Влияние препятствий на параметры ветра

Существует ещё один связанный с атмосферой фактор, который может создать сложности при пилотировании ЛА. Расположенные на земле препятствия могут менять параметры ветра, неожиданно создавая опасные ситуации.

Топография земной поверхности и крупные здания могут нарушать движения воздушных потоков, приводя к возникновению порывов ветра с переменными направлением и скоростью. К препятствиям, влияющим на ветер, относятся как созданные человеком структуры (например, ангар), так и большие естественные препятствия — горы, обрывы или каньоны.

Особенно важно сохранять предельную внимательность при движении вблизи аэропорта, где большие здания или естественные препятствия могут быть расположены в непосредственной близости от ВПП (рис. 11-15).

Интенсивность турбулентности, вызванной препятствием на земле, зависит от размера препятствия и первоначальной скорости ветра. Такая турбулентность способна существенным образом повлиять на взлётные и посадочные характеристики ЛА и может представлять очень серьёзную опасность. На стадии посадки турбулентность может привести к тому, что ЛА «нырнёт», и высота полёта не позволит преодолеть препятствия во время захода на посадку.

Аналогичное явление, но в ещё более заметной форме, возникает во время полёта над гористой местностью (рис. 11-16).

В то время, как на наветренной стороне горы ветер не встречает на своём пути препятствий, и восходящие потоки поднимают ЛА при пролёте над вершиной, на подветренной стороне ветер ведёт себя иначе. Обтекая гору с подветренной стороны, воздушный поток в своём движении повторяет профиль местности и становится всё более турбулентным. Возмущённый воздух прижимает ЛА к боковой поверхности горы. Чем сильнее ветер, тем выше нисходящее давление и тем сильнее турбулентность.

Значительное влияние на параметры ветра оказывает профиль местности в горных долинах и каньонах, создавая сильные нисходящие потоки. Перед полётом, маршрут которого проходит над гористой местностью или вблизи неё, пилотам, незнакомым с особенностями ландшафта, рекомендуется проконсультироваться у инструктора, имеющего опыт таких полётов.

Сдвиг ветра на малых высотах. Сдвиг ветра — это внезапное значительное изменение его скорости и/или направления над небольшим участком поверхности Земли. Сдвиг ветра может вызвать резкий подъём или снижение ЛА, а также привести к изменению горизонтальной траектории движения. Хотя сдвиг ветра может произойти на любой высоте, на малых высотах он особенно опасен из-за близости ЛА к земле. При сдвиге ветра на малых высотах его направление может измениться на противоположное, а скорость — на 90 км/ч и более.

Сдвиг ветра на малых высотах обычно бывает вызван проходящими атмосферными фронтами, грозами и температурными инверсиями при сильном (более 45 км/ч) ветре в средних слоях атмосферы.Сдвиг ветра опасен для ЛА по многим причинам. Быстрые изменения направления и скорости ветра относительно ЛА нарушают его нормальное движение и влияют на лётно-технические характеристики.

В зависимости от скорости и направления ветра влияние сдвига может быть как лёгким, так и очень значительным. Например, резкая смена попутного ветра на встречный приводит к повышению скорости ЛА и улучшению его аэродинамических характеристик. И наоборот, если встречный ветер меняется на попутный, воздушная скорость ЛА резко падает, а аэродинамические характеристики ухудшаются. И в том и в другом случае, пилот должен быть готов немедленно отреагировать на атмосферные изменения, чтобы сохранить управляемость ЛА.

Наиболее значительные срывы ветра, как правило, бывают вызваны конвективными осадками или грозовыми ливнями. Конвективные осадки могут стать причиной одного из самых опасных видов срыва ветра, который называется микропорывом. Типичный микропорыв обычно возникает в зоне менее 2 км шириной и менее 300 м высотой.

Продолжительность микропорыва составляет примерно 14 минут, в течение которых он способен вызвать нисходящий поток со скоростью до 30 м/с. Он также может вызвать опасное изменение направления ветра (на 45° и более) в течение нескольких секунд.

Если сдвиг ветра происходит, когда ЛА находится близко к земле, эти мощные нисходящие потоки и быстрая смена направления ветра могут привести к тому, что пилот в значительной степени или полностью утратит контроль над ЛА (рис. 11-17).

