Струйные течения и болтанка на больших высотах — КиберПедия 

Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...

Струйные течения и болтанка на больших высотах

2017-11-17 447
Струйные течения и болтанка на больших высотах 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

В верхней тропосфере и в стратосфере наблюдаются зоны весьма сильных ветров (30 м/сек и более), простирающиеся на тысячи километров в длину, сотни километров в ширину и несколько километров в высоту. Такие зоны называют струйными течениями.

Над СССР струйные течения наблюдаются главным образом на высотах 7-12 км, чаще зимой и реже летом. Они, как правило, связаны с атмосферными фронтами, и их называют фронтальными. Скорость ветра в них достигает 100-200, а иногда 300 км1час и более (рис. 4). В струйных течениях преобладают северо-западные, западные и юго-западные ветры, реже наблюдаются ветры других направлений.

Между 20 и 35° с. ш. на высоте 12-14 км располагается субтропическое струйное течение, северная часть которого летом обнаруживается над Закавказьем и Средней Азией. В стратосфере на различных высотах также отмечаются струйные течения (например, между 60 и 70° с. ш. и слое 20-30 км), но изучены они пока недостаточно хорошо.

Струйные течения, особенно фронтальные, непрерывно изменяются как по скорости ветра, так и по высоте и географическому положению. Это связано с постоянно происходящими изменениями температуры в атмосфере. Фронтальные и субтропические струйные течения легко обнаруживаются на картах барической топографии 300 и 200 миллибар по наибольшему сгущению изогипс и сильным ветрам.

При полете в струйном течении против ветра резко уменьшается путевая скорость, а при полете по ветру, наоборот, возрастает. Чтобы избежать сильных встречных ветров, которые чаще всего наблюдаются при полете с востока на запад, целесообразно изменить эшелон полета. Например, можно подняться в нижнюю стратосферу, где скорость ветра быстро ослабевает. Уменьшение скорости ветра происходит и ниже оси струйного течения, но несколько медленнее, чем в нижней стратосфере.

При пересечении струйного течения под углом, близким к 90°, возникнет большой снос самолета. При ширине струйного течения 500-1000 км и недостаточно точном учете сноса самолет может значительно отклониться от маршрута.

В струйных течениях наблюдается значительная турбулентность, вызывающая болтанку самолетов, которая может быть не только при полете в облаках, но и при ясном небе. Болтанка чаще всего наблюдается в слое, расположенном на 500-1000 м ниже тропопаузы, и на циклонической стороне струйного течения, реже – на антициклоническои (см. рис. 4). Слой болтанки имеет толщину в среднем 300-500 м, протяженность 80-100 км, а иногда и более.

Вне струйных течений болтанка на больших высотах наблюдается при пересечении тропопаузы, имеющей крутой наклон, и в верхней части кучево-дождевых облаков.

Чтобы избежать внезапного попадания в зоны болтанки на больших высотах и знать пути обхода их, необходимо при изучении метеорологических условий перед полетом обратить особое внимание на наличие струйных течений, высоту и наклон тропопаузы, расположение облачности верхнего яруса и грозовых очагов. При попадании в зону болтанки летчик должен избегать резких движений рулями управления и стремиться к сохранению горизонтального полета. Действовать рулями управления следует лишь в тех случаях, когда самолет не возвращается самостоятельно в прежнее положение. Болтанка более опасна при полете на практическом потолке, где самолет обладает меньшей устойчивостью. Поэтому в целях безопасности целесообразно выполнять полет несколько ниже практического потолка самолета данного типа.

Обледенение – отложение льда на обтекаемых частях самолета, силовых установках и внешних деталях специального оборудования при полете в воздухе, содержащем переохлажденные капли воды. Самолеты могут обледенеть и на земле.

При обледенении в полете наибольшую опасность представляет не столько увеличение веса самолета, сколько ухудшение его аэродинамических характеристик: увеличение лобового сопротивления, уменьшение подъемной силы и т. д. При неравномерном отложении льда на несущих поверхностях появляются добавочные силы, создающие вибрацию крыльев, хвостового оперения и затрудняющие управление самолетом.

У газотурбинных двигателей на реактивных самолетах обледеневают некоторые детали, располагающиеся во входном канале: кромка воздухозаборника, стойки входного устройства, внутренний обтекатель. При обледенении воздухозаборника сокращаются проходные сечения, уменьшаются расход воздуха и тяга двигателей. В случае интенсивного обледенения возможна остановка двигателей.

