16. Атмосферная турбулентность и болтанка вс.

Атмосферная турбулентность - хаотическое движение частиц воздуха по сложным траекториям в пространстве и во времени. Турбулентное движение частиц воздуха имеет сходство с тепловым движением молекул, однако частицы - элементы турбулентности являются более крупными, чем молекулы.

Атмосферная турбулентность связана с образованием в атмосфере вихрей различных масштабов (от долей миллиметра и более), которые перемещаются с различными скоростями в общем (среднем) воздушном потоке. Атмосферная турбулентность проявляется в виде пульсаций скорости и направления ветра как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях.

Пульсации вертикальной составляющей движения воздуха, обусловленные существованием атмосферных вихрей размерами от нескольких десятков до нескольких сотен метров, вызывают болтанку воздушных судов.

Болтанка - беспорядочные перемещения воздушного судна при полёте в турбулентной атмосфере. Болтанка проявляется в виде тряски, вздрагиваний или, в случае сильной болтанки, резких и значительных перемещений воздушного судна в вертикальной плоскости на десятки, а иногда и сотни метров.

Причиной возникновения турбулентных зон в атмосфере, вызывающих болтанку воздушных судов, является изменение ветра и температуры воздуха в пространстве. Это изменение происходит при различных физических процессах.

При взаимодействии воздушного потока с земной поверхностью, при ветре и трении воздуха о подстилающую поверхность возникает механическая турбулентность.

Орографическая турбулентность возникает в результате роторной и роторно-волновой деформации воздушного потока над горами и над подветренной стороной гор.

Термическая турбулентность возникает вследствие неравномерного нагревания солнечными лучами подстилающей поверхности.

17. Критерии интенсивности атмосферной турбулентности.

Количественно интенсивность болтанки воздушных судов оценивается с помощью приращения перегрузки. Приращение перегрузки - отношение ускорения воздушного судна в вертикальной плоскости к ускорению силы тяжести при предположении, что воздушное судно приобретает вертикальное ускорение под влиянием вертикального порыва воздуха без вмешательства пилота в управление воздушным судном.

Зависимость приращения перегрузки от различных факторов характеризуется уравнением:

где Δn - приращение перегрузки; ρ - плотность воздуха; V - воздушная скорость; - производная коэффициента подъемной силы по углу атаки α; G - полётный вес самолёта; S - площадь несущей поверхности крыла; w - скорость эффективного вертикального порыва воздуха.

Приращение перегрузки зависит от характеристик воздушного судна. При полёте в одной и той же турбулентной зоне разные типы воздушных судов могут испытывать болтанку различной интенсивности.

Если |Δn| ≤ 1,0 - болтанка считается умеренной, если |Δn| > 1,0 - то сильной. Скорость эффективного вертикального порыва воздуха при умеренной болтанке составляет 15 м/с или менее, а при сильной болтанке - более 15 м/с.

Если воздушное судно находится в посадочной конфигурации, то при 0,3 < |Δn| < 0,4 болтанка считается умеренной, при |Δn| > 0,4 - сильной.

В практике метеорологического обеспечения полётов принято оценивать интенсивность атмосферной турбулентности, используя критерии интенсивности болтанки воздушного судна. Поэтому часто понятия атмосферной турбулентности и болтанки воздушных судов отождествляются.

В международной практике полётов имеется опыт оценки атмосферной турбулентности с борта воздушного судна в единицах кубического корня из скорости затухания вихря (EDR). Информация о турбулентности передаётся с борта воздушного судна при полёте по маршруту и относится к 15-минутному периоду, непосредственно предшествующему наблюдению. На этапе набора высоты информация о турбулентности передаётся в течение первых 10 мин полёта и относится к 30-секундному периоду, непосредственно предшествующему наблюдению.

Атмосферная турбулентность считается:

а) сильной, когда максимальное значение кубического корня из EDR превышает 0,7;

б) умеренной - больше 0,4, но меньше или равно 0,7;

в) слабой - больше 0,1, но меньше или равно 0,4;

г) нулевой - меньше или равно 0,1.

Скорость затухания вихря - независимая от воздушного судна мера турбулентности. Однако взаимосвязь между значением EDR и восприятием турбулентности представляет собой функцию типа и массы самолёта, высоты, конфигурации и воздушной скорости. Приведённые значения EDR характеризуют уровни воздействия для среднегабаритных воздушных судов при типичных условиях полёта по маршруту.