Обледенение самолета метеорология: Росавиации от 21.07.2021 N Исх-26147/02 «Информация по безопасности полетов N 9»

Росавиации от 21.07.2021 N Исх-26147/02 «Информация по безопасности полетов N 9»

 

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА

 

ПИСЬМО

от 21 июля 2021 г. N Исх-26147/02

 

ИНФОРМАЦИЯ ПО БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ N 9 <1>

 

———————————

<1> Информация по безопасности полетов выпускается с целью проведения корректирующих мер или действий, направленных на повышение безопасности полетов. В информации по безопасности полетов могут приводиться сведения о предварительных результатах расследования авиационных событий, которые уточняются и дополняются в ходе дальнейшего расследования. Ни при каких обстоятельствах эта информация не может предоставляться или обсуждаться с неуполномоченными лицами, чтобы не повредить процессу расследования.

 

16.07.2021 в 60 км восточнее г. Кедровый (Томская область) произошла авария самолета Ан-28 RA-28728 ООО «Сибирская Легкая Авиация».

Выполнялся регулярный пассажирский рейс по маршруту: Кедровый — Томск. На борту самолета находились 2 члена экипажа и 16 пассажиров (в том числе специалист для технического обслуживания самолета).

Командир самолета имеет налет 7300 ч, из них на Ан-28 — 3970 ч, второй пилот имеет налет 155 ч.

Авиационное происшествие произошло в 09 ч 22 мин UTC. В этот период времени в районе авиационного происшествия действовал зональный прогноз погоды для полетов на малых высотах (GAMET) на период с 06:00 до 12:00 UTC (место авиационного происшествия находится в площади N 6):

Часть 1.

Ветер у земли: 220° 07 м/с, порывы 7 м/с по площадям 2 — 9;

Видимость: локальная 3000 м, слабый ливневый дождь, по площадям 1AB — 3AB, 6, 8, 9.

Опасные явления: редкие грозы по площадям 8, 9.

Облачность: значительная НГО 200 м, ВГО 600 м, по площадям 1AB, 2, 8, 9; локально значительная НГО 100 м, ВГО 400 м по площадям 1AB, 2; редкая кучево-дождевая НГО 600 м, ВГО превышает 3000 м.

Турбулентность: умеренная в слое от земли до высоты 3000 м.

Часть 2.

Синоптическая ситуация: ложбина, вторичный холодный фронт смещается на северо-восток со скоростью 30 км/час, по площадям 2, 8, 9.

Ветер у земли: 160° 5 м/с порывы 12 м/с по площадям 1AB. Ветер и температура на высотах:

 

	160° 5 м/с температура +10°	220° 15 м/с температура +10°
	160° 5 м/с температура +5°	220° 17 м/с температура +5°
	120° 5 м/с температура +1°	220° 20 м/с температура +1°

 

Облачность: значительная слоистая НГО 300 м, ВГО 600 м по площадям 3AB — 7AB, значительная слоисто-кучевая НГО 600 м, ВГО 1400 м.

Высота уровня замерзания: 2500 м.

Минимальное давление: QNH 1000 гПа/750 мм рт ст.

По данным метеорологических наблюдений на ГМС Пудино (7 км западнее г. Кедровый) (данные взяты с кольцевой карты погоды) 16.07.2021 в 09:00 UTC наблюдались следующие метеорологическое условия: ветер у земли юго-восточного направления 03 м/с, видимость более 10 км, облачность 10 октантов, кучево-дождевая, НГО 600 м, температура у земли +16,1 °C, давление 1003,8 гПа.

По предварительным данным, в наборе высоты после взлета с посадочной площадки Кедровый произошел отказ двух двигателей самолета. При выполнении вынужденной посадки на болотистую местность произошел полный капот самолета.

В результате авиационного происшествия командир воздушного судна, а также пассажиры получили телесные повреждения различной степени тяжести.

Проводится расследование аварии.

Росавиацией проведен анализ случаев отказа 2-х двигателей на самолетах в полете, в том числе на воздушных судах типа Ан-28.

За период с 1991 года с самолетами при выполнении коммерческих воздушных перевозок пассажиров, грузов и почты по причине самовыключения 2-х и более двигателей в полете произошло 27 авиационных событий, из которых 12 закончились авиационным происшествием, в том числе 5 катастроф. Наравне с отказами систем двигателя и заправкой воздушного судна некачественным топливом одной из причин отказа или самовыключения двигателей в полете явилось несвоевременное включение противообледенительной системы воздушного судна или ее некорректная эксплуатация.

В отличие от наземного обледенения воздушного судна, характерного больше для осенне-зимнего периода эксплуатации, обледенение воздушного судна в полете может происходить в любое время года при полете в условиях повышенной влажности воздуха, как при отрицательной, так и при небольшой положительной температуре наружного воздуха.

За период с 1991 года зарегистрировано 7 авиационных событий (одна авария и 6 авиационных инцидентов, 3 из которых серьезные) на самолетах Ан-28, связанных с отказом двигателя (двигателей) при попадании в условия обледенения. Авиационные события были обусловлены как ошибками экипажей воздушных судов при использовании противообледенительной системы в условиях обледенения, так и отказами противообледенительной системы.

29.05.1998 в Хабаровском крае произошел авиационный инцидент с самолетом Ан-28 RA-28929. Через 14 мин после взлета в аэропорту Хабаровск, в наборе высоты 2700 м, произошел отказ левого двигателя.

При расследовании было установлено, что по маршруту полета и в районе аэродрома Хабаровск прогнозировались метеоусловия, не исключающие обледенение. В процессе набора высоты происходило обледенение самолета, что привело к падению скорости с 270 до 215 км/ч. Наиболее вероятно, экипаж самолета своевременно не включил противообледенительную систему вручную (режим «РУЧН»), что способствовало отложению льда на обогреваемых поверхностях самолета. На высоте 2700 м произошло срабатывание сигнализации «Обледенение», что привело к автоматическому включению противообледенительной системы двигателей, срыву льда в газовоздушный тракт левого двигателя и его самовыключению.

Отчет по результатам расследования авиационного инцидента с самолетом Ан-28 RA-28929 размещен в АМРИПП Росавиации (учетный N 983161).

29.12.2007 в районе Печоры произошел авиационный инцидент с самолетом Ан-28 RA-28719. Через 1,5 ч после взлета, на эшелоне 3300 м, произошло самовыключение левого двигателя.

В ходе расследования установлено, что при полете на эшелоне началось обледенение самолета. Попытка экипажа самолета выйти из зоны обледенения набором высоты 3600 м, а затем 3900 м не позволили предотвратить обледенение самолета. При снижении до эшелона 3600 м произошло самовыключение левого двигателя. При осмотре самолета после вынужденной посадки на аэродроме Печора было выявлено значительное отложение льда на необогреваемых поверхностях планера.

Отчет по результатам расследования авиационного инцидента с самолетом Ан-28 RA-28719 размещен в АМРИПП Росавиации (учетный N 077623).

27.10.2020 при выполнении полета по маршруту: Нижнекамск — Иркутск произошел авиационный инцидент с самолетом Ан-28 RA-28917.

На тридцатой минуте полета произошло самовыключение левого двигателя. Причиной самовыключения двигателя явилось попадание в него льда, образовавшегося на обтекателе втулки воздушного винта. Невключение обогрева явилось следствием отказа (попадание влаги в штепсельный разъем щеткодержателя, обеспечивающего обогрев воздушного винта).

Материалы расследования авиационного инцидента с самолетом Ан-28 RA-28917 размещены в АМРИПП Росавиации (учетный N 206002).

Следует также обратить внимание на то, что самовыключение одного или двух двигателей из-за попадания в них льда является распространенной причиной авиационных происшествий и инцидентов с вертолетами. Например, 11.09.2015 по этой причине произошел серьезный авиационный инцидент с вертолетом Ми-8МТВ-1 RA-25477: самовыключение двух двигателей из-за невключения вручную ПОС двигателей экипажем (отчет по результатам расследования размещен в АМРИПП Росавиации (учетный N 155061)). В приказе Росавиации от 22.04.2020 N 405-П «О реализации мероприятий по результатам расследования авиационного происшествия с вертолетом Ми-8Т RA-25600» содержатся мероприятия по безопасности полетов, направленные на предотвращение подобных авиационных происшествий и инцидентов.

Обледенение в полете представляет опасность для самолетов и вертолетов с поршневыми двигателями, самовыключение которых может явиться следствием обледенения входного канала карбюратора из-за невключения его обогрева в полете. Например, 07.09.2015 по этой причине произошел серьезный авиационный инцидент с вертолетом R-44 RA-04151 (отчет по результатам расследования размещен в АМРИПП Росавиации (учетный N 155061)).

Предлагаю:

1. Руководителям территориальных органов Росавиации довести настоящую информацию по безопасности полетов до подконтрольных организаций гражданской авиации.

2. Руководителям организаций гражданской авиации:

2.1. Изучить настоящую информацию с членами летных экипажей.

2.2. Организовать проведение дополнительных занятий по знанию членами летных экипажей положений руководства по летной эксплуатации воздушного судна (РЛЭ) и стандартных операционных процедур (SOP) авиакомпании при эксплуатации противообледенительной системы воздушного судна и силовых установок. Обратить особое внимание на:

установленные РЛЭ процедуры проверки исправности противообледенительной системы перед полетом и ее эксплуатации в полете, а также на действия при срабатывании сигнализации «Обледенение» или появлении визуальных признаков попадания воздушного судна в условия обледенения;

умение членов летного экипажа воздушного судна, выполняющих полеты на малых высотах, использовать содержащуюся в зональных прогнозах GAMET информацию для анализа возможности попадания в неблагоприятные метеорологические условия и принятия решения о выполнении полета;

2.3. Повторно довести до сведения членов летных экипажей воздушных судов требования пунктов 2.14 и 2.15 подраздела «Полеты в условиях обледенения» Федеральных авиационных правил «Подготовка и выполнение полетов в гражданской авиации Российской Федерации» и аналогичные им требования, содержащиеся в руководстве по производству полетов эксплуатанта.

3. Эксплуатантам самолетов Ан-28 при очередной форме оперативного технического обслуживания «Г» или очередной форме периодического технического обслуживания (в зависимости от того, что наступит раньше) выполнить разовую проверку противообледенительной системы в соответствии с технологическими картами N 501 «Проверка работоспособности ПОС планера» (30. 10.00, стр. 501, 502), N 501 «Проверка работоспособности ПОС воздушных винтов» (30.60.00, стр. 501 — 504), N 503 «Проверка работоспособности сигнализатора обледенения СО-121ВМ» (30.81.00, стр. 505/506), N 501 «Проверка работоспособности ВУО-У-1» (30.82.00, стр. 501/502), N 601 «Осмотр ВУО-У-1» (30.82.00, стр. 601/602).

 

А.В.НЕРАДЬКО

 

 

Падение на взлете :: Общество :: Газета РБК

Основные версии авиакатастрофы в Подмосковье

В воскресенье в Подмосковье разбился пассажирский Ан-148, никто из находившихся на борту не выжил. Что известно об авиакатастрофе и ее возможных причинах — в обзоре РБК

На месте крушения Ан-148 (Фото: Максим Шеметов / Reuters)

В качестве основных версий катастрофы лайнера Ан-148 в Подмосковье следствие рассматривает погодные условия, человеческий фактор, а также техническое состояние самолета, заявили в Следственном комитете России (СКР).

Двигатели Ан-148 работали до столкновения с землей

Главное, на что обращают внимание опрошенные РБК эксперты, — большой разброс обломков Ан-148. Возможно, причиной этого стало то, что самолет, на борту которого находился 71 человек, начал разрушаться еще в воздухе.

Трагедия в Раменском

Ан-148 «Саратовских авиалиний» вылетел в воскресенье, 11 февраля, в 14:21 из аэропорта Домодедово в город Орск Оренбургской области. На борту воздушного судна, летевшего рейсом 6W703, находились 65 пассажиров и шесть членов экипажа. Через несколько минут после взлета пропала связь с экипажем, самолет исчез с экрана радара диспетчерской службы. Вскоре обломки Ан-148 были обнаружены недалеко от деревни Степановское Раменского района Подмосковья.

Последствия крушения пассажирского Ан-148 в Подмосковье. Фоторепортаж Еще 15 фото

В Домодедово был создан оперативный штаб, в который вошли представители МЧС, Росавиации, МВД и СКР. Место падения самолета обнаружили с воздуха: в поисковой операции участвовали два вертолета Ми-8. Спустя полтора часа первые спасатели прибыли на место происшествия. В МЧС РБК рассказали, что обломки Ан-148 разлетелись в радиусе километра. Глава Минтранса Максим Соколов сообщил, что выживших в авиакатастрофе нет.

Основные версии

Следственный комитет России возбудил уголовное дело по ч. 3 ст. 263 УК России (нарушение Правил безопасности движения и эксплуатации воздушного транспорта, повлекшее по неосторожности смерть двух и более лиц). СКР отправил на место криминалистов с опытом расследования авиакатастроф. Представители комитета работают в аэропортах Саратова, Орска, Оренбурга и в столичном Домодедово, где изучают документацию и опрашивают персонал, отвечающий за техническую подготовку самолета. Московская межрегиональная транспортная прокуратура начала проверку, в ходе которой будет дана оценка работы диспетчерских служб.

Опубликовано первое видео с места крушения Ан-148

Сотрудники СКР анализируют погодные условия, человеческий фактор, а также техническое состояние самолета как возможные причины катастрофы.

Метеорологические условия в районе Домодедово предполагали обледенение воздушного судна; следствию предстоит выяснить, проводили ли наземную противообледенительную обработку судна. Источник РБК в технической службе аэропорта рассказал РБК, что решение обрабатывать или нет самолет жидкостью принимает сам командир. «Зачастую, чтобы сэкономить время, экипаж отказывается от этой процедуры», — рассказал источник. В условиях, когда происходит обледенение плоскости и механизации крыла, у самолета меняются аэродинамические характеристики, сообщил собеседник. «Полет в условиях обледенения требует особых навыков экипажа», — добавил он.

Взрыв и плохая погода: что известно о крушении Ан-148 в Подмосковье

Источник РБК, знакомый с ходом расследования, сообщил, что специалисты Ространснадзора в 2015 году выявили нарушение, которое допустили в компании «Саратовские авиалинии», — при эксплуатации разбившегося в Раменском самолета Ан-148-100В № RA-61704 не соблюдалась периодичность замены масла в редукторах и периодичность промывки фильтра воздушного стартера.

Одной из первых версий был отказ двигателя, но выяснилось, что двигатели самолета работали вплоть до столкновения с землей, рассказал РБК источник, знакомый с ходом расследования. «Двигатели Ан-148 работали вплоть до столкновения с землей, разрушение судна произошло от удара о землю», — отметил собеседник. На месте была обнаружена воронка глубиной 2,5 м, добавил источник. По его словам, «осмотр двигателя и элементов механизмами крыла позволяет сделать вывод, что самолет не разрушился в воздухе».

На борту разбившегося Ан-148 находились трое иностранцев

Источник РБК, знакомый с ходом расследования, рассказал, что следователи рассматривают все возможные версии авиакатастрофы, включая террористический акт. «Эта версия вряд ли будет приоритетной, так как эксперты-взрывотехники, которые провели экспресс-анализ части обломков самолета, не нашли на них микрочастицы взрывчатого вещества», — отметил источник.

Экспертная оценка

В разговоре с РБК авиаэксперты рассказали о первых версиях причин авиакатастрофы. Судя по разбросу обломков, борт, скорее всего, начал разрушаться еще в воздухе — это могло произойти в том числе из-за «усталостного разрушения», сказал РБК заслуженный летчик-испытатель ЛИИ им. Громова Владимир Бирюков. Такого рода авария вполне могла случиться даже с самолетом, который эксплуатируется всего восемь лет: «При изготовлении какой-то детали силовой конструкции могла возникнуть микротрещина, которая впоследствии стала больше. Внешним осмотром ее не заметишь, аппаратурой системы контроля, которая используется при ежедневной эксплуатации, ее тоже сложно выявить», — сказал Бирюков. По его словам, нарушение периодичности замены масла на этом самолете, выявленное незадолго до катастрофы Ространснадзором, едва ли могло привести к разрушению борта в воздухе.

Росавиация проведет дополнительную проверку «Саратовских авиалиний»

«Обломки упали некомпактно, их разброс — более полутора километров. Это указывает на то, что самолет начал разрушаться в воздухе. Скорее всего, это либо столкновение с чем-то, либо взрыв», — заявил РБК заслуженный пилот России, бывший летный директор «Внуковских авиалиний» Юрий Сытник. По его мнению, не стоит сбрасывать со счетов версию теракта.

​То, что экипаж не доложил о каких-либо неприятностях на борту и не запросил экстренной посадки, может говорить о том, что всё произошло мгновенно, рассуждает заслуженный пилот России Владимир Романенко. При этом пилоты могли успеть понять, что происходит нештатная ситуация, но не смогли сориентироваться и сообщить о ней, добавил собеседник РБК.

Экипаж самолета не справился с обледенением

Главной причиной крушения самолета ATR-72 авиакомпании UTair, произошедшего под Тюменью 2 апреля 2012 года, стало решение командира воздушного судна Сергея Анцина о взлете без предварительного проведения противообледенительной обработки. К такому выводу пришли специалисты Межгосударственного авиационного комитета (МАК). Кроме того, МАК выявил недочеты в работе наземных служб, которые не настояли на обработке воздушного судна перед вылетом. В UTair отмечают, что сейчас в компании исключен человеческий фактор: обработка проводится по метеоусловиям.

Специалисты МАКа завершили расследование катастрофы самолета ATR-72-201 с бортовым номером VP-BYZ и вчера обнародовали результаты. Как установили эксперты ведомства, в районе аэропорта Рощино, из которого вылетел борт, погода в день трагедии была сложной: температура во время ночной стоянки самолета варьировалась около нулевой отметки, шел снег с дождем, дул сильный ветер. Именно из-за этого, отмечается в отчете МАКа, на фюзеляже судна мог образоваться снежный покров с коркой льда.

По данным специалистов МАКа, которые детализировали действия экипажа по камерам наблюдения, командир воздушного судна (КВС) Сергей Анцин предполетный осмотр самолета осуществлял бегло. «В течение нескольких секунд КВС задержался около правого двигателя, затем проследовал вдоль бортов фюзеляжа, остановился у левой основной стойки шасси и проследовал в кабину»,— установили эксперты. По их мнению, пилот по результатам поверхностного осмотра не мог оценить состояние аэродинамических поверхностей. Примечательно, что на протяжении шести минут перед взлетом экипаж включал противообледенительную систему и наблюдал, как лед падал с элементов судна. «Однако экипаж не принял решения для возвращения для проведения обработки судна»,— подчеркивают в заключении эксперты.

В результате, как следует из реконструкции событий, самолет в штатном режиме оторвался от полосы и начал набирать высоту. На высоте около 200 м началась уборка закрылков, и после их полного закрытия судно начало сильно трясти. Затем появился правый крен, который экипажу удалось парировать рулем направления, но сразу же начались левый крен и пикирование судна, из-за чего самолет через три секунды столкнулся с землей на расстоянии около 1,5 км от края взлетно-посадочной полосы. При этом самолет сбился с курса на 400 м. При падении ATR-72 развалился на части. Спасти удалось лишь десять пассажиров, которые получили сильные повреждения, а 29 пассажиров и четыре члена экипажа погибли.