Для оценки степени опасности обледенения важное значение имеет интенсивность обледенения, т. е. скорость нарастания льда на лобовых частях самолета, выражаемая в миллиметрах в минуту. Интенсивность обледенения зависит от водности облака и размера капель, скорости полета и формы частей самолета. Чем больше водность и размер капель, тем интенсивнее обледенение.

Водностью облака (в г/м3) называют количество воды (жидкой или в виде льда) в граммах, содержащееся в 1 м3 воздуха. В капельножидких облаках водность колеблется от 0,2 до 5 г/м3. Наибольшую водность имеют кучево-дождевые облака, несколько меньшую слоисто-дождевые, затем слоистые и слоисто-кучевые и наименьшую – облака верхнего и среднего ярусов. Поэтому наиболее интенсивное обледенение наблюдается в кучево-дождевых и мощно-кучевых облаках и наименьшее в высоко-слоистых и высоко-кучевых облаках. Интенсивное обледенение происходит при водности облаков более 1 г/м3.

При одной и той же водности обледенение будет интенсивнее в облаке, состоящем из более крупных капель. Это объясняется тем, что большинство мелких капель воды обтекает лобовые части самолета вместе с воздушным потоком, тогда как крупные капли, обладающие большей инерцией, сталкиваются с поверхностью самолета.

Скорость полета самолета играет двоякую роль. Увеличение скорости ведет к росту интенсивности обледенения, так как в единицу времени на лобовых частях самолета будет осаждаться больше водяных капель. Но при некоторой скорости полета поверхность самолета вследствие кинетического нагрева будет иметь положительную температуру; при этих условиях обледенение самолета исключается. На скоростных самолетах можно избежать обледенения при скорости полета 700 км/час и более. Различают четыре основных вида льда: иней, непрозрачный, прозрачный и матовый лед.

Иней образуется при полете вне облаков в случае попадания само-лета, поверхность которого имеет отрицательную температуру, в более теплый и влажный слои воздуха. В этом случае водяной пар, минуя фазу жидкости, отлагается на поверхности самолета в виде мелких кристаллов льда.

Иней может образоваться и при быстром снижении или наборе высоты, если имеется инверсия температуры. Такой вид обледенения не представляет серьезной опасности, так как быстро исчезает при входе в слой воздуха с положительной температурой. В ясную морозную ночь иней может оседать на поверхности самолета при стоянке на земле; перед взлетом его надо обязательно удалять, так как он значительно увеличивает лобовое сопротивление и ухудшает взлетные характеристики самолета.

Непрозрачный пористый лед образуется при полете в переохлажденных облаках, состоящих из мелких капель воды, которые при столкновении с поверхностью самолета мгновенно замерзают; между ними остаются значительные пространства, заполненные воздухом. Такой лед отлагается при температуре от -5 до -25° С, но чаще всего при температуре ниже -10°. Он не сильно ухудшает аэродинамику несущих поверхностен и лишь при длительном полете в облаках может стать опасным. Непрозрачный пористый лед легко удаляется с поверхности самолета.

Прозрачный лед осаждается на поверхности самолета при полете в облаках, содержащих большое количество крупных капель волы, или в зоне переохлажденного дождя. При столкновении с лобовыми частями самолета водяные капли замерзают лишь частично, остальная вода растекается по поверхности и замерзает в виде гладкого стекловидного слоя льда. Такой лед очень прочно держится на самолете, значительно увеличивая его вес. Прозрачный лед образуется при температурах от 0 до -10°, но чаще при температурах от 0 до -5°.

Матовый лед образуется при полете в облаках, состоящих из различных по величине капель воды и кристаллов льда, при температурах от 0 до -20°, но чаще всего при температурах от 0 до -10°. Такой лед неравномерно оседает на лобовых частях, крепко держится на поверхности и сильно ухудшает аэродинамику самолета.

Наиболее часто отлагается матовый и непрозрачный пористый лед. Нередко наблюдается образование смешанного льда.

