в облачных системах каких фронтов чаще происходят поражения вс электрическими разрядами

Полет в условиях разрядов атмосферного электричества

При полетах в грозовой зоне на ВС могут оказывать воздейст­вие разряды атмосферного электричества, что влияет непосредст- ltd 1110 I lil )ффеМ Ш1МОГП. JICIIIoM IKC’IIJiyiliimiUI и II ряде случаен ирииодит к нон in KHonci i и К) особых ситуаций.

Молнии — электрические разряды возникают между частями облаков, облаком и землей, облаком и самолетом, который заря­жается статическим электричеством от облаков, осадков и заря­женных частиц, уносимых реактивными струями двигателей.

Для возникновения электрических зарядов необходимо, чтобы в облаке существовало неоднородное электрическое поле. Если его напряженность меньше некоторого критического значения, то раз­ряда между частями облака не происходит. Самолет имеет собст­венный электрический заряд, поэтому при его перемещении в об­лаке напряженность может превысить критическое значение, след­ствием чего будет электрический разряд в самолет.

Состояния облачности во время полетов можно разделить на две категории: электрически неактивные (негрозовые) с малой ве­роятностью электрического разряда в самолет и электрически ак­тивные (грозовые), в которых эта вероятность весьма велика. В кучево-дождевых облаках малой активности молнии, как прави­ло, не возникают, однако если вблизи такого облака окажется са­молет с большим электрическим зарядом, то он вызовет разряд на себя, т.е. разряд провоцируется самим самолетом. Наиболее веро­ятные условия для электрических разрядов в негрозовой облачно­сти существуют в тех ее местах, где температура воздуха близка к О °С.

Скоростные реактивные самолеты заряжаются интенсивнее, чем малоскоростные. Наибольшие по величине электрические за­ряды образуются на самолетах при полетах в кучево-дождевых, мощно-кучевых, высокослоистых и слоисто-дождевых облаках. Выполнение полетов ВС в грозовой зоне строго регламентирова­но. Экипажам категорически запрещено преднамеренно входить в мощно-кучевую и кучево-дождевую облачность. Однако избежать поражения ВС разрядом удается не всегда, так как молнии могут поражать и вне таких зон, когда экипаж заблаговременно не видит признаков высокой электризации атмосферы по маршруту. По­этому принимая решение на вылет, командир ВС должен учиты­вать характер гроз (внутримассовые, фронтальные), расположение и перемещение грозовых (ливневых) очагов, маршруты обхода. При подходе к грозовой зоне командир ВС должен оценить воз­можность продолжения полета и принять решение об обходе опасной зоны или о полете на запасной аэродром.

Вероятность поражения ВС электрическим зарядом зависит от высоты полета. На воздушных линиях малой и средней протяжен­ности вероятность поражения ВС оценивается величиной (0,4. 0,5)-10

Максимальное число поражений ВС электрическими разряда­ми происходит при полетах в диапазоне высот от 1500 до 3000 м (рис. 12.7). Более 90 % ВС поражаются разрядами в районе аэро­дрома на этапах набора высоты и снижения. Вероятность пораже­ния повышается при наличии в конструкции заостренных элемен­тов.

Поражение электрическим разрядом ВС опасно как для его конструкции, так и для экипажа и пассажиров. Разряд оказывает на ВС индукционное, тепловое и механическое воздействия.

Индукционное воздействие обусловлено индукцией потенциала в электрических цепях ВС, находящихся вблизи разряда. Более 50 % повреждений и отказов вследствие воздействия разрядов при­ходится на авиационное и радиоэлектронное оборудование. К ним относятся отказы УКВ-радиостанций, систем «Курс — МП», радио­локатора, радиокомпаса из-за пробоя кабелей антенно-фидерных систем, нарушения изоляции монтажных проводов, выгорания штепсельных разъемов, повреждения входных контуров и т.д.