В отчете экспертов также говорится, что экипаж ощущал сильную тряску, но ее причины не понимал. «То, что происходило с судном после уборки закрылков, стало полной неожиданностью для экипажа. Он не был готов к такому скоротечному возникновению и развитию особой ситуации и направил свою мыслительную активность на распознавание какого-то отказа, а не на действия по выводу самолета из неуправляемого полета на основании предупреждающей сигнализации о сваливании судна»,— отмечается в отчете МАКа. Это случилось, по мнению специалистов, из-за «серьезных пробелов в подготовке экипажа в условиях низких температур».

Кроме того, эксперты МАКа предъявили претензии к работникам наземных служб, в частности к компании «ЮТэйр-Техник», которые готовили самолет к взлету. Как отмечают специалисты авиакомитета, сотрудники смены не настояли на проведении противообледенительной обработки судна, хотя остальные самолеты эту подготовку прошли.

В самой авиакомпании UTair комментировать выводы экспертов не стали. Однако пояснили, что в результате «планового совершенствования системы управления безопасностью полетов в 2012-2013 годах» были исключены ситуационные решения об обработке. «Обработка воздушного судна противообледенительными жидкостями проводится в 100% случаев при наличии метеорологических условий — предвестников обледенения: переход температуры воздуха через 0 градусов, мокрый снег, ледяной дождь. Такая работа проведена с учетом лучших мировых практик, несмотря на значительный рост затрат на обработку воздушных судов»,— подчеркнули в пресс-службе UTair.

Стоит отметить, что следователи Уральского следственного управления на транспорте СКР, которые занимаются расследованием уголовного дела по факту катастрофы (ст. 263 УК РФ), вчера заявили об организации комплексной авиационно-технической экспертизы. «Только по ее результатам будет решен вопрос о привлечении виновных лиц к уголовной ответственности»,— пояснили в ведомстве.

Игорь Лесовских, Екатеринбург

Для более успешной работы авиационных метеорологов необходимо развитие инновационных технологий — Российская газета

Авиационные катастрофы происходят по разным причинам, но одна из причин присутствует практически всегда. Это — погода. В неразрывной цепи «самолет — летчик — диспетчер — метеоусловия» ни одно из звеньев не важнее другого. Между тем в центре общественного внимания главная роль принадлежит традиционно летчику. Что вполне объяснимо: «человеческий фактор».

Свою долю внимания авиационный метеоролог, как правило, получает лишь в официальных документах — при расследовании очередной беды. В благополучные времена тема авиационной метеорологии пребывает в глубокой тени. Как и сами метеорологи — специалисты, ведущие свою ежедневную, кропотливую, чрезвычайно важную работу в больших и малых аэропортах страны. Работу, цель которой — безопасность авиапассажиров, с нарастающей интенсивностью пересекающих отечественные и зарубежные небеса.

Катастрофы происходят по разным причинам, но одна из причин присутствует практически всегда. Это — погода

Я встретился с генеральным директором Федерального государственного учреждения «Авиаметтелеком», главой экспертной группы в Комиссии по авиационной метеорологии Всемирной метеорологической организации (КАМ ВМО) Мариной Петровой и попросил рассказать о работе отрасли, ее особенностях и проблемах. Чтобы разговор был более предметным, привожу несколько реальных примеров, из которых особенно ясно видна исключительно важная роль метеоролога. А также пагубность ее недооцененности.

Эпизод N 1

«Ан-24» заходил на посадку в аэропорту Игарки. Получив очередное подтверждение аэродромного метеоролога о сложных погодных условиях, авиадиспетчер передал информацию на борт «Ана».

Условия были значительно хуже «метеорологического минимума». Подобная норма устанавливается для каждого типа самолета, экипажа и аэродрома.

До «высоты принятия решения» — уходить на второй круг или продолжать снижение — у командира «Ана» оставались считаные минуты. Ни один из членов экипажа при этом не имел визуального контакта с огнями приближения и огнями взлетно-посадочной полосы. Постоянная информация об ухудшающейся видимости не меняла характера полета. Было очевидно: командир экипажа, имеющий право на принятие окончательного решения, уже принял его… Самолет пересек черту установленного минимума высоты. И вскоре потерял даже теоретическую возможность ухода на второй круг. В течение последних секунд, сломав во мгле верхушки нескольких деревьев, «Ан» с оглушительным грохотом рухнул на землю.

Черный финал полета был неизбежен. Платой за самонадеянность и лихачество, надежду «на авось» — садились и не раз! — и, наконец, за безразличное отношение к чужим человеческим жизням, как и всегда, стали именно человеческие жизни. И свои собственные — тоже.

…Ты снижаешься, снижаешься, ты уверен в себе, как Бог, но еще секунда — и твой рот уже полон земли.

Смоленская трагедия «Ту-154» с президентом Польши на борту только по масштабам и планетарному политическому резонансу отличается от трагедии в маленькой Игарке. Но суть та же: полное игнорирование «метеорологического фактора». «Метеоминимум» — это всегда последнее предупреждение, посылаемое с земли. А информация «хуже минимума» — последний тест на здравомыслие и ответственность тех, кто находится за штурвалом.

* * *

Основной задачей ФГУ «Авиаметтелеком», возглавляемого Мариной Викторовной Петровой, является создание и поддержание устойчивой системы авиаметеорологического обеспечения гражданской и экспериментальной авиации. Эту работу выполняют почти три тысячи специалистов в пятнадцати территориальных филиалах ФГУ «Авиаметтелеком». Масштабы впечатляющие: около 300 000 прогнозов по аэродромам за год; обслуживание более 410 000 самолетовылетов; 1 900 000 сводок о фактическом состоянии погоды.

Как опытный эксперт, Петрова, еще до создания ФГУ и назначения ее на должность генерального директора, вела большую организационную работу по составлению нормативных документов, регламентирующих авиаметобеспечение полетов ГА, которые определяют качество метеорологического обеспечения. Теперь этими документами, как и большей частью данных «метеорологической базы», разработанных Петровой и ее сподвижниками, руководствуются все авиационные пользователи, а также широкая федеральная сеть авиационных метеостанций.

Прогноз авиационный и прогноз «бытовой» — вещи принципиально разные, но различие это Петрова объясняет весьма популярно. Каких решений, например, требует от человека услышанная по радио информация о возможных осадках или солнечном дне? Не слишком трудных: брать с собой зонтик или не брать. Можно это сравнить с прогнозом, к примеру, для МЧС? Нет. С «зонтичным» этот прогноз несопоставим. Ибо нуждается в иных решениях. Иных действиях. Тревожные метеосообщения требуют от МЧС переброски в те или иные районы бедствия отрядов спасателей, специальной техники, эвакуационных средств в случае наводнения и т.д.

Что же говорить о прогнозе авиационном?

Петрова называет только малую часть компонентов, из которых он состоит. А также алгоритм самих прогнозов.

Авиационные сводки выдаются каждый час. А при сложных ситуациях — каждые пятнадцать минут. Это касается всех стран мира. Авиационные метеорологи, говорит Петрова, должны спрогнозировать вероятность опасных для ГА явлений задолго до их возникновения. И не только в районе аэродрома. На маршруте полета самолета — тоже. Должны определить характер облачности, скорость и направление ветра, турбулентность и обледенение на разных высотах, атмосферное давление. Определить вертикальную и горизонтальную видимость, вероятную интенсивность осадков, координаты грозовых фронтов, низкую кромку облачности. Конечно, признает Петрова, в атмосфере Земли немало еще такого, что пока не поддается никакому прогнозированию. Например, опаснейший для самолета боковой сдвиг ветра, интенсивность конвективных явлений погоды. Один из недавних трагических примеров: катастрофа пассажирского «Боинга-737» под Бишкеком. Другой пример: сверхгигантское конвективное возмущение. По мнению большинства экспертов, именно это явление погубило также сравнительно недавно «А 320», «Эр Франс» над Атлантическим океаном. Самолет следовал из Бразилии в Европу.

— Метеорология, говорит Петрова, в сущности информационная отрасль. Ее инструмент, информационный носитель — цифра. Продукция «Авиаметтелекома» адресуется авиационным пользователям — руководителям полетов, авиадиспетчерам, экипажам воздушных судов — в виде количественных критериев. В этом направлении осуществляется технологическая модернизация отрасли. Деятельность метеорологов не должна отставать от стремительно меняющегося авиационного сообщества.

— Руководитель Росавиации Александр Нерадько, говорит Марина Петрова, совершенно справедливо ставит задачу внедрения новых технологий распространения аэронавигационной информации. И наша задача — быть готовыми к переходу Росавиации на технологию цифровой передачи в режиме открытого доступа к базе метеорологических данных.

Сегодня появляются новейшие виды и способы прогнозирования. Внедряются новые дистанционные средства измерения, наблюдения, изучения тех или иных атмосферных явлений. Новые технологии, конечно, появляются быстрее, чем их внедрение. Не все у нас еще «догоняют», — признает Петрова. Не все готовы к работе в новых условиях, по новым стандартам, особенно в отдаленных районах страны. Бывают сбои, причем драматические. Но выход искать надо. Это может быть и учеба, и обмен опытом, и направление в проблемные точки наиболее грамотных специалистов. Месяц работы с мастером дает провинциальному авиационному метеорологу иногда больше, чем пять лет учебы в далеком вузовском прошлом. Людей не хватает. Скромная зарплата — еще недавно почти «катастрофическая», сложные социальные условия, кажущаяся непрестижность профессии. Проблем много. А возможностей их решения мало. Но люди у нас золотые. В подавляющем большинстве — высокообразованные, ответственные. И они заслуживают большего. Положение пусть и медленно, но все же неуклонно меняется к лучшему.

* * *

Над нашей планетой летает огромное количество спутников. Геостационарных, полярно-орбитальных и других. Каждый выполняет свое назначение. Есть и специальные метеорологические спутники, — говорит Петрова. — Их наличие имеет огромное значение. Особенно сейчас, когда взрывное развитие получили кросс-полярные трассы, сверхдальние полеты. Мир, конечно, уже давно опутан метеорологическими станциями, пунктами, точками. Но этого все равно мало.

Особую проблему представляют огромные, малонаселенные, а то и вовсе безлюдные, территории. Никто не будет там создавать наземные станции. Но самолеты ведь над ними уже летают! И каждый из них требует обслуживания по всей протяженности воздушной трассы. Вот почему необходимо и дальше развивать систему спутниковых наблюдений. Это и есть компенсация отсутствия или недостатка наземных станций в «пустых» регионах.

Дистанционное наблюдение резко повышает результативность нашей работы, ее эффективность, как говорит Петрова. У нас есть режим визуальный. Есть инфракрасный. Это позволяет делать комплексные карты. Позволяет производить вертикальный и горизонтальный разрезы облачности, делать наложение и уже в сочетании с принятыми видами информации (плюс данные гидродинамического моделирования) получать базу, из которой мы вытягиваем новые и новые виды информации. Вытягиваем и оцениваем состояние атмосферы. На тех же спутниковых данных мы совместно с НИЦ «Планета» экспериментируем с новым «продуктом» — информацией, которая указывает наличие опасных воздушных зон, куда нежелательно летать. Определив эти места, мы сообщаем информацию диспетчерам Московского центра УВД. В будущем эта информация будет направляться и в другие центры страны. Мы подстраиваемся под планы Росавиации, готовимся к появлению укрупненных центров в Хабаровске, Иркутске, Новосибирске, Самаре и других городах. Идеал, — мечтательно говорит Петрова, — создание репрезентативной сети метеорологических наблюдений.

Эпизод N 2

«Ту-204-100» совершал ночную посадку в аэропорту Домодедово. Информационная цепочка аэродромных служб работала слаженно. Но крайне напряженно. Причиной напряженности была метеообстановка. Вскоре обмен данными между техником-метеорологом (наблюдателем), диспетчером и руководителем полетов свел их мнения к единому: посадка «Ту» крайне опасна. Обстановка на глазах ухудшалась. Метеоролог дал заключение: погода «ниже метеорологического минимума». Заключение было четким, как приговор.

Диспетчер передал информацию на борт. Экипаж информацию принял. Но проигнорировал. Самолет продолжал снижение. Метеоролог забил настоящую тревогу. Диспетчер вновь и вновь связывался с командиром «Ту»: видимость недопустимо низкая.

Но у командира экипажа было свое мнение. Как и свое право на, повторим это еще раз, — идти «вслепую» в ручном полете на крайний риск или уходить вверх, на второй круг. Ни одного визуального контакта при этом со световыми ориентирами на земле у экипажа не было. А командир был уверен в себе. Знал: полоса никуда не денется. Она всегда на месте. А метеоролог — паникер.

Безрассудное снижение продолжалось. В какой-то момент контроль над полетом был утерян, и многотонная ревущая машина стала рубить верхушки деревьев. Еще несколько секунд, и разваливающийся на части «Ту-204-100» столкнулся с землей — удача редко венчает маниакальную самоуверенность. Зато гибель — почти всегда.

Четкая работа аэродромных служб чрезвычайно важна. Это аксиома. Но не менее важно и другое. А именно: чтобы сам человек, сидящий за штурвалом, не становился жертвой собственной гордыни. Но этого греха не знает только Мастер. Только человек, уважающий свою профессию, ее особенности и ее правила, написанные кровью. Однако настоящих профессионалов своего дела как раз и не хватает.

* * *

Было время, говорит Марина Петрова, когда мы недооценивали опасность вулканического пепла. Но то, с чем мы и мир столкнулись в последние годы, заставило отнестись к проблеме вулканов по-иному.

Никто не думал, что пепел Северной Европы достигнет полярного Урала. Или прибрежной части Заполярья. Бытовало мнение, что подобная опасность российской авиации не угрожает. Но исландское извержение достало и нас. Когда это произошло, мы обнаружили следы пепла по «расчетным моделям переноса вулканического пепла», — рассказывает Петрова. А вскоре экипажи российских самолетов стали отмечать следы вулканической деятельности в полетах над отдельными регионами и над территорией РФ. Обнаружили свечение, несвойственное обычному виду облачности в атмосфере.

Мы запросили карты службы слежения за вулканами из ИКАО. Получили. Удивительные вещи. Потенциально опасные районы, в которых при полетах авиация может пострадать от пепла, закреплены, например, так. Один — за Тулузой, другой — за Лондоном, третий — за Токио. А вот Аляска — за Анкориджем. Ну а гигантская заполярная территория России за кем? Ни за кем. Как же мы можем прогнозировать? Как в критических обстоятельствах можем обезопасить полеты по этим маршрутам?

Проблема решаема, но нет полномочий, выдаваемых ИКАО.

М. Петрова подняла этот вопрос на заседании рабочей группы ИКАО. Сказала: у нас уже есть на этот счет планы, связанные с Севером Сибири. Активизация вулканической деятельности на планете не оставляет нам времени на раскачку, следует начинать реализацию необходимых мер.

Не успела я договорить фразу, вспоминает Петрова, как американский эксперт рабочей группы заявил: зачем вам эта «заморочка»? Мы все сделаем быстрей и лучше. У нас уже есть все: и технологии, и техника, и специалисты. Получаем полномочия и — за дело!

Я так же энергично возразила, говорит Петрова. Заявила: это наше дело и ничье другое. Было бы в высшей степени неразумно, размышляла она про себя, отдавать какой бы то ни было и кому бы то ни было контроль над своей территорией. Да еще при том внимании, которое руководство страны стало уделять полярным районам.

После возвращения в Москву Петрова организовала активные консультации в самых разных научных центрах, в НИИ. Ее эксперты провели ряд встреч с крупными учеными, проанализировали мировой опыт, и вскоре аргументированный документ был в достаточной мере готов. В достаточной, чтобы заявить о практических шагах по его реализации. С результатами этой работы были ознакомлены как эксперты ИКАО, так и Комиссия по авиационной метеорологии Всемирной метеорологической организации (КАМ ВМО), членом которой Марина Викторовна Петрова является. Реакция на представленные документы, а точнее — русский проект, оказалась исключительно положительной. Было высказано даже мнение: «Это — лучший проект. Его следует как можно быстрее реализовать».

Проект предполагает обеспечение наблюдениями за вулканическими облаками всего Заполярья и Севера Сибири. Предполагает создание в Москве консультативного центра по вулканической деятельности. Росавиация — «за». Более того, говорит Петрова, на одном из недавних заседаний начальник управления организации использования воздушного пространства Юрий Петрович Токарев заявил, что проблема эта все больше тревожит авиационное сообщество, и время действовать решительно наступило.

Предполагается, что в августе детализированные предложения будут представлены российской стороной в ИКАО.

Параллельно с этой, по сути, новой проблемой все громче заявляет о себе проблема участившихся аномальных атмосферных явлений, ураганов, штормовых ветров по трассам. Эти опаснейшие для самолетов явления требуют тесной координации органов метеорологического наблюдения, говорит М. Петрова. Сейчас мы готовим документы для Росавиации. Их суть: создание как минимум четырех консультативных центров в стране. Их задача: координация выпусков штормовых предупреждений по трассам полетов. Серьезная и трудная работа, соглашается Петрова, но она крайне необходима. Природа все больше испытывает нас ростом экстремальных погодных явлений.

В заключение разговора Марина Викторовна Петрова еще раз подчеркивает трудности создания методологии и технологических решений, связанных с аномальными погодными явлениями по трассам. И приводит многоговорящий факт: в мире почти нет примеров уже действующих систем, которые мы сейчас разрабатываем. Попытки — есть. Но грамотно и эффективно работает только Гонконг. Его центр обслуживает воздушное пространство сопредельных государств: Вьетнама, Камбоджи, Мьянмы. Россия могла бы сделать это не только для себя, что при нашей огромной территории совершенно необходимо, но и на основе межгосударственных соглашений, в пределах СНГ.

* * *

Вот это и есть профессия — авиационный метеоролог. Это и есть профессия, которая вмещает в себя и математику, и физику, и химию, и другие науки. А еще науку, которую нигде и никто не преподает — науку человечности. Способность неброско и преданно служить безопасности людей, пересекающих просторы неба.

GISMETEO: Метеорология на службе Отечеству — События

Сегодня, в День защитника Отечества, мы в гостях у доктора географических наук, профессора кафедры метеорологии и климатологии географического факультета Московского государственного университета, метеоролога Евгения Константиновича Семёнова. В своё время он проходил срочную службу в рядах Вооружённых сил Советского Союза в 26 воздушной армии Белорусского военного округа в качестве синоптика. Конечно, синоптики не принимают непосредственного участия в военных действиях, не держат в руках боевое оружие, но именно от их прогнозов в какой-то степени зависит безопасность авиации.

Е. К. Семёнов, фотография из семейного архива

— Уважаемый Евгений Константинович, расскажите немного о себе. Когда и где вы проходили военную службу?

— Службу я проходил в 1968–1970 годах в 1 гвардейской штурмовой авиационной дивизии. Кстати, в годы Великой Отечественной войны эта дивизия героически сражалась на знаменитых штурмовиках Ил-2, которые немцы прозвали «Чёрной смертью»! Правда, в годы моей службы лётчики уже сидели за штурвалами реактивных истребителей МиГ-19 и МиГ-21.

Штурмовик Ил-2М. © Wikipedia

Призван я был прямо из аспирантуры по приказу министра обороны. Имея к тому моменту специальность метеоролога, мне посчастливилось служить не простым рядовым, а военным синоптиком в звании лейтенанта. Наша дивизия базировалась недалеко от белорусского города Лида в Гродненской области. В аспирантуру, кстати, я потом всё-таки вернулся и был восстановлен без экзаменов.

— Евгений Константинович, несмотря на то, что вы, будучи синоптиком, не сидели за штурвалом истребителя, без вас и других военных синоптиков была бы невозможна жизнь авиационной дивизии. Расскажите, пожалуйста, как проходил рядовой день инженера-синоптика?

