Крым
Книги
Карманный справочник авиационного штурмана
Глава I
Атмосфера представляет собой механическую смесь газов (азота, кислорода и др.) В атмосфере имеется также водяной пар. Физическое состояние ее характеризуется рядом метеорологических элементов: атмосферным давлением, температурой, влажностью, облаками, осадками, ветром и др.
Атмосфера разделяется на три основных слоя: тропосферу, стратосферу и ионосферу (рис. 1).
| Рис.1 Схема строения атмосферы |
|
Тропосфера — нижний слой атмосферы, высота ее в средних широтах 10-12 км (над экватором — 16-18 км, над полюсами — 7-8 км). Воздух тропосферы находится в непрерывном движении и перемешивании. В тропосфере возникают и затухают циклоны, образуются облака, выпадают осадки, с высотой понижается температура, уменьшается давление и т. д.
Стратосфера — слой, простирающийся над тропосферой до высоты 80 км. В нижний слой стратосферы тепла поступает столько же, сколько и излучается, поэтому температура ее до высоты 35 км остается неизменной, в пределах 55 — 65° ниже нуля. Воздух в стратосфере перемешивается менее бурно, чем в тропосфере. Между тропосферой и стратосферой имеется переходный слой (толщиной до нескольких сот метров), называемый тропопаузой.
Ионосфера — слой с высокой электропроводимостью, начинается с высоты 80 км.
Стандартная атмосфера — условно принятое среднее состояние атмосферы на всех высотах от земли до высоты 15000 м, характеризующееся постоянным составом воздуха, давлением на уровне моря 760 мм рт. ст. (1013,2 мб), относительной влажностью 0%, температурой у поверхности земли 15° С, падением температуры, с высотой в тропосфере на 0°,65 С на каждые 100 м.
Основные, качества самолета, указываемые в его формуляре, даются для стандартного состояния атмосферы.
Учет отклонения действительных условий погоды от принятых за стандартные производится путем введения поправок в показания приборов, служащих для характеристики режима полета: указателя скорости, высотомера и т. д. Определяемые поправки учитываются при помощи навигационных линеек.
Атмосферное давление — сила, с которой атмосферный воздух действует на всякое тело, находящееся в атмосфере или на земле; измеряется в миллиметрах ртутного столба или миллибарах.
Облака — продукт конденсации водяных паров. Количество облаков определяется степенью покрытия ими неба и оценивается в баллах. Полное покрытие неба оценивается в 10 баллов, покрытие наполовину — в 5 баллов и т. д. Высота облаков определяется в метрах.
По внешнему виду облака разделяются: на кучевообразные (отдельные облачные массы), волнистые (неоднородные слои) и слоистообразные (однородная пелена).
Кучевообразные облака (кучевые, мощнокучевые, кучеводождевые) возникают в результате вертикальных воздушных движений в атмосфере.
Волнистые облака (слоистокучевые, высококучевые, перистокучевые) образуются в основном благодаря наличию в атмосфере инверсий и изотермий; они распространяются на большие площади, мощность их по вертикали может быть от нескольких десятков до нескольких сотен метров.
Инверсия - слой воздуха, в котором наблюдается повышение температуры с высотой вместо обычного падения.
Слоистообразные облака (слоистые, слоисто-дождевые, высокослоистые, перистослоистые, перистые) возникают при восходящем движении более теплого воздуха по клину более холодного; они покрывают сплошным слоем площади на сотни тысяч квадратных километров. Система слоисто-дождевых и высокослоистых облаков по вертикали обычно очень мощная.
Вертикальная мощность подинверсионных слоистых облаков достигает нескольких сотен метров (редко 1000—1400 м).