Рис. 12.7. Влияние высоты на разряды атмосферного электричества (цифры соответ­ствуют относительному числу случаев)

Тепловое воздействие проявляется в виде оплавления металла в местах удара разряда, оплавления и прожога диэлектрических об­текателей антенн и радиолокатора, оплавления заклепок и эле­ментов соединений по пути тока разряда, оплавления задних кро­мок рулей, элеронов, триммеров, выступающих датчиков и других элементов конструкции, а также расплавления обшивки в местах выхода тока. Искровой пробой внутри топливных баков или чрез­мерный перегрев их стенок может вызвать воспламенение топли­вовоздушной смеси.

Механические факторы электрических разрядов обусловлены тепловым и магнитным воздействиями в местах входа и выхода молнии, снижающими прочность материалов и деформирующими элементы конструкции. В результате воздействия набегающего потока деформация поврежденных элементов может возрастать, а прожоги в обшивке фюзеляжа и крыла увеличиваться.

Основными признаками сильной электризации самолета и по­вышенной вероятности разряда являются: шумовой фон с треском при радиообмене, беспорядочные перемещения стрелок радио­компасов, появление свечения на консолях крыла и оперения и лобовых стеклах кабины в ночное время.

Для снижения опасности разряда следует использовать элек­тростатические разрядники, разместив их в наиболее подвержен­ных формированию заряда местах. С помощью разрядников заряд стекает в атмосферу.

Анализ авиационных происшествий и их предпосылок, связан­ных с поражениями ВС разрядами атмосферного электричества, показывает, что основными их причинами являются:

по метеообеспечению — отсутствие в аэропортах метеорологи­ческих радиолокаторов или грозопеленгаторов, несовершенство технологии использования данных метеолокаторов, отсутствие обязательной устной метеоконсультации экипажей об опасных метеоявлениях;

по службе ОВД — разрешение на полеты при наличии грозо­вой деятельности по маршруту, неудовлетворительное руковод­ство экипажем при обходе и выходе из грозовых зон в районе аэродрома;

по летному составу — невыполнение экипажами требований ру­ководящих документов в части регламентирования полетов в слож­ных метеоусловиях.

69. Уровни автоматизации ВС: ручное управление

70. Уровни автоматизации ВС: полуавтоматическое управление

71. Уровни автоматизации ВС: автоматическое управление

Источник

Конспект лекции по курсу «Авиационная метеорология » (стр. 15 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

При подходе к зоне грозовой деятельности КВС по БРЛ должен заблаговременно оценить возможность пролета через эту зону и об условии полета сообщить диспетчеру. Для безопасности принимается решение об обходе грозовых очагов или полете на запасной аэро­дром.

Диспетчер, используя информацию метеорологической службы, и сообщения о погоде с бортов ВС, обязан информировать экипажи о характере грозовых очагов, их вертикальной мощности, направле­ний и скорости смещения и давать рекомендации о выходе из района грозовой деятельности.

При обнаружении в полете мощно-кучевых и кучево-дождевых облаков по БРЛ разрешается обходить эти облака на удалении не менее 15 км от ближайшей границы засветки.

Пересечение фронтальной облачности с отдельными грозовыми очагами может производиться в том месте, где расстояние между

границами засветок на экране БРЛ не менее 50 км..

Полет над верхней границей мощно-кучевых и кучево-дождевых опаков разрешается с превышением над ними не менее 500м.

Экипажам ВС преднамеренно входить в мощно-кучевые и кучево-дождевые облака и зоны сильных ливневых осадков запрещается.

При вылете, посадке и наличии в районе аэродрома мощно-кучевой, кучево-дождевой облачности, экипаж: обязан осмотреть с по­мощью БРЛ зону района аэродрома, оценить возможность взлета, посадки и определить порядок обхода мощно-кучевой, кучево-дождевой облачности и зон сильных ливневых осадков.

Полет под кучево-дождевой облачностью разрешается только днем, вне зоны сильных ливневых осадков, если:

— высота полета ВС над рельефом местности не менее 200 м и в горной местности не менее 600м;

— вертикальное расстояние от ВС до нижней границы облаков не менее 200м.

Электризация ВС и разряди статического электричества.

