§ 4. Сдвиг ветра

Сдвигом ветра называется векторная разность скоростей ветра, измеренных в двух точках пространства, и отнесенная к расстоянию между ними.

В зависимости от ориентации двух точек в простран­стве различают вертикальный и горизонтальный сдвиг ветра.

На посадку самолетов основное влияние оказывают вертикальные сдвиги ветра.

Вертикальный сдвиг ветра характеризуется измене­нием ветра с высотой в рассматриваемом слое атмосферы и определяется по формуле

Β_в= /Δh

где Β_в - вертикальный сдвиг ветра;

_{| |} - модуль векторной разности скоростей ветра на границах слоя толщиной Δh .

Для вертикального сдвига установлены следующие границы, характеризующие степень его влияния на посадку самолетов: слабый - менее 2 м/с, умеренный - от 2 до 4, сильный - от 4 до 6 и очень сильный - более 6 м/с на 30 м.

Горизонтальный сдвиг ветра характеризует изменение ветра в горизонтальной плоскости, в которой определены векторы скорости ветра, находящиеся один от другого на расстоянии AS .

Горизонтальный сдвиг ветра определяется по формуле

Β_r=|ΔU_r|/ΔS

Где Β_r - горизонтальный сдвиг ветра;

|ΔU_r|- модуль векторной разности скоростей ветра ИИ расстоянии ΔS между точками.

Сущность воздействия сдвига ветра на полет заключается в том, что самолет, обладая инерцией, при пересечении слоя атмосферы со сдвигом ветра сохраняет неизмененным путевую скорость и режим работы двигателей, но воздушная скорость, а следовательно, подъемная сила и вертикальная скорость при этом резко изменяются. При этом летчик не в состоянии парировать эти изменения органами управления. В случае резкой смены восходящих потоков на нисходящие действия летчика по парированию влияния сдвига могут привести к значительному отклонению от траектории полета самолета.

При посадке в условиях резко увеличивающегося с высотой ветра самолет на глиссаде снижения попадает в слои с меньшим встречным ветром (рис.28,а).При этом он сохраняет по инерции свою путевую скорость, воздушная же скорость, а следовательно, и подъемная сила уменьшаются. В результате фактическая траектория самолета пройдет ниже глиссады, что может привести к посадке с недолетом. Отрицательное влияние такого сдвига ветра рекомендуется парировать путем установления некоторого превышения воздушной скорости по сравнению с рекомендованной до входа в зону сдвига ветра и увеличением тяги двигателей при полете в ней. Запас по скорости должен быть примерно равен величине сдвига ветра.

Аналогичные условия наблюдаются при посадке с попут­ным ослабевающим с высотой ветром.

При взлете с резко ослабевающим с высотой встречным ветром (рис.28,б)наблюдается падение подъемной силы и снижение самолета ниже глиссады, вследствие чего он мо­жет выйти за нижний предел сектора безопасного набора высоты. Такие сдвиги не вызывают особых затруднений при посадке. В этих условиях по мере снижения подъемная сила возрастает, что приводит к отклонению вверх от глиссады. Это отклонение сравнительно легко компенсируется рулями и тягой двигателя. Но иногда возможна посадка с перелетом расчетной точки приземления.

Под действием горизонтального сдвига ветра самолет может изменять направление своего движения и в горизон­тальной плоскости. Так, иод действием значительного боко­вого сдвига ветра самолет может произвести приземление сбоку от ВПП или взлететь за пределами бокового сектора безопасного набора высоты.

Для оценки интенсивности сдвига ветра используют кри­терии,- приведенные в табл.15.

Таблица 15

Качественные критерии интенсивности сдвига ветра

Сдвиг ветра	Влияние на управление самолетом	Вертикальный сдвиг ветра, м/с на 30м	Горизонтальный сдвиг ветра, м/с на 600м	Скорость восходящего или нисходящего потока м/с
Слабый	Незначит	0-2	0-2	0-2
Умеренный	Значимое	2-4	2-4	2-4
Сильный	Существ трудности	4-6	4-6	2-4
Очень сильный	Опасное	Более 6	Более 6	Более 6

Степень влияния сдвига ветра существенно зависит от летно-технических характеристик самолетов. Наибольшее воздействие сдвиг ветра оказывает на посадку самолетов военно-транспортной и дальней авиации. Для самолетов фронтовой авиации, имеющих сравнительно небольшой поса­дочный вес, сдвиги ветра не представляют опасности

В большинстве случаев влияние сдвига ветра на по­садке успешно парируется экипажем и не создает аварийной ситуации. Однако при определенных сдвигах ветра запаса по Скорости и тяги может оказаться недостаточно для выдер­живания режима снижения по глиссаде и возникает опасность столкновения с землей. Такие сдвиги ветра называются критическими. Производить посадку при критических сдвигах ветра запрещается.