По высоте расположения облака делятся на:
Осадки — продукт выделения облаков. Количество выпавших осадков измеряется высотой их слоя, выраженного в миллиметрах. Осадки бывают:
Ветер — движение воздуха относительно земной поверхности, возникающее в результате неравномерного распределения атмосферного давления. Последнее вызывается различным притоком тепла в атмосферу. Ветер характеризуется скоростью и направлением. Скорость измеряется в м/сек, направление (откуда дует) — в градусах окружности.
Скорость и направление ветра изменяются с высотой. Так, в восточной половине циклона (или в западной половине антициклона) скорость ветра с высотой возрастает, направление ветра изменяется по часовой стрелке, т. е. вправо; в западной половине циклона (или восточной половине антициклона) скорость ветра также возрастает с высотой, но изменение направления ветра происходит против часовой стрелки, т. е. влево; в южной половине циклона (или в северной половине антициклона) скорость ветра с высотой возрастает, направление не меняется; в северной половине циклона (или в южной половине антициклона) скорость ветра с высотой уменьшается и, переходя через нулевое значение, меняет направление на обратное. Во всех описанных случаях непременным условием должно быть убывание температуры с юга на север. Среднее направление ветра в верхних слоях тропосферы и в нижних слоях стратосферы над Европой: летом близко к северо-западной четверти, зимой — к западной четверти.
Скорость ветра в тропосфере с высотой возрастает, достигая максимального значения в зоне перехода от тропосферы к стратосфере (в среднем 17—20 м/сек). В самых нижних слоях стратосферы происходит убывание скорости ветра с высотой, а затем опять возрастание.
У земли (до высот 1000 м) вследствие влияния трения о земную поверхность ветер отклоняется вправо в среднем на угол 30° от направления изобары.
Начиная с высоты 1000 м, где это влияние прекращается, движение воздуха осуществляется параллельно изобарам. Горизонтальное равномерное движение воздуха при отсутствии силы трения называется градиентным ветром. Направление и скорость ветра по высотам для обеспечения полетов определяются путем шаропилотных наблюдений, а также по картам барической топографии. По этим картам можно прогнозировать ветер на высотах.
Метеорологические элементы подвержены непрерывным изменениям. Сочетание их в определенный момент времени называется погодой. Метеорологические элементы наносятся на карты погоды условными обозначениями (приложение 1).
Карты погоды соответствующим образом обрабатываются и анализируются. При обработке карт используются следующие условные обозначения (в цветной обработке):
| теплый фронт |  |
| холодный фронт |  |
| вторичный холодный фронт |  |
| вторичный теплый фронт |  |
| окклюзия по типу теплого фронта |  |
| окклюзия по типу холодного фронта |  |
| обложные осадки |  |
| ливневые осадки |  |
| моросящие осадки |  |
| сплошные туманы |  |
| туманы местами |  |
| дымки |  |
| грозы |  |
| метели, поземки |  |
Организм человека приспособлен к условиям приземного слоя тропосферы.
С высотой эти условия резко меняются: уменьшается давление воздуха, понижается температура и т. д.
Указанные изменения отражаются на состоянии человека.
Атмосфера по особенностям влияния на организм подразделяется на три зоны:
Понижение температуры с высотой вызывает необходимость использования отепленных кабин или специального обмундирования.
Характер полета нередко обусловливается наличием облачности, ее высотой, структурой и протяженностью. Облачность усложняет технику пилотирования и тактические действия. Полет в облаках сложен, и успешность его зависит от наличия на самолете соответствующего пилотажно-навигационного оборудования и от натренированности летного состава в технике пилотирования по приборам. В мощнокучевых облаках полет (особенно на тяжелых самолетах) усложняется большой турбулентностью воздуха, в кучеводождевых, кроме этого, наличием гроз.