Явление электризации ВС заключается в том, что при полете в облаках, осадках за счет трения (капель воды, снежинок) поверх­ность ВС получает электрический заряд, величина которого тем больше, чем больше ВС и его скорость, а также чем больше коли­чество частиц влаги содержится в единице объема воздуха. Заряды на ВС могут появляться и при полете вблизи облаков, имеющих электрические заряды. Наибольшая плотность зарядов отмечается на острых выпуклых частях ВС, и наблюдается истечение электричества в виде искр, светящихся венцов, короны.

Чаще всего электризация ВС наблюдается при полете в кристаллических облаках верхнего яруса, а также смешанных облаках сред­него и нижнего ярусов. Заряда на ВС могут появляться и при поле­те вблизи облаков, имеющих электрические заряды.

В отдельных случаях электрический заряд, который имеет ВС, является одной из основных причин поражения ВС молнией в слоисто-дождевых облаках на высотах 1500 до 3000м. Чем больше толщина облачности, тем больше вероятность поражения.

Для возникновения электрических разрядов необходимо, чтобы в облаке существовало неоднородное электрическое поле, которое в значительной степени определяется фазовым состоянием облака.

Если напряженность электрического поля между объемными электрическими зарядами в облаке меньше критического значения, то разряда между ними не происходит.

При полете вблизи облака самолета, имеющего собственный элек­трический заряд, напряженность поля может достичь критического значения, тогда и происходит электрический разряд в самолет.

В слоисто-дождевых облаках молнией, как правило, не возникает, хотя в них имеются разноименные объемные электрические заряды. Напряженность электрического поля недостаточна, для возникновения молний. Но если вблизи такого облака или в нем окажется самолет с большим поверхностным зарядом, то он мажет вызвать разряд на себя. Молния, возникающая в облаке, попадет в ВС.

Методика прогноза опасных поражений самолетов электростати­ческими разрядами вне зон активной грозовой деятельности пока не разработана.

Для обеспечения безопасности полета в слоисто-дождевых облаках при возникновении сильной электризации самолета следует из­менить высоту полета по согласованию с диспетчером.

Поражение ВС атмосферным электрическим разрядом чаще происходит в облачных системах холодных и вторичных холодных фронтов, осенью и зимой чаще, чем весной и летом.

Признаками сильной электризации ВС являются:

— шумы и треск в наушниках;

— беспорядочное колебание стрелок радиокомпаса;

— искрение на стекле кабины экипажа и свечение кон­цов крыльев в темное время суток.

При пересечении вихрей самолет подвергается воздействию их вертикальных и горизонтальных составляющих, представляющих собой отдельные порывы, в результате чего нарушается равнове­сие аэродинамических сил, действующих на самолет. Возникают добавочные ускорения, вызывающие болтанку самолета.

Основными причинами турбулентности воздуха являются возникающие по каким-либо причинам контрасты температур и ско­ростей ветра.

При оценке метеорологической обстановки следует учитывать, что турбулентность может возникнуть при следующих условиях:

— при взлете и посадке в нижнем приземном слое из-за неоднородного нагревания земной поверхности, трения потока о поверхность земли (термическая турбулентность).

Такая турбулентность возникает в теплый период года и зависит от высоты солнца, и характера подстилающей поверхнос­ти, влажности и характера устойчивости атмосферы.

Если воздух сухой и устойчивый, а подстилающая поверхность бедна влагой, :то облака не образуются и в таких районах может быть слабая или умеренная болтанка. Распространяется она от земли до высоты 2500м. Максимум турбулентности приходится на послеполуденные часы.

Если воздух влажный, то при: восходящих потоках образуются облака кучевообразных форм (особенно при неустойчивой воздушной массе). В этом случае верхней границей турбулентности являются вершины облако в.

При пересечении инверсионных слоев в зоне тропопаузы и зоне инверсии над поверхностью земли.