— Каждое утро командир дивизии собирал у себя начальников всех служб. И первым делом комдиву о состоянии дел докладывал начальник метеорологической службы. День начинался с прогноза погоды на текущие сутки, и на основании этого строился весь распорядок дня. Тем самым погода как бы ставилась «во главу угла», и мы гордились нашей специальностью, и очень уважали себя за оправдавшиеся прогнозы.

Истребитель МиГ-21, установленный в Кургане. © Sergio.poltava | Wikipedia

О важности нашей службы говорит и тот факт, что во время любых вылетов рядом с руководителем полётов всегда сидел именно дежурный синоптик. Однако наряду с важностью это была ещё и огромная ответственность за жизни других людей. Ведь если во время полётов происходили какие-нибудь чрезвычайные происшествия, то сразу же всю вину пытались переложить на синоптиков. В армии это проще всего, да и не только в армии, впрочем. Как бы во всех бедах погода виновата…

Как-то дежурил я ночью, погода была прекрасная: безоблачное небо, штилевые условия, в общем — тишина и покой. Со мной было ещё пять солдат, мы немного расслабились и проявляли фотографии. Именно этой ночью во время учений разбился самолёт с командиром полка! К нам сразу прибежали сотрудники из Первого отдела, которые изъяли и опечатали все синоптические карты для дальнейшей проверки. Все мы жутко перепугались, но на разборе полётов выяснилось, что причиной трагедии была вовсе не погода. И, тем не менее, обидно, что, не вникнув в ситуацию, в первую очередь обвинили синоптиков. Поэтому расслабляться нельзя никогда — с погодой всегда надо «держать ухо востро».

© Shukaylova Zinaida | Shutterstock.com

— А были ли на вашей памяти какие-нибудь происшествия, связанные с неоправдавшимся прогнозом погоды?

— Да, конечно, всякое бывало. Помню, как предстоял перелёт молодых и неопытных летчиков из Литвы на юг Белоруссии. В связи с этим требовались идеальные погодные условия. И вот настал этот идеальный день, когда на небе — ни облачка, и никаких намёков на перемену погоды нет. Вылет состоялся и уже подходил к концу, но неожиданно принимающий аэродром закрыли по причине резко возникшего густого тумана. К сожалению, в Белоруссии внезапные туманы, особенно в переходные сезоны, — не такое уж редкое явление, так как местность там весьма болотистая.

© mironov | Shutterstock.com

Руководитель полётов отдал приказ разворачиваться и лететь обратно в Литву. Однако судьба решила и тут «вставить палки в колёса», и, на подлёте к аэродрому, близ города Друскининкай началась сильнейшая гроза. Но выхода не было — топливо заканчивалось, и было принято решение сажать самолеты. При приземлении их всех «разбросало» по аэродрому из-за очень сильного шквалистого ветра, но, к счастью, никто не пострадал, а эта посадка стала практически боевым крещением для юных лётчиков.

— Скажите, а почему так вышло, что эта гроза не была предсказана?

— Всё дело в том, что грозы часто случаются в условиях жаркой внутримассовой погоды, когда при сильном прогреве подстилающей поверхности начинаются интенсивные восходящие движения воздуха. В результате чего образуются кучевые облака, а при сильной атмосферной неустойчивости они развиваются до больших высот и превращаются в грозные и мощные кучево-дождевые облака. И тогда локальной грозы не миновать!

© inigo cia | Shutterstock.com

Одно дело — спрогнозировать грозу перед прохождением холодного фронта, а совсем другое дело — предсказать внутримассовую грозу. Ведь о надвигающемся холодном фронте можно сказать за несколько часов или даже суток. Локальные же грозы формируются в мгновение ока. Мощное кучево-дождевое облако может развиться из небольшого кучевого облачка менее чем за полчаса.

Можно ли назвать неоправдавшимся прогнозом то, что просто невозможно спрогнозировать за несколько часов? Скорее всего, нет… Всё-таки метеорологическая наука не всесильна, тем более в то время у нас не было всех технических возможностей, которые доступны сейчас.

— Расскажите, пожалуйста, какие технические средства были на вооружении у метеорологов 45 лет назад?

— Первой стоит упомянуть метеостанцию, которая представляет собой совокупность приборов для измерения метеорологических параметров: температуры, влажности, ветра, атмосферного давления, осадков, солнечной радиации. Также в нашем распоряжении был метеорологический радиолокатор, который использовался для обнаружения областей выпадения осадков в радиусе его действия. Для обеспечения десантных операций выпускался шар-пилот, который давал подробную информацию о профиле ветра, то есть его скорости и направлении, в слое десантирования. С помощью факсимильного аппарата мы получали синоптические карты, на основании которых затем составляли прогнозы погоды. Кстати, метеорологи были в числе первых, кто начал использовать в своей работе факсимильные средства связи.

Шар-пилот. © clearviewstock | Shutterstock.com

Сейчас, конечно, всё намного проще. Например, на нашей кафедре с 1998 годы мы используем программный комплекс «ГИС Метео», который позволяет оперативно строить синоптические и прогностические карты на основе данных, поступающих в режиме реального времени.

Синоптическая карта за 19 февраля 2013 года. © Гисметео

Мы же «рисовали» погоду на специальном информационном стекле. На него наносились различные погодные символы, отражающие текущее состояние атмосферы на вверенной нам территории.

Погодные символы

От дежурного синоптика здесь в первую очередь требовалась расторопность. Помню случай — дежурил немного медлительный лейтенант. Ранним утром был густой туман, и дежурный отметил его на карте. Через пару часов туман рассеялся… В какой-то момент зашёл командир, а туман на карте как «висел», так и продолжал «висеть». Так что самое главное в нашей профессии — это оперативность. Синоптику нужно всегда быть готовым к быстрым переменам, ведь погода — это непрерывно меняющееся состояние атмосферы!

— Каким ещё качеством, помимо огромной ответственности за свои прогнозы и умения быстро реагировать на меняющееся состояние атмосферы, должен обладать синоптик?

— Вы знаете, я, пожалуй, скажу, что этим качеством должно быть чувство юмора. Как-то у нас был очень напряжённый эпизод, и только находчивость и остроумность дежурного синоптика помогли разрядить обстановку.

А дело было так. Предстояли общевойсковые учения в Белорусском Полесье. Естественно, что помимо прочих родов войск, в них принимала участие и авиация. Однако в назначенный день местность затянулась очень сильным туманом. Правда, по всей имеющейся у нас информации, к полудню туман должен был рассеяться, и далее ожидалась малооблачная погода. Между тем, время уже близилось к 12 часам, а погода и не думала разгуливаться. Так прошёл ещё один час, затем другой…

«Болото. Полесье» Шишкин Иван Иванович, 1890. © Wikipedia

Обстановка накалилась до предела, все нервно поглядывали на небосвод. На этих учениях обязательно нужна была поддержка авиации — 30 истребителей ждали приказа взлететь, а разрешения на вылет всё не давали. Тогда командующий воздушной армией, дважды герой Советского Союза, генерал-лейтенант Беда Леонид Игнатьевич вызвал к себе дежурного синоптика — майора Скоробогатова. И надо было видеть эту картину, когда внушительных размеров майор, с богатырской внешностью надвигался на генерал-лейтенанта. Все замерли с немым вопросом на устах: «Что же сейчас будет?» А дежурный синоптик коротко и чётко доложил: «Товарищ генерал-лейтенант! Погода — не паровоз, по расписанию не ходит!». После такого ответа напряжение немного спало, да и погода вскоре разгулялась.

— Да, действительно забавная история. Хорошо, что всё закончилось благополучно. А были ли ещё на вашей памяти случаи, когда погода нарушала планы?

— Мне вот сейчас припомнился случай, который произошёл как раз в моё дежурство. Стоял тёплый и солнечный апрельский день 1970 года, все вышли на коммунистический субботник, приуроченный к 100-летнему юбилею Владимира Ильича Ленина. По громкоговорителю я доложил на весь гарнизон погодную обстановку. По всей имеющейся информации погода не должна была испортить этот день. Однако в полдень, когда все груды мусора и прошлогодних листьев были уже собраны, нас задел проходящий мимо холодный фронт, и внезапно налетел шквалистый ветер, разметав собранные кучи по всей округе.

© nikkytok | Shutterstock.com

Этим я хочу сказать, что очень сложно предсказывать атмосферные процессы, которые по своей природе хаотичны. Невозможно точно спрогнозировать, что, например, завтра в 17 часов 15 минут в городе N подует шквалистый ветер. Ведь фронт может пройти на два часа позже, или раньше, или вообще чуть в стороне.

Хорошо помню, что в те дни, когда в перспективе наблюдалась относительно устойчивая и легко предсказуемая погода, начальник метеорологической службы лично шёл докладывать руководству о прогнозе. А как только погодная ситуация была сложная и изменчивая, «на плаху» отправляли дежурного синоптика. А вообще мы никогда не слышали насмешек или подтруниваний в свой адрес по поводу неоправдавшихся прогнозов. Главные пользователи наших прогнозов — лётчики — очень хорошо понимали всю сложность метеорологической науки, ведь они сами получили некоторые знания по этому предмету в годы своей учёбы.

«Грачи» (Cу-25) в небе над Москвой: генеральная репетиция Парады Победы в 2010 году. © Елена Соколихина | Гисметео

— Есть ли какая-то специфика в прогнозах для военной авиации?

— Несомненно. Ведь военные самолёты часто летают на небольших высотах, где их не смогут «засечь» радиолокаторы. Поэтому необходимо учитывать все микроклиматические особенности местности, так как при одних и тех же атмосферных условиях некоторые метеорологические параметры будут различными в зависимости от того, лес это или луг, овраг или холм, северный склон или южный. Где-то подует ветер, где-то опустится туман, а где-то вообще пойдёт дождь. Хотя для авиации многие метеорологические характеристики вообще не имеют значения. Как правило, для полётов опасность представляют такие явления, как обледенение самолёта, сильная турбулентность, интенсивная конвекция, грозы… А вот при посадке на первое место выходит дальность видимости. На глиссаде снижения, в точке принятия решения о посадке, лётчик должен уверенно видеть взлётно-посадочную полосу. Очевидно, что слишком густой туман или очень низкая облачность являются серьёзной помехой для приземления.

Туман на ВПП. © chalabala | Shutterstock.com

Вообще, когда дело касается авиации, любая неточность или ошибка в прогнозе может стоить человеческой жизни! Правда тут ещё многое зависит от квалификации самих лётчиков. В сложных погодных условиях могут летать только первоклассные пилоты. Поэтому в армии не спрашивают о том, какая будет погода. Вопрос стоит по-другому: «Будем мы сегодня летать или нет? И, если будем, то при каких погодных условиях?» Как вы понимаете, расплывчатые формулировки типа «местами-временами» в ответе просто недопустимы.

Е. К. Семёнов. © Елена Соколихина | Гисметео

— Евгений Константинович, большое спасибо за ваш увлекательный рассказ!

Значимость метеослужбы, как в военной, так и в гражданской авиации, трудно переоценить. Наряду с военными, любой из синоптиков служит Родине и её гражданам. Ведь люди, предупреждённые об опасных погодных явлениях, будут иметь возможность «вооружиться» и защитить себя и своих близких от агрессивных атмосферных процессов!

Мы от всей души поздравляем синоптиков, военных, а также всех тех, кто готов служить своей Родине и вступиться за неё перед лицом неприятеля, с Днём защитника Отечества!

Ученые научились предсказывать обледенение авиалайнеров до вылета. Как это работает

Обледенение самолета в воздухе можно предвидеть, когда лайнер еще на земле. Таковы промежуточные итоги эксперимента, которые проводят петербургские и томские учёные. Разработанный ими способ расчёта опасности уже запатентован. Аналогичной технологии в мире нет. По данным Международной организации гражданской авиации, 11 процентов всех авиакатастроф происходит из-за обледенения воздушных судов. О том как наука предлагает предотвращать подобные ЧП, репортаж Дмитрия Павлова.

«То взлёт, то посадка, то снег, то дожди. Метеорологи давно научились прогнозировать погоду. Их примеру решили последовать астрономы. Цель перед собой поставили высокую. Научиться предугадывать появление льда на корпусе самолета».

В «Пулково» плюсовая температура, осадков нет, но атмосфера рано или поздно встретит лайнер «минусом» и, возможно, водяными парами — коварной невидимой влагой. Этот коктейль подаётся только со льдом.

«Обледенение — это фактор такой, который влияет на безопасность полётов. Увеличивается масса самолёта, лёд очень быстро нарастает. В условиях обледенения уменьшается подъёмная сила за счёт того, что изменяются аэродинамические характеристики крыла и хвостового оперения, т. е. самолёт управляется по-другому и летит по-другому».

Как максимально обезопасить полёты задумались два института: прикладной астрономии в Петербурге и мониторинга климатических и экологических систем в Томске. Учёные вместе придумали метод, который позволит определять в небе границу, достигнув которой, самолёт начнёт покрываться ледяной коркой.

«Видно, что на высоте 250 метров уже минус один градус, на высоте 500 метров −3. Соответственно, обледенение возможно уже на высоте 150, 200 метров».

Температуру воздуха на компьютер передал прибор, установленный на крыше института. Информацию обновляет каждые пять минут. Во дворе установлен ещё один прибор. Определяет количество водяного пара в атмосфере. Сопоставив данные, аппаратура может спрогнозировать появление льда на самолёте ещё до его взлёта.

«В конечном итоге, должна быть создана такая система, которая как экспертную оценку давала бы возможность оценить вероятность обледенения в тот или иной момент на той или иной высоте самолёта. Т. е. конечный итог — столько-то процентов вероятность, что обледенение произойдёт».

Промежуточные итоги обнадёживают. Метод испытали на полигоне томского института вблизи местного аэропорта. Данные об обледенении, полученные с бортов самолётов, сравнивали с предсказаниями приборов. Точность попадания — 99 процентов.

Подписывайтесь на нас в «Яндекс.Новостях», Instagram и «ВКонтакте».

Что вызывает задержки вылетов зимой?

Метели накрыли Русскую равнину на этой неделе. 3 февраля непогода внесла коррективы в работу многих аэропортов. К примеру, из Волгограда не могли вылететь самолеты в Москву и Сочи. Задержки рейсов колебались от 50 минут до четырех часов. В этот же день из-за ветра и снега в Пскове не смог сесть самолёт из столицы. Решение о посадке или вылете всегда принимает командир воздушного судна, а вот всю информацию о погодных условиях он получает у метеорологической службы аэропорта.

«Буквально в один-два клика экипаж может нажать либо номер рейса, либо направление и получить всю полетную документацию. Таким образом ознакомиться с погодными условиями по пункту вылета, пункту посадки и по маршруту», – пояснила Лариса Булгак, главный синоптик-начальник Службы прогнозирования и брифинга.

На московских международных аэродромах местные сводки формируются и выпускаются в ежеминутном режиме выдачи информации. В местные сводки включаются данные бортовой погоды об опасных явлениях погоды: умеренной или сильной турбулентности, слабом, умеренном или сильном обледенении, сдвиге ветра. На вооружении Главного метеорологического авиационного центра Росгидромета около сотни комплектов сложного оборудования, в том числе десятки измерителей видимости, параметров ветра, температуры, влажности и давления. Все столичные аэропорты всепогодные, то есть позволяют взлетать и садиться практически при любых метеоусловиях.

«У нас очень хорошее оборудование на самолетах. Такое же хорошее оборудование в аэропортах. Полосы достаточно хорошо подсвечиваются. Есть инструментальная система посадки, которая работает совместно с оборудованием в самолете. Ммы проходим регулярные тренировки для посадки в подобных условиях», – рассказал Алексей Матвеев, командир воздушного судна.

Наиболее серьезная проблема для пилотов – это сильный боковой ветер, он часто становится причиной задержек авиарейсов, хотя есть экипажи, которые умудрялись заходить на посадку и в таких сложных условиях. Вылеты откладываются также из-за плохой видимости во время ливня или метели. Зимой самолеты обязательно должны проходить обработку против обледенения, что тоже может вызвать задержки.

Пилоты при взлете и посадке стараются обходить мощные кучево-дождевые облака – именно в них формируются грозовые разряды, хотя современный авиалайнер вполне способен перенести даже прямое попадание молнии.

Aircraft Icing — обзор

4.1 Введение

Национальное управление по исследованию океана и атмосферы (NOAA) Геостационарные операционные спутники окружающей среды (GOES) -R Series Advanced Baseline Imager (ABI) — это 16-канальный радиометр, предназначенный для измерения излучения и солнечного излучения. отраженная энергия от Земли. Он наблюдает Западное полушарие во временных интервалах от 30 с до 15 минут и с пространственным разрешением 0,5, 1 и 2 км в видимой, ближней инфракрасной (NIR) и инфракрасной (IR) длинах волн (Schmit et al., 2005, 2017; Каллури и др., 2018; Гудман и др., 2017; Сборник данных серии GOES-R, 2019 г.). Эти спектральные диапазоны позволяют осуществлять мониторинг множества приложений в атмосфере, океане, суше и криосфере, включая суровые погодные условия, тропические циклоны и ураганы, погодные воздействия на авиацию, такие как туман, обледенение самолетов и турбулентность, а также стихийные бедствия, такие как извержения вулканов и пожары. (Шмит и др., 2018). ABI имеет два основных режима сканирования: непрерывный полный диск и гибкий режим. В непрерывном режиме полного диска ABI предоставляет полный образ диска каждые 5 минут.Гибкий режим является наиболее часто используемым режимом, и в этом режиме ABI сканирует весь диск каждые 10 минут, непрерывные США (CONUS) каждые 5 минут, плюс два мезомасштабных (1000 км × 1000 км в спутниковой подпункте) сектора каждую минуту. До апреля 2019 года в гибком режиме создавался полный образ диска за 15 минут. Теперь, однако, текущий рабочий гибкий режим сканирует весь диск каждые 10 минут. Серия GOES-R была разработана как группировка из двух спутников (GOES East и GOES West) с запасным на орбите. Восточный сектор КОНУС охватывает прилегающие США, но западный сектор охватывает территорию такого же размера, которая простирается от Гавайев до западных Соединенных Штатов.

ABI на GOES-R имеет 16 спектральных диапазонов. Таблица 4.1 включает номинальную центральную длину волны, пространственное разрешение и основное применение. Каждый из них калибруется на орбите либо с помощью солнечного диффузора для видимого и ближнего инфракрасного диапазонов, либо путем наблюдения за космосом и бортовым черным телом для инфракрасного диапазона. ИК-диапазоны ABI были выбраны либо для совпадения со спектральными характеристиками поглощения газов (включая водяной пар, CO ₂ и др.), Либо для совпадения с областями с меньшим поглощением («атмосферные окна»), которые позволяют проводить наблюдения за нижними слоями атмосферы и Поверхность Земли.Это означает, что ABI может контролировать несколько слоев системы Земля-атмосфера.

Таблица 4.1. Характеристики прибора ABI серии GOES-R

Номер диапазона	Номинальная центральная длина волны (мкм)	Пространственное разрешение (км)	Тип	Название
1	0,47	1	Видимый	Синий
2	0.64	0,5	Видимый	Красный
3	0,86	1	Ближний инфракрасный диапазон	Растительность
4	1,37	2	Ближний инфракрасный диапазон	Cirrus
5	1,6	1	В ближнем инфракрасном диапазоне	Снег / лед
6	2,2	2	В ближнем инфракрасном диапазоне	Размер частиц облака
7	3.9	2	Инфракрасное	Коротковолновое окно
8	6,2	2	Инфракрасное	Тропосферный водяной пар верхнего уровня
9	6.9	2	Инфракрасный	Тропосферный водяной пар среднего уровня
10	7,3	2	Инфракрасный	Тропосферный водяной пар нижнего уровня
11	8.4	2	Инфракрасный	Фаза верхней границы облаков
12	9,6	2	Инфракрасный	Озон
13	10,3	2	Инфракрасный	Чистое длинноволновое ИК-окно
14	11,2	2	Инфракрасное	ИК-длинноволновое окно
15	12.3	2	Инфракрасный	Загрязненное длинноволновое ИК-окно
16	13,3	2	Инфракрасный	CO 2

Пространственное разрешение действительно в подточке спутника.