Для успешного преодоления зоны обледенения необходимо:

– изучить метеорологические условия перед полетом, обратив особое внимание на атмосферные фронты и условия погоды на них, на горизонтальную и вертикальную протяженность облаков и распре-деление температуры в них, особенно на высоту изотерм нулевой и -20°, так как в диапазоне температур от 0 до -20° вероятность обледенения в облаках весьма значительна; наиболее интенсивное обледенение возможно при температурах от 0 до -10°;

– выбирать эшелоны полета, располагающиеся либо ниже нулевой изотермы, либо выше изотермы -20°;

– увеличить скорость полета (например, до 700 км/час) или изменить эшелон полета; в большинстве случаев толщина облаков с сильным обледенением редко превышает 1000 м; исключение составляют кучево-дождевые облака, в которых толщина слоя интенсивного обледенения и сильной болтанки может достигать нескольких километров;

– выполнять полет выше облаков, если сильное обледенение и болтанка встретились в облаках, образовавшихся у наветренных склонов гор;

– при попадании в зону интенсивного обледенения прекратить полет и произвести посадку на ближайшем аэродроме;

– при наличии на маршруте слоистых или слоисто-кучевых облаков с отрицательной температурой подняться выше облаков; их вертикальная мощность редко превышает 1000 м.

Если обледенение неизбежно, выбирать эшелон с таким расчетом, чтобы продолжительность полета в переохлажденных облаках была минимальной.

Видимость – важнейший метеорологический элемент, определяющий степень сложности метеорологических условий.

Под видимостью в атмосфере вообще подразумевается предельное расстояние, на котором обнаруживается объект (ориентир).

Различают горизонтальную видимость – видимость крупных земных предметов у поверхности земли, определяемую метеорологами, и полетную видимость, т. е. видимость различных объектов при наблюдении с самолета. В свою очередь полетная видимость может быть горизонтальной, вертикальной и посадочной.

Полетная видимость непосредственно не измеряется на метеорологических станциях и нередко может значительно отличаться от горизонтальной. Только тщательное изучение метеорологических условий позволяет делать заключение о полетной видимости.

Видимость в основном зависит от прозрачности воздуха, т. е. от содержания в нем различных примесей (капельки воды, снежинки, пыль). Наибольшей прозрачностью и, следовательно, наилучшей видимостью обладают воздушные массы, приходящие из Арктики и с океанов. В воздушных массах, проходящих над пустынями и степями, с поверхности которых в воздух поднимается много пыли, видимость плохая.

КАРТЫ ПОГОДЫ

 

Для оценки метеорологических условий наряду с данными воздушной и радиолокационной разведки погоды используются карты погоды, представляющие собой бланки географических карт, на которые цифрами и условными знаками наносятся сведения о погоде, наблюдавшейся одновременно на большой территории.

Приземные карты погоды содержат данные о количестве, форме и высоте облаков, направлении и скорости ветра, температуре воздуха и атмосферном давлении, о видимости и точке росы, об осадках и атмосферных явлениях (туман, гроза, метель, пыльная буря и др.).

На приземных картах области выпадения осадков закрашиваются зеленым цветом, зоны туманов – желтым, фронты проводятся в месте пересечения фронтальной поверхности с поверхностью земли: теплый фронт – красной линией, холодный – синен, фронт окклюзии – коричневой; изобары проводятся простым карандашом.

Аэрологические карты, или карты барической топографии, содержат данные о высоте изобарических поверхностей, температуре, направлении и скорости ветра на различных высотах. Эти данные получают при помощи радиозондов, поднимаемых в атмосферу. Основным элементом, который необходим для составления таких карт, является геопотенциал, представляющий собой работу, которую нужно совершить для подъема единицы массы воздуха от начального уровня (например, от уровня моря) до данной изобарической поверхности. За единицу геопотенциала принят геопотенциальный метр, выражающий работу, которую необходимо затратить при подъеме массы воздуха в 1 т на высоту 1 м. При ускорении силы тяжести g=9,8 м1сек высоты в геопотенциальных метрах точно соответствуют высотам в линейных метрах.

На карты наносятся высоты интересующей изобарической поверхности над уровнем моря в геопотенциальных декаметрах, а затем простым карандашом проводятся изогипсы – линии равных значений геопотенциала.

Область с наименьшимгеопотенциалом соответствует центру циклона, а с наибольшим – центру антициклона на уровне данной изобарической поверхности. Направление ветра на картах барической топографии совпадает с направлением изогипс, а скорость ветра будет тем больше, чем больше их густота. В метеоподразделениях составляются карты абсолютной барической топографии 850, 700, 500, 300, 200 и 100 миллибар, что соответствует примерно уровням 1500, 3000, 5000, 9000, 12000 и 16000 м.

 

ВОЗДУШНЫЕ МАССЫ

Воздушная масса – объем воздуха, соизмеримый по величине с материками, океанами или их частями; она сравнительно однородна по распределению в ней основных метеорологических элементов в горизонтальном направлении.