Такого же, характера турбулентность возникает и в зоне фронтальных разделов, где наблюдаются большие контрасты температуры и скорости ветра:

— при полете в зоне струйного течения из-за перепада градиентов скорости;

Непосредственно над самой вершиной хребта скорость ветра обычно достигает наибольшей величины, особенно в слое высотой 300-500м над хребтом, и может быть сильная болтанка.

На подветренной стороне хребта самолет, попадая в мощный нисходящий поток, будет самопроизвольно терять высоту.

Влияние горных массивов на воздушные течения при соответ­ствующих метеорологических условиях распространяются до больших высот.

При переваливании воздушным потоком горного хребта образу­ются подветренные волны. Они образуются при:

— если воздушный поток перпендикулярен к горному хребту и скорость этого потока у вершины 50км/час. и более;

— если увеличивается скорость ветра с высотой:

Если переваливающий воздух богат влагой, то в той части, где наблюдаются восходящие потоки воздуха, образуются чечевице-образные облака.

В том случае, когда через горный хребет переваливает сухой воздух, образуются безоблачные подветренные волны и пилот может совершенно неожиданно встретить сильную болтанку (один из слу­чаев ТЯН).

В зонах сходимости и расходимости воздушных потоков при резком изменении потока по направлению.

Горизонтальная протяженность ТЯН может быть несколько сот км. а

толщина несколько сот метров. сот метров. Причем существует такая зависимость, чем интенсивнее турбулентность (а с ней связанная болтанка ВС), тем меньше толщина слоя.

При подготовке к полету по конфигурации изогипс на картах АТ-400, АТ-300 можно определить зоны возможной болтанки ВС.

В зависимости от ориентации точек в пространстве и направле­ния движения ВС относительно В1Ш различают вертикальный и гори­зонтальный сдвиги ветра.

Сущность влияния сдвига ветра состоит в том, что с увеличе­нием массы самолета (50-200т) самолет стал обладать большей инерцией, которая препятствует быстрому изменению путевой ско­рости, в то время как его приборная скорость меняется соответст­венно скорости воздушного потока.

Наибольшую опасность представляет сдвиг ветра, когда само­лет в посадочной конфигурации находится на глиссаде.

Критерии интенсивности сдвига ветра (рекомендованы рабочей группой

Источник

Препятствия для полета: сдвиг ветра, шквал, смерч, гроза, молния, ливень

Наблюдения показывают, что приблизительно 5 % гроз сопровождаются микро-порывами. Связанные с ними нисходящие воздушные потоки распространяются в зоне размерами от 500 м до нескольких километров. Когда такой поток достигает земли, он растекается в приземном слое воздуха в горизонтальной плоскости, иногда с образованием вихревых колец по границам зоны растекания. Показано формирование микро-порыва вертикальным нисходящим потоком (симметричный микропорыв).

Зона распространения вихревых колец достигает высоты 500 м над землей и покрывает площадь от 2 до 4 км в диаметре. Микро-порывы могут возникать и достигать поверхности земли без дождя в случае вирги. Образовавшийся на высоте дождь будет испаряться, вызывая тем самым охлаждение воздуха и, как следствие, нисходящий поток ветра.

Кучево-дождевые облака в зависимости от своего развития делятся на внутримассовые и фронтальные, а также ливневые и градовые. Облака отличаются не только интенсивностью и видами осадков, но и механизмом возникновения и развития.

В случае слабых усреднено-массовых кучево-дождевых облаков многочисленные капли, возникающие в результате конденсации и коагуляции, достигнув максимальных критических размеров, начинают выпадать из облака навстречу восходящим воздушным потокам. Когда эффект действия падающих капель превосходит эффект подъема воздуха, гроза затихает.

В сильных фронтальных кучево-дождевых облаках под влиянием СВ в средних и верхних слоях атмосферы восходящий поток может выгибаться. В таком случае тормозящее действие осадков уменьшается, поскольку они находятся вне наклона поднимающегося воздушного потока. При образовании наклоненного восходящего потока над относительно ровной местностью иногда возникают вращательные движения, в результате чего резко увеличивается вертикальная скорость, а вместе с ней и скорость вращения.