В холодный период года, а на больших высотах и в летний период, при полете в облаках возникает опасность обледенения.
| Таблица 1 Значение видимости в облаках | |||
| Форма облаков | Видимость в облаках в м | Форма облаков | Видимость в облаках в м |
| Кучевые | 20 — 40 | Слоистые | 10 — 50 |
| Кучеводождевые | 10 — 20, внутри “ наковальни ” видимости нет | Слоистодождевые | 10 — 80 |
Влияние осадков на полет сказывается в основном за счет явлений, им сопутствующих. Обложные осадки (особенно морось) занимают часто большие площади, сопровождаются низкой облачностью и сильно ухудшают видимость; при наличии переохлажденных капель в них происходит обледенение самолета. Поэтому в обложных осадках, особенно на малых высотах, полет затруднен. В ливневых осадках фронтального характера полет затруднен из-за резкого ухудшения видимости и усиления ветра.
Воздушная масса — большой объем воздуха в тропосфере, характеризующийся однородностью физических свойств (температуры, влажности) и общим перемещением в одном из течений циркуляции атмосферы. По горизонтали воздушная масса простирается на тысячи километров, а по вертикали часто достигает верхних границ тропосферы. Воздушная масса называется холодной, если перемещается из более холодного района в Солее теплый (и на более теплую подстилающую поверхность), и теплой при перемещении ее из более теплого района в более холодный (и на более холодную подстилающую поверхность). В зависимости от условий развития вертикальных движений в воздушных массах последние делятся на устойчивые и неустойчивые. Устойчивой называется воздушная масса, в которой условия для развития вертикальных движений неблагоприятны; в неустойчивой воздушной массе эти условия благоприятны. Холодная воздушная масса обычно неустойчива, а теплая устойчива. По географическому происхождению (месту формирования) воздушные массы различают:
Континентальный арктический воздух (КАВ). Летом неустойчивый, сухой; погода часто ясная или с небольшой кучевой облачностью; ливневые осадки редки. Зимой устойчивый; характеризуется низкими температурами и морозной дымкой.
Морской арктический воздух (МАВ). Весной и осенью неустойчивый; в нем образуются мощнокучевые и кучеводождевые облака; идут кратковременные ливни, наблюдаются шквалы; в ночное время часто наблюдается ясная, морозная погода. Зимой сохраняет неустойчивость. Над европейской территорией Союза часто сопровождается кратковременными шквалистыми снегопадами.
Морской полярный воздух (МПВ), получивший в последнее время наименование морского умеренного воздуха (МУВ). Летом неустойчивый, нередко характеризуется мощно-кучевыми и кучеводождевыми облаками, ливнями, грозами; в полете наблюдается сильная болтанка. Зимой устойчивый, характеризуется адвективными туманами и облаками класса волнистых.
Континентальный полярный воздух (КПВ), получивший в последнее время наименование континентального умеренного воздуха (КУВ). Летом неустойчивый; при образовании из МПВ в нем развиваются кучевые и кучеводождевые облака с ливнями и грозами; в полете наблюдается болтанка; при образовании из арктического воздуха характеризуется преимущественно малооблачной погодой. Зимой устойчивый, при образовании из КАВ характеризуется ясной погодой и сильными морозами (в Сибири), а при образовании из МПВ или МАВ — радиационными туманами и низкой слоистой облачностью (над европейской территорией Союза).
Морской тропический воздух (МТВ). Летом неустойчивый, с развивающейся кучеводождевой и мощнокучевой облачностью, с ливнями и грозами; в полете наблюдается болтанка. Зимой устойчивый, приносит оттепель, сырую погоду с туманами, моросью, низшими слоистыми облаками, сильными ветрами и пониженной видимостью.
Континентальный тропический воздух (КТВ). Имеет значительное помутнение и запылен до высоты 4—5 км. Зимой мало отличается от МТВ. Весной и осенью устойчивый, иногда наблюдаются туманы, слоистые облака и моросящие осадки. Летом неустойчивый, с высокими температурами; нередко развиваются мощнокучевые облака, грозы, а на юге СССР (особенно в Средней Азии) наблюдаются песчаные бури.
