Как возникает турбулентность. Может ли самолет упасть от турбулентности? Безопасность прежде всего
Много летать я начал не так давно, ну наверное года три назад всего лишь. До этого вообще думал, что лучше никогда летать не буду - там страшно и опасно. Когда начал летать первые разы и попадал в какую то тряску и качку самолета, то думал - ну все, конец, а я ведь так мало пожил. Жена тоже потом призналась, что во время тряски самолета мысленно уже прощалась со всеми и думала, что самолет уже падает.
Да все наверное попадали в большую, среднюю или мелкую турбулентность во время полета. Кто то спит себе спокойно как в маршрутке, кто то сидит бледный, вцепившись руками в подлокотники.
А может ли вообще самолет упасть от турбулентности?
Если коротко, то ответ: “нет”. И не закатывайте глаза, подыскивая убойные аргументы против такого ответа. Несмотря на очень неприятные субъективные ощущения, турбулентность сама по себе никогда не заставит самолет упасть на землю. Пилот Патрик Смит в AskThePilot.com пояснил, что даже самые жесткие перемещения воздушных масс не могут перевернуть самолет или разорвать его на несколько частей.
Турбулентность может стать причиной поломки. Но это происходит крайне редко. В этой связи часто цитируют инцидент полувековой давности 1966 года, когда сильная турбулентность разорвала Boeing 707 возле вулкана Фудзияма, к которому пилот захотел подлететь поближе, чтобы лучше рассмотреть японскую достопримечательность. Порывы ветра в том месте достигали 140 миль в час, что и погубило всех, кто был на борту.
Но с тех пор инженеры проделали серьезную работу. Конструкция самолетов стала более устойчивой к таким нагрузкам. Современные пассажирские лайнеры способны взлетать под углом 90 градусов к горизонту, поэтому никакие порывы ветра на Земле им не страшны. Dreamliner 787, например, оснащен специальными датчиками, позволяющими точно прогнозировать расположение зон турбулентности. Вместе с тем, сочетание неблагоприятных погодных условий и других факторов (например, ошибка пилота) могут привести к катастрофе.
Профессор Роберт Шерман из Национального центра исследований атмосферы (США) говорит, что история зафиксировала пару случаев, когда очень сильные порывы воздуха срывали двигатели с крыльев. Но даже в этих обстоятельствах самолет благополучно садился на аэродроме.
Если турбулентность очень сильная, то пилоты могут внести коррективы в маршрут или совершить посадку в другом месте. Но и по этому сценарию ситуация развивается очень редко. При этом условия могут быть не настолько ужасными, чтобы причинить вред самолету. Обычно экстренная посадка совершается из-за того, что кто-то из пассажиров пренебрег командой “Пристегните ремни” и теперь ему требуется срочная медицинская помощь.
Недавно была популярная в СМИ история, как в одной из серьезных турбулентностей несколько пассажиров получили серьезные травмы.
"Самолет Boeing 777 неожиданно попал в зону сильной турбулентности перед началом снижения. То есть, обязательства пристегнуть ремни на этот момент отсутствовало. В результате сильного толчка самолет подбросило на 100-200 метров вверх, часть не пристегнутых пассажиров по инерции оказались выброшены в проход и получили травмы", - сказал источник. Некоторые пассажиры даже ударились головами об потолок.
"Турбулентность, в которую попал Boeing 777, в авиации известна как "Турбулентность ясного неба". Ее основная особенность в том, что возникает она не в облаках, а в чистом небе с хорошей видимостью, где метеорологический радиолокатор не может уловить ее приближение. Поэтому у экипажа нет возможности предупредить пассажиров о необходимости вернуться на свои места", - говорится в сообщении перевозчика.
Как пилоты воспринимают вхождение самолета в зону турбулентности?
Их заботит две вещи: комфорт пассажиров и собственная безопасность.
Следует иметь в виду, что в воздухе пилоты разных самолетов общаются друг с другом “в режиме реального времени”. Они сообщают о наблюдаемых явлениях в атмосфере. Если кто-то попал в “болтанку”, то его соседи в небе тут же узнают об этом. Также эта информация передается диспетчерам на земле.
Пилоты могут слегка изменять свой маршрут, чтобы обойти зону турбулентности. Но это оборачивается дополнительными затратами топлива и времени. Поэтому некоторые из них не обращают особого внимания на турбулентность.