При непреднамеренном попадании в область микропорыва при взлёте самолёт проходит через следующие этапы: вначале встречный ветер улучшает его аэродинамические характеристики (1); затем нисходящий воздушный поток ухудшает их (2); далее, ветер резко меняет направление, становясь попутным (3); в результате, высота уменьшается до опасного уровня либо происходит столкновение с землёй (4).

Микропорывы обычно бывает сложно обнаружить, поскольку они возникают в относительно ограниченных по размеру областях. В некоторых аэропортах установлены системы оповещения, целью которых является предупреждение пилотов о возможности возникновения микропорывов.

Такая система представляет собой сеть анемометров, размещаемых по всей территории аэропорта для обнаружения изменений в скорости ветра. Когда скорость ветра меняется более чем на 15 узлов (28 км/ч), пилоты получают предупреждение о возможности возникновения микропорывов. Такие системы называются системами предупреждения о сдвигах ветра на малых высотах (LLWAS).

Важно помнить, что сдвиг ветра может затронуть ЛА в любой момент и на любой высоте. Хотя пилотов иногда предупреждают о возможности сдвига ветра, зачастую они происходят неожиданно, представляя собой постоянную скрытую угрозу безопасности полётов. Будьте всегда готовы к внезапному сдвигу ветра, особенно при полёте над грозой или атмосферным фронтом либо сквозь них.

Отображение ветра ш давления на приземных синоптических картах погоды. Синоптические карты погоды обеспечивают пилотов информацией об атмосферных фронтах, областях высокого и низкого давления, приземных ветрах и давлении для каждой метеостанции. Такие карты позволяют пилоту видеть расположение атмосферных фронтов и областей давления, но, что более важно, они содержат данные о ветре и давлении у земной поверхности для каждой местности. Для получения дополнительной информации о приземном анализе и картах погоды см., «Авиационные метеорологические службы».

Параметры ветра обозначаются стрелкой, которая выходит из кружка, указывающего на местоположение станции наблюдения (рис. 11-18).

Кружок станции занимает место острия стрелки, указывающей в том направлении, откуда дует ветер. Ветры идентифицируются направлением, откуда они дуют: например, если ветер северо-западный, это означает, что он дует с северо-запада на юго-восток. Скорость ветра обозначается «оперением» (штрихами или флажками) на линии стрелки. Длинный штрих означает скорость 10 узлов (18,5 км/ч), короткий штрих — 5 узлов (9,3 км/ч), а флажок — 50 узлов (92,6 км/ч).

Давление для каждой станции указывается на картах в миллибарах (мб). Области одинакового давления соединяются на карте линиями, называемыми изобарами. Эти линии образуют сетку, отражающую барический градиент (степень изменения давления с расстоянием) (рис. 11-19).

Изобары сходны с контурными линиями на топографических картах, указывающими на высоту местности и крутизну уклона. Например, если изобары располагаются близко друг к другу, это указывает на большой градиент ветра и преобладание сильных ветров. И наоборот, малый градиент ветра отображается  редко расположенными изобарами, что является показателем слабых ветров.

Изобары помогают определить положение циклонов и антициклонов, а также места гребней, ложбин и седловин. Циклон — это область с замкнутыми изобарами, давление в центре которой ниже, чем на периферии; антициклон — эта также область с замкнутыми изобарами, у которой давление в центре выше, чем на периферии. Гребень — это узкая полоса высокого давления, ложбина — узкая полоса низкого давления. Седловина — это место пересечения гребня и ложбины или область между двумя циклонами или двумя антициклонами.

Изобары предоставляют ценную информацию о параметрах ветров в нижнем слое атмосферы (на высотах в несколько сотен метров над землёй). В непосредственной близости от земли направления ветров меняются под влиянием рельефа местности, а их скорость уменьшается из-за трения о земную поверхность.

В слое примерно от 600 до 900 метров над поверхностью скорость ветра увеличивается, а его направление приближается к направлению линий изобар. Поэтому на синоптических картах указываются параметры как приземных ветров, так и ветров на несколько большей высоте.

Обычно угол между направлением приземного ветра и ветра на высоте 600 м над уровнем земной поверхности (УЗП) составляет 20-40° в направлении по часовой стрелке, а скорость ветра на высоте выше, чем у приземного.

Над пересечённой местностью направление ветра меняется сильнее, чем над гладкой поверхностью (например, над открытыми водами). При отсутствии точной информации о верховых ветрах эти общие правила можно использовать для грубой оценки параметров ветра на высоте нескольких сотен метров над УЗП.