Атмосферным фронтом называется раздел (переходная зана) между двумя различными по свойствам воздушными массами. Фронты подразделяются на теплые, холодные и фронты окклюзии. Имеются также вторичные фронты.
Теплый фронт — фронт, перемещающийся в сторону холодного воздуха, за которым движется более теплый воздух. Приближение хорошо выраженного теплого фронта характеризуется появлением перистых облаков (на расстоянии 600—800 км от линии фронта, в среднем за сутки до прохождения фронта и за 12—14 час. до начала выпадения осадков). Перистые облака постепенно уплотняются и переходят в перистослоистые, которые сменяются высокослоистыми, а последние слоистодождевыми. Система фронтальных облаков достаточно мощна. Основная часть облачной системы теплого фронта (слоистодождевые, высокослоистые облака) имеет толщину до 3—5 км. Нередко в системе фронтальных облаков местами наблюдаются безоблачные прослойки. Нижняя кромка слоистодождевых облаков располагается на небольшой высоте, а вблизи фронта нередко опускается до земли, образуя фронтальный туман. Ширина полосы осадков доходит до 300 км летом и до 400 км зимой. Опасными явлениями в зоне теплого фронта являются: низкая облачность, интенсивные осадки (с плохой видимостью) и наличие зон обледенения (рис. 2).
Холодный фронт — фронт, перемещающийся в сторону теплого воздуха, за которым движется более холодный воздух. Различают холодный фронт 1-го и 2-го рода.
| Рис.2 Вертикальный разрез холодного и теплого атмосферных фронтов |
 |
Фронт 1-го рода движется медленно; перед фронтом нередко наблюдается кучеводождевая облачность, иногда с ливнями, грозами, шквалами; за линией фронта облачность слоистообразная с обложными осадками, ширина полосы их меньше, чем на теплом фронте. Фронт 2-го рода — быстродвижущийся; перед фронтом образуется мощнокучевая и кучеводождевая облачность (с наковальней ); осадки ливневые (ширина полосы их — несколько десятков километров); часто наблюдаются шквалы, в теплое время года грозы, иногда фронт сопровождается ураганом. За фронтом 2-го рода наблюдаются резкое усиление ветра, повышение давления, чаще всего наступает прояснение погоды. Внутри воздушной массы за фронтом могут развиваться кучевые облака и выпадать ливневые осадки. Полет через холодный фронт сложен и опасен. Такие фронты рекомендуется пересекать сверху или через просветы между облаками (см. рис. 2).
Фронт окклюзии — комплексный фронт, возникающий при смыкании (в области циклона) теплого и холодного фронтов. Фронты окклюзии бывают теплые и холодные и характеризуются соответственно слоистой и кучевой облачностью. Облачность многослойна по вертикали. Условия полета во фронтах окклюзии сложны, особенно осенью и зимой, и зависят от активности фронтов (рис. 3).
| Рис.3 Вертикальный разрез атмосферных фронтов окклюзии |
 |
Вторичный фронт — фронт, возникающий внутри одной и той же воздушной массы как раздел между отдельными ее порциями, обладающими несколько различными температурными свойствами; чаще вторичные фронты встречаются внутри неустойчивого арктического или полярного воздуха. Процессы на вторичном фронте выражены гораздо слабее, чем на основном фронте.
Барическими системами называются области повышенного или пониженного атмосферного давления. На синоптических картах барические системы обозначаются изобарами (линиями, соединяющими точки с одинаковыми значениями давления). Барические системы подразделяются: на циклоны, антициклоны, гребни, ложбины, седловины.
Циклон (Н) — барическая система с замкнутыми изобарами, давление в центре которой ниже, чем на периферии. Барический градиент направлен к центру. Ветры дуют к центру циклона, одновременно огибая его против часовой стрелки. Во всех барических системах ветры дуют у земли под углом в среднем 30° к изобаре, а с высоты 1000 м, где уже не сказывается влияние трения о земную поверхность, ветер дует параллельно изобарам. Циклоны возникают и развиваются на фронтальных разделах; погода в циклоне характеризуется мощной облачностью, сильными ветрами и осадками.
