9.3. Особенности полета в условиях вихревого следа за самолетом
После пролета самолета за ним в атмосфере образуется так называемый спутный след, т. е. зона возмущений. В образовании спутного следа участвует три составляющих:
– аэродинамический след, образованный отдельными частями самолета,
– струи, отбрасываемые винтами,
– вихревые концевые жгуты.
Влияние первых двух составляющих исчезает уже на расстоянии 150–200 м, и основную опасность для самолетов представляют концевые вихри. Причина их образования – перетекание воздуха на концах крыла с нижней поверхности крыла на верхнюю, которое индицирует поле вертикальных скоростей, направленных вниз по нормали к вектору скорости (рис. 9.3).
Интенсивность спутного следа увеличивается с увеличением полетной массы самолета, с уменьшением плотности воздуха, скорости полета и размаха крыла.
На большой высоте за счет взаимного влияния вихри снижаются с небольшой вертикальной скоростью на 50–100 м, в зависимости от размеров самолета. Вблизи земли возможно боковое смещение спутного следа под действием бокового ветра и появление отраженных от земли вихрей.
Рис. 9.3. Образование концевых вихрей за летящим самолетом
Время существования спутного следа зависит от многих эксплуатационных факторов (состояния атмосферы, конфигурации самолета, силы и направления ветра и т.п.).
Поведение «легкого» самолета зависит от того, в какую часть спутного следа он попадет (рис. 9.4).
Рис. 9.4. Варианты попадания «легкого» самолета в спутный след
Наиболее неблагоприятный случай – попадание самолета вдоль оси вихря или под небольшим углом. При этом на самолет действует момент крена, для парирования которого может не хватить даже полного отклонения элеронов.
При попадании между вихрями на самолет действует нисходящий поток, резко отклоняя траекторию вниз.
Для предотвращения попадания самолета в спутный след не следует уменьшать рекомендуемые интервалы между самолетами. При взлете за тяжелым самолетом желательно, чтобы траектория взлета проходила выше.
9.4. Изменение летных характеристик при попадании в условия сдвига ветра
Сдвиг ветра – изменение скорости и направления ветра в атмосфере, измеренное на небольшом расстоянии (30 или 100 м). Для полета наибольшую опасность представляет вертикальный сдвиг ветра, который может быть положительным (скорость ветра возрастает с высотой) и отрицательным. (Горизонтальный сдвиг опасности не представляет.)
Сдвиги ветра различной интенсивности существуют в природе всегда. Основная проблема сдвига ветра заключается в том, что самолет в силу инерции некоторое время сохраняет путевую скорость постоянной. При резком изменении скорости ветра будет меняться воздушная скорость, а следовательно, и аэродинамические силы. Рассмотрим движение самолета по глиссаде (рис. 9.5). На приведенной схеме видно, что из-за уменьшения воздушной скорости подъемная сила (Ya) падает и становится меньше силы веса. Самолет переходит на снижение, стремясь восстановить скорость за счет устойчивости самолета по скорости.
Восстановить положение самолета на глиссаде можно за счет увеличения тяги двигателей, а следовательно, увеличения путевой скорости. Увеличение Vпут за счет уменьшения высоты требует большого запаса высоты и времени.
Рис. 9.5. Влияние сдвига ветра на траекторию полета самолета
Основная проблема для увеличения скорости – это инертность самолета, приемистость двигателя и замедленная реакция пилота. Для повышения безопасности полетов при взлете и заходе на посадку в условиях сдвига ветра экипажам воздушных судов необходимо руководствоваться следующими рекомендациями.
Перед вылетом:
– экипаж ВС во время предполетной подготовки должен быть проинформирован о фактическом ветре у земли, на высоте 100 м и на высоте круга;
– командир ВС должен оценить характер и величину сдвига ветра и с диспетчером службы движения принять соответствующее решение.
При взлете:
– если встречная составляющая ветра у земли больше, чем на высоте, или ветер переходит в попутный, закрылки необходимо убирать на высоте не менее 200 м в два-три приема;
– если встречная составляющая скорости ветра на высоте 100 м по своей величине меньше на 10 м/с и более, чем у земли, следует отложить взлет до ослабления сдвига ветра.
При заходе на посадку:
– при сдвиге ветра менее 5 м/с на 100 м заход на посадку выполнять на обычных режимах;
– при сдвиге ветра 5 м/с и более на 100 м высоты, если встречная составляющая скорости ветра у земли меньше, чем на высоте, необходимо скорость полета увеличить на 10–15 км/ч по сравнению с рекомендованной;
– при отсутствии информации о скорости и направлении ветра на высоте 100 м пилоту необходимо тщательно наблюдать за характером возможного изменения скорости на глиссаде. Если для выдерживания скорости требуется ряд последовательных увеличений режима работы двигателей, необходимо повысить приборную скорость на 15–20 км/ч по сравнению с требуемой;
– если для выдерживания расчетной скорости требуется номинальный режим работы двигателей, необходимо установить режим MAX и уйти на второй круг;
– если встречная составляющая скорости ветра у земли меньше на 15 м/с и более, чем на высоте 100 м, заход на посадку представляет опасность;
– диспетчерский состав службы движения при выборе рабочего курса для взлета и посадки должен детально анализировать метеообстановку в районе аэродрома и при получении информации о сдвиге ветра сообщать об этом экипажам воздушных судов.
При воздействии сдвига ветра ситуация осложняется, если в районе посадки наблюдаются ливневые осадки, так как происходит:
– торможение самолета из-за воздействия капель воды,
– увеличение массы самолета,
– увеличение шероховатости поверхности самолета,
– ухудшение условий работы щелевой механизации.
В условиях дождя эксплуатационные качества самолета ухудшаются, особенно это относится к дистанции взлета и максимальной горизонтальной скорости. В условиях дождя слабой интенсивности пилотажные характеристики остаются практически без изменений. Полетов в условиях сильного дождя следует избегать из-за ухудшения видимости.