§ 3. Ветер, струйные течения и турбулентность

На полет самолета большое влияние оказывает ветер. Встречный ветер увеличивает время полета и расход топлива. Используя данные о распределении ветра на высотах, можно выбрать наиболее оптимальный профиль полета, который поз­волит обеспечить необходимую досягаемость и максимальную боевую зарядку.

При бомбометании со средних, больших выеот и из стра­тосферы, а также при пуске ракет по наземным целям необ­ходимо знать распределение ветра во всем слое атмосферы от высоты полета до цели и учитывать его при определении воз­можного относа средств поражения.

Для грамотного анализа и оценки воздействия ветра на полеты и боевое применение авиации со средних, больших высот и из стратосферы необходимо знать основные закономерности распределения ветра в свободной атмосфере (выше 1000 м). В свободной атмосфере движение воздушных масс в основном определяется силами горизонтального градиента давления и Кориолиса. Основное значение в сезонном измене­нии ветра на высотах имеет горизонтальный градиент давления, который определяется горизонтальным градиентом тем­пературы.

Зимой в тропосфере и стратосфере горизонтальный гра­диент температуры направлен с юга на север и с высотой увеличивается. Поэтому с высотой увеличивается и скорость западного ветра, достигая максимума вблизи тропопаузы.

Летом в тропосфере горизонтальный градиент темпера­туры имеет то же направление, что и зимой, поэтому зако­номерность изменения ветра здесь такая же, как и зимой. Летом в стратосфере горизонтальный градиент температуры направлен с севера на юг. В связи с этим „скорость запад­ного ветра уменьшается, на высотах 18-22 км достигает ми­нимума, а выше (начиная с мая месяца) над всем северным полушарием преобладает восточный ветер, скорость которого с высотой увеличивается, достигая максимума на высотах 45-65 км (рис. 31).

В отдельные периоды в тропосфере и нижней стратосфере западный перенос может нарушаться при образовании вы­соких циклонов и антициклонов. При этом воздушные потоки могут иметь самое различное направление.

При полетах на больших высотах и в стратосфере самолеты встречаются с наиболее сильными ветрами - струйными течениями.

Струйное течение представляет собой узкую зону силь­ных ветров большой горизонтальной и вертикальной протяженности со скоростями более 100 км/ч. За внешнюю границу струйного течения принимается скорость ветра 30 м/с (рис. 32 ).

Струйные течения образуются в слоях атмосферы с боль­шими горизонтальными градиентами температуры, характерны­ми для высотных фронтальных зон. Поэтому струйные тече­ния обычно параллельны атмосферным фронтам и располагаются на расстояниях 500-600 км от линии теплого фронта и около BOO км от линии холодного фронта со стороны холодного воздуха (рис. 33). Основные характеристики струйных тече­ний приведены в табл. 24.

Таблица 24

Наименование струйного течения		Высота оси над земной поверхно­стью,. км	Толщи­на, км		Ширина, км		Горизон­тальная протя­женность км		Максимальная ско­рость ветра, км/ч
Т Р О П О С Ф Е Р Н О е	Фронтальн. умеренных широт	7-10		3-6		500-60С		Несколько тысяч		До 370 над сссР
	Фронтальн. Субртропич	12-14		4-10		1500-2000		Десятки тысяч зимой, опоясыв весь зем шар		До 750 над Японией и Тихим океаном
С Т Р А Т О С Ф Е Р Н О Е	Арктическое (западное)	20-25		-		-		Десятки тысяч		До 300
	Экваториальн.(восточное)	Около 25		-		-		Десятки тысяч		До 300

Толщина струйного течения и его ширина зависят от интенсивности. Так, при скорости ветра более 200 км/ч его толщина составляет около 10 км, а при скорости 100-120 км/ч - всего 3-4 км.

Струйные течения представляют большой практический интерес для авиации. Они позволяют получать значительный выигрыш времени за счет увеличения путевой скорости при полетах с попутным ветром. Особенно важно значение этого выигрыш в случаях выполнения полетов на практическую дальность. С другой стороны, неучет струйных течений мо­нет быть предпосылкой к летному происшествию из-за умень­шения путевой скорости и перерасхода топлива, большого сноса и сильной болтанки.

При полете в зоне струйного течения изменения путе­вой скорости могут достигать на дозвуковом режиме 30-50% воздушной скорости, а максимальные углы сноса - 20-30°.

Полет в струйном течении обычно сопровождается болтанкой, которая вблизи оси и на правой его стороне бывает слабой или вовсе отсутствует. Наиболее интенсивная болтанка наб­людается при полетах слева от оси струи и несколько ниже уровня максимального ветра (рис. 34). Интенсивная турбу­лентность и болтанка в верхней тропосфере в 70% случаев связаны со струйными течениями. Она имеет очаговый харак­тер. Средние размеры очагов: длина-около 150 км, ширина - 70-80 км, толщина-300-500 м. Поэтому для выхода из зоны сильной болтанки достаточно изменить высоту полета на 300- 600 м. При пересечении струйных течений не рекомендуется выполнять вертикальные маневры.

Основной причиной турбулентности и болтанки в струй­ных течениях являются большие вертикальные и горизонталь­ные градиенты скорости ветра. Установлено, что на левой стороне струйного течения они больше, чем на правой, при­мерно в 1,5-2 раза. Повторяемость турбулентности в различ­ных частях струйных течений приведена в табл. 25.

