Курсовая работа по дисциплине: «Авиационная метеорология»

1.ОПАСНЫЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ, И ИХ ВЛИЯНИЯ НА БЕЗОПАСНОСТЬ ПОЛЁТОВ.
1.1 ГРОЗА
Воздушное судно и экипаж подвергаются риску сильных восходящих и нисходящих потоков внутри и в непосредственной близости от кучево-дождевых облаков, а также возможных ударов молнии в воздушное судно.
Грозовая ситуация – синоптическая ситуация, характеризующаяся наличием мощных кучевых и кучево-дождевых облаков, но без гроз. При этом вероятность грозы составляет 30-40%
Необходимыми условиями для возникновения грозового облака является наличие условий для развития конвекции или другого механизма, создающего восходящие потоки запаса влаги, достаточного для образования осадков, и наличия структуры, в которой часть облачных частиц находится в жидком состоянии, а часть – в ледяном. Конвекция, приводящая к развитию гроз, возникает в следующих случаях.




Рис.1. Возникновение Грозы.
При неравномерном нагревании приземного слоя воздуха над разной подстилающей поверхностью. К примеру, над водной поверхностью и сушей из-за различий в температуре воды и земли. Также при перемещении холодных воздушных масс на теплую земную поверхность и над прогретой сушей летом (местные или тепловые грозы).Над крупными огородами интенсивность конвекции существенно выше, чем в окрестностях города. При подъёме или вытеснении тёплого воздуха холодным на атмосферных фронтах.
Атмосферная конвекция на атмосферных фронтах существенно интенсивнее и почаще, чем при внутримассовой конвекции. Часто фронтальная конвекция развивается одновременно со слоисто-дождевыми облаками и осаждаемыми осадками, что маскирует образующиеся кучево-дождевые облака.При подъеме воздуха в районах горных массивов. Даже маленькие возвышенности на местности приводят к усилению образования облаков (за счет вынужденной конвекции). Высокие горы создают особенно сложные условия для развития конвекции и почти всегда увеличивают ее повторяемость и интенсивность. Все грозовые облака, независимо от их типа, последовательно проходят 3 стадии: кучевое облако, зрелое грозовое облако, распад.
1.2 Турбулентность
Можно сказать, что турбулентность – это самое неприятное явление, связанное с самолетами. Далеко не каждый сумеет сохранить самообладание, когда в воздухе самолет начинает трясти и подкидывать из стороны в сторону. Но как утверждают специалисты, турбулентность в полете – естественный процесс. Он известен с того момента, как человек начал осваивать воздушное пространство.
Что же такое турбулентность? Это физическое свойство атмосферы, в которой постоянно изменяются давление, температура, направление и скорость ветра. Из-за этого воздушные массы становятся неоднородными по своему составу и плотности. И когда самолет проходит через них с очень большой скоростью, в салоне создается вибрация, которая и вызывает неприятные ощущения.
Для самого самолета турбулентность безвредна. При проектировании расчётных нагрузок этот параметр всегда принимается во внимание, и всегда закладывается намного больший запас прочности и надежности на случай даже самых непредвиденных ситуаций. Кстати, по статистике за последние 25 лет не произошло ни одного случая авиакатастрофы из-за попадания самолета в зону турбулентности. Хотя через нее на разных этапах полета проходят 87-90% из всех совершающихся авиарейсов.
Турбулентность может возникать и при ясном небе, но чаще возникает в условиях облачности, при движении самолета через море. Как правило, турбулентность легко прогнозируема, и пилоты обязательно сообщат о необходимости занять свои места и пристегнуть ремни безопасности. Важно следовать этим указаниям, потому что при сильной тряске можно получить серьезную травму, ударившись о спинку находящегося перед вами кресла или упав в проходе.
