§ 3. Турбулентность

Турбулентное состояние является обычным для атмосферы.

Воздействие на самолет турбулентных вихрей приводит к опасным напряжениям отдельных узлов самолета, вибрации, тряске, броскам, т. е. к болтанке. Болтанка затрудняет пилотирование, выполнение навигационных измерений, прицели­вание при стрельбе, воздушное фотографирование.

При очень сильной болтанке возникают перегрузки, ко­торые могут привести к выходу самолета на закритические углы атаки или разрушений планера самолета. Для оценки ин­тенсивности турбулентности и болтанки можно использовать качественно-количественные критерии, приведенные в табл.14.

Болтанка чаще всего наблюдается в нижнем (0-2 км)

слое тропосферы, где создаются наиболее благоприятные условия для развития термической, динамической и орогра­фической турбулентности.

Для оценки возможной болтанки на малых высотах можно использовать некоторые качественные признаки ее появления:

чем сильнее ветер и больше неровностей на земной поверхности, тем интенсивнее динамическая турбулентность и болтанка;

• чем интенсивнее прогрев земной поверхности и неоднороднее ее структура (чередование полей с расти­тельным покровом, лугом, лесом и пашней), тем интенсив­нее термическая турбулентность и болтанка;

• чем больше контраст температуры и ветра на ат­мосферных фронтах, тем интенсивнее турбулентность и болтанка в их зонах;

• чем интенсивнее процессы облакообразования, тем сильнее турбулентность и болтанка в облаках (наиболее опасна она в -мощных кучевых и кучево-дождевых облаках).

Интенсивность болтанки термического происхождения обычно не превышает умеренной. Однако на высотах 100- 200 м иногда наблюдается сильная болтанка. Поэтому при полетах под мощными кучевыми и кучево-дождевыми (грозовыми) облаками высота самолета должна быть не менее 200 м до их нижней границы и не менее минималь­ной безопасной.

Орографическая турбулентность развивается над холмистой и горной местностью. При обтекании даже не­больших возвышенностей происходит деформация воздуш­ного потока, появляются восходящие и нисходящие пото­ки на склонах. Влияние гор и возвышенностей на воздуш­ный поток распространяется как в высоту, так и по го­ризонтали. Вертикальное влияние горы рассчитывается по упрощенной формуле

Н=0,28h+650(trp-0.5),

где h - высота горы, м;

trp- вертикальный градиент температуры, °/100 м.

Горизонтальное влияние горы вычисляется по формуле

d=h* ctg(α/2) ,

где h - высота горы, м ;

α - угол склона горы.

Так, при высоте горы около 2000 м и угле склсна око ло 3° горизонтальное влияние горы распространяется на 68 км от вершины. Установлено, что заметная деформация воздушного потока, способная повлиять на полет самолета, наблюдается лишь при скорости ветра более 10 м/с на уровне максимальной высоты препятствия. На подветрен­ной стороне гор возникают подветренные волны - завих­рения, скорости нисходящего потока в которых достигают 20-25 м/с. Подветренные волны параллельны хребту, их длина -от 5 до 50 км, а амплитуда-до 100-150 м. Волны распространяются до высот, равных полуторному превыше­нию хребта и до расстояний от хребта, равных 20-крат- ной его высоте. В гребнях подветренных волн обычно об­разуются вихри - роторы с осью, параллельной хребту, при попадании в которые самолет испытывает сильную болтанку. При достаточной влажности воздуха в гребнях подветренных волн образуются чечевицеобразные или мощные кучевые облака, по которым можно визуально оценить зону опасной турбулентности и болтанки.

При оценке турбулентности нужно учитывать время года и суток. Так, например, днем летом над водной поверхностью турбулентность развита слабее, чем над сушей, а ночью - наоборот. Особенно заметно резкое усиление турбулентности вдоль береговой черты.

В целом при полетах на малых высотах болтанка встречается чаще в слое 200-500 м.

Наиболее опасна болтанка в зоне кучево-дождевой (грозовой) облачности. Это связано с возникновением фронта прорывистости, который располагается на расстоянии 10-12 км от переднего края зоны осадков. Высота такого фронта может достигать 2-3 км. Общая схема воздушных по­токов во фронте порывистости показана на рис.27.

Болтанка- самолетов в приземном слое наиболее часто отмечается при следующей синоптической обстановке:

в тыловых частях циклонов или передних частях ан­тициклонов (гребней) при вторжении холодных (неустойчи­вых) воздушных масс;

• в зоне холодных фронтов и фронтов окклюзии по ти­пу холодных;

• в теплую половину года в размытых барических по­лях и седловинах.

Таким образом, при оценке болтанки необходимо учитывать синоптическую обстановку, основные причины ее возникновения, а также качественно-количественные кри­терии интенсивности.