ABI измеряет энергию на разных длинах волн, которая либо отражается (видимая и ближняя ИК), либо излучается (ИК) от поверхности Земли. Эти измерения преобразуются в единицы яркости, калибруются, перемещаются и переносятся на фиксированную сетку.Используя соглашение программы GOES-R, они называются излучениями уровня 1b (L1b) и являются основной формой данных ABI, отправляемых пользователям, и после этого шага обработки ретранслируются в сообщества пользователей. Файлы GOES Rebroadcast (GRB) обычно доступны в течение нескольких секунд после сканирования данных, через прямую трансляцию или с большей задержкой через Интернет в формате netCDF (см. Главу 22). Файлы netCDF излучения L1b содержат метаданные, поэтому яркость можно преобразовать в единицы, более знакомые многим пользователям: коэффициент отражения (для видимых / ближних ИК-диапазонов 1–6) и яркостную температуру (BT) (для ИК-диапазонов 7–16).В усовершенствованной системе GOES, где пользователям оставалось выполнять это преобразование самостоятельно, получая необходимые коэффициенты преобразования с веб-страницы, коэффициенты преобразования ABI предоставляются в метаданных. Кроме того, это преобразование выполняется в наземной системе обработки GOES-R, и эти данные также предоставляются наземной системой GOES-R в качестве продукта уровня 2, называемого продуктом изображения облаков и влажности (CMI). Файлы CMI netCDF содержат те же метаданные, которые позволяют пользователям конвертировать обратно в Radiance, но недоступны через GRB.

Данные, хранящиеся в файлах ABI netCDF, доступных от NOAA, хранятся в виде масштабированных целых чисел. Масштабируемое целое число для файла яркости похоже на то, что называлось «счетчиком» в программе наследия GOES, и поэтому некоторые пользователи GOES-R называют его «счетчиком GRB». Линейное преобразование требуется для немасштабирования до яркости с использованием масштабного коэффициента и смещения (или наклона и пересечения). Это масштабирование и изменение масштаба реальных значений до масштабированных целых чисел или масштабированных яркостей является напоминанием о том, что полученные данные являются дискретными значениями.Это влияет на точность измерений, влияние шума и точность преобразования между яркостью и значениями CMI.

При наличии надлежащих метаданных данные энергетической яркости могут быть преобразованы в единицы коэффициента отражения (номинально 0–1,19) для диапазонов 1–6. Необходимые входные данные: максимально возможное внутриполосное солнечное излучение, E _солнце на расстоянии одной астрономической единицы (AU), для каждого из первых шести диапазонов ABI, поправка (например, отношение к среднему) для Отношение расстояния Земля-Солнце ( d ) и значение π.Параметр d — это отношение фактического расстояния (полученного с помощью GRB) к среднему расстоянию Земля-Солнце. Взаимосвязь представляет собой коэффициент отражения ( ), умноженный на E _sun , деленный на π и возведенный в квадрат поправки на расстояние. E _sun и аномалия расстояния являются частью потока данных. Уравнение (4.1) показывает, как данные яркости будут преобразованы из яркости в коэффициент отражения ( ) для каждого видимого или ближнего инфракрасного диапазона.

(4.1) ρf = (L · π · d2) / Esun

, где L — спектральная яркость (Вт / м ² ср мкм) для полос 1–6.

При преобразовании спектральной яркости в BT для ИК-диапазонов 7–16 используются коэффициенты функции Планка. Эти коэффициенты могут использоваться для преобразования между энергетической яркостью L [мВт / (м ² ср см ^{— 1} )] и BT (K) или наоборот. Чтобы преобразовать яркость в BT (K):

(4,2) BT = [fk2 / (alog ((fk1 / L) +1)) — bc1] / bc2

Коэффициенты функции Планка (fk1, fk2, bc1, и bc2), используемые для преобразования между яркостью и BT, находятся в метаданных ABI netCDF.

Данные ABI перед распространением преобразуются в формат фиксированной сетки (FGF) (Kalluri et al., 2018). Эта проекция — «идеальная» проекция этой геостационарной орбиты. Значения широты и долготы для каждого пикселя не хранятся в файлах, но сохраняется достаточно информации для описания местоположения данных на FGF, учитывая, что это известная проекция / местоположение. Координаты проекции для домена хранятся как углы сканирования в радианах в двух одномерных векторах (по одному для x и y ), длина которых соответствует длине измерения массива данных (Таблица 4.2). Размер массива зависит от разрешения полосы и сектора. Дополнительную информацию о преобразованиях навигации можно найти на веб-сайте GOES-R в разделе «Определение продукта и руководство пользователя» (Schmit et al., 2012; PUG, 2018).

Таблица 4.2. Размер массива преобразованных изображений ABI для трех доменов

Сектор	y -Ось	x -Ось	y -Axis	x -Axis	-Ось	x -Ось
Полный диск	21,696	21,696	10,848	10,848	5424	5424
CONUS	6000	10,000	5000	1500	2500
Мезомасштаб	2000	2000	1000	1000	500	500

Первый набор чисел соответствует 0.5-километровый диапазон (2), второй набор чисел соответствует 1-километровому диапазону (1, 3 и 5), а третий набор номеров соответствует 2-километровому диапазону (4, 6–16).

Чтобы лучше подготовиться к серии GOES-R, были использованы изображения быстрого сканирования, экспериментальные одноминутные изображения сильнодействующих явлений окружающей среды с орбитального резервного спутника GOES-14 для демонстрации многих ожидаемых оперативных применений (Schmit et al. al., 2013, 2015; Mecikalski et al., 2015; Bedka et al., 2015, 2018; Gravelle et al., 2016; Line et al., 2016; Apke et al., 2016).

Обледенение в авиационной среде

• Одна из самых больших опасностей для полетов в холодную погоду — обледенение самолета.
  • Лед нарушает плавный поток воздуха, увеличивая сопротивление, уменьшая при этом способность аэродинамического профиля создавать подъемную силу
• Многим самолетам запрещено летать в условиях обледенения или, точнее, в условиях известного обледенения
• Недостаточно просматривать прогнозы, так как обледенение сложно предсказать
  • Все пилоты должны знать условия, способствующие обледенению воздушного судна, чтобы распознавать их и реагировать в режиме реального времени
• Различные типы обледенения при образовании могут распознаваться по-разному
• После обнаружения обледенение повлияет на управляемость и характеристики воздушного судна и бортовых систем
• Оборудование для защиты от обледенения и обледенения можно использовать для предотвращения или даже удаления льда

• Для существования обледенения необходимо наличие трех ключевых факторов
• Это температура, влажность и размер капель:
  • • Обледенение обычно образуется при температуре от 0 ° C до -20 ° C
    • Чем выше температура воздуха, тем больше вероятность того, что переохлажденная капля ударится о переднюю кромку поверхности самолета и замерзнет, ​​когда она течет обратно, образуя прозрачное и глянцевое наледи
    • Они более опасны, поскольку сильно мешают воздушному потоку вокруг поверхности
  • Чем ниже температура воздуха, тем больше вероятность того, что переохлажденная капля замерзнет при ударе о поверхность самолета, образуя инейный лед
  • Обледенение может образовываться, когда температура наружного воздуха фактически выше точки замерзания, если поверхность самолета ниже точки замерзания.
    • Это состояние может иметь место, если самолет недавно спустился с более низких температур

• Для того, чтобы лед нарастал на самолет в полете, в воздухе должно быть достаточное количество жидкой воды.
  • Вода в виде пара, мокрого снега (в отличие от сухого снега) или льда, как правило, не прилипает к внешним поверхностям самолета и практически не влияет на общее нарастание льда
• Достаточное количество жидкой воды — это любая видимая влага, которая может быть в виде облака или жидких осадков

• Маленькие капли, как правило, ударяются о поверхность и быстро замерзают, вызывая нарастание льда в концентрированных областях
• Более крупные капли замерзают дольше и могут ударить по большим участкам
  • Эти крупные капли могут начать падать на кормовую часть любой защищенной зоны крыла
• Переохлажденные капли могут образовываться двумя способами:
  • Инверсия температуры:
    • Обычно температура снижается с высотой
    • Однако, когда имеет место инверсия температуры, это не так (слой холодного воздуха находится под слоем более теплого воздуха)
    • Температурные инверсии чаще всего связаны с теплыми фронтами и стационарными фронтами
    • Ледяной дождь (а иногда и ледяная морось) обычно образуется, когда снег падает в воздух, температура которого выше точки замерзания, и тает, образуя жидкие осадки.Эти жидкие капли воды продолжают падать в слой воздуха, температура которого равна или ниже точки замерзания. В некоторых случаях капли замерзают, образуя ледяные шарики, которые можно наблюдать на поверхности
    • Это может произойти на любой высоте, но обычно не продолжается на глубине более 3000 футов
  • Процесс столкновения-коалесценции:
    • Столкновение-коалесценция имеет тенденцию к образованию ледяной мороси, когда капли сталкиваются в облаке и сливаются в более крупные капли
    • Этот процесс более вероятен для относительно теплых облаков на небольшой высоте.Ищите высоту верхней границы облаков ниже 12000 футов с температурой верхней границы облаков выше -12 ° C

Что такое обледенение в условиях, подходящих для образования обледенения?

• Зная, что определяет условия обледенения, пилоты должны согласовать значение известных условий обледенения
• AIM определяет известные условия обледенения как атмосферные условия, при которых образование льда наблюдается или обнаруживается в полете.
  • Обратите внимание, что из-за изменчивости атмосферных условий в пространстве и времени наличие отчета о наблюдаемом обледенении не гарантирует наличие или интенсивность условий обледенения в более позднее время, а также отчет об отсутствии обледенения не может гарантировать отсутствие обледенения. более поздние условия обледенения
• Чтобы знать или разумно знать, когда вы находитесь в условиях обледенения, пилоты должны обращаться к продуктам для прогнозирования обледенения.

• Графики уровней замерзания
• Прогноз потенциала обледенения (FIP)
• Токовые обледенения AIRMET / SIGMET
• Токовые обледенения PIREP
• Ветры и температуры наверху

• Тип льда меняется в зависимости от атмосферных условий и условий полета, в которых он образуется, а также от структуры и внешнего вида льда.
  • • Справочник по полетам по приборам,
      Clear Ice
    • Справочник по полетам по приборам,
      Наращивание прозрачного льда
    • Лед, иногда прозрачный и гладкий, но обычно с воздушными карманами, что приводит к бугристому полупрозрачному виду.Глазурь возникает в результате падения переохлажденных капель / капель на поверхность, но не быстрого замерзания при контакте. Глазурь более плотная, твердая, а иногда и более прозрачная, чем инейный лед. Факторы, способствующие образованию глазури, — это те, которые способствуют медленному рассеиванию тепла плавления (то есть легкому переохлаждению и быстрому нарастанию). При более крупных наростах форма льда обычно включает «рога», выступающие из незащищенных поверхностей передней кромки. Скорее всего, из кабины можно точно оценить форму льда, а не его чистоту или цвет.Термины «прозрачный» и «глазурь» использовались по существу для обозначения одного и того же типа обледенения, хотя есть некоторый резерв «чистый» для более тонких наростов, у которых отсутствуют выступы и которые соответствуют профилю
    .
    • Глянцевый прозрачный лед, образованный относительно медленным замерзанием переохлажденной воды, называется прозрачным льдом
    • Образуется в основном при температуре от 0 до -10 ° C, большом количестве жидкой воды, высоких скоростях полета самолета и крупных каплях, способствующих образованию чистого льда
    • Наиболее опасно, так как прозрачно и образует, медленно замерзает
    • Этот тип льда плотнее, тверже, а иногда и прозрачнее, чем инейный лед
    • При более крупных образованиях чистый лед может образовывать «рога».
    • Справочник по полетам по приборам,
      Clear Ice
    • Справочник по полетам по приборам,
      Наращивание прозрачного льда
  • • Справочник по полетам по приборам,
      Rime Ice
    • Грубый, молочный, непрозрачный лед, образованный в результате быстрого замораживания переохлажденных капель / капель после того, как они ударяются о самолет.Быстрое замерзание приводит к захвату воздуха, что придает льду непрозрачный вид, делает его пористым и хрупким. Инейовый лед обычно срастается вдоль линии торможения аэродинамического профиля и имеет более правильную форму и конформный аэродинамический профиль, чем гололедный лед. Скорее всего, из кабины можно точно оценить форму льда, а не его чистоту или цвет.
    • Образует от -10 до -20 ° C
    • Шероховатый, непрозрачный, молочный, с нормально выступающими частями
    • Образуется в результате мгновенного или очень быстрого замораживания переохлажденных капель, когда они ударяются о самолет, известен как инейный лед
    • Быстрое замерзание приводит к образованию воздушных карманов во льду, что придает ему непрозрачный вид и делает его пористым и хрупким
    • Для более крупных образований изморозь может образовывать обтекаемое продолжение крыла
    • Низкие температуры, меньшее количество жидкой воды, низкая скорость и мелкие капли способствуют образованию изморози
    • Справочник по полетам по приборам,
      Rime Ice
  • • Имеет место от -8 до -15 ° C и представляет собой смесь обоих
    • Одновременное появление или сочетание характеристик изморози и гололеда.Поскольку прозрачность, цвет и форма льда представляют собой смесь характеристик инея и глазури, точное определение смешанного льда из кабины может быть затруднено
  • • Тонкий слой кристаллического льда
    • Обычно происходит в ясные, безветренные ночи, когда температура воздуха и точка росы ниже нуля.
    • Может возникнуть при спуске из зоны отрицательных температур в зону повышенной влажности.
  • • Лед, который скапливается на защищаемой поверхности между циклами срабатывания противообледенительной системы
  • • Фактический лед, находящийся на воздушном судне визуально летным экипажем или идентифицированный бортовыми датчиками
  • • Лед, остающийся на защищенной поверхности сразу после срабатывания противообледенительной системы
  • • Лед, образующийся при замерзании или повторном замерзании воды, покидающей защищенные поверхности и возвращающейся на незащищенные поверхности
• Обратите внимание на то, что типы льда трудно различить пилоту и они оказывают неопределенное влияние на самолет в полете.Определения типов льда будут включены в AIM для использования в разделе «Примечания» PIREP и для использования в прогнозировании

• Структурное обледенение, относящееся к скоплению льда на внешней стороне самолета, будет влиять на управляемость и характеристики
• Образуется на внешней конструкции летательного аппарата, когда на них падают переохлажденные капли и замерзают
• На мелких частях самолета лед (трубка Пито) образуется раньше, чем на более крупных частях (крыло).
  • Обледенение в непонятных местах, например на ветровом стекле, указывает на наличие переохлажденных капель
• Чем быстрее вы двигаетесь, тем больше трение о кожу самолета и, следовательно, меньше ожидается обледенения; так что реактивный самолет не будет обледеневать так же быстро, как Cessna, в тех же условиях
• Обледенение снижает подъемную силу, тягу и дальность полета, а также увеличивает лобовое сопротивление, вес, расход топлива и скорость сваливания
• Самым опасным аспектом обледенения конструкций является его аэродинамическое воздействие
• • Из наших принципов полета мы знаем, что подъемная сила создается в основном на первых 25% законцовки крыла, что находится в том же месте, что и лед
  • [Рисунок 2-19] Лед изменяет форму аэродинамического профиля, уменьшая максимальный коэффициент подъемной силы и угол атаки, при которых самолет останавливается.
  • Обратите внимание, что при очень малых углах атаки лед может незначительно или совсем не влиять на коэффициент подъемной силы
• Однако обратите внимание, что лед значительно снижает CL-MAX, и угол атаки, при котором это происходит (угол сваливания), намного меньше
• Таким образом, при замедлении и увеличении угла атаки для захода на посадку пилот может обнаружить, что лед на крыле, который теперь мало влияет на подъемную силу в крейсерском режиме, вызывает сваливание при меньшем угле атаки и более высокой скорости.
• Даже тонкий слой льда на передней кромке крыла, особенно шероховатый, может существенно повлиять на увеличение скорости сваливания.
  • Это как полет на очень большой высоте
• • Обледенение винта снижает тягу по той же аэродинамической причине, что крылья имеют тенденцию терять подъемную силу и увеличивать лобовое сопротивление
  • Гребные винты могут быть защищены системами защиты от обледенения
• • Обледенение влияет на коэффициент лобового сопротивления профиля
    • Накопления не толще и грубее, чем грубая наждачная бумага на передней кромке и верхней поверхности крыла, могут снизить подъемную силу на 30 процентов и увеличить сопротивление на 40 процентов (см. Https: // www.aopa.org/news-and-media/all-news/2020/de December/flight-training-magazine/preflight-news)
  • [Рисунок 2-19] Обратите внимание, что эффект значительный даже при очень малых углах атаки
  • Значительное уменьшение CL-MAX и уменьшение угла атаки в случае сваливания может быть результатом относительно небольшого обледенения
  • Уменьшение CL-MAX на 30% не является чем-то необычным, и большое нарастание рогового льда может привести к снижению с 40% до 50%
  • Сопротивление имеет тенденцию неуклонно увеличиваться по мере обледенения
  • Увеличение лобового сопротивления профиля на 100% не является чем-то необычным, а для крупных обледеневших рогов это увеличение может составлять 200% или даже больше
  • Лед на аэродинамическом профиле может иметь другие эффекты, не изображенные на этих кривых
  • Даже перед срывом профиля могут быть изменения давления над профилем, которые могут повлиять на поверхность управления на задней кромке.
  • Кроме того, при взлете, заходе на посадку и посадке крылья многих самолетов представляют собой многоэлементные профили с тремя или более элементами.
    • Лед может по-разному влиять на разные элементы
  • Лед также может влиять на способ взаимодействия воздушных потоков над элементами
  • Лед может частично блокировать или ограничивать управляющие поверхности, что ограничивает или делает управляющие движения неэффективными
  • Кроме того, если дополнительный вес, вызванный скоплением льда, слишком велик, самолет может не подняться в воздух, а в полете он не сможет поддерживать высоту
  • Следовательно, перед полетом
  необходимо удалить любые скопления льда или инея.
  • Другой опасностью обледенения конструкции является возможное неконтролируемое и неконтролируемое явление крена, называемое осадкой крена, связанное с серьезным обледенением в полете.
  • Пилоты, летящие на воздушных судах, сертифицированных для полетов в известных условиях обледенения, должны знать, что сильное обледенение — это состояние, выходящее за рамки сертификационной зоны обледенения воздушного судна.
  • Осадка по крену может быть вызвана разделением воздушного потока (аэродинамическое срывание), которое вызывает само отклонение элеронов и потерю или ухудшение характеристик управляемости по крену [Рисунок 2-20].
  • Эти явления могут быть результатом сильного обледенения без обычных симптомов скопления льда или ощущаемого аэродинамического сваливания.
  • У большинства самолетов есть момент тангажа вниз от крыльев, потому что CG опережает CP
  • Хвостовое оперение призвано противодействовать этому моменту, создавая направленную вниз силу
  • [Рисунок 2-21] Результатом этой конфигурации является то, что действия, которые отводят крыло от сваливания, такие как раскрытие закрылков или увеличение скорости, могут увеличивать отрицательный угол атаки хвостового оперения.
  • Обледенение хвостового оперения может заглохнуть после полного или частичного раскрытия закрылков
  • [Рисунок 2-22] Поскольку хвостовое оперение обычно тоньше крыла, оно является более эффективным сборщиком льда.
  • На большинстве самолетов хвостовое оперение не видно пилоту, поэтому он не может наблюдать, насколько хорошо он очищен ото льда какой-либо системой противообледенения
  • Таким образом, важно, чтобы пилот был внимателен к возможности сваливания хвостового оперения, особенно при заходе на посадку и посадке.
• • Чем больше скапливается льда, тем больше вес самолета
  • Фактический вес льда на самолете незначителен, однако по сравнению с нарушением воздушного потока он вызывает
• • По мере того, как аэродинамические поверхности становятся менее эффективными, могут снижаться и поверхности управления полетом
  • Это означает, что потребуется большее отклонение до точки, в которой контрольная поверхность окажется в эффективном положении.
• • Чем больше увеличивается вес и сопротивление, тем больше требуется тяги
  • Поскольку тяга также может ухудшать, двигатель должен работать еще больше, увеличивая расход топлива