Эксперты советуют не спешить отстегиваться и бежать в туалет сразу после выхода из зоны турбулентности или взлета.
Самое безопасное положение во время полета - расслабиться в кресле, пристегнувшись ремнем. Помните: турбулентность - это нормально.
источники
В самолете может пройти много ситуаций, начиная от разных инцидентов на борту, заканчивая серьезной болтанкой, в которую может попасть лайнер. Турбулентности боятся многие, ведь само по себе ощущение, когда самолет вдруг начинает потряхивать в воздухе, достаточно беспокойное. У многих сразу возникает много вопросов, например, турбулентность в самолете – что это и чем она опасна.
Под турбулентностью понимают одно из довольно сложных атмосферных свойств. Воздух постоянно меняется – здесь отмечаются изменения температурных режимов, давления, а также меняет свою скорость и направление ветер. Все это приводит к тому, что начинает меняться плотность воздушных масс. И, естественно, когда самолет входит в такую зону, его начинает потряхивать. Многие уверены, что турбулентность – состояние, когда самолет заходит в облако. На деле же это совершенно не так – зона турбулентности может встречаться и в чистом небе.
Как отмечают специалисты, такое состояние может нередко встречаться на высоте, которую считают небольшой – 500-600 м. Также стоит учитывать, что сильная тряска ощущается в кучевых облаках и грозовых. Из-за того, что здесь присутствует большая скорость ветра, самолет начинает несколько терять скорость и болтаться.
Такие скопления облаков обычно видны на авиационных локаторах, что дает возможность пилотам заранее составить безопасный маршрут. Но если все же самолет попадает в турбулентность, это не ошибка пилотов. Метеопрогнозы могут меняться, при длительном перелет ситуация и вовсе может изменяться ощутимо.
Во время перелета самолетом управляет автопилот, но если болтанка сильная пилоты переходят на ручное управление, чтобы вывести лайнер из опасной зоны.
Другие причины появления тряски
Нередко при обходе грозовых облаков самолет все равно трясется. Это все связано с боковыми завихрениями воздуха по границе таких облачных скоплений. И они не менее опасны, в первую очередь, из-за своей неожиданности.
Также проблема может возникнуть при посадке. Ведь самолеты взлетают и садятся постоянно, особенно если речь идет о крупных аэропортах мира. И на фоне этих завихрений самолет начинает потрясывать.
Основная сложность заключается в том, что установленные эшелоны менять самолеты не могут, а во время посадки уже и сделать что-то сложно. Но если начинается зона турбулентности, нередко самолет приходится уводить на второй круг. У пассажиров же может начаться еще один приступ паники, когда на фоне чистого неба и хорошей видимости самолет вдруг уходит на второй круг.
Сила болтанки
Как отмечают специалисты, сила болтанки из-за турбулентности может быть разной. И пассажиры разных самолетов ощущают ее по-разному – все зависит от того, какой тип самолета присутствует. Так, например, маленькие варианты болтает сильнее, т.к. лайнеры легкие, и ветер на них воздействуют сильнее. Более тяжелые машины оказываются более устойчивыми к воздействию ветра.
В чем опасность такой ситуации
Чем опасно состояние турбулентности, знают все пилоты. И добровольно они ни а что в такую зону не направят самолет. Попадание в зону турбулентности приводит к катастрофическим последствиям. Иногда даже приходится прибегать к срочной посадке.
Причем болтанка больше опасна не столько для самолета, сколько для пассажиров внутри лайнера. Ведь она проявляется внезапно, когда многие могут передвигаться по салону самолета или стоять в очереди в туалет. В результате, они получают травмы и увечья. Переломы, ушибы, раны и многое другое – все это является следствием такой проблемы, как турбулентность. Поэтому стоит соблюдать ряд правил, предложенных для безопасности людей. В их числе:
- Занять свое место
- Пристегнуть ремни безопасности и оставаться в таком положении, пока самолет будет оставаться в турбулентности, а командир корабля не даст разрешения на их отстегивание
- Находясь в кресле, надо настраивать себя психологически, чтобы не поддаваться панике. Приступ может наступить внезапно. Связано это с тем, что вестибулярный аппарат человека остро реагирует даже на небольшие крены и снижение высоты – для него это как падение и даже переворот лайнера вокруг своей оси. Из-за этого и развивается неконтролируемый страх, сравнимый с серьезной паникой
- Все имеющиеся гаджеты и предметы электроники стоит спрятать, чтобы они не попадали и не разбились
Состояние турбулентности не будет длиться долго. Если соблюдать все правила, которые озвучивают члены экипажа, никаких серьезных последствий не будет.