Критические значения сдвигов ветра для самолетов ВТА и ДА при минимальных посадочных массах и отсутствии восхо­дящих и нисходящих потоков составляют 19-20 м/с на 30 м высоты. Такие сдвиги в естественных условиях практически не встречаются. При максимальных посадочных массах крити­ческие значения сдвига ветра составляют 5-6 м/с на 30 м высоты. Они наблюдаются нередко и могут создать угрозу безопасности полетов.

Очень сложный ветровой режим создается при сочетании сдвига ветра с нисходящим потоком. Такие условия обычно наблюдаются в зонах кучево-дождевых облаков. Под этими облаками возникают вертикальные токи различных направле­ний. В начальной стадии развития облаков преобладают вос­ходящие потоки, а на стадии разрушения - нисходящие. Раз­меры этих потоков в поперечнике составляют от нескольких сотен метров до 3-5 км. Сдвиги ветра могут наблюдаться не только под кучево-дождевым облаком, но и на расстоянии до 30 км от его границы.

Определить районы с опасными сдвигами ветра и оценить возможность встречи с ними в полете можно при изучении метеорологических условий по картам погоды, аэрологическим диаграммам.

Сильные сдвиги ветра чаще всего возникают при следу­ющих метеорологических условиях:

• в зонах кучево-дождевой облачности с ливнями и грозами (на фронтах порывистости);

• в зонах атмосферных фронтов;

• в слоях инверсий температуры воздуха вблизи поверх­ности земли;

• в низкотропосферных струйных течениях;

• на подветренных сторонах препятствий (гор, возвы­шенностей, лесных массивов, высотных сооружений ).

Наиболее сильные сдвиги ветра возникают на фронтах порывистости, которые образуются перед фронтальными и внутримассовыми кучево-дождевыми облаками (см. рис.27).

Сдвиги ветра на атмосферных фронтах наблюдаются в 40-50-километровой их зоне.

Сильные сдвиги ветра образуются при прохождении холод­ных фронтов в 30-метровом приземном слое атмосферы из-за резкого изменения скорости ветра с высотой.

В зоне теплого фронта сильные сдвиги ветра в 30-метровом приземном слое атмосферы наблюдаются при прохожде­нии фронта из-за резкого изменения направления ветра с высотой.

Сильные сдвиги ветра наблюдаются в слоях инверсии. Они связаны с резкими изменениями направления и скорости ветра.

Вертикальный профиль ветра часто имеет вид "струйно­го" течения с максимумом скорости на верхней границе слоя инверсии с резким изменением направления до 30° и более в слое 60-70 м. Сильный сдвиг ветра наблюдается в нижней части струи. При заходе на посадку в этих условиях обычно уменьшается скорость встречного ветра и возникает опас­ность резкого снижения самолета, посадки с перелетом.

Низкотропосферные струйные течения обычно связаны с атмосферными фронтами. Скорость ветра на их оси иногда превышает 30 м/с. Они наблюдаются перед теплыми фронтами расстоянии до 150-200 им в нижнем километровом слое. В зоне холодных фронтов они располагаются на таком же (расстоянии, но обычно за линией фронта. Сильные сдвиги наблюдаются на нижней границе струйного течения.

В пересеченной местности даже при сравнительно небольших неровностях рельефа (овраги, холмы, котлованы), при смене характера подстилающей поверхности (море - суша, Вес - поле, город - поле и т.п.) усиление ветра до 10-15 м/c вызывает сдвиги на подветренных сторонах препятствий. Для опенки возможных сдвигов ветра нужно использовать данные фактического и шаропилотного ветра, информа­цию разведчика погоды, летающих экипажей, результаты само­стоятельного изучения метеорологической обстановки по аэросиноптическим материалам, докладов метеоспециалистов.

В настоящее время как в СССР, так и за рубежом ведутся работы по созданию наземных и бортовых средств обнаружения сдвига ветра. Внедрение средств дистанционных Измерений ветра с индикацией для экипажа обеспечит летчи­ка заблаговременной информацией о возможном усилении сдви­га ветра и позволит принять необходимые меры по обеспе­чению безопасности посадки.