Турбулентность
Самолёт, пролетающий сквозь грозовое облако (залетать в кучево-дождевые облака запрещается), обычно попадает в болтанку, бросающую самолёт вверх, вниз и в стороны под действием турбулентных потоков облака. Атмосферная турбулентность создаёт ощущение дискомфорта для экипажа самолёта и пассажиров и вызывает нежелательные нагрузки на самолёт. Турбулентность измеряется разными единицами, но чаще её определяют в единицах g — ускорения свободного падения 1g=9,8м/с² Шквал в 1g создаёт опасную для самолётов турбулентность. В верхней части интенсивных гроз зарегистрированы вертикальные ускорения до 3g.
1.3 Туман
Густой туман и плохая видимость мешают диспетчерам физически видеть летательное средство и аэропорт в целом. В туманную погоду авиадиспетчеры переключаются на радары и начинают работать в режиме низкой видимости. В туманную погоду авиадиспетчеры переключаются на радары и начинают работать в режиме низкой видимости. Все самолеты при таких условиях используют курсоглиссадную систему, которая направляет их к взлетно-посадочной полосе. Между воздушными судами увеличивают расстояние.
Туман является очень опасным атмосферным явлением. В случае, когда горизонтальная видимость уменьшается до нескольких десятков метров, создаются неблагоприятные условия для работы авиационного, автомобильного и железнодорожного транспорта, а также высоковольтных линий электропередач. «Одно из метеорологических условий образования тумана - это наличие инверсии в нижнем приземном слое атмосферы. Что такое инверсия? Обычно температура с высотой понижается на 0,6 градуса на 100 метров. Но бывают ситуации, которые связаны с интенсивным выхолаживанием приземного слоя, когда образуется инверсия, то есть приземный слой становится холоднее, чем на высоте, предположим, 300-500 метров. В итоге получается, что вот этот слой как бы заперт. Выше него все загрязнения, которые раньше поднимались вверх и растворялись, заперты в нижнем приземном слое»
1.4. Сильные ливневые осадки
В ливнях (ливневый дождь) ухудшаются аэродинамические характеристики ПС и характеристики работы силовой установки, что опасно при взлете ограниченных ЗПС и горных аэродромов.
Наружное проявление влияния ливневого дождя на полет ПС подобен воздействию нисходящих воздушных потоков.Ливневый снег в основном приводит к электризации поверхности ПС и появлению незначительных помех в радиообмене и работе радиокомпаса. Проведенные исследования и анализ влияния сильного ливневого дождя на ПС, входящего на посадку с полностью выпущенными средствами механизации крыла, показывают, что ливневый дождь значительно ухудшает аэродинамические характеристики ПС. Ударяясь о НД, капли дождя передают ему определенное количество движения назад и вниз по поводу траектории снижения. Пленка образующейся на поверхности ПС дождевой воды приводит к некоторому увеличению его массы. Кроме того, при ударе о поверхность ВС дождевые капли создают неровности на его несущих поверхностях. Все это вызывает ухудшение аэродинамических характеристик ПС (увеличивается общее аэродинамическое сопротивление, уменьшается подъемная сила) и создает угрозу безопасности полета.
Документами ICAO и ГС ГА запрещается взлет ПС, на котором есть шероховатость поверхности. Даже такие малые неровности, как прилипшие насекомые, не удалены с поверхности ВС снег, пыль, выступающие заклепки и т. п., являются причинами ухудшения аэродинамических характеристик ВС.
Ухудшение аэродинамических показателей зависит от интенсивности выпадения осадков. Интенсивность дождя характеризуется толщиной выпадающего в течение часа слоя воды. Очень высокая интенсивность дождя принимается равной 2000 мм/ч, высокая – 1500 мм/ч, сильная – до 1000 мм/ч, умеренная – 500 мм/ч.
Общее увеличение лобового сопротивления транспортного самолета составляет (по данным ICAO) 10 и 50% при интенсивности дождя, равной 100 и 2000 мм/ч соответственно.
