4.2. Вплив природно-кліматичних умов на розташування злітно-посадочних смуг та планування аеропорту

До природно-кліматичних умов відносять: рельєф місцевості, геологічні і гідрогеологічні утворення, клімат.

Рельєф місцевості і висота над рівнем моря зумовлюють характеристики аеродрому та інших споруд аеропорту. Рельєф диктує прийняття рішень щодо поздовжнього і поперечного профілів, ухилів і сполучень, а також водостічно-дренажних систем і осушення льотного поля. Від рельєфу та розміщення поверхні аеродрому по відношенню до сторін світу залежить водно-тепловий режим грунтів і основ покриттів, що визначає умови роботи інженерних споруд аеродрому та рівномірність просихання грунтів льотного поля.

Висота над рівнем моря, в міру збільшення якої погіршуються умови польотів повітряних суден (зменшується щільність повітря, що приводить до зростання швидкості відриву і зниження сили тяги двигунів повітряних суден), впливає на довжину ЗПС, збільшуючи її приблизно на 7% для кожних 300 м підвищення аеродрому над рівнем моря. Наявність поздовжніх ухилів також відбивається на необхідній довжині ЗПС. Ця поправка на поздовжній ухил складає в середньому до 10% на кожен 1% зміни середнього загального ухилу. Максимально допустимі поздовжні і поперечні ухили ускладнюють здійснення злітно-посадкових операцій, особливо коли поверхня покриття мокра або покрита вологим снігом, інеєм, мрякою. У цьому випадку різко зменшується коефіцієнт зчеплення авіаколіс з покриттям, що знижує стійкість повітряного судна при розбігу і посадці.

Наявність максимальних ухилів викликає також складнощі при експлуатації аеродромних покриттів, так як при зливових дощах утворюються сильні за інтенсивностю і швидкі потоки, які надають руйнівну дію на елементи водостоків, особливо на стикові з'єднання трубопроводів, і викликають ерозію прилеглих до покриттів грунтових сполучень.

Від рельєфу місцевості та наявності на ній підвищень, заболочених або затоплюваних місць залежить обсяг земляних робіт. Це питання набуває великого значення у зв'язку з тим, що ділянки під аеродроми, як правило, відводять на непридатних для сільськогосподарських робіт землях, що зазвичай мають складний рельєф.

Грунтові умови впливають на тривалість надійної роботи аеродромних покриттів, а на льотному полі, де немає штучних покриттів, - на стійкість і міцність дернового покриву. Поверхневі нашарування, наприклад, леси, карстові порожнини, сипучі піски, болотисті місця, дуже несприятливі для розташування ЗПС, так як це вимагає влаштування складної і дорогої осушувальної системи, видалення торфу і великого обсягу земляних робіт з видалення та заміни непридатних грунтів.

Геологічні і гідрогеологічні умови характеризують ступінь стійкості грунтів щодо осідання , карстових воронок, обвалів або зсувних явищ, а також небезпеки заболочування або затоплення ділянки. Оскільки будівництво всіх аеродромних споруд при високому рівні грунтових вод значно ускладнюється і вимагає додаткових витрат матеріалів. Важливо за даними вишукувань про коливання рівня грунтових вод розробити необхідні інженерні заходи, що стосуються зниження грунтових і відведення паводкових вод, загального осушення льотного поля, тощо. Геологічні умови дозволяють також судити про наявність місцевих будівельних матеріалів, головним чином піску, гравію, щебеню, які можна використовувати при будівництві будівель і споруд аеропорту.

Великий вплив на умови експлуатації повітряних суден та експлуатаційне утримання аеродромів має клімат, який визначається багаторічним режимом погоди, тобто станом атмосфери над даною територією і за даний період часу. Клімат характеризується закономірними послідовними процесами, залежними від взаємодії сонячної радіації, атмосферної циркуляції і фізичних явищ, що відбуваються на земній поверхні. Фізичний стан атмосфери і процеси, що відбуваються в ній, виражаються за допомогою так званих метеорологічних елементів (або елементів погоди). Найбільш важливі з цих елементів: температура, вологість і тиск повітря, температура і вологість поверхні землі, вітер, тумани і хмарність, опади (дощ, сніг, ожеледь).

Температура повітря відбивається на умовах обслуговування повітряних суден і засобів механізації технічного обслуговування, викликає необхідність зміни довжини розбігу, визначає терміни ремонтних робіт і вибір матеріалів (в'яжучих) для ремонту покриттів.

Вологість і тиск повітря - метеорологічні елементи, що впливають на розвиток атмосферних процесів. Мінливість і неоднорідність тиску, наприклад, в горизонтальному напрямку приводять до виникнення повітряних течій, а різка зміна тиску протягом нетривалого проміжку часу - до утворення і проходження фронтів повітря.