Антициклон (В) — барическая система также с замкнутыми изобарами, давление в центре которой выше, чем на периферии. Барический градиент направлен от центра. Ветры дуют от центра, одновременно огибая его по часовой стрелке. Погода в антициклоне летом жаркая, преимущественно малооблачная, зимой — морозная, иногда с радиационными туманами в центральных районах и свежими ветрами на периферии.
В гребне (узкой полосе повышенного давления) наблюдается преимущественно ясная погода, слабые ветры, иногда в зоне его оси образуются туманы.
По осям ложбин (узким полосам пониженного давления), как правило, проходят фронты и наблюдается облачная с осадками и усиленными ветрами погода, иногда шквалы. Ложбины представляют значительные затруднения для полетов вблизи от центра циклона; по мере удаления от центра затруднения уменьшаются.
В седловинах (барических системах, образованных между двумя областями более высокого давления и двумя областями пониженного давления) возникают туманы, летом часто грозы.
В общих процессах в атмосфере барические системы (циклоны и антициклоны) играют роль механизма, с помощью которого происходит перемещение воздушных масс и фронтов, а также их эволюция. Благодаря циклоническим возмущениям осуществляется обмен воздуха между высокими и низкими широтами.
К атмосферным явлениям, опасным для авиации, относятся грозы, шквалы (порывы ветра от 12 м/сек и выше, штормы, ураганы), туманы, обледенение, ливневые осадки, град, метели, пыльные бури, низкая облачность.
Гроза — явление облакообразования, сопровождаемое электрическими разрядами в виде молнии и осадками (иногда градом). Основным процессом при образовании гроз является развитие кучеводождевых облаков. Основание облаков доходит в среднем до высоты 500 м, а верхняя граница может достигать 7000 м и более. В грозовых облаках наблюдаются сильные вихревые движения воздуха; в средней части облаков наблюдаются крупа, снег, град, а в верхней части — снежная метель. Грозы обычно сопровождаются шквалами. Различают внутримассовые и фронтальные грозы.
Фронтальные грозы развиваются в основном на холодных атмосферных фронтах, реже на теплых; полоса этих гроз обычно узкая по ширине, но вдоль фронта занимает территорию до 1000 км; наблюдаются днем и ночью. Грозы опасны электрическими разрядами и сильной болтанкой; попадание молнии в самолет может привести к тяжелым последствиям. В сильную грозу нельзя пользоваться радиосвязью. Полеты при наличии гроз крайне затруднены. Кучеводождевые облака необходимо обходить сбоку. Менее развитые по вертикали грозовые облака можно преодолевать сверху, но на значительном превышении. В исключительных случаях пересечение зон гроз можно осуществить через встречающиеся в этих зонах небольшие разрывы облачности.
Шквалом называется внезапное усиление ветра с изменением его направления. Шквалы возникают обычно при прохождении резко выраженных холодных фронтов. Ширина зоны шквала 200—7000 м. высота до 2—3 км, протяжение по фронту сотни километров. Скорость ветра при шквалах может достигать 30—40 м/сек.
Туман — явление конденсации водяных паров в приземном слое воздуха, при котором дальность видимости уменьшается до 1 км и менее. При дальности видимости более 1 км конденсационное помутнение называется дымкой. По условиям образования туманы разделяются на фронтальные и внутримассовые. Фронтальные туманы встречаются чаще при прохождении теплых фронтов, причем они очень плотные. Внутримассовые туманы делятся на радиационные (местные) и адвективные (движущиеся туманы охлаждения).
Радиационные туманы образуются обычно при ясном небе ночью и утром вследствие сильного охлаждения подстилающей поверхности и прилегающего к ней слоя воздуха; они очень плотные у земли и занимают небольшие площади; в летнее время они, как правило, рассеиваются после восхода солнца, зимой могут занимать большие площади и более продолжительны. Радиационные туманы большой опасности для полетов не представляют.