Исследования сильных гроз в 1990—2005 гг. показали, что они связаны с термодинамической неустойчивостью, обусловленной перегреванием приземного слоя воздуха, или неравномерным распределением по высоте адвекции тепла и холода, а также конвергенцией и дивергенцией воздушных потоков. При этом кучево-дождевые облака с градом, шквалами и торнадо (смерчами) возникают и развиваются тогда, когда в верхней части тропосферы наблюдаются струйные течения. В целом проведенные исследования свидетельствуют о том, что вместо общей картины распределения воздушных потоков под кучево-дождевыми облаками имеем лишь описание отдельных ее фрагментов, причем достаточно противоречивое.

Грозы и электрические разряды

Гроза — это комплексное атмосферное явление, которое характеризуется интенсивным возникновением конвективной облачности и сопровождается значительной турбулентностью, шквалами, смерчами, сдвигом ветра, осадками в виде дождя, снега, града, частыми электрическими разрядами и громом.

В любой момент времени в мире одновременно происходит около 180 отдельных гроз при разрядах молнии в среднем каждые 20 с.

Если для наземных объектов главную опасность представляют разряды облако- земля, то для объектов, находящихся в атмосфере, опасны молнии всех видов.

Процесс развития молнии в атмосфере начинается при определенных условиях. В частности, необходимо, чтобы напряженность электрического поля превысила некоторое предельное значение. Для грозовых зон 0,4 МВ/м несколько тысяч километров. Они характеризуются резко выраженными вертикальными потоками воздуха, турбулентностью, электрическим полем. Тем не менее зоны, опасные для полетов в СЬ, относительно небольшие по размерам, и во фронтальной облачности практически всегда существуют промежутки, достаточные для безопасного пролета ВС.

В метеорологии интенсивность осадков принято определять высотой столба воды, который выпал на горизонтальную поверхность на протяжении определенного времени. Например, дождь с интенсивностью 100 мм/ч является довольно сильным, хотя содержание воды в воздухе при этом составляет 2-3 г/м3. Измерения на протяжении одного часа дают существенно усредненные значения.

Относительно влияния ИЛО на аэродинамические характеристики ВС представляют интерес такие числовые характеристики, как интенсивность осадков, водность.

Источник

Электризация

Современные скоростные самолеты при полете в облаках слоистых форм и в зонах осадков (особенно в виде снега) подвержены поражению электрическими разрядами, причем конвективные формы облачности непосредственно в районе поражения не отмечаются. Совершенно очевидно, что атмосфера обладает электрическими свойствами. Так, находящиеся в воздухе пылинки, капли сконденсированной влаги, частицы осадков, кристаллы льда и др. имеют электрический заряд, по этой причине за счет трения выступающих частей воздушного судна о кристаллы происходит электризация ВС (рис.92). Электризации самолетов способствуют электрические свойства облаков, осадков, а также характеристика самого самолета и режим полета.

Рис. 92. Электрический заряд на самолете

На электризацию самолета существенное влияние оказывает и микроструктура облаков. Чем больше водность облаков, чем больше в облаке кристаллов, а не жидкой воды, тем сильнее электрические токи, заряжающие самолет. Поэтому особенно опасны мощно-кучевые, кучево-дождевые и плотные слоисто-дождевые облака. При длительном полете в высоко-слоистых и перисто-слоистых облаках также может произойти сильная электризация самолета. Повышенная электризация самолетов обычно в облаках большой вертикальной протяженности.

Разряд (стекание заряда с поверхности самолета) происходит за счет проводимости горячих выхлопных газов, срыва частиц облака или осадков с поверхности самолета и коронного разряда. Разница в скоростях заряда и разряда самолета обуславливает величину электрического заряда, оставшегося на самолете после его посадки.

Электрический заряд на самолете таит в себе двойную опасность. С одной стороны, в полете электрический заряд «провоцирует» разряд молнии в самолет даже в тех случаях, когда напряженность электрического поля (без самолета) в воздухе еще не достигла пробивной напряженности. С другой стороны, после посадки при заправке самолета топливом может проскочить искра между заправочным пистолетом и открытой горловиной топливного бака со всеми вытекающими отсюда последствиями. Поэтому во многих типах самолета предусмотрена система автоматического заземления фюзеляжа. А техник самолета после его заруливания на стоянку в первую очередь обязан заземлить самолет.