Дополнительные меры
Если самолет находится в зоне турбулентности, пассажирам стоит переждать ее, даже если очень хочется в туалет. Если начинают открываться багажные отсеки, стоит прикрывать голову, чтобы содержимое их не посыпалось на голову, при этом вставать с места не стоит, чтобы не получить увечий и ранений. Историй, когда после приземления рейса пассажиров увозили на скорых в больницу, довольно много.
При начинающейся нервозности стоит поглубже дышать, чтобы прогнать приступ. Из-за такого глубокого дыхания начинает увеличиваться сердцебиение, что помогает успокоиться.
Если же человек летит впервые, ему стоит побеспокоиться о приеме успокоительных средств. В этом случае пережить турбулентность будет проще. Экипаж же в этот период вряд ли сможет прийти на помощь, т.к. для него действуют те же правила – сесть и пристегнуть ремни.
Если вы хоть раз путешествовали самолетом, то велика вероятность того, что вы испытывали какую-либо из форм турбулентности. Для тех, кто не часто пользуется воздушным транспортом, ощущения могут быть пугающими и нервирующими, однако вам не стоит беспокоиться, так как для пилотов и экипажа самолета, которые испытывают турбулентность каждый день, это уже обыкновенная норма.
Риски турбулентности
Самый большой риск, который существует при возникновении турбулентности - это то, что пассажир получит травму. Именно поэтому перед входом в турбулентность пилоты просят вас вернуться на свои места и пристегнуться. Но всегда ли все так безобидно? В начале мая более 30 пассажиров получили повреждения, когда рейс Etihad A330-200 проходил зону сильной турбулентности над Индонезией. Самолет приземлился без каких-либо проблем, однако сразу же возникает вопрос - могут ли подобные условия спровоцировать более серьезный инцидент или даже уничтожить самолет?
Прочность самолетов
В действительности самолеты созданы таким образом, чтобы выдерживать невероятные объемы нагрузки. Конструкция самолета имеет огромный запас прочности, который не будет превышен даже при крайне сильной турбулентности. Например, чтобы согнуть крыло самолета хотя бы немного, потребуется столько турбулентности, сколько не испытывает ни один пилот за всю свою карьеру. Крылья спроектированы таким образом, чтобы они могли выдержать в полтора раза больше нагрузки, чем та, которую они испытывают при обычном полете. Это значит, что в ходе тестирования самолета крылья сгибаются вплоть до девяноста градусов, так как в процессе полета вполне естественно, что они будут сгибаться под действием определенных сил, и более жесткое крыло могло бы сломаться в полете. На самом деле, даже небоскребы создаются подобным образом - они могут немного покачиваться, иначе они бы очень легко могли «сломаться».
Что такое турбулентность?
Если говорить простым языком, то турбулентность - это определенные волнения в воздухе, которые не слишком сильно отличаются от волн и потоков воды. Если на пути у волны нет никаких препятствий, она будет катиться спокойно, но если она накатится, например, на дамбу, то она разобьется, и вы сможете увидеть беспокойство воды. Таким же образом движется воздух, и когда он наталкивается на конструкции, сделанные человеческими руками, и природные структуры, в потоке воздуха начинаются волнения и колебания, из-за чего воздух со всех сторон этого объекта становится турбулентным. Так что если вы будете взлетать или садиться в аэропорту, расположенном недалеко от гор или в холмистой местности, велика вероятность того, что сразу после взлета или прямо перед посадкой вы испытаете воздействие турбулентности. Турбулентность на большей высоте чаще всего вызывается погодными условиями, в ходе которых создаются перепады давления, являющиеся еще одной причиной возникновения. Зачастую для объяснения пассажирам сложившейся ситуации используется термин «воздушный карман», однако это все же не карманы воздуха, - на самом деле самолет движется в направлении турбулентного воздуха, а это направление может быть самым различным: и вверх, и вниз, и из стороны в сторону. Иногда это может вызывать резкую потерю высоты, что вы можете почувствовать, когда вас слегка приподнимает с сидения. Когда вы находитесь в кабине самолета, ощущения от этих движений усиливаются, и вам может показаться, что самолет сдвинулся гораздо сильнее, чем произошло на самом деле. Турбулентность чаще всего описывается качественными терминами - «легкая», «умеренная», «сильная» и «крайняя». В крайних погодных условиях и при определенном развитии событий попадание в турбулентность может привести к происшествиям, но стоит отметить, что подобные условия вместе сочетаются крайне редко. Существует распространенный метод, который используется для анализа происшествий с участием самолета - «модель швейцарского сыра».