• • Обледенение двигателя происходит, когда лед образуется на впускной или компрессорной части двигателя, что снижает производительность
  • Лед в системе всасывания может уменьшить количество воздуха, доступного для горения
  • Наиболее распространенным примером обледенения индукционного поршневого двигателя является обледенение карбюратора
  • Большинство пилотов знакомы с этим явлением, которое происходит, когда влажный воздух проходит через трубку Вентури карбюратора и охлаждается.
    • В результате этого процесса на стенках Вентури и дроссельной заслонке может образовываться лед, ограничивая поток воздуха в двигатель
    • Это может произойти при температуре от -7 ° C до 70 ° F (21 ° C).
    • Проблема устраняется применением тепла карбюратора, при котором собственные выхлопные газы двигателя используются в качестве источника тепла для плавления льда или предотвращения его образования.
  • С другой стороны, авиационные двигатели с впрыском топлива обычно менее уязвимы для обледенения, но все же могут быть повреждены, если источник воздуха двигателя блокируется льдом
  • Производители предоставляют альтернативный источник воздуха, который можно выбрать в случае нормальной работы системы
  • В турбореактивных самолетах воздух, который втягивается в двигатели, создает зону пониженного давления на входе, что снижает температуру ниже температуры окружающего воздуха
  • В условиях предельного обледенения (т.е., условия, при которых возможно обледенение), этого снижения температуры может быть достаточно, чтобы вызвать образование льда на входе в двигатель, нарушая поток воздуха в двигатель
  • Другая опасность возникает, когда лед трескается и попадает в работающий двигатель, что может вызвать повреждение лопастей вентилятора, остановку компрессора двигателя или загорание камеры сгорания.
  • При использовании противообледенительных систем обратная вода может повторно замерзнуть на незащищенных поверхностях впускного патрубка и, в случае чрезмерного количества, уменьшить поток воздуха в двигатель или исказить схему воздушного потока таким образом, чтобы вызвать вибрацию лопастей компрессора или вентилятора, возможно повреждение двигателя
  • Другой проблемой газотурбинных двигателей является обледенение датчиков двигателя, используемых для установки уровней мощности (например, датчиков температуры на входе в двигатель или датчиков соотношения давлений в двигателе (EPR)), что может привести к ошибочным показаниям технических проблем двигателя или полной потере мощности.
• • Антенны быстро накапливают лед и обычно не имеют защиты, что приводит к проблемам или сбоям навигации и связи
• • Бортовые приборы полагаются на данные из внешних источников, таких как трубка Пито, статические порты и предупреждения об остановке
  • Это приведет к отказу прибора

• • Присутствие обледенения планера самолета во время взлета, обычно вызванное неправильным или отсутствием устранения обледенения самолета перед полетом, способствовало множеству недавних происшествий с самолетами с газотурбинным двигателем
  • Объединенный руководящий комитет авиации общего назначения (ГААО) является основным механизмом для сотрудничества между правительством и промышленностью, обмена информацией и координации действий по смягчению последствий авиационных происшествий.
  • Подгруппа по эксплуатации турбинных самолетов (TAOS) работает над смягчением последствий авиационных происшествий при авиационных происшествиях с турбиной
  • Несмотря на то, что в настоящее время имеется достаточно информации и рекомендаций относительно воздействия обледенения на воздушные суда и методов борьбы с обледенением, TAOS разработал список рекомендуемых действий для дальнейшей помощи пилотам и операторам в этой области
  • Несмотря на то, что в настоящее время имеется достаточно информации и рекомендаций относительно воздействия обледенения на воздушные суда и методов борьбы с обледенением, TAOS разработало список рекомендуемых действий для дальнейшей помощи пилотам и операторам в этой области
  • Несмотря на то, что усилия TAOS специально сосредоточены на самолетах с газотурбинным двигателем, признано, что их рекомендации применимы и могут быть адаптированы для пилотов небольших самолетов с поршневыми двигателями
  • 1. Убедитесь, что поверхности вашего самолета, генерирующие подъемную силу, ПОЛНОСТЬЮ не загрязнены перед полетом с помощью тактильной (ручной) проверки критических поверхностей, если это возможно.Даже если это разрешено иным образом, операторы должны избегать гладкого или полированного инея на поверхностях, создающих подъемную силу, как приемлемое предполетное условие
    2. Пересмотрите и обновите свои стандартные рабочие процедуры в холодную погоду
    3. Ознакомьтесь с ограничениями и процедурами Руководства по летной эксплуатации самолета (AFM), необходимыми для работы в условиях обледенения, перед полетом, а также во время полета
    .
    4. Защитите свой самолет на земле, если это возможно, от мокрого снега и ледяного дождя, воспользовавшись ангарами для самолетов
    5. В полной мере воспользуйтесь возможностями борьбы с обледенением в аэропортах.Не отказывайтесь от услуг по борьбе с обледенением просто из-за стоимости
    .
    6. Всегда рассматривайте возможность отмены или задержки рейса, если погодные условия не способствуют безопасной эксплуатации
  • Избегайте обледенения взлетно-посадочных полос и будьте осторожны при использовании BETA на мокрых взлетно-посадочных полосах.
    • Может наноситься, но плавно и медленно
    • Быстрое ускорение может ухудшить управляемость по направлению
    • BETA может препятствовать видимости
  • Если вы еще не разработали набор стандартных рабочих процедур для работы в холодную погоду, они должны включать:
    1. Процедуры, основанные на информации, которая применима к эксплуатируемым воздушным судам, например ограничения и процедуры AFM;
    2. Краткое и понятное руководство, в котором излагаются передовые методы работы;
    3. Систематическая процедура распознавания, оценки и устранения связанного риска обледенения, а также четкое руководство по снижению этого риска;
    4. Вспомогательное средство (например, контрольный список или справочные карточки), доступное во время обычных повседневных полетов воздушных судов
  • Существует несколько источников руководящих указаний по обледенению планера, включая:
    1. https: // авиастроение.grc.nasa.gov/
    2. Информационный циркуляр 91-74, Руководство для пилотов, полет в условиях обледенения
    3. Консультативный циркуляр 135-17, Руководство пилота Устранение гололеда малой авиации на земле
    4. Консультативный циркуляр 135-9, FAR Часть 135 Ограничения по обледенению
    5. Информационный циркуляр 120-60, Программа защиты от обледенения и защиты грунта
    6. Консультативный циркуляр 135-16, Подготовка и проверка наземной защиты от обледенения и защиты от обледенения
  • Обновления утвержденной FAA программы по борьбе с обледенением публикуются ежегодно в виде информационного бюллетеня о стандартах полетов для воздушного транспорта и содержат подробную информацию о процедурах борьбы с обледенением и обледенением, а также о времени ожидания.
  • Доступ к нему можно получить на следующем веб-сайте, выбрав информационные бюллетени за текущий год:
• • При прохождении слоев обледенения делайте это быстро при малой мощности и низком AoA
  • Если обнаружено во время подхода, увеличьте скорость подхода по мере необходимости для сохранения положительного контроля
    • Рассмотрите вариант без закрылков или половинных закрылков
    • Первые ~ 50% закрылков обычно дают больше подъемной силы для лобового сопротивления, в то время как вторая половина отклонений обычно дает большее сопротивление, чем подъемная сила

• Независимо от количества или атмосферных условий, обзор инструментов прогноза обледенения перед полетом в зимние месяцы / более холодный климат является обязательным; не отнимайте свои ресурсы!
• Наилучший способ борьбы с обледенением — предотвращение его накопления с помощью противообледенительных систем.
• Если обледенение уже образовалось, то ищем противообледенительные системы
• Преодоление опасностей, связанных с обледенением, начинается с предполетного планирования, чтобы определить, где может возникнуть обледенение во время полета, и обеспечить отсутствие на воздушном судне льда и инея перед взлетом.
• Из-за опасности обледенения конструкции воздушным судам, как правило, запрещается выполнять полеты в условиях обледенения
• Важно понимать, что полет в видимую влажность приведет к падению температуры.
  • Если вы работаете на грани замерзания, учитывайте это падение и либо избегайте его, либо внимательно следите за температурой
• См. Руководство по эксплуатации воздушного судна для получения информации об обледенении.
  • Знайте такие важные вещи, как скорость прохождения подъемов и спусков
  • Такая информация будет поддерживать угол наклона самолета таким образом, чтобы свести к минимуму лобовую площадь, на которой может налипать лед, и может спасти жизнь
• Руление вблизи слякоти или воды может привести к попаданию брызг на крыло и оперение и замерзанию, увеличивая вес и сопротивление и ограничивая возможности движений руля
• Это внимание к деталям распространяется на правильное управление противообледенительными и противообледенительными системами во время полета, поскольку погодные условия могут быстро меняться, и пилот должен уметь распознавать, когда требуется изменение плана полета.
• Полеты должны планироваться так, чтобы по возможности обходить районы прогнозируемых условий атмосферного обледенения и грозы.
  • Отдельные POH определяют допустимое количество полетов в условиях обледенения
  • Существенное обледенение конструкции самолета может вызвать серьезные проблемы с управлением самолетом и его летно-техническими характеристиками
• Узнайте, как рассчитать облачные базы здесь
• Все еще что-то ищете? Продолжить поиск:

---

Copyright © 2021 CFI Notebook, Все права защищены.| Политика конфиденциальности | Условия использования | Карта сайта | Патреон | Контакты

Погода для пилотов

Урок Содержание Справочная информация на этой неделе доступна в главах 13. Типы обледенения Обледенение относится к любому отложению или покрытию льда на воздушном судне. Существует несколько различных типов обледенения, от обледенения, критического для эксплуатации воздушного судна, до устойчивости воздушного судна и опасностей при взлете и посадке. Индукционное обледенение — Образование льда на воздухозаборных отверстиях и воздушных фильтрах самолета. Основной эффект индукционного обледенения — это потеря мощности из-за того, что лед блокирует воздух до того, как он попадает в двигатель. Обледенение карбюратора — Образование льда в горловине карбюратора, когда влажный воздух, всасываемый в карбюратор, охлаждается до точки замерзания. Обледенение карбюратора, которое часто мешает работе двигателя, может привести к частичной или полной потере мощности. Структурное обледенение — Образование льда на внешней стороне самолета во время полета через облака или жидкие осадки, когда температура обшивки равна или меньше 0 градусов C. Основная проблема структурного обледенения — это потеря аэродинамической эффективности из-за к увеличению лобового сопротивления и уменьшению подъемной силы. Обледенение может мешать работе нескольких частей самолета, таких как балансировка винта, заклинивание шасси, прикрытие антенн и ухудшение видимости через лобовое стекло.Кроме того, могут возникнуть проблемы с такими приборами, как индикатор воздушной скорости, высотомер и индикатор вертикальной скорости. Наземное обледенение — Наземное обледенение может включать ледяной дождь, ледяную морось, мокрый снег, а также иней. Это может быть проблемой во время взлета, так как это может помешать самолету взлететь с нормальной взлетной скоростью. [вернуться на наверх] Наблюдение за структурным обледенением и отчетность по нему Идентификация и оценка обледенения рассматриваются ниже. Типы обледенения Чистый лед — Образование слоя твердого, гладкого, глянцевого льда на воздушном судне. Он относительно прозрачный или полупрозрачный. Чистый лед тяжелый, и его трудно удалить. Иней-лед — Образование непрозрачного гранулированного льда белого или молочного цвета на воздушном судне. Иней-лед — самый распространенный вид обледенения. Смешанный лед — Комбинация чистого льда и инея. Интенсивность обледенения связана со скоростью накопления льда на воздушном судне. Ниже перечислены различные уровни интенсивности: След — Лед становится заметным. Скорость накопления льда немного превышает скорость потери из-за сублимации. Light — Скорость накопления может создать проблемы для полета в этой среде в течение одного часа. Умеренный — Скорость накопления такова, что даже короткие встречи становятся потенциально опасными. Серьезная — Скорость накопления такова, что противообледенительное оборудование не может снизить или контролировать опасность. [назад на наверх] Обледенение PIREPS Используйте Приложение D-13, примеры на стр. 13-8 и карту на 13-9, чтобы охватить часть PIREPS по обледенению. [вернуться к наверх] Процессы обледенения Процессы обледенения в микромасштабах Температура Возможность обледенения при температуре ниже нуля.При температуре чуть ниже нуля существует наибольшая угроза сильного обледенения. По мере того, как температура продолжала понижаться, угроза уменьшалась. Типы обледенения попадают в разные температурные диапазоны. Прозрачный: от 0 до -5 ° C Прозрачный или смешанный: от -5 до -10 ° C Смешанный или изморозь: от -10 до -15 ° C Иней: от -15 до -20 ° C Содержание жидкой воды (LWC) — мера содержания жидкой воды из-за всех переохлажденных капель в той части облака, где находится ваш самолет.Высокие значения LWC создают возможность потенциально тяжелых условий обледенения. Размер капель — Переохлажденные маленькие капли замерзают быстрее при ударе ветром самолета, чем переохлажденные большие капли (SLD). Капли переохлажденной воды — это жидкие облака или капли осадков при минусовых температурах. SLD — это капли переохлажденной воды диаметром более 0,04 мм. Эти капли способствуют возникновению наихудших условий обледенения конструкции самолета.Есть два основных процесса образования капель переохлажденной воды, которые увеличиваются, и размер капель может увеличиваться до SLD. Столкновение / слияние — Рост облачных капель в результате столкновения / слияния был рассмотрен в главе 6 книги. Процесс теплого слоя — Когда снег падает в теплый слой (T> 0 C), кристаллы льда могут таять. Если они расплавятся и упадут в холодный слой (Т Обледенение и макромасштабные погодные условия Циклоны и фронты — Зимние циклоны и связанные с ними фронты обеспечивают наиболее оптимальные условия для обширного обледенения.Внетропические циклоны содержат множество механизмов, которые создают широко распространенные восходящие вертикальные движения, такие как сближение приземных ветров, фронтальный подъем и конвекция. Предпочтительные места для обледенения в развивающемся циклоне — позади центра нижнего положения поверхности (обычно север и запад) и впереди теплого фронта (обычно к северо-востоку от центра низкого давления). Влияние гор — Когда ветры заставляют влажный воздух подниматься по наветренному склону гор, восходящие движения могут поставлять влагу для производства значительного количества жидкой воды в субмерзлотных регионах.На местности с горами наиболее опасная зона обледенения находится в основном над горными хребтами и с их наветренной стороны. Кроме того, стоячие линзовидные облака с подветренной стороны от гребней и пиков также могут быть причиной обледенения, когда температура находится в критическом диапазоне ниже нуля. [вернуться к наверх]

Погодные особенности, связанные с условиями обледенения воздушных судов: пример из практики

В контексте опасностей, связанных с погодой в авиации, изучение обледенения воздушных судов очень важно из-за нескольких происшествий, связанных с ним за последние десятилетия.1 февраля 2012 г. необычная метеорологическая ситуация вызвала сильное обледенение C-212-200, самолета, который использовался зимой 2011-2012 гг. Для исследования систем зимних облаков в горах Гуадаррама в центральной части Пиренейского полуострова. В данном случае наблюдения проводились с помощью микроволнового радиометрического профилометра MP-3000A, который непрерывно регистрировал профили температуры и влажности атмосферы каждые 2,5 минуты. Спектрометр облачных аэрозолей и осадков (CAPS) также использовался для изучения облачных гидрометеоров. Наконец, концентрация ядер льда была измерена в изотермической камере Вильсона с целью расчета концентраций в исследуемой области.Синоптические и мезомасштабные метеорологические условия были проанализированы с использованием модели погодных исследований и прогнозирования (WRF). Было продемонстрировано, что топография влияет на генерацию мезоуровня и гравитационных волн на подветренной стороне орографического барьера в районе обледенения самолета. Другие факторы, такие как влажность, направление ветра, температура, стабильность атмосферы и сдвиг ветра, были решающими в появлении обледенения. Это исследование показывает, что условия обледенения могут возникать локально, даже если синоптическая ситуация не указывает на какой-либо риск.

1. Введение

Основными последствиями обледенения самолета являются необычная потеря подъемной силы, например снижение скорости подъема, увеличение трения или быстрое накопление льда на окнах, крыльях или измерительных приборах самолета [ 1]. Анализ обледенения самолетов очень важен из-за многочисленных авиакатастроф, вызванных им за последние десятилетия [2].

Переохлажденные большие капли (SLD) — это капли размером более 50 м в жидком состоянии при температуре ниже 0 ° C и являются основным источником обледенения самолетов.Это связано с тем, что такие капли могут замерзнуть на конструкциях самолета, которые не защищены или недостаточно защищены системами противообледенения [3].

Возможны два механизма образования SLD. Первый — это когда замороженные гидрометеоры тают при переходе в области с температурами выше нуля (часто называемые «теплые носы») и повторно входят в области с отрицательными температурами (переохлаждение). Второй механизм — это когда жидкие капли образуются в процессе конденсации и превращаются в SLD в результате процессов столкновения-коалесценции, цикла, в котором температуры ниже 0 ° C [4, 5].Первый механизм часто связан с теплым лобным ходом [6]. Однако Strapp et al. [7] указали, что примерно 75% случаев замерзающих осадков являются результатом второго механизма.

Высокая влажность и восходящие потоки необходимы для роста капель переохлажденной воды, хотя есть и другие факторы [8]. Для эффективного производства СЛД процессами столкновительной коалесценции необходим процесс смешивания [9]. Королев и Исаак [10] утверждают, что изобарическое перемешивание, создаваемое вертикальными воздушными потоками, которое может вызвать пересыщение, может ускорять рост капель с образованием SLD.Этому механизму способствует наличие инверсионного слоя вблизи вершины облака. Сдвиг ветра является еще одним фактором, способствующим развитию SLD, поскольку он вызывает перемешивание, которое ускоряет рост капель и уменьшает общее количество капель [11].

При температурах около -10 ° C эффективность процесса нуклеации очень низкая из-за слабой активности замерзающих ядер при этих температурах [12]. Таким образом, этот механизм не проявляется в облаках с вершинами при температурах выше −15 ° C. Раубер и Грант [13] указали, что слои переохлажденной жидкой воды (SLW) обычны в орографических облачных системах с вершинами облаков при температурах до -31 ° C.Причину этого явления можно объяснить дисбалансом между содержанием жидкой воды (LWC), поступающим в результате конденсации, и скоростью нуклеации, которая очень мала [14]. К этому следует добавить, что концентрация замерзающих ядер на несколько порядков ниже, чем у ядер конденсации [15].

Среднее время оледенения слоистых облаков составляет около 10 минут [16]. Следовательно, если время пребывания гидрометеора намного меньше характерного времени оледенения, ожидается, что практически все гидрометеоры останутся в жидкой фазе.Это объясняется Королевым и Исааком [10], которые утверждают, что SLD, образующиеся в восходящих потоках, имеют средний срок службы в несколько десятых секунды.