Снижение подъемной силы, вызываемое неровностями водяной пленки, покрывающей несущие поверхности и другие элементы НД, оценивалось на основе экспериментальных данных. Было обнаружено значительное (до 34%) уменьшение подъемной силы при высокой интенсивности дождя. При этом отмечалось: значительное снижение углов атаки (на 3–5°) и уменьшение скоростей полета (на 18–37 км/ч), в которых происходило вал ВС; уменьшение подъемной силы на 20-30%, что сопровождалось изменением угла атаки сваливания самолета на 3-5°, а уменьшение этого угла на 1-3° было связано с уменьшением подъемной силы на 10-15%. Кроме того, при высокой интенсивности дождя предкрылки оказываются неэффективными. При уменьшении угла атаки сваливания в условиях ливневого дождя ВС может упасть в штопор прежде, чем включаются устройства предупреждения о приближении ВС к сваливанию.
Результаты исследования показали, что роль сдвига ветра при грозе в некоторых авиационных происшествиях была значительно преувеличена и что воздействие сильного дождя на подъемную силу и аэродинамическое сопротивление при взлете, заходе на посадку представляют большую угрозу для безопасности полетов. При сильной и даже умеренной интенсивности ливневых осадков уменьшается видимость наземных ориентиров (в редких случаях она может составлять менее 400 м) из-за недостаточной эффективности стеклоочистителей. При высоких температурах и низких давлениях, когда лобовое сопротивление ВС увеличивается до 40 %, потребная тяга двигателей может оказаться меньше располагаемой не только для набора высоты, но и для выполнения горизонтального. полета в посадочной конфигурации
Запрещаются взлеты, заходы на посадку и посадки на аэродроме, над которым или вблизи которого возникла гроза средней и большой силы; Взлет, заход на посадку и посадка могут быть произведены на ВПП, находящуюся вне зоны грозовой деятельности и вызванного ею фронта порывов и сильных ливневых дождей.
1.5.Пыльная (песчаная) буря
Ухудшение прозрачности атмосферы способствует созданию помех для движения авиации, судоходству и других видов транспорта и нередко является причиной крупных транспортных чрезвычайных ситуаций. Загрязнение воздуха пылью оказывает вредное воздействие на живые организмы и растительный мир, ускоряет разрушение металлоконструкций, сооружений и имеет ряд других отрицательных последствий.
Пыль содержит жесткие аэрозоли, которые образуются в процессе выветривания земной породы, лесных пожаров, вулканических извержений и других природных явлений; жесткие аэрозоли промышленных выбросов и космическую пыль, а также частицы в атмосфере, образующиеся в процессе дробления при взрывах.
По происхождению пыль подразделяется на космическую, морскую, вулканическую, золовую и промышленную. Постоянное количество космической пыли составляет менее 1% от общего содержания пыли в атмосфере. В образование пыли морского происхождения моря могут участвовать только путем отложения солей. В заметной форме это проявляется изредка и на небольшом удалении от берега.
Пыль вулканического происхождения – один из более значимых загрязнителей атмосферы. Заливая пыль образуется в результате выветривания земной породы, а также при пыльных бурях. Промышленная пыль – одна из основных составляющих воздуха. Ее содержание в воздухе определяется развитием индустрии и транспорта и имеет выраженную тенденцию к росту. Уже сейчас во многих городах мира создалось опасное положение вследствие запыленности атмосферы промышленными. Особенностями шквальных бурь являются быстрое, почти внезапное, образование, крайне непродолжительная деятельность (несколько минут), быстрое окончание и нередко значительная разрушительная сила. Например, в течение 10 мин скорость ветра может возрасти с 3 м/с до 31 м/с. Пылевые бури не только вздымают огромные массы песка и пыли в тропосферу – наиболее «беспокойную» часть атмосферы, где постоянно дуют сильные ветры на разных высотах (верхняя граница тропосферы в экваториальной зоне находится на высотах примерно 15–18 км, а в средних широтах – 8–11 км). Они перемещают по Земле колоссальные массы песка, который может перетекать под действием ветра наподобие воды. Встречая небольшие препятствия на своем пути, песок образует величественные холмы, называемые дюнами и барханами. Они имеют самую разнообразную форму и высоту. В пустыне Сахаре известны дюны, высота которых достигает 200–300 м. Эти гигантские волны песка на самом деле перемещаются на несколько сотен метров в год, медленно, но неуклонно наступая на оазисы, засыпая пальмовые рощи, колодцы, поселения.