Модель швейцарского сыра
В соответствии с данной моделью, ломтики швейцарского сыра складываются друг на друга, и каждый из них представляет собой один из слоев защиты от происшествия. В каждом ломтике имеются дырки, которые представляют собой слабые места в защитном уровне. И если эти дырки складываются вместе, образуя сплошной канал, можно говорить о происшествии. Если использовать эту модель в случае с тем, как турбулентность стала бы причиной крушения самолета, понадобилось бы очень много дырок или полностью отсутствующих ломтиков сыра, чтобы сложились условия, необходимые для такого происшествия.
Печальный пример
К сожалению, человеческие ошибки и турбулентность могут в действительности приводить к фатальным последствиям. В 1966 году «Боинг 707» был уничтожен турбулентностью. Случилось это тогда, когда пилот решил отклониться от намеченного курса из Токио, чтобы показать пассажирам гору Фудзи. Чудовищный ветер, образованный непосредственно самой горой, имел скорость 62 метра в секунду - он буквально разорвал хвост самолета на кусочки, и самолет рухнул вниз. Все люди, находившиеся на борту самолета, погибли.
Недостающий ломтик
Чтобы не допускать подобных происшествий, существует один из слоев швейцарского сыра - это рутинная задача планирования полета. Пилоты должны понимать риски и причины возникновения турбулентности, и поэтому маршруты разрабатываются таким образом, чтобы минимизировать риск. Изменив план полета, пилот тут же извлек этот слой сыра, который минимизировал вероятность того, что самолет попадет в турбулентность, тем самым подвергнув самолет риску - в результате случилось самое худшее.
Чтобы преодолеть приличное расстояние в комфорте и удобстве, чаще всего пассажиры выбирают самолеты – самый быстрый и удобный вид транспорта. Но к сожалению, многих страшат воздушные перелеты, вернее турбулентность самолета. В этой статье мы разберем понятие зона турбулентности в самолете, что это такое, и стоит ли ее бояться.
Многие пассажиры задаются вопросом: что такое турбулентность в самолете или, как ее еще называют, «болтанка»? Этот процесс вызывают природные воздушные потоки, которые могут быть как восходящими, так и нисходящими.
Понятное дело, турбулентность может быть разной. Обычную «болтанку» вызывают определенные виды облаков, через которые пролетает воздушное транспортное средство. Такой вид турбулентности нестрашен самолету, так как по проекту воздушный транспорт должен выдерживать перегрузки, которые возникают при таких обстоятельствах.
Как и почему образовываются зоны турбулентности?
Зона турбулентности может возникнуть из-за нескольких причин. Например:
- Опасная «болтанка» возникает в облаках, которые называются грозовыми.
- Образовавшиеся в них завихрения могут перенаправить на воздушное транспортное средство сильнейшие потоки воздушных масс.
- Это приводит к катастрофическим последствиям, вплоть до необходимости сделать срочную посадку.
Опасна ли турбулентность для самолета, образовавшаяся в таких облаках? Конечно, опасна. Но ни один пилот не направит воздушный транспорт в такое страшное место. Обнаружить грозовые облака достаточно просто, ведь они четко отображаются на специальном приборе в экипажной кабине. Увидев впереди такую опасность, пилоты воздушного транспортного средства просто облетают ее.
По краям грозовых облаков также могут образоваться завихрения, которые невозможно увидеть на приборах. Для получения дополнительной информации перед вылетом самолета, все пилоты проходят инструктаж, на котором они получают информацию о погодных условиях. Получив дополнительные данные, экипаж может намного проще выбрать более безопасный маршрут для перелета.