Часть струйного течения	Циклоническая (холодная)	Антициклоническая (теплая)
Выше оси	23,2	12,8
Ниже оси	46,4	17,6

Резкое увеличение скорости ветра при снижении самоле­та вдоль потока до оси струйного течения вызывает дополни­тельное увеличение угла атаки и перегрузок вследствие быс­трого увеличения скорости набегающего на крыло потока со стороны его нижней поверхности. Это может привести к вы­ходу на срывные углы атаки и к недопустимым перегрузкам.

ниже оси струйного течения перегрузки и углы атаки будут Уменьшаться, что приведет к увеличению потери высоты и сКорости.

В верхней тропосфере и в нижней стратосфере нередко Отмечается турбулентность ясного неба (ТЯН), которая вп­ивает болтанку самолетов. Зоны болтанки в области ТЯН Имеют виг, плоских образований (блинов). Они не имеют ви­зуальных признаков, и вход в них в процессе полета яв­ляется для экипажа неожиданным. Длина турбулентных зон в области ТЯН изменяется от нескольких километров до 400-500 км и более, хотя чаще всего не превышает 60-80 км. В умеренных широтах СССР размеры турбулентных зон были мень­ше 100 км примерно в 72% случаев и больше 400 км в 4%, а в южных широтах - соответственно в 68 и 10%. Таким образом, Горизонтальная протяженность, как и толщина турбулентных зон (в среднем 300-500 м), возрастает с уменьшением широты. Горизонтальные размеры зон ТЯН в нижней стратосфере в целом меньше, чем в верхней тропосфере. Очаги ТЯН чередуются с участками спокойного полета. Причем спокойные участки чаще всего имеют несколько большие размеры, чем турбулен­тные. Характерный масштаб времени сохранения зон ТЯН для Верхней тропосферы при обеспеченности 75% равен 5 ч.

Опасность полета в интенсивную болтанку с высотой возрастает из-за ухудшения устойчивости самолета. При по­лете в зоне интенсивной болтанки обычно рекомендуют уменьшить скорость полета, однако она не должна быть меньше скорости, при которой обеспечивается устойчивый полет. При невозможности пилотирования самолета из-за сильных бросков при полете вблизи потолка рекомендуется уменьшить высоту на 2000-2500 м или менее для выхода из зоны болтанки. При попадании в болтанку на малой скорости нужно немедленно уменьшить угол атаки, перейти на снижение, а затем в горизонтальный полет.

Рекомендуемые скорости полета в сильную болтанку ука­зываются в инструкциях летчику (экипажу) конкретных типов самолетов.

Особенно тщательно надо выбирать режим пилотирования при выполнении криволинейного маневрирования в условиях болтанки, так как при этом возникает сложение перегрузок маневренных и вызванных болтанкой. В этих случаях необходимо строго сохранять заданный угол тангажа и не допуска резких движений органами управления.

При организации полетов выбор маршрута и высоты полета должен исключить пролет через известные зоны с сильной болтанкой.

В случае попадания в зону сильной болтанки командир экипажа обязан доложить об этом органу управления и по его разрешению принять меры к выходу из этой зоны, а при невозможности выполнять полет - произвести посадку на запасном аэродроме.

Для анализа и оценки районов и высот с наиболее ин­тенсивной болтанкой на больших высотах необходимо исполь­зовать карты тропопаузы, максимальных ветров, а также кар­ты АТ400, 300, 200.

По карте тропопаузы определяется высота тропопаузы, а ло картам максимальных ветров (при их отсутствии по картам AT400, 300, 200) - пространственное положение струйного течения. По положению тропопаузы, оси струйного течения, направлению и скорости ветра на изобарических поверхностях определяются районы и высоты с наиболее интенсивной бол­танкой. Считается, что она наиболее интенсивна над райо­нами с резким изменением направления и скорости ветра в зоне струйного течения.

Для более детальной оценки зон с интенсивной бол - танкой можно дополнительно использовать комплекс следую­щих количественных критериев:

• скорость ветра 25 м/с и более;

• вертикальный градиент скорости ветра 10 м/с и более на I км высоты;

• горизонтальный градиент скорости ветра 5 м/с и более на 100 км;

• вертикальный сдвиг направления ветра 15° и больше на I км;

• увеличение скорости ветра на заданной высоте 10 м/с и более за 6 ч ;

• горизонтальный градиент температуры воздуха 2° на 100 км.

Если на высоте полета одновременно выполняются не менее 3-4 критериев, то следует ожидать болтанку.

Командиры авиационных частей (руководители полетов ) и летный состав при организации и проведении полетов должны хорошо знать особенности метеорологических условий по­лета на средних, больших высотах и в стратосфере, их влия­ние на режим и безопасность полетов. Они обязаны уметь самостоятельно оценивать метеоусловия в период подготовки к полетам по аэросиноптическим материалам (приземным картам погоды, картам барической топографии, аэрологическим диаграммам) и своевременно учитывать их при подготовке и выполнении полетов. Главное внимание при оценке командир руководитель. полетов) обращает на наличие или возможность возникновения неблагоприятных и опасных для полетов метеоусловий или явлений.

Грамотный и всесторонний учет метеоусловий при личной оценке командиром (руководителем полетов), определение их соответствия уровню подготовки летного состава и выполняемым задачам является важным фактором обеспечения успешности и безопасности полетов.