Температура і вологість поверхні землі, зокрема, грунтів і аеродромних покриттів безпосередньо впливають на стан і технічну придатність аеродрому до експлуатації. Температура може викликати значні напруження в жорстких покриттях і розм'якшення асфальтобетонних покриттів. Висока вологість підстилаючих грунтів під покриттям і грунтових ділянок льотного поля приводить до зниження несучої здатності покриттів.Кількісні характеристики метеорологічних елементів протягом року весь час змінюються.

Вітровий режим і вплив його на експлуатацію повітряних суден. Вітер виникає внаслідок нерівномірного розподілу тиску і температури атмосфери і являє собою переміщення мас повітря. Вітер і вітровий режим характеризують умови експлуатації повітряних суден.

Зокрема, від швидкості і напряму вітру залежать безпека і регулярність польотів, вітрове завантаження (забезпеченість) ЗПС,тощо. Від вітрового режиму залежить процес утворення ожеледі та снігозаносність аеродрому, а отже, організація робіт з видалення ожеледі, снігозатриманню і снігоприбиранні.

В окремих районах напрямок пануючих вітрів створюється повітряними потоками, що виникають з ряду причин, як, наприклад, через неоднорідність властивостей земної поверхні, наявності нерівномірного рельєфу, суцільних і окремо розташованих перешкод (хребтів, пагорбів, западин). Різниця в нагріванні окремих ділянок викликає виникнення місцевих вітрів, напрям яких змінюється в різний час доби.

При експлуатації аеродромів доводиться враховувати також конвекційну циркуляцію повітряних потоків, що виникає внаслідок нерівномірного нагрівання сонцем окремих ділянок земної поверхні. Оголений грунт в результаті оранки нагрівається вдень сильніше, ніж місцеві ділянки або водні поверхні. Це є причиною появи висхідних потоків повітря. І якщо при цьому є невеликі височини, то висхідний потік може в 40 разів перевищити висоту височини.

Знання вітрового режиму, на основі якого визначається вітрове завантаження в залежності від гранично допустимих величин вітру за різними азимутами, дозволяє правильно вибирати старти при експлуатації грунтових аеродромів, де зльоти і посадки можуть бути організовані в декількох напрямках. Крім цього, вітровий режим в районі аеродрому зумовлює умови можливого зменшення шкідливого впливу пилу непрямим шляхом, тобто відповідним розрахунком інтервалів часу між зльотами і посадками виходячи з часу знесення хмари пилу в сторону.

Тумани, хмарність та прозорість атмосфери і їх роль у визначенні умов польотів повітряних суден. Тумани і хмарність сильно ускладнюють експлуатаційну роботу аеродромів, створюючи нельотні періоди, що приводять до порушення регулярності польотів. Вони різко обмежують горизонтальну і вертикальну видимість і роблять неможливою експлуатацію аеродромів без обладнання ЗПС і повітряних суден спеціальною апаратурою для посадки в умовах поганої видимості.

Утворення туманів пов'язане головним чином з охолодженням приземного шару повітря. За своєю фізичною природою туман подібний хмарі. Часто одне явище переходить в інше. Там, наприклад, коли туман піднімається, то він перетворюється на низькі розірвано-шаруваті хмари. І, навпаки, хмари, що знижуються до поверхні землі, сприймаються як явище туману.

Хмарність зазвичай оцінюється за десятибальною шкалою. При закритості неба до 2/10 означає, що при хмарності від 0 до 2 небо ясне, при закритості від 3/10 до 7/10 – напівясне і при закритості 8/10-10/10 - похмуре. Дані щодо хмарності даються метеостанціями за результатами багаторічних щоденних ранкових, денних та вечірніх спостережень.

Прозорість атмосфери залежить головним чином від чистоти повітря, тобто вмісту в ньому зважених частинок, і від оптичної однорідності повітря. Вплив останньої незначна, і практично її в аеродромних умовах можна не враховувати. Зважені частки, тверді і рідкі, завжди знаходяться в атмосфері, але кількість їх залежить від різних умов і не всюди однакова. Надзвичайно несприятливі щодо засмічення повітря пилуваті і лесовидні грунти. На аеродромах, розташованих на таких грунтах, утворюється поверхневий шар непов'язаних, дуже рухливих частинок пилу. Значні скупчення пилу, диму, сажі, смоли, газів, часток різних кислот, солей, зустрічаються над великими містами, промисловими центрами, великими залізничними станціями, а також і поблизу них. Аеродроми, що розташовані з підвітряного боку таких пунктів, щодо видимості знаходяться в значно гірших умовах, ніж аеродроми на навітряній стороні.

Оцінка видимості і прозорості атмосфери на аеродромі дає можливість встановити експлуатаційні умови польотів повітряних суден і в першу чергу на аеродромах, що недостатньо обладнані засобами посадки, де як і раніше злободенним залишається питання про застосування спеціального обладнання з розгону туманів, хмар у період інтенсивних польотів повітряних суден.