Другие причины
Турбулентность самолета может возникнуть из-за течения воздуха, которое называется струйным. Под такими течениями принято считать воздушные массы, резко меняющие свою скорость как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. Их протяженность достигает несколько тысяч километров, но опасности для воздушного транспортного средства они не несут.
Иногда «болтанка» возникает и при ясной погоде. Причиной ее возникновения становится эшелон полета. Дело в том, что эшелон ни в коем случае нельзя изменять, так как в воздушном пространстве трафик очень плотный, а между воздушным транспортом обязательно выдерживается интервал, чтобы избежать катастроф.
Часто авиалайнеры, заходя на посадку, сталкиваются с затруднениями, вызывают которые сильные порывы ветров. Но благодаря имеющимся нормативам, которые находятся у пилотов, можно срочно отменить посадку. При таких обстоятельствах экипаж воздушного судна оповестит, что выбран другой аэропорт, с более подходящими условиями. А вот у пассажиров может возникнуть паника, ведь за окном они видят ясное небо и даже очертания посадочной полосы, однако самолет резко меняет маршрут полета. Не стоит поддаваться страху, нужно довериться профессионализму пилотов, которые точно знают, как безопасно посадить современный авиалайнер.
Виноват ли пилот?
Многие пассажиры думают, что турбулентность самолета возникает по неопытности пилотов, что, конечно, является неверным суждением. Современные воздушные авиалайнеры идут на так называемом «автопилоте», а ручной режим пилотирования включается лишь в экстренных ситуациях, к примеру, если «болтанка» ощущается очень сильно, а вывести воздушный транспорт из опасной зоны под силу только опытному пилоту. Ощущение «болтанки» сильнее чувствуют пассажиры, которые летят на небольшом самолете. На мощном авиалайнере пересечение зоны турбулентности пассажиры практически не прочувствуют.
Несет ли опасность зона турбулентности для авиалайнеров?
По аналитическим данным можно понять, опасна ли турбулентность для самолета, пассажиров и экипажа. Согласно исследованиям, на протяжении 20-ти лет не было зафиксировано ни одной катастрофы, которая произошла по причине возникновения «болтанки». Несмотря на научно доказанные исследования, вопрос относительно падания воздушного транспорта в зону турбулентности по-прежнему не закрыт. Ведь по теории, такую опасность нельзя не принимать ко вниманию, учитывая, что любая конструкция имеет свою определенную силу мощности. Если авиалайнер будет взлетать или садиться в опасной зоне, то сильнейший порыв ветра способен поднять и резко бросить самолет, что неизбежно приведет к катастрофе. Однако о таких зонах пилоты узнают заранее или им сообщают об внезапно появившейся турбулентности по рации. Поэтому экипаж воздушного судна просто уведет самолет из опасной зоны и посадит самолет в благоприятных метеоусловиях.
Опасность турбулентности для пассажиров
Сильная «болтанка» страшна не так самолетам, как пассажирам, особенно тем, которые не придерживаются правил безопасного полета. Чтобы не получить самому увечий и не доставить травм своим соседям следует четко придерживаться правил, которые подскажут бортпроводники.
На сегодняшний день турбулентность является весьма актуальной проблемой для воздушных судов, при этом, человек, к сожалению никак не может контролировать вихревые хаотичные потоки ветра. Как правило, турбулентность представляет серьёзную опасность для самолётов, однако, в большей мере каких-либо негативных последствий для воздушных судов удаётся избегать, но, зачастую при этом страдают пассажиры, получающие ряд травм и ранений из-за сильной тряски самолётов.
Турбулентность после.
Снизить угрозу для жизни и здоровья пассажиров всё же можно, применив на практике весьма интересную идею, основанную на ряде законов гидродинамики. Идея весьма проста и заключается в том, что пассажирские кресла, имеющиеся в салоне воздушного судна должны быть обеспечены гидравлическими демпферами, которые будут срабатывать при малейших колебания пассажирского авиалайнера, тем самым снижая инерцию, и избавляя сотни пассажиров от травм и возможных ранений.