По высоте воздушные массы могут простираться от 1-2 км до тропопаузы. Они разделяются на теплые (устойчивые), движущиеся на более холодную подстилающую поверхность и приносящие потепление, и холодные (неустойчивые), движущиеся на более теплую подстилающую поверхность и несущие похолодание.

В теплой воздушной массе летом наблюдается малооблачная погода и удовлетворительная видимость, а зимой – низкая слоистая облачность, туман, моросящие осадки и плохая видимость. Полет в такой воздушной массе спокоен.

В холодной воздушной массе летом наблюдается образование кучевообразных облаков, выпадение ливневых осадков, сопровождающееся грозами, а зимой выпадение хлопьевого снега и крупы; видимость вне зон осадков в общем хорошая. Полет в такой воздушной массе сопровождается интенсивной болтанкой, особенно в кучево-дождевых облаках и под облаками.

АТМОСФЕРНЫЕ ФРОНТЫ

Воздушные массы, имеющие различные физические свойства, разделяются узкими наклонными переходными зонами, которые называются атмосферными фронтами. В таких зонах более холодный воздух как более тяжелый располагается в виде острого клина под теплым воздухом. В зависимости от направления движения воздушных масс фронты подразделяются на теплые и холодные.

Теплый фронт – фронт, перемещающийся в сторону холодного воздуха, при этом холодный воздух отступает и замещается теплым; он приносит потепление. На рис. 5 схематически показаны условия погоды, характерные для теплого фронта: многослойная облачность, нередко простирающаяся до тропопаузы, широкая зона обложных осадков, небольшие высоты нижней границы облаков (50-200 м), иногда туман. При полете в облаках, имеющих отрицательную температуру, самолет может подвергнуться обледенению различной интенсивности. Летом при неустойчивом состоянии теплого воздуха, восходящего по клину холодного воздуха, на теплых фронтах возникают грозы.

 

Холодный фронт – фронт, перемещающийся в сторону теплого воздуха, при этом теплый воздух отступает и замещается холодным. Такой фронт приносит похолодание. На рис. 6 схематически показана погода, характерная для холодного фронта летом: кучево-дождевые облака, ливневые дожди и грозы, иногда сопровождающиеся ураганными ветрами. Пересекать такой фронт следует выше облаков. Зимой толщина облаков на холодном фронте редко превышает 3-5 км.

В циклонах происходит смыкание холодного фронта с теплым, т. е. образуется сложный фронт, называемый окклюзией. При образовании окклюзии участвуют две холодные воздушные массы и одна теплая. На рис. 7 показана схема теплого, а на рис. 8 – схема холодного фронта окклюзии. Условия погоды на фронтах окклюзии зависят от тех же факторов, что и на основных фронтах, т. е. от степени устойчивости воздушных масс и их влагосодержания, времени года и суток, а также от рельефа местности.

Холодные фронты окклюзии чаще наблюдаются в теплую половину года, погода в их зонах сходна с погодой в зоне холодного фронта. Теплые фронты окклюзии характерны для холодной части года, погода в их зонах сходна с погодой в зоне теплого фронта.

 

ЦИКЛОНЫ И АНТИЦИКЛОНЫ

 

В атмосфере выделяются два основных типа барических систем: циклоны и антициклоны, представляющие собой огромные вихри с диаметром от нескольких сотен до нескольких тысяч километров. В циклонах и антициклонах изобары имеют приблизительно круговую или эллипсовидную форму. В центре циклона наблюдается минимальное давление, увеличивающееся к периферии. В антициклонах, наоборот, в центре наблюдается максимальное давление, а к периферии оно уменьшается. В северном полушарии в циклоне ветры в слое трения (600-1000 м) дуют по спирали от периферии к центру против хода часовой стрелки, а в антициклоне – по спирали от центра к периферии по ходу часовой стрелки.

Промежуточные барические системы: ложбина – полоса пониженного давления, вытянутая в виде желоба от центра циклона; гребень – полоса повышенного давления, вытянутая от центра антициклона; седловина –барическая область между двумя циклонами и двумя антициклонами, расположенными крест-накрест.

В циклоне наблюдается многослойная облачность, обильные осадки, сильные ветры, летом грозы. В антициклонах летом преобладает малооблачная погода и хорошая видимость, зимой – либо безоблачная погода, либо тонкие слоистые облака, туманы, слабые ветры. В ложбинах погода в основном имеет циклонический характер, а в гребнях – антициклонический.


Поделиться с друзьями:

Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...

Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...

Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...

Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.046 с.