Обсуждаемые выше процессы изменяются в зависимости от рельефа, что делает необходимым выполнение всестороннего мезомасштабного анализа. Важность модификации атмосферного потока, вызываемого горами, зависит от нескольких параметров, таких как высота и форма гор, стабильность атмосферы, скорость и направление ветра [17]. С подветренной стороны гор может появиться область более слабого ветра или вихрей [18], и могут образоваться горные волны [19].В различных работах [20, 21] показано образование мезолуний на подветренной стороне нескольких горных хребтов Пиренейского полуострова в результате ветрового потока, перпендикулярного орографическому барьеру.

Reinking et al. [22] указали, что префронтальный поток вынужден подниматься, когда он проходит через орографический барьер. Орографический подъем создает участки скопления LWC на ​​наветренном склоне. После прохождения орографического барьера воздух резко опускается вниз и образует безоблачную область из-за эффекта Фёна.Затем поток внезапно поднимается, создавая характерные гравитационные волны. Гравитационные волны образуют области короткоживущих, но значительных количеств LWC [23].

Модели численного прогнозирования погоды не могут точно предсказать концентрацию SLD, потому что обычно используемые параметризации обычно переоценивают количество замороженной воды и недооценивают концентрацию переохлажденной жидкой воды [24].

Следовательно, полевые кампании с использованием исследовательских самолетов для измерения in situ переохлажденной жидкой воды и содержания замороженной воды очень важны для повышения точности численных моделей.Подавляющее большинство таких полевых проектов выполнено в США и Канаде [1, 25, 26], за некоторыми исключениями, например, в Германии [27].

В рамках проекта TECOAGUA была разработана серия планов полета для сбора научных данных от облачных систем, способных производить дожди зимой. Эти полеты выполнял самолет C-212-200, принадлежащий Национальному институту аэрокосмических технологий (INTA). Одной из целей этого проекта был полет в условиях обледенения, чтобы понять условия обледенения, которые нередко случаются вблизи аэропорта Мадрид-Барахас.

Как отметили Баумгарднер и др. [28], спектрометр облачных аэрозолей и осадков (CAPS) подходит для измерения микрофизических переменных в облаках, поэтому было решено установить этот прибор на проектный самолет с целью измерения концентрации SLD. Этот зонд способен измерять концентрацию и размер гидрометеоров (и различать их фазы), аэрозоли, LWC, температуру, относительную влажность (RH) и плотность пара, среди других переменных.

1 февраля 2012 г. самолет вылетел с военной базы Торрехон-де-Ардос (Мадрид) и начал сбор достоверных данных в 12:57 (все время по всемирному координированному времени).Самолет летел на север с целью сбора данных о северной стороне Центральной системы. Пролетая над долиной Лозоя на высоте около 3500 м / я, самолет проник в район с высокой концентрацией SLD и температурами около -12 ° C, а LWC достигала 0,44 г / м ³ . Это вызвало скопление льда на профиле крыльев самолета, вынудившее прекратить исследовательский полет.

Целью настоящего исследования является анализ синоптической ситуации и мезомасштабных условий в день обледенения этого самолета.Для этого погодные условия были измерены с помощью имеющейся аппаратуры, а синоптические и мезомасштабные факторы, вызывающие обледенение, были проанализированы с использованием модели погодных исследований и прогнозов (WRF).

2. Схема и методика эксперимента

2.1. Район исследования

Обледенение самолета C-212-200 1 февраля 2012 г. произошло при попытке пересечь горы Гуадаррама. Этот горный хребет находится между провинциями Сеговия и Мадрид в центральной Испании. Ориентация хребтов и долин преимущественно юго-запад-северо-восток.Юго-западный конец диапазона находится на 40 ° 22 ‘северной широты, 4 ° 18’ западной долготы, а его северо-восточный конец — на 41 ° 4 ‘северной широты, 3 ° 44’ западной долготы.

Высота в этих горах значительно превышает 2000 м над уровнем моря. Горы разделены посередине, более высокий хребет на севере и более низкий на юге. Долина Лозоя находится между этими двумя хребтами. Именно над этой долиной (рис. 1) самолет пересек область высокой концентрации SLD, вызвавшей быстрое обледенение и прекращение полета.

2.2. Приборы

2.2.1. Микроволновый радиометрический профилометр MP-3000A

Для зимнего полевого проекта 2011–2012 годов гиперспектральный многоканальный микроволновый радиометр (MMWR; MP-3000A) был установлен на высоте 1880 м над уровнем моря в горах Гуадаррама (расположение на Рисунке 1). Инструмент непрерывно измерял вертикальные профили температуры, влажности, LWC и плотности водяного пара (с временным разрешением около 2,5 минут) на высоте 10 км. MP-3000A был изготовлен Radiometrics, Боулдер, Колорадо, США. Характеристики этого инструмента и полученные профили описаны в Sánchez et al.[29].

2.2.2. CAPS

Самолет C-212-200 нес CAPS под левым крылом во время полевого проекта. CAPS состоит из пяти зондов. Во-первых, это спектрометр облаков и аэрозолей (CAS), который измеряет распределение размеров аэрозолей и гидрометеоров между 0,51 и 50 м. Во-вторых, зонд для визуализации облаков в оттенках серого (CIP-GS), который может измерять гидрометеоры на расстоянии от 25 до 1550 м и представлять 2D-изображения гидрометеоров. Преимущество серой шкалы состоит в том, что она дает дополнительную информацию о характеристиках ледяных кристаллов и, что более важно, лучше определяет глубину резкости и позволяет более точно идентифицировать гидрометеоры.В-третьих, датчик LWD (LWC-Hotwire), который точно оценивает LWC в атмосфере между 0,01 и 3 г / м ³ . Наконец, был датчик для измерения скорости полета и еще один для измерения температуры и относительной влажности. Более подробное объяснение CAPS можно найти в Baumgardner et al. [30].

2.2.3. Изотермическая камера Вильсона

Изотермическая камера Вильсона использовалась для измерения концентрации ядер льда в воздушной массе над горами Гуадаррама. Этот прибор был установлен на уровне земли на Лозойском водохранилище (место на Рисунке 1) в долине Лозоя, где самолет испытал обледенение.В этой камере Вильсона есть резервуар объемом 11 л. Концентрация ядер льда была измерена при -23 ° C из-за низких концентраций, зарегистрированных при более высоких температурах в предыдущих полевых проектах на Пиренейском полуострове. Процедура, использованная в кампании, описана в Castro et al. [31]. Этот прибор может выполнять только статические измерения, поэтому было проведено несколько измерений в течение дня исследования для анализа эволюции концентрации ядер льда.

3.Наблюдение

Самолет вылетел из аэропорта Торрехон в 12:57 1 февраля 2012 года. Целью этого полета было исследование ожидаемых условий обледенения при приближении холодного фронта к исследуемой зоне. При подлете к горам Гуадаррама (13:10) самолет начал испытывать легкое обледенение. Условия обледенения были наихудшими после достижения долины Лозоя (13:15), в результате самолет испытал сильное обледенение, и пилот был вынужден прервать миссию и вернуться в аэропорт.Самолет продолжал сталкиваться с сильным обледенением до 13:19, когда он покинул долину. Легкое обледенение происходило в районе гор Гуадаррама до 13:22, когда самолет, наконец, покинул облако. Самолет приземлился в Торрехоне в 13:31. Траектория полета показана на рисунке 1. Эпизод обледенения был зарегистрирован приборами следующим образом.

3.1. Радиометр MP-3000A

Стабильность атмосферы непрерывно контролировалась микроволновым радиометрическим профилометром MP-3000A. На рисунке 2 показаны вертикальные профили в разное время.В 09:00 1 февраля было замечено, что ночная инверсия не рассеялась на низких уровнях. Была практически нейтральная стабильность от 720 до 630 гПа, где имелся переходный слой к большей стабильности на уровнях 600 гПа и выше. Между 750 и 600 гПа наблюдалась нейтральная статическая стабильность (почти нестабильная), выше которой находился прочный стабильный слой.

В 12:45, когда самолет приблизился к зоне интереса, слои у земли были насыщены, и инверсия значительно ослабла.Вертикальные профили обычно указывают на все более нестабильную атмосферу. Впоследствии наиболее нестабильный атмосферный слой развился от 750 до 600 гПа. Во время предполетной подготовки (с 12:00 до 13:00) в этом слое наблюдалось постепенное увеличение влажности. В этом слое были облака, и именно здесь самолет испытал обледенение (CAPS обнаружила область с высокой концентрацией SLD на уровне 650 гПа). С 13:15 до 13:30, когда самолет испытал сильное обледенение, кривые температуры и точки росы между 750 и 600 гПа были близкими, что указывало на облачность.Последующие профили (13: 45–14: 00) показали меньшую нестабильность и влажность, поэтому мы делаем вывод, что самолет пересек долину Лозоя в наиболее благоприятных условиях для обледенения самолетов в течение всего дня.

Над вышеупомянутым нестабильным слоем (чуть ниже 600 гПа) была более стабильная область, которая сохранялась весь день, представляя слабую термическую инверсию. Этот слой не позволял восходящим потокам в долине Лозойи достигать более высоких уровней и способствовал образованию вертикального сдвига. Бернштейн [32] показал, что стабильно стратифицированные условия способствуют образованию областей с высокой концентрацией SLD.Это будет способствовать сдвигу вблизи вершины облаков, что вызывает интенсивное перемешивание и, следовательно, эффективное и быстрое образование SLD [33].

Термодинамический профиль выявил отсутствие «теплого слоя», что указывает на то, что SLD, вызывающие обледенение самолета, образовывались в результате конденсации с последующим столкновением-коалесценцией, причем весь процесс происходил при температурах ниже 0 ° C. Эти профили соответствуют «типу A», описанному Бернштейном [32], в котором вся атмосфера имеет температуры ниже нуля, включая насыщенный слой.

Данные MMWR позволяют непрерывно рассчитывать показатели устойчивости и определять наличие или отсутствие конвекции. Хотя есть много показателей, которые можно применять для этой цели летом, их мало для зимнего применения. Наиболее нестабильная конвективная доступная потенциальная энергия (MUCAPE) широко использовалась как разновидность CAPE в исследованиях зимней конвекции [34–36]. Этот индекс представляет собой полную потенциальную энергию, доступную наиболее нестабильному воздушному пакету в пределах самых низких 300 мбар при поднятом до уровня свободной конвекции.Чтобы получить этот индекс, сначала необходимо вычислить CAPE, подняв участки с каждого уровня в профилях влажности и температуры. Тогда MUCAPE принимается как самый большой из встреченных CAPE, то есть самый нестабильный участок.

Для непрерывного мониторинга использовались данные радиометра. Промежуточные значения MUCAPE были зарегистрированы за несколько часов до полета (100–200 Дж / кг), но эти значения снизились до 0 Дж / кг в 13:00 (рис. 3). Эти значения неадекватны для конвективного развития [37, 38].

3.2. CAPS

Распределение размеров гидрометеоров по данным, собранным CAPS во время полета 1 февраля, было проанализировано в районе обледенения самолетов. Для этих распределений была выбрана функция гамма-распределения, поскольку она точно отражает распределение размеров капель в облаках. Эта функция была определена Ульбрихом [39] и была выбрана потому, что она лучше отображает более крупные капли. Функция имеет три параметра, зависящих от времени (и пространства в эйлеровом случае): концентрация частиц, их средний диаметр и ширина спектра [40].Параметры оценивались по методу максимального правдоподобия, определенному Уилксом [41]. Функция гамма-распределения использовалась для представления распределения облачных гидрометеоров по размерам [42]. Для проверки согласия на уровне значимости 0,05 использовался тест Лиллиэфорса [43].

Средние распределения размеров гидрометеоров рассчитывались каждые 30 секунд. Измерения CAPS в облаке показаны в таблице 1. Изображения из CIP (часть CAPS) для каждого периода в таблице 1 показаны на рисунке 4.Эти девять измерений соответствуют выделенным кружкам вдоль траектории на рисунке 1, описанной ранее в разделе 2.1. Соответствующее распределение капель по размеру показано на рисунке 5, для которого была применена функция гамма-распределения.