Адвективные туманы чаще всего образуются при движении теплого влажного воздуха над более холодной подстилающей поверхностью; они возникают днем и ночью, занимают большие площади, а по продолжительности достигают даже 2—3 дней. Плотность их увеличивается с высотой, иногда они сливаются с облаками. Сложность полета при адвективных туманах заключается в том, что занятую ими зону трудно обойти и не всегда имеется уверенность, что аэродром посадки к моменту прилета не будет закрыт туманом.
Полет в тумане ввиду возможности столкновения с земными препятствиями, а в переходное время года и зимой, кроме того, ввиду возможности обледенения опасен и без специального оборудования запрещен.
Обледенение — явление отложения льда на различных частях самолета. Причина обледенения — наличие в атмосфере водяных капель в переохлажденном состоянии, т. е. с температурами ниже 0° С. Столкновение капель с самолетом приводит к их замерзанию. Наращивание льда увеличивает вес самолета, снижает его подъемную силу, увеличивает лобовое сопротивление и т. д.
Обледенение бывает трех видов:
Если обледенение началось при полете в облаках, то необходимо:
Если обледенение началось при полете в переохлажденном дожде, то необходимо:
Метель — явление переноса снега ветром в горизонтальном направлении, часто сопровождаемое вихревыми движениями. Видимость в метелях может резко снижаться (до 50—100 м и менее). Метели характерны для циклонов, периферии антициклонов и для фронтов. Они затрудняют посадку и взлет самолета, иногда делают их невозможными.
Для горных районов характерны резкие перемены погоды, частые образования облаков, осадки, грозы, меняющиеся ветры. В горах, особенно в теплое время года, постоянно происходит восходящее и нисходящее движение воздуха, а вблизи склонов гор возникают воздушные вихри. Горные хребты большей частью покрыты облаками. Днем и в летнее время это кучевые облака, а ночью и зимой — низкие слоистые облака. Облака образуются в первую очередь над вершинами гор и на наветренной стороне их. Мощнокучевые облака над горами часто сопровождаются сильными ливнями и грозами с градом. Выполнять полет вблизи склонов гор опасно, так как самолет может попасть в воздушные вихри. Полет над горами необходимо выполнять с превышением 500—800 м, снижение после перелета гор (вершин) можно начинать на расстоянии 10—20 км от гор (вершин). Под облаками полет может быть сравнительно безопасным только в том случае, если нижняя граница облаков расположена на высоте 600—800 м над горами. Если же эта граница ниже указанной высоты и если вершины гор местами закрыты, то полет усложняется, а при дальнейшем снижении облаков становится опасным. В горных условиях пробивать облака вверх или совершать полет в облаках по приборам можно только при отличном знании района полета.
Перед вылетом экипаж самолета (летчик, штурман) обязан:
В полете экипаж самолета (летчик, штурман) обязан:
Для уточнения метеорологической обстановки при принятии решения на вылет, когда сведения наземных метеорологических станций не дают ясного представления о погоде по маршруту (району) полетов, производится разведка погоды самолетами. Задание на разведку погоды дается командиром части или руководителем полетов по докладу метеоролога. Разведка погоды может производиться предварительно до вылета и непосредственно в период полетов. Ведение разведки возлагается на экипажи, хорошо знающие метеорологию и хорошо подготовленные к полетам в сложных метеорологических условиях. При сложных условиях погоды в состав экипажа может быть включен метеоролог. Разведка осуществляется штурманом самолета (летчиком), который в полете фиксирует:
Данные разведки погоды передаются по радио на аэродром, а при возвращении из полета докладываются командованию лично штурманом или летчиком и сообщаются на метеостанцию.
Крым
Книги
Карманный справочник авиационного штурмана
Глава I