по земле увеличивается.

Для ЛА, взлётный разбег которого на уровне моря составляет 230 метров, при барометрической высоте 2,5 км потребуется вдвое большая дистанция пробега по земле (рис. 11-9).

Помимо этого, на больших высотах, в силу меньшей плотности воздуха, кпд двигателя и воздушного винта снижаются. Это приводит к уменьшению скороподъёмности и увеличению дистанции разбега, необходимой для преодоления препятствий.

Высота и организм человека. Как было сказано выше, азот и другие газовые примеси составляют 79% атмосферы, в то время как оставшийся 21% приходится на атмосферный кислород, необходимый для сохранения жизни на Земле. Атмосферное давление на уровне моря достаточно велико, чтобы обеспечить поддержку нормального развития организма, активной деятельности и жизни человека.

На больших высотах (5,5 км и выше) парциальное давление кислорода значительно падает, что негативно сказывается на нормальной жизнедеятельности и функционировании человеческого организма.

Реакция среднего человека существенно ухудшается на высотах от 3 км и выше, а у некоторых людей это ухудшение начинается на вдвое меньшей высоте. Физиологическая реакция на гипоксию (кислородное голодание) развивается постепенно и у различных людей проявляется по-разному.

В зависимости от высоты и выносливости конкретного человека симптомы кислородного голодания могут варьироваться от лёгкого нарушения ориентации в пространстве до полной потери дееспособности. Для обеспечения нормального функционирования организма пилотов и предотвращения кислородного голодания высотные ЛА оборудуются кислородными системами или системами герметизации кабины.

Ветры и воздушные потоки. Воздух перетекает из областей высокого давления в области низкого давления, поскольку воздух всегда стремится туда, где давление ниже. Сочетание атмосферного давления, изменений температуры и силы Кориолиса вызывает в атмосфере движение в двух направлениях — вертикальное движение восходящих и нисходящих воздушных потоков и горизонтальное движение в форме ветра. Воздушные потоки и ветры оказывают существенное влияние на функционирование ЛА в фазах взлёта, посадки и крейсерского режима.

Наиболее важным является то, что воздушные потоки и ветры — как проявления циркуляции атмосферы — вызывают изменения погоды.

Ветровые режимы. В северном полушарии при движении из области высокого в область низкого давления поток воздуха отклоняется вправо, создавая направленную по часовой стрелке циркуляцию вокруг области высокого давления. Такая циркуляция носит название антициклонической. Для областей низкого давления процесс идёт в обратном порядке: циркуляция вокруг них направлена против часовой стрелке и называется циклонической (рис. 11-10).

Области высокого давления обычно представляют собой сухие, стабильные, опускающиеся массы воздуха. По этой причине хорошая погода обычно связывается именно с областями высокого давления. С областями низкого давления происходит противоположное: воздух перетекает в них, замещая поднимающийся более тёплый воздух. Такие области, как правило, нестабильны, и обычно приносят с собой облачность и осадки. Поэтому плохая погода обычно связывается с областями низкого давления.

Информация о ветровых режимах областей высокого и низкого давления крайне важна при планировании полётов, поскольку позволяет воспользоваться благоприятными попутными ветрами (рис. 11-11).

При планировании полёта с запада на восток можно рассчитывать на встречу с благоприятными ветрами в северной части областей высокого давления или в южной части областей низкого давления. Соответственно, при обратном полёте благоприятные ветры можно встретить в южной части областей высокого давления или северной части областей низкого давления. Помимо этого, знание расположения областей высокого и низкого давления позволяет прогнозировать, какие погодные условия можно ожидать на том или ином участке маршрута.

Теория циркуляции атмосферы и ветровых режимов справедлива для значительных масс воздуха и не учитывает изменения воздушных потоков локального масштаба. Местные условия, геологические параметры и другие факторы могут менять направление и скорость ветров, дующих в непосредственной близости от земной поверхности.

Конвективные потоки. Количество тепла, излучаемого поверхностью, варьируется в зависимости от её характеристик. Вспаханная почва, камни, песок и лишённая растительности земля выделяют тепло в значительных количествах; вода, деревья и другие растения, наоборот, поглощают и сохраняют тепло. В результате воздух над поверхностью земли нагревается неравномерно, и в нём возникают сравнительно небольшие зоны местной циркуляции, называемые конвективными потоками.

Конвективные потоки вызывают возмущения воздуха (турбулентности), с которыми можно столкнуться при полёте на малых высотах в тёплую погоду. При полёте на малой высоте восходящие потоки обычно встречаются над заасфальтированными участками или пустынными (степными) территориями, а нисходящие — над поверхностью водоёмов или широкими растительными зонами (например, лесами). Обычно встречи с областями турбулентности можно избежать, если двигаться на большей высоте, над слоями кучевых облаков (рис. 11-12).

Конвективные потоки особенно заметны на участках, где суша прямо соприкасается с большой водной массой, например, океаном, морем или большим озером. В течение дня земля нагревается быстрее, чем вода, поэтому температура воздуха над сушей возрастает, а его плотность падает. Этот воздух поднимается, и на его место приходит более холодный и плотный воздух со стороны водной поверхности.

Этот процесс становится причиной возникновения так называемого прижимного ветра, или морского бриза. И напротив, ночью земля охлаждается быстрее воды, как и воздух над этими участками. Поэтому тёплый воздух над водой поднимается вверх, и его место занимает более холодный и плотный воздух со стороны суши, создавая так называемый отжимной ветер, или береговой бриз.

Таким образом, направления местной циркуляции всё время изменяются на противоположные. Конвективные потоки могут возникать в любых областях земной поверхности, где имеет место её неравномерный нагрев (рис. 11-13).

Конвективные потоки вблизи земной поверхности могут влиять на управляемость ЛА. Например, при заходе на посадочную прямую воздух, поднимающийся над лишённой растительности местностью, создаёт баллонный эффект, который может привести к перелёту заданной точки посадки.

С другой стороны, при заходе на посадку над большой водной поверхностью или зоной густой растительности часто возникает эффект парашютирования, в результате которого ЛА может коснуться земли раньше заданной точки посадки (рис. 11-14).