0,19 Время (UTC) Широта (°) Долгота (°) Высокая (над уровнем моря) Температура (К) LWC (г / м 3 ) Количество частиц по диапазонам размеров MVD (м) (см −1 ) Подбор гамма-распределения 0–25 25–50 50–75 75–100 100–125 125–150 150–175 175–200 13:11:55 40.83 −3,64 3585 261,7 0,06 1082 84 2 1 1 0 0 0 1170 НЕТ 13:12:55 40,87 −3,68 3600 261,5 0,12 1943 330 28 6 4 239 3 1 2317 11 0.18 1585 НЕТ 13:14:21 40,92 −3,73 3570 261,6 0,16 2157 392 29 734 29 73440 6 6 2609 65 0,19 1732 NO 13:15:51 40,95 −3,77 3589 261,6 0.21 1941 1284 513 179 98 63 40 24 4142 180 0,52 988 ДА 13:10 40,95 −3,69 3894 260,3 0,28 1467 985 1174 689 315 99 39 52 473 4739 34 52 4739 4712 532 ДА 13:18:32 40.93 −3,67 3895 259,8 0,35 2573 2051 1296 10439 440 12 8 6506 302 0,62 1302 ДА 13:19:45 40,90 −3,59 3922 259,5 011 1649 763 249 53 13 5 3 1 2736 34 0,34 1014 НЕТ 13:21 40,87 −3,52 3897 259,6 0,11 1619 878 363 84 16 3 1 1 039 039 34 937 НЕТ 13:22:27 40,82 −3,44 3891 261,3 0,02 865 273 55 734 0 0 0 1200 5 0,24 614 NO Первоначально преобладающий размер капли былПо мере приближения самолета к позиции 1 было измерено все большее количество гидрометеоров размером 25–50 м. В то время самолет испытывал легкое обледенение, но без потери подъемной силы. Этот период соответствует первым трем временам таблицы 1 и первым трем изображениям на рисунке 4. Кривые распределения размеров гидрометеоров (кривые 1, 2 и 3 на рисунке 5) не соответствовали гамма-распределению. Приближаясь к позиции 3, самолет внезапно достиг области с высокой концентрацией капель размером 50–100 м.Это вызвало сильное обледенение, вынудившее пилота развернуться на юг. Он пытался выбраться из облаков, но концентрация SLD на высотах около 3800–3900 м над уровнем моря была даже больше, чем на 200 м ниже. Там самолет столкнулся с наихудшими условиями обледенения. В этом облаке было большое количество LWC и SLD при температуре около -12 ° C, замораживая капли жидкости, как только они соприкасались с фюзеляжем самолета. Сильное обледенение соответствует 4-му, 5-му и 6-му временным шагам таблицы 1. LWC увеличилась до более чем 0.2 г / м 3 , с выступами 0,44 г / м 3 . В таблице указано огромное количество SLD и гидрометеоров на высоте более 50 м. На 4-м, 5-м и 6-м изображениях рисунка 4 видно, что SLD были больше, чем маленькие переохлажденные капли на других изображениях. На рисунке 5 показано, как 4-я, 5-я и 6-я кривые адаптировались к гамма-распределению, в отличие от остальных времен. Это очень важно, поскольку указывает на то, что если распределение капель переохлажденной жидкости по размерам соответствует гамма-распределению, можно ожидать умеренного или сильного обледенения; в противном случае ожидается легкое обледенение. После выхода из долины Лозоя и облака с SLD на юг средний размер капель постепенно уменьшился до преобладающих капель размером менее 25 м с легким обледенением. Этот период соответствует 7-му, 8-му и 9-му временам таблицы 1, изображениям на рисунке 4 и кривым на рисунке 5. Изображения, полученные с помощью CIP, распределения размеров капель и значения в таблице 1 для времен 7, 8 и 9 аналогичны временам 1, 2 и 3, за исключением того, что температура была немного ниже, потому что самолет поднялся до 3800–3900 м над уровнем моря. Микрофизические условия, наблюдавшиеся самолетом над долиной Лозоя в течение 1 февраля, согласуются с описанными Эллродом и Бейли [44]. Они заявили, что обледенение связано с температурами от 0 до -20 ° C, облаками в жидкой или смешанной фазе, средним диаметром объема более 30 м, LWC> 0,2 г / м 3 , слабыми восходящими потоками для пополнения переохлажденной жидкой воды, и облака значительной толщины. SLD могут быть очень опасными для авиации, потому что они могут накапливаться за пределами возможностей нынешних антиобледенительных ботинок.Это значительно снижает летно-технические характеристики самолета, что не может быть уменьшено с помощью устройств защиты от льда, таких как пневматические башмаки [45]. Это произошло во время тематического исследования. Cober et al. [1] описали благоприятные условия для развития SLD, в которых капли переохлажденной жидкой воды размером более 50 мкм образуются после плавления и последующего переохлаждения или посредством процессов конденсации с последующим столкновением-коалесценцией, что и произошло в нашем случае. Сильное обледенение образуется восходящим потоком, который обеспечивает достаточное количество водяного пара для поддержания роста SLD, в то время как существующий сдвиг вблизи вершины облака поддерживает процессы столкновения-слияния, ответственные за его образование. Эти результаты согласуются с результатами Раубера и Токая [14]. Они утверждали, что при низкой концентрации замерзающих ядер температура верхней части облака относительно теплая (выше -20 ° C) со слабыми восходящими потоками, и вероятность образования слоя LWC в верхней части облака высока. Основываясь на данных научных полетов при полевых исследованиях, Sand et al. [46] обнаружили, что только 4% отчетов об обледенении были при температурах ниже -20 ° C, а около 50% — от -12 ° C до -8 ° C. Видор и Халлет [47] отметили, что облака, состоящие только из жидкости, преобладают при температурах ниже нуля, близких к 0 ° C, тогда как облака, состоящие только из льда, преобладают при температурах ниже -20 ° C. 3.3. Наблюдения в изотермической камере Вильсона 1 февраля были проведены два измерения в изотермической камере Вильсона. Первое было в 9:58, в результате была получена концентрация 24 IN / L (IN — ядра льда). Второй полет был примерно в 13:29, показав снижение до 16 дюймов / л (рис. 6). Утренняя тепловая инверсия, исчезнувшая после полудня, могла быть причиной высокой концентрации ядер льда при первом измерении. Нарушение инверсионного слоя на поверхности позволило рассеять ИН на более высокие уровни тропосферы.Концентрация ИН на поверхности в 13:29 была репрезентативной во время полета, потому что не было инверсионного слоя ниже 600 гПа. Эти значения чрезвычайно низкие по сравнению с данными других авторов. Проведя около 1000 измерений на северо-западе Пиренейского полуострова, Castro et al. [31] получили в среднем 125 IN / L активности при -23 ° C в дни с морскими воздушными массами. Наш относительно редкий IN представляет собой препятствие для оледенения, которое было определяющим фактором для большого количества SLD во время полета и почти полного отсутствия гидрометеоров в твердой фазе. При 600 гПа, около вершины облаков, температура была немного выше -20 ° C. Эта температура была достаточно высокой, чтобы предотвратить активацию большей части ИН, препятствуя оптимальному оледенению. 4. Метеорологический анализ Модель WRF и другие мезомасштабные модели использовались для анализа эпизодов обледенения самолетов [48, 49]. В данной статье погодные условия, вызывающие обледенение самолета C-212-200 1 февраля, были смоделированы с помощью мезомасштабной модели WRF версии 3.1.1 [50].Начальные и граничные условия были предоставлены повторным анализом Национального центра прогнозирования окружающей среды (NCEP) с пространственным разрешением 1 ° [51]. Определены три вложенных домена. D01 охватывает юго-запад Европы с 98 сетками как в восточно-западном, так и в северо-южном направлениях. Эта область имеет пространственное разрешение 27 км и временное разрешение 3 часа и использовалась для синоптического описания. Временное разрешение домена D02 составляет 1 час. Он охватывает весь Пиренейский полуостров со 125 точками сетки в направлении восток-запад и 107 точками с севера на юг с пространственным разрешением 9 км. Для детального анализа мезомасштабных факторов, влияющих на формирование условий обледенения, был использован домен D03. Эта область обеспечивает точное представление погодных условий в исследуемой области, поскольку имеет пространственное разрешение 3 км и временное разрешение 1 час. На рисунке 7 показаны три домена. D02 и D03 использовались в мезомасштабном анализе, D01 — для синоптического анализа. Ось поперечного сечения перпендикулярна горам Гуадаррама. Мезомасштабные модели обычно используются для прогнозирования и оценки условий обледенения облаков [52]. Для параметризации микрофизических процессов была выбрана схема Graupel New Thompson WRF [53], поскольку она учитывает крупную крупу и типичные концентрации ледяной воды в горных районах зимой. Далее мы использовали модель земной поверхности Ноа [54] и схему поверхностного слоя Эта, определенную Яничем [55]. Для длинноволнового излучения использовалась модель быстрого переноса излучения [56], а также схема Дудхиа [57] для коротковолнового излучения. 4.1. Синоптический обзор Из области D01 было обнаружено, что синоптическая ситуация в Европе определялась мощным сибирским антициклоном (рис. 8), вызывающим сухой и очень холодный северо-восточный ветер в Центральную Европу.Утром над Пиренейским полуостровом преобладали северо-западные ветры. На рисунке 9 показана относительная влажность и ветер при 300 гПа. Развитие сухого вторжения вызвало адвекцию влажного воздуха над полуостровом аналогично схеме, показанной Браунингом [58]. Это сухое вторжение вызвано динамической аномалией тропопаузы, которая возникает из-за струйного течения. Слабый холодный фронт, связанный с аномалией, пересек Пиренейский полуостров с севера на юг в течение дня исследования.Эта синоптическая картина была связана с обледенением самолета Бернштейном и др. [59]. Ситуация совпала с теми, о которых сообщили Bernstein et al. [11], которые связали передние кромки арктического и холодного фронтов с эпизодами обледенения в полете, упомянутыми в отчетах пилотов. Это также соответствует синоптической схеме «Арктического фронта», описанной Rauber et al. [60], которые указали, что эта картина является наиболее распространенной в эпизодах замерзающих осадков. В 12:00 к западу от Лиссабона произошла еще одна аномалия.Его ослабленная ветвь проникала на Пиренейский полуостров на широтах немного южнее Мадрида. Две аномалии имели тенденцию ассоциироваться, вызывая накопление и подъем влажного воздуха в полосе между ними. Формирование динамических аномалий тропопаузы связано с положением струйного течения. Его местоположение можно определить по сильным ветрам, показанным на Рисунке 9, изображенным ветровыми шипами. Вторжение субтропического антициклона к северу от Азорских островов сместило струйный поток на север, в то время как мощный сибирский антициклон подтолкнул его на юг, создав сильную кривизну струи.Струйное течение не было четко обозначено вблизи Пиренейского полуострова, но разделилось на две ветви. Один находился к западу от Португалии, а другой пересек Пиренеи и двинулся к Средиземному морю. Ветви были связаны с двумя описанными выше динамическими аномалиями тропопаузы. 4.2. Мезомасштаб Орографическое воздействие гор Гуадаррама можно увидеть более четко, увеличив разрешение модели. Это воздействие помогло определить генерацию и модификацию факторов, которые вызвали мезомасштабные погодные условия, способствующие обледенению.Далее анализируются причины обледенения. 4.2.1. Аномалии динамической тропопаузы Из области D02 (см. Рисунок 7) вертикальное сечение потенциальной завихренности (PV) и RH показано на рисунке 10, на котором очевидны две динамические аномалии тропопаузы. Область с высоким значением PV в 7,5 км к югу от гор Гуадаррама соответствует аномалии, наблюдаемой к юго-западу от Лиссабона. Эта аномалия, по-видимому, ответственна за образование сухой воздушной массы в средней тропосфере над южной половиной Пиренейского полуострова.Более глубокая аномалия находилась к северу от гор Гуадаррама, что соответствовало тыльной стороне сухого вторжения к западу от Италии. Задняя часть этой аномалии двинулась на юг, вытеснив перед собой воздушную массу с высокой влажностью. Слияние двух аномалий привело к накоплению влаги в центре Пиренейского полуострова. Для образования SLD необходима значительная влажность [2]. Тем не менее, восходящие потоки над горами Гуадаррама нельзя отнести к динамическим аномалиям тропопаузы, поскольку восходящие потоки оставались неподвижными с подветренной стороны гор в течение дня, в то время как аномалии перемещались к югу.Таким образом, мы делаем вывод, что аномалии не были основной причиной восходящего потока, накопившего SLD над долиной Лозойи. Обратная сторона аномалии во время полета оставалась к северу от Пиренейского полуострова; его эффекты не наблюдались в горах до 18:00. С этой аномалией был связан наступающий холодный фронт. Этот фронт пересек полуостров во второй половине дня 1 февраля, в результате чего теплая и влажная воздушная масса поднялась над клином холодного и сухого воздуха.Reinking et al. [22] утверждают, что подъем теплой воздушной массы над холодной обеспечивает увлажнение и процессы апвеллинга, необходимые для коллизионно-коалесцентного роста. 4.2.2. Mesolow При увеличении разрешения модели в области D03 было замечено, что приземные ветры были перпендикулярны горам Гуадаррама во время полета. Это образовало мезоло с подветренной стороны, вызванное явлением, известным как орографический диполь. Это мезомасштабная структура, вызванная потоком, перпендикулярным горной преграде, формирующим аномальное положительное давление с наветренной стороны и впадину с подветренной стороны.Связанный с мезолуном, приземный ветер имел циклоническое вращение с подветренной стороны (рис. 11), что вызвало схождение ветра в зоне сильного обледенения самолета. Формирование орографического диполя объясняется отрывом пограничного слоя, хорошо известным явлением в гидродинамике [61]. Согласно этой теории, устойчивый поток, встречающий препятствие, порождает точку торможения и пару вихрей; один антициклонический и выше препятствия, а другой циклонический и ниже по течению [62].В такой ситуации трехмерного потока следует учитывать дополнительные эффекты, такие как стратификация, обрушение волн, турбулентность и вертикальный сдвиг ветра [63]. 4.2.3. Восходящие потоки и гравитационные волны В той же области, что и мезолу, восходящий поток появляется на изображениях, созданных WRF. Это совпадает с образованием полосы облаков, ответственной за обледенение самолета. Geresdi et al. [64] указали, что области обледенения часто связаны с мезомасштабным поднятием с вертикальными скоростями около 5-20 см с -1 .В вертикальном разрезе на рис. 12 видны два восходящих потока с подветренной стороны гор Гуадаррама. Эти восходящие потоки также видны в вертикальной (z) составляющей ветра при 650 гПа, уровне, на котором самолет испытал обледенение. В сочетании с орографическим диполем горные волны обычны в регионах со статической стабильностью (как показывают данные радиометра), когда ветер перпендикулярен орографическому барьеру. Этот барьер обеспечивает сопротивление прохождению потока. Не имея возможности пройти через барьер, воздух имеет тенденцию накапливаться, что приводит к потере энергии и снижению скорости ветра.Это увеличивает давление с наветренной стороны из-за конвергенции ветра. Воздух, проходящий через горы, спускается в долину с подветренной стороны и затем вытесняется вверх, создавая горные волны. Вдали от гор за пределами зоны покоя поток ускоряется, вызывая расхождение и, как следствие, снижение давления [65]. Орографический диполь имеет тенденцию усиливать восходящие потоки, создаваемые гравитационными волнами. Политович [25] отметил, что орографическое воздействие может вызвать конвекцию, заключенную в слоистых облаках, что облегчает подъем SLD и их накопление на вершинах облаков.Икеда и др. [66] также утверждали, что сильный поток, перпендикулярный горной преграде, усиливал вертикальные движения (до 2 м / с) над местными гребнями, образуя скрытую конвекцию. Petersen et al. [67] указали, что если горы достаточно высоки, чтобы блокировать преобладающий поток, вероятно образование мезолунов или водоворотов с подветренной стороны. В моделировании WRF на подветренной стороне гор Гуадаррама образовался мезоловод из-за частичной блокировки перпендикулярного потока. Увеличение PV, вызванное горами и накопленное в мезолуе, уменьшило геопотенциальную высоту на среднетропосферных уровнях [68].Дополнительная PV могла возникнуть в результате приближения холодного фронта и динамической аномалии тропопаузы, о которой говорилось выше. Это вызвало сильный градиент геопотенциальной высоты к подветренной стороне гор, что было обнаружено по увеличению скорости ветра и изменению направления в средней тропосфере, что привело к сильному сдвигу. Это согласуется с Раубером [69], который утверждал, что появление гравитационных волн в орографических облачных системах обычно связано с проседанием и сильным сдвигом на верхушках облаков. Здесь также следует отметить циклонический круговорот приземного ветра на подветренной стороне гор Гуадаррама, связанный с мезолуном. 4.2.4. Атмосферная стабильность Мы также проанализировали эквивалентную потенциальную завихренность (EPV), чтобы определить наличие условной симметричной нестабильности (CSI). После подтверждения того, что во время полета не было отрицательного EPV и каких-либо значимых значений конвективных индексов (проанализировано с использованием непрерывных радиометрических измерений), наличие конвекции было отклонено. Таким образом, мы делаем вывод, что наблюдаемые восходящие потоки были вызваны горными волнами, усиленными мезолуном. Как видно на Рисунке 13, изображающем дифференциальную эквивалентную потенциальную температуру (глубину), у поверхности была сильная стабильность с термической инверсией в различных областях D03.Непосредственно над этой инверсией был стабильный слой, который достигал примерно 3000 мсл. Наиболее примечателен слой нейтральной устойчивости, расположенный между 3 и 4 км, который позволял развиваться гравитационным волнам. Выше этого был еще один устойчивый слой, предотвращавший вертикальное развитие гравитационных волн на высоте более 4 км. Кроме того, можно различить рябь, вызванную гравитационными волнами. На рисунке 13 изображена небольшая нестабильная область, совпадающая с мезолотом. Ситуация, наблюдаемая радиометром, соответствует моделированию WRF, потому что, если представить глубину в поперечном сечении, около 40.На 9 ° с. Сразу выше 4000 мсл был стабильный слой. Pobanz et al. [8] утверждали, что сдвиг над верхней границей облака в термодинамически стабильной атмосфере может образовывать динамически нестабильный слой и, следовательно, турбулентность и риск волн Кельвина-Гельмгольца, а также унос недонасыщенного воздуха и перемешивание, которые способствуют образованию SLD. Марвиц [70] придерживался аналогичной теории. Он утверждал, что сдвиг ветра вызывает динамическую неустойчивость гравитационных волн.Однако стабильный слой выше 600 гПа блокировал дальнейший подъем воздуха и тем самым SLD. Следовательно, слой с наибольшим накоплением SLD формировался непосредственно под этим слоем. Почти нейтральная статическая стабильность вместе со слабыми восходящими потоками, связанными с горами, может быть связана с образованием SLW в этом слое, как указано Pobanz et al. [8]. Они утверждали, что нейтральная или слабо нестабильная атмосфера способствует образованию SLD. Слой статической устойчивости способствует возникновению горных волн.Орографический подъем больше в нейтральной атмосфере, чем в стабильной, что способствует большему накоплению SLD и LWC вблизи верхней границы облаков. Кроме того, в пределах нейтральной области устойчивости верхние слои облаков не достигают больших высот. Это способствует низкой концентрации кристаллов льда, что способствует наличию SLD [71]. Утром 1 февраля 2012 г. была стабильная атмосфера с сильным инверсионным слоем у поверхности, как описано в разделе наблюдений. Однако на подветренной стороне гор Гуадаррама условия становились все более нестабильными, что было связано с формированием мезолока.Кроме того, приближался холодный фронт, связанный с динамической аномалией тропопаузы. Как и в случае настоящего исследования, несколько авторов указали, что переход от стабильных к более нестабильным условиям поддерживает образование SLD [23, 72]. 4.2.5. Температура На рис. 14 показана температура 650 гПа вблизи высоты обледенения самолета. Температура там была около -12 ° C, оптимальное значение для такого обледенения. Это связано с тем, что большинство замерзающих ядер неактивны, и поэтому процесс зародышеобразования неэффективен [12, 15]. На рисунке видно, что над долиной Лозоя, где располагалась первая горная волна, была полоса с более низкими температурами, чем в прилегающих регионах. В нескольких милях к югу была еще одна холодная полоса, совмещенная со второй горной волной. К этим двум областям примыкали три полосы с более высокими температурами, чем ожидалось на этой высоте; они соответствуют областям проседания, вызванным горными волнами. Волновое облако возникает между максимальной и минимальной вертикальной скоростью, где температуры ниже невозмущенного среднего значения [73]. 4.2.6. Содержание жидкой воды Полоса облаков над долиной Лозоя, показанная на рисунке 15, вызвала сильное обледенение C-212-200. Самолет двигался на север на высоте 3500 м (давление 650 гПа). Прибыв примерно на 40,7 ° с.ш., самолет вошел в облако (район мезолуни и вторая горная волна) и испытал обледенение от легкого до умеренного (переохлажденные капли размером менее 50 м и LWC около 0,1 г / м 3 ) до 40,8 ° с.ш. Достигнув 40,9 ° с.ш., самолет достиг первой горной волны и области сильного обледенения (переохлажденные крупные капли более 50 м и LWC около 0.4 г / м 3 ), что приводит к прерыванию миссии. Рисунок 15 объясняет, почему самолет испытал легкое обледенение в первом облаке, потому что LWC была низкой. Позже при входе в зону больших LWC наблюдалось сильное обледенение, совпадающее с областью высокой концентрации SLD. Непосредственно перед разворотом самолета на изображениях, полученных с помощью зонда CIP-GS, была видна область с более мелкими каплями и низкой LWC. Этому региону соответствовала самая северная горная волна. Вернувшись на юг, самолет снова вошел в область более высоких LWC и SLD, снова испытав сильное обледенение.Пилот поднялся с 3500 до 3800 м над уровнем моря в попытке подняться над облаками, но, как видно из выходных данных WRF, вершины облаков явно превышали эту высоту. Во время обратного полета обледенение изменилось с умеренного на легкое к югу от 40,8 ° с.ш., и около 40,7 ° с.ш. корабль вышел из облака. Там пилот активировал противообледенительные системы, которые отрывали лед, скопившийся на профиле крыла. Безоблачная полоса сразу с подветренной стороны от гор Гуадаррама видна в выходных данных WRF. Эта полоса была вызвана ветром Фёна.Эти ветры вызывают нисходящий воздух и нагревание за счет сжатия с подветренной стороны, рассеивая облака. Впоследствии воздух вынужден подниматься горными волнами (в нашем случае с дополнительным подъемом, вызванным мезолуном). Этот поднимающийся воздух охлаждается за счет расширения, образуя облака, связанные с горными волнами, после достижения уровня точки росы [22]. Эти авторы показали, что гравитационные волны производят значительное количество переохлажденных LWC. В районе обледенения самолетов были слоистые облака со слабыми восходящими потоками.Политович [25] заявил, что, когда такие облака имеют морские характеристики (как в данном случае, потому что преобладающей воздушной массой была морская арктика), такие как высокая влажность и очень низкая концентрация IN, препятствующая образованию кристаллов льда, они создают среду, способствующую обледенению. Восходящий поток в горах Гуадаррама был основной причиной накопления SLD в районе обледенения самолета, поскольку он обеспечивал жидкую воду, перемешивание и время для процессов столкновения-слияния. Восходящий поток также позволял накапливать SLD, поскольку препятствовал выпадению осадков [74].Восходящий поток создавался горными волнами и усиливался мезоловым потоком с подветренной стороны гор. Проанализировав вывод D03 WRF, мы пришли к выводу, что сильное обледенение самолета C-212-200 было вызвано горными волнами. Самолет первым пересек вторую (самую южную) горную волну, испытав обледенение от легкого до умеренного, поскольку восходящий поток там был менее интенсивным, а LWC меньше. Однако самолет достиг самой северной горной волны над долиной Лозойя, испытав сильное обледенение, вызванное восходящими потоками более 1 м / с и LWC более 0.4 г / м 3 . Кроме того, высокая концентрация SLD вызвала обледенение в районах, не защищенных противообледенительными системами, что привело к прекращению полета. В стационарных гравитационных волнах обычно преобладают облачные капли размером менее 20 м, но при восходящих потоках 2 м / с могут преобладать капли размером от 50 до 500 м, что создает наибольший риск обледенения самолета [75]. 