Принципиальная схемы работы демпфирующего пассажирского авиакресла
Как известно, жидкость является несжимаемой средой, и использование гидродемпфера встроенного в пассажирского кресло, позволит избежать тряски пассажирских кресел в случае попадания самолёта даже в зону сильной турбулентности. Хаотичные движения воздушного судна будут гаситься гидравлической средой, то есть, если самолёт резко качнётся вниз, то согласно законам физики, пассажир находящийся в кресле, должен в течении мгновений оставаться в той точке, от которой самолёт отклонился, и на оборот, при резком подъёме, пассажир начнёт вжиматься в кресло. Два рассмотренных случая являются скорее частными, однако, учитывая хаотичное движение самолёта при турбулентности, создастся сильная вибрация, в ходе которой человеком могут быть получены травмы. Использование же гидродемпфера, позволит гасить эти колебания, тем самым минимизирую любой возможный вред, создавая безопасные условия для пассажиров.
Помимо прочего, у текущей разработки имеется и ещё одно весьма интересное назначение – пассажирские кресла, оснащённые демпфирующими элементами крайне эффективны в случае вынужденной или аварийной посадки, например при отказе шасси, при приземлении самолёта на неподготовленной местности и т.д. Гипотетически, используемые кресла позволят также обезопасить пассажиров и в случае падения самолёта, однако, лишь в той ситуации, если не произойдёт последующего возгорания, взрыва и т.п.
Костюченко Юрий специально для сайт
Турбулентность атмосферы
Скорость движения воздуха и зависших в нем частичек изменяется в пространстве и во времени. Упорядоченные и турбулентные движения воздушных масс различаются, прежде всего, масштабами. Крупномасштабное движение считается упорядоченным, а мелкомасштабное - турбулентным. Провести четкую границу между ними невозможно: она является условной и зависит от задания и методов измерений.
Для турбулентного движения воздушных масс характерна неупорядоченность поля скоростей во времени и в пространстве, наличие неоднородностей или турбулентных вихрей, влияющих на поведение самолета. Создается спектр вихрей разных размеров (масштабов). Величина, обратная масштабу, называется пространственной частотой, аналогично тому, как круговая частота ш в радиотехнике является величиной, обратной периоду колебаний. Распределение турбулентной энергии по пространственным частотам, которые называют спектром турбулентности, является ее достаточно полной характеристикой. Величина е, как размерный параметр спектра турбулентности, характеризует ее интенсивность.
Природа турбулентного движения в атмосфере такова, что энергия крупномасштабных вихрей передается вихрям меньшего масштаба - вихри словно дробятся. Это продолжается до тех пор, пока вихри не станут настолько мелкими, что их кинетическая энергия целиком пойдет на преодоление вязкости воздуха и превратится в тепло. Такой процесс турбулентного движения протекает беспрерывно, пока идет энергетическое пополнение крупномасштабных вихрей от атмосферных энергетических источников, связанных с разностью температур и давлений. Преобразование кинетической энергии турбулентности в теплоту называют диссипацией кинетической энергии турбулентности (ДКЭТ). Величина е по своему физическому содержанию является скоростью, с которой превращается в теплоту кинетическая энергия турбулентности минимальных масштабов. Чем больше в, тем выше интенсивность турбулентности.
Турбулентность наблюдается не во всей атмосфере одновременно и не на всех высотах. Она возникает под влиянием термических и динамических факторов. Поэтому принято различать термическую и динамическую турбулентность.
Термическая турбулентность появляется в результате неравномерного нагревания земной поверхности и при больших вертикальных градиентах температуры. Этот вид турбулентности характерен для нижней половины тропосферы (до 3-4 км). Интенсивность ее зависит от времени года, периода суток и устойчивости атмосферы. Наибольшая интенсивность наблюдается днем в теплое время года в холодных неустойчивых воздушных массах, а также в размытом барическом поле - в седловинах и циклонах.
При термической турбулентности в атмосфере возникают как беспорядочные, так и упорядоченные восходящие и нисходящие движения воздуха, создаются кучевые и кучево-разорванные, модно-кучевые и кучево-дождевые облака.
Динамическая турбулентность создается вследствие трения движущегося воздуха о шершавый рельеф земной поверхности и неоднородности воздушных потоков по скорости и направлению.
Трение воздуха о земную поверхность на равнинной и гористой местности обусловливает возникновение динамической турбулентности преимущественно в нижнем слое тропосферы (до 1-1,5 км). В горной местности она может распространяться значительно выше (до 7-9 км).