Самолет заряжается статическим электричеством от частиц облаков или осадков и несгоревшего топлива, а разряжается из-за проводимости атмосферы и струи выхлопных газов, срыва частиц облаков и осадков с самолета, а также токов коронного разряда через стекатели и заостренные части самолета. Сложная и неоднозначная зависимость заряжения самолета от указанных выше факторов не позволяет прогнозировать величину и знак заряда самолета. Поэтому в настоящее время решение задачи прогноза поражения самолетов разрядами статического электричества в облаках ограничивается оценкой возможности образования в них зон интенсивной электризации (ЗИЭ) и созданию некоторых рекомендаций по обеспечению безопасности полетов в них.

Характерными признаками интенсивной электризации ВС являются: возрастание шумового фона, треск при радиообмене на УКВ; сплошной сильный шум с беспорядочным треском, затрудняющим ведение радиосвязи на КВ диапазонах; коронарное свечение (разряды) на концах лопастей винтов, стенках фонаря кабины; беспорядочные перемещения (уходы) стрелки радиокомпаса на значительные углы (градусы).

Рекомендации по обеспечению безопасности полетов в условиях интенсивной электризации сводится к следующему:

— оценивать перед вылетом возможность интенсивной электризации самолета (вертолета) исходя из метеорологической обстановки;

— осуществлять постоянный радиолокационный обзор за перемещением облачности, избегать полетов в засветках от облаков;

— при обнаружении интенсивной электризации уменьшить уменьшить скорость полета и, по согласованию с органом ОВД, изменить высоту полета.

Вопросы для самопроверки:

1. Что называется электризацией ВС?

2. От каких факторов зависит величина электростатического заряда самолета?

3. Какие синоптические условия благоприятны для образования электризации?

4. Что является признаком интенсивной электризации?

5. Какие существуют рекомендации по выполнению полетов и обслуживанию воздушного движения в зонах электризации?

Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.007 сек.)

Источник

28. Условия поражения воздушных судов электрическими разрядами вне зон грозовой деятельности.

Подавляющее число случаев поражения воздушных судов электрическими разрядами (около 80 %) происходит в облаках вне зон грозовой деятельности: в системе слоистообразных облаков Ns-As, маскирующих конвективную облачность; в массиве облаков Ns-As при отсутствии конвекции; в слоисто-кучевых облаках.

Поражение воздушного судна электрическим разрядом непосредственно связано с наличием электрического заряда на его поверхности и происходит в результате взаимодействия заряженного воздушного судна с облаком, имеющим заряд, знак которого противоположен знаку заряда воздушного судна. Электрическое заряжение воздушного судна, возникшее в результате электризации, является существенным фактором поражения его электрическим разрядом.

Электрическое поле в атмосфере существует всегда. При отсутствии облаков, явлений погоды (осадков, тумана, дымки, метели) и при слабом ветре напряжённость электрического поля у поверхности земли составляет около 100 В/м и убывает с высотой в тропосфере по экспоненциальному закону. Появление в атмосфере облаков и осадков сильно изменяет её электрические характеристики: увеличивается проводимость, возникают сильные электрические поля.

Сильное электрическое поле, существующее у поверхности воздушного судна вследствие его заряжения, может, во-первых, изменить траекторию молнии, возникшей естественным путём; во-вторых, инициировать электрический разряд в облаке. Уменьшая электрический заряд воздушного судна, можно снизить вероятность поражения его электрическим разрядом.

Поражения воздушных судов электрическими разрядами вне зон грозовой деятельности чаще всего происходят при взлёте, наборе высоты и при снижении воздушных судов на высотах от 0,5 до 4,0 км в слоистообразных облаках при выпадении осадков. В горизонтальном полёте, например, при полёте по кругу, также может произойти поражение воздушного судна электрическим