5. Выводы Таким образом, сильное обледенение самолета C-212-200 при подлете к горам Гуадаррама 1 февраля 2012 г. произошло в результате нескольких факторов.(i) Температура, с которой летел самолет на высоте 3500 м / я, была оптимальной для обледенения, около -12 ° C. Этот факт, вместе с низкой концентрацией ИН (измеренной на поверхности долины Лозойи с помощью изотермической камеры Вильсона во время полета), затруднял процесс зародышеобразования. Кроме того, радиометр зарегистрировал стабильный слой чуть ниже 600 гПа. Эта слабая термическая инверсия способствовала образованию вертикального сдвига, повышая эффективность процесса столкновения-коалесценции. Присутствие LWC было обнаружено наблюдением CAPS, которое демонстрирует, что большинство гидрометеоров в гравитационной волне над долиной Лозоя были жидкими.(ii) В моделировании WRF динамическая аномалия тропопаузы, приближающаяся с севера Пиренейского полуострова, вытолкнула вперед теплые и влажные воздушные массы. Во-вторых, еще одна динамическая аномалия тропопаузы к юго-западу от полуострова способствовала накоплению влаги в центральной части полуострова. Воздушный поток, перпендикулярный горам Гуадаррама, за несколько часов до полета сформировал мезолуно с подветренной стороны, обозначенное областью низкого давления и циклоническим круговоротом. Этот мезолов благоприятствовал сближению и восходящим потокам в районе обледенения самолетов.Вместе с мезолуном, горные волны были основной причиной восходящих потоков в подветренной части Гвадаррамы. Эти восходящие потоки обеспечивали LWC, достаточное время для перемешивания и накопление SLD. Нейтральная атмосфера на высоте ниже 4 км допускала образование гравитационных волн. Кроме того, стабильный слой выше этой высоты блокировал развитие этих гравитационных волн, поэтому слой с высокой концентрацией SLD и LWC появился прямо под верхней границей облака. Сочетание всех этих факторов создало оптимальные условия для обледенения самолетов в небольшом районе в нескольких километрах по ветру от гор Гуадаррама, между 3500 и 4000 м над уровнем моря. Конфликт интересов Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи. Благодарности Эта статья была поддержана следующими грантами: TECOAGUA, Micrometeo.com и Granimetro (CGL2010-15930), а также LE220A11-2 и LE003B009, присужденные Хунтой Кастилии и Леон и MINECO. Особая благодарность выражается Роберто Вейганду, Анхелю Герреро, Стивену Хантеру, Аналисе Уэстон и Лорен Гиера. Авторы выражают благодарность Canal de Isabel II Gestion, INTA и CLAEX за предоставленные возможности.Серхио Фернандес-Гонсалес благодарит за грант, поддержанный программой FPU. Типы обледенения самолетов и их влияние на самолет Одна из самых больших опасностей при полетах в холодную погоду — обледенение самолета. Обледенение самолета относится к покрытию или отложению льда на любом объекте самолета, вызванному замерзанием и ударами жидкостных ареометров. Это может оказать вредное воздействие на самолет и затруднить пилотирование самолета. Существенные факторы, влияющие на угрозу обледенения воздушного судна, включают температуру окружающей среды, скорость воздушного судна, температуру поверхности воздушного судна, форму поверхности воздушного судна, концентрацию и размер частиц. На скорость улова влияет размер капель. Маленькие капли следуют за воздушным потоком и образуются вокруг крыла, а тяжелые крупные капли падают на крыло самолета. Когда малая капля попадает, она распространяется только на крыло самолета на небольшое расстояние, в то время как большая капля распространяется дальше. По мере того как скорость полета самолета увеличивается, количество капель, падающих на него, также увеличивается. На скорость обледенения самолета также влияет кривизна передней кромки крыла.Толстые крылья собирают меньше капель, чем тонкие. Вот почему самолет с тонкими крыльями, который летит на высокой скорости сквозь крупные капли, имеет самый высокий коэффициент улавливания самолета от обледенения. Как на самолет действует обледенение Лед может накапливаться на поверхности самолета и мешать работе крыльев, винтов и поверхности управления, а также козырьков и ветровых стекол, трубок Пито, статических вентиляционных отверстий, воздухозаборников, карбюраторов и радиоантенн. Турбинные двигатели плана крайне уязвимы.Лед, образующийся на кожухе воздухозаборника, может ограничить воздухозаборник. Когда на лопастях стартера и роторе образуется лед, это снижает их эффективность и производительность и может даже привести к возгоранию. Когда куски льда отламываются, двигатель может их засосать. Это может привести к повреждению конструкции. На поверхности самолета с крошечными передними кромками, такими как антенны, горизонтальные стабилизаторы, лопасти гребного винта, стойки шасси и руль направления, первым накапливается лед. Первое место на самолете, где лед обычно образуется первым, — это тонкий датчик температуры наружного воздуха.Лед обычно захватывает крылья в конце. Иногда на лобовом стекле самолета может образовываться тонкий слой льда. Это может произойти при посадке и взлете. Когда на гребном винте образуется лед, пилот может заметить потерю мощности и неровность двигателя. Лед сначала образуется на куполе гребного винта или спиннере. Затем он направляется к лезвиям. Лед может неравномерно накапливаться на лезвиях, и в результате они могут выйти из равновесия. Это приведет к вибрациям, которые создадут чрезмерную нагрузку на лопасти, а также на опоры двигателя, что может привести к их выходу из строя. Если винт двигателя накапливает лед, то то же самое будет происходить с поверхностями хвостового оперения, крыльями и другими выступами. Вес скопившегося льда не так серьезен, как нарушение воздушного потока, которое он вызывает вокруг поверхности хвоста и крыльев. Скопившийся лед разрушает подъемную силу и изменяет поперечное сечение профиля. Это также увеличивает лобовое сопротивление и скорость сваливания. С другой стороны, тяга самолета ухудшается из-за скопления льда на лопастях винта. В таком сценарии пилот вынужден использовать большой угол атаки и полную мощность для поддержания высоты. При большом угле атаки на нижней стороне крыла начинает образовываться лед, увеличивая сопротивление и вес. В условиях обледенения заходы на посадку, как и посадка, могут быть опасными. При посадке на обледеневший самолет пилоты должны использовать больше скорости и мощности, чем обычно. Бортовые приборы могут не работать, если лед накапливается на портах статического давления самолета и пилотной трубе.Это может повлиять на скорость набора высоты, воздушную скорость и высотомер. Инструменты гироскопа внутри самолета, которые питаются от предприятия, также могут быть затронуты, когда лед нарастает на горловине трубки Вентури. Типы обледенения самолетов Обычно мы различаем 4 основных типа обледенения самолетов. Иней-лед, чистый лед, смешанный лед и иней. Читайте дальше, чтобы узнать больше о каждом из этих типов льда. 1. Иней-лед Молочно-белый или непрозрачный лед, который оседает на поверхности самолета, когда он летит через тонкие облака, классифицируется как инейный лед.Обычно он образуется из-за мелких переохлажденных капель при низкой скорости улавливания. Иней скапливается на передних кромках крыльев, головах пилотов, антеннах и т. Д. Для образования инейного льда на воздушном судне температура обшивки воздушного судна должна быть ниже 0 ° C. Из-за низкой температуры капли быстро и полностью замерзнут. Даже после замораживания капли не теряют сферической формы. Отложения инейного льда не имеют большого веса, но все же опасны, поскольку изменяют аэродинамику изгиба крыла и влияют на инструменты.Как правило, инейный лед хрупкий, и его довольно легко удалить с помощью антиобледенительной жидкости и оборудования. Иногда и чистый лед (обсуждается ниже), и инейный лед образуются одновременно. 2. Чистый лед Плотный ледяной покров, который образуется, когда самолет пролетает сквозь облака, содержащие большое количество больших переохлажденных капель, называется гололедом или прозрачным льдом. Чистый лед обычно неравномерно покрывает поверхность хвоста, антенны, лопасти гребного винта и крылья.Он образуется, когда небольшая часть капли замерзает при контакте с поверхностью самолета. Температура летательного аппарата повышается до 0 ° C, когда во время первоначального удара капли выделяется тепло. Это позволяет большей части капель воды растекаться и смешиваться с другими каплями перед замерзанием. Таким образом, на самолете образуется твердый ледяной покров без какого-либо проникновения воздуха. По мере того, как на самолете накапливается более чистый лед, он начинает приобретать форму рога, выступая перед хвостовой поверхностью, крылом, антенной и другими конструкциями. Этот уникальный ледяной покров серьезно нарушает воздушный поток, что увеличивает сопротивление полета примерно на 300–500 процентов. Чистый лед чрезвычайно опасен, потому что из-за него самолет теряет подъемную силу, поскольку он изменяет изгиб крыла и нарушает поток воздуха над хвостовой поверхностью и крыльями самолета. Более того, увеличивает сопротивление, опасное для самолета. Вибрации, возникающие из-за неравномерного нагружения лопастей и крыльев гребного винта, также опасны для полета.Когда большие блоки чистого льда отламываются, вибрации могут стать настолько сильными, что могут повредить конструкцию самолета. Когда чистый лед смешан с мокрым снегом или мокрым снегом, он может казаться беловатым. 3. Смешанный лед Как следует из названия, смешанный лед — это тип льда, обладающий свойствами как изморозья, так и прозрачного льда. Он образуется, когда присутствуют как маленькие, так и большие переохлажденные капли. Смешанный лед неровный, шершавый и беловатый.Благоприятные условия для образования этого типа авиационного льда включают замороженные и жидкие частицы, присутствующие во влажных снежинках и более холодной части кучевых облаков. Процесс формирования этого типа обледенения самолета включает в себя как изморозь, так и сплошное обледенение. Смешанный лед может быстро накапливаться, и его нелегко удалить. 4. Мороз Полукристаллический иней может образовываться на чистом воздухе в результате отложения. Это не оказывает большого влияния на полет, но может скрыть обзор пилота, закрыв лобовое стекло самолета. Он также может создавать помехи радиосигналам, формируясь в антенне. Иней обычно образуется на ясном воздухе, когда холодный самолет попадает в более влажный и теплый воздух. Самолеты, которые остаются на стоянке на улице холодными ночами, могут к утру покрыться льдом такого типа. Изморозь образуется, когда верхняя поверхность самолета охлаждается ниже температуры окружающего воздуха. Изморозь, образующаяся на рулях, хвосте и крыльях, необходимо удалить перед взлетом; он может изменить аэродинамические характеристики крыла в достаточной степени, чтобы помешать взлету за счет уменьшения подъемной силы и увеличения скорости сваливания. Замерзшая роса также может образовываться на самолете, припаркованном на улице холодной ночью при температуре ниже 0 ° C. Эта роса обычно прозрачная и прозрачная, а иней — перистый и белый. Как и мороз, замерзшая роса также должна быть удалена перед взлетом. Фактически, перед взлетом необходимо удалить любую влагу, так как она может замерзнуть во время выгрузки самолета. Список литературы ▾ Похожие сообщения Считается ли полет по снегу «известным обледенением»? Действительно ли снег считается «известными условиями обледенения»? Мы поговорили с авиационным метеорологическим центром в Канзас-Сити, чтобы узнать больше.Вот что мы обнаружили ….. Пересмотренное определение «известного обледенения» FAA В 2006 году FAA опубликовало интерпретирующее письмо, в котором говорилось, что «известные условия обледенения существуют, когда видимая влажность или высокая относительная влажность сочетается с температурами близкими или ниже нуля». Это определение запрещало многим пилотам авиации общего назначения выполнять полеты в дни с высокой влажностью и низкими температурами, даже если не было видимой влажности. После многих лет лоббирования со стороны AOPA и других групп, FAA выпустило пересмотренное определение в интерпретирующем письме 2009 года, в котором большая часть принятия решений оставлена ​​на усмотрение отдельных пилотов.Больше не существовало значения влажности для определения известных условий обледенения. Анализ пилотом доступных метеорологических продуктов и прогнозов по сравнению с маршрутом полета, высотой и временем теперь определит, был ли полет безопасным и законным. В письме также пояснялось, что вместо того, чтобы FAA конкретно определяло «известный лед», FAA вместо этого определяет «известный или наблюдаемый или Обнаруженное нарастание льда »в параграфе 7-1-22 AIM как: «Фактический лед, обнаруженный экипажем воздушного судна визуально или идентифицированный бортовым датчики.» Фактическое сцепление с воздушным судном, а не наличие потенциальных условий обледенения, является определяющим фактором в этом определении. Но это не значит, что вы можете летать через все, что захотите. FAA сообщает, что в случае расследования … «FAA будет специально оценивать всю метеорологическую информацию, доступную пилоту, и определять, учитывала ли пилот предполетное планирование возможность образования льда, альтернативные варианты действий, чтобы избежать полета в известных условиях обледенения, и, если лед действительно образовался. на самолете, какие шаги предпринял пилот для выхода из этих условий.« Само собой разумеется, но невероятно важно, чтобы ваши знания об обледенении были актуальными, чтобы вы могли принимать безопасные и обоснованные предполетные решения. Это подводит нас к вопросу о снеге. Если вы видите снег в прогнозе или видите впереди снегопад, что делать? Мокрый снег против сухого снега Когда снег полностью замерз в кристаллизованном виде, он, как правило, не представляет опасности обледенения. Согласно Руководству для пилотов FAA по условиям обледенения в полете, сухой снег не содержит жидкости, и он вряд ли прилипнет к вашему самолету.В этом случае риск обледенения маловероятен. И чем холоднее OAT, тем больше вероятность того, что вы столкнетесь с сухим снегом, а не с мокрым снегом. Мокрый снег — гораздо более опасное состояние. Если температура наружного воздуха составляет около нуля, у вас гораздо больше шансов встретить жидкость в снегу. Согласно FAA, «Если мокрый снег действительно начинает налипать, это следует рассматривать как столкновение с обледенением, потому что под этим скоплением снега может начаться образование льда». Снег может полностью скрыть слой чистого льда, как показано на рисунке ниже: Flying Under The Clouds Температура от 0 до -5 градусов по Цельсию наиболее предрасположена к сочетанию воды и мокрого снега в воздухе.Снег набирает массу намного быстрее, чем маленькие жидкие капли, а затем сначала выпадает из облака. Если капли жидкости остаются взвешенными в облаке, вы, вероятно, не столкнетесь с большим риском образования льда. Однако, если жидкость начинает выпадать в осадок, а температура составляет от 0 до -5 градусов, вы подвергаете себя риску накопления большого количества льда. В этом случае, чем холоднее температура воздуха ниже 0, тем вы будете в большей безопасности. Но не позволяйте сухому снегу под облаками вводить вас в заблуждение.Внутри самого облака все еще может быть много переохлажденной жидкости, что является идеальным рецептом для условий обледенения. Если капли воды в облаке наберут достаточно массы, чтобы выпасть в осадок, прежде чем они полностью замерзнут, вы можете столкнуться с ледяной моросью или дождем, что является наихудшим сценарием, в котором вы можете оказаться. Полет сквозь облака со снегом Если вы летите через облако со снегом, вы, скорее всего, будете лететь в условиях обледенения, если температура не будет значительно ниже -20 градусов Цельсия.Снег образуется из-за накопления и слипания влаги, поэтому, если вы пролетите через этот процесс образования, вы, вероятно, столкнетесь с жидкостью, которая превратится в лед на вашем самолете. Не ожидайте найти в облаке только сухой снег. Итак, безопасно ли летать по снегу? Ответ, как вы уже догадались … это зависит от . Если вы можете определить, что летите через область с холодным, сухим, кристаллизованным снегом под облаками, риск образования льда на корпусе самолета относительно невелик. Однако полет через облака (2 ° C или ниже) или полет через снег под облаками при температуре от 0 ° C до -5 ° C подвергают вас более высокому риску. Где вы найдете самые опасные условия По данным Авиационного метеорологического центра, западная / северо-западная сторона систем низкого давления за холодным фронтом содержит одни из самых смешанных осадков. Сухой воздух наверху пересекает влажный воздух вблизи холодного фронта, в результате чего влажность остается примерно в диапазоне переохлажденных температур от 0 до -20 градусов Цельсия.Переохлажденная жидкость не достаточно холодная, чтобы замерзнуть сама по себе, но определенно достаточно холодная, чтобы создавать риск скопления льда при ударе о ваш планер. Советы по предполетному планированию Поскольку вы несете ответственность за определение наличия и места обледенения, убедитесь, что вы используете подходящие погодные продукты, чтобы определить вероятность обледенения на вашем рейсе: Снег не всегда соответствует известным условиям обледенения. Если вы летите под легким сухим снежным дождем, вы вряд ли заметите скопление льда.Но если температура теплая (примерно от 0C до -5C), мокрый снег, смешанный с жидкой водой, может прилипнуть к вашему самолету. Если вы думаете, что здесь достаточно тепло для обледенения, не рискуйте и оставайтесь на земле. Защитите свой сертификат с помощью службы защиты пилотов AOPA. Узнайте больше и начните здесь. Станьте лучшим пилотом. Подпишитесь на рассылку Boldmethod и еженедельно получайте практические советы и информацию о полетах прямо на свой почтовый ящик. Обледенение самолета: постоянная угроза авиационной безопасности Чтобы определить процесс обледенения вращающегося оборудования, в данной статье был проведен эксперимент по обледенению вращающейся лопасти крыла. Сначала изготовили обледеневшую аэродинамическую трубу и откалибровали ее условные параметры. Результаты калибровки показали, что эта аэродинамическая труба для обледенения работает надежно и стабильно. Температура эксперимента составляла -15 ° C, MVD — 50 мкм.Затем был проведен эксперимент по обледенению вращающейся лопасти с профилем NACA0018. Характеристики обледенения, включая распределение обледенения, скорость роста обледенения и толщину слоя льда, были определены и количественно проанализированы при различных соотношениях скорости вершины и углах установки. Результаты показывают, что тип обледенения меняется от инейного льда к гололеду с увеличением передаточного отношения конечной скорости. Безразмерная площадь обледенения и безразмерная толщина слоя льда увеличиваются с увеличением времени обледенения.Скорость роста обледенения быстро увеличивается на начальной стадии обледенения, а затем резко снижается при каждом условии передаточного числа конечных скоростей. 1. Введение Обледенение некоторых машин с аэродинамическими конструкциями, таких как ветряные турбины, самолеты с неподвижным крылом и винты вертолетов, приведет к снижению производительности и безопасности. Энергия ветра — это разновидность возобновляемой энергии, которая широко используется во всем мире [1, 2]. Однако, когда ветряная турбина расположена в высокоширотном районе с низкими температурами и высокой влажностью, на поверхности лопасти возникает обледенение, которое изменяет ее аэродинамический профиль, распределение массы и шероховатость поверхности, что сокращает срок службы лопасти и ухудшает ее характеристики. КПД выработки электроэнергии ветряной турбиной [3, 4].Точно так же, когда самолеты и вертолеты с неподвижным крылом работают на больших высотах и ​​сталкиваются с обледенением, безопасности самолета угрожает обледенение [5, 6]. Таким образом, исследование процесса и формы обледенения на этих машинах обеспечивает основу для методов защиты от обледенения и защиты от обледенения. Некоторые ученые исследовали процесс обледенения этих машин. Ян и др. исследовали обледенение на поверхности лопасти профиля NACA7715 в аэродинамической трубе собственной разработки. Измерялись скорости обледенения и площади обледенения на элементах лопасти, закрепленных под несколькими углами атаки [7].Сиань смоделировал и смоделировал процедуры обледенения капель переохлажденной воды, воздействующих на NACA 0012 и NLR7301, включая уравнение траектории и модель теплопередачи [8]. Существует два основных метода исследования: один проводится в аэродинамической трубе обледенения, а другой включает численное моделирование. Тейлор предложил экспериментальный метод исследования обледенения самолетов в аэродинамической трубе еще в 1940 г. [9]. Long et al. оптимизировал теплопередачу компонента защиты от обледенения винта вертолета с помощью математической модели и подтвердил теоретические результаты экспериментально.Эксперимент проводился в системе охлаждения, которая отличается от системы обледенения в аэродинамической трубе [10]. Рафф провел исследование сходства обледенения на аэродинамических профилях разного масштаба и вывел уравнения масштабирования обледенения. Теоретические данные были подтверждены в аэродинамической трубе для обледенения [11]. Ван смоделировал форму обледенения лопасти ветряной турбины с горизонтальной осью с помощью квазитрехмерного численного моделирования. Результаты моделирования сравнивались с экспериментальными результатами, полученными в аэродинамической трубе для обледенения [12].Flemming et al. провели обледенение ротора вертолета S92A в статическом состоянии для различных температур, скоростей ветра, жидкой воды (LWC) и капель среднего объема (MVD) [13]. Waldman, Hu и Yang et al. исследовали динамический процесс обледенения и деградацию аэродинамических характеристик модели пропеллера БПЛА с помощью высокоскоростной камеры и велосиметрии изображений частиц (PIV) [14, 15]. Han et al. провели масштабные эксперименты по обледенению вращающейся лопасти аэродинамической трубы, которая была от ротора NREL Phase VI, и сравнили экспериментальные данные с данными моделирования LEWICE [16].Край и Бибо провели эксперименты по методу защиты от обледенения с использованием аэродинамической трубы для обледенения, включая метод термического удаления обледенения, метод покрытия поверхности и метод удаления льда с помощью термостата [17]. Ян и др. исследовали обледенение поверхности лопастей ветряной турбины с прямыми лопастями и вертикальной осью, вращающейся с низким передаточным числом, с помощью аэродинамической трубы собственной разработки. Результаты, включая форму обледенения, площадь обледенения и коэффициент обледенения, отличались от результатов, полученных в невращающемся состоянии [18].Эти результаты исследований обеспечивают теоретические и экспериментальные основы технологии защиты от обледенения и защиты от обледенения. Однако лопасти аэродинамического профиля в этих исследованиях находились в невращающемся состоянии или с низким передаточным числом законцовки. Процесс обледенения и характеристики лопасти с аэродинамическим профилем при высоком передаточном числе скорости острия редко исследуются экспериментально. В этой статье была спроектирована и изготовлена ​​собственная аэродинамическая труба для обледенения, основанная на обычной аэродинамической трубе и низкой естественной температуре. Параметры этой экспериментальной системы были откалиброваны в предыдущей работе [19]. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий Имя * Email * Сайт 2019 © Все права защищены. Карта сайта