Динамическая турбулентность возникает в слоях свободной атмосферы с большой изменчивостью характеристик ветра и наблюдается чаще там, где имеются сходимость или расхождение воздушных потоков, искривление их направления, а также на участках струйных течений. Она может возникать также в виде восходящих и нисходящих потоков в результате волновых движений на границе слоев инверсии и изотермии. Интенсивность ее зависит от скорости вертикального и горизонтального сдвигов ветра.
Хотя термическая и динамическая турбулентность создаются в результате действия разных факторов, на характер воздушных потоков они могут влиять как раздельно, так и одновременно, усиливая интенсивность турбулентного состояния атмосферы.
Турбулентность обусловливает в атмосфере перенос теплоты, водяных паров и твердых частиц по вертикали, порывистость ветра. Турбулентный обмен существенно влияет на условия образования, эволюцию и микроструктуру облаков, осадков и туманов, которые создают сложные метеорологические условия для полетов.
Интенсивная турбулентность наблюдается при ясном и облачном небе. Поскольку она является одним из облакообразующих факторов, рассмотрим ее физические характеристики при ясном небе («турбулентное поле»).
Существует несколько видов турбулентности в ясном небе:
1) механическая турбулентность, обусловленная влиянием неровностей земной поверхности на воздушные течения и иногда усиливаемая ее неодинаковым нагреванием;
2) горные волны, которые по происхождению являются особой формой турбулентности первого вида (из-за специфического влияния на полеты ВС горные волны рассматриваются отдельно);
3) турбулентность струйных течений;
4) турбулентность во внутренних для свободной атмосферы слоях.
Турбулентность в ясном небе относится к опасным для авиации метеорологическим явлениям в силу внезапности влияния на ВС. Некоторые авиационные происшествия происходили вследствие попадания самолетов при безоблачном небе в зоны опасной турбулентности.
Турбулизация воздушных потоков в ясном небе связана с существованием в атмосфере слоев со значительными вертикальными и горизонтальными градиентами скорости ветра и температуры воздуха.
В условиях стойкой температурной стратификации возникновение ТЯН можно объяснить потерей устойчивости (ростом по амплитуде и последующему разрушению) гравитационных или гравитационно-сдвижных волн (над горами - горных волн) и передачей энергии от волновых движений к турбулентным.
В тропосфере вероятность попадания ВС в ТЯН довольно высока, она зависит от географической широты. В средней и верхней тропосферах умеренных широт этот параметр составляет приблизительно 10 % общего налета самолетов, в южных широтах - 15-20 %. В стратосфере такая вероятность значительно меньше и в слое 10-20 км равна приблизительно 1 %.
Попадая в зону ТЯН, самолеты чаше всего подвергаются слабой и умеренной болтанке, интегральная повторяемость которой в тропосфере составляет 95 %, и только в 5 % случаев может наблюдаться сильная болтанка.
Турбулентность видео
Горизонтальные размеры ТЯН изменяются в довольно больших пределах, в особенности в тропосфере, достигая в отдельных случаях нескольких сотен километров. Однако для 80 % случаев в верхней тропосфере умеренных широт длина турбулентных зон не превышает 140 км. В стратосфере зоны ТЯН имеют значительно меньшие горизонтальные размеры. На высоте 10-20 км горизонтальная длина турбулентных зон (80 % случаев) в умеренных широтах территории СНГ составляет меньше 80 км, а в нижней стратосфере над США - до 40 км. Это означает, что при пересечении сверхзвуковым самолетом на крейсерском режиме зон ТЯН болтанка наблюдается на протяжении нескольких секунд или десятков секунд.
Зоны ТЯН могут быть непрерывными (сплошными) и в виде отдельных прерывчатых ячеек с довольно резкими границами. Сплошные зоны ТЯН имеют большую повторяемость.
Толщина зон ТЯН, как и горизонтальные размеры, колеблется в значительных диапазонах в зависимости от географической широты, высоты размещения и аэросиноптических условий. В средних и высоких широтах СНГ (85-90 % случаев) толщина турбулентных зон в тропосфере не превышает 1000 м, а в стратосфере - 350 м., следовательно, зоны ТЯН имеют сильно выраженную пространственную анизотропию. Это плоские образования, коэффициент пространственной анизотропии которых (отношение толщины турбулентной зоны к ее горизонтальной длине) при 80-процентной интегральной повторяемости составляет для верхней тропосферы средних широт.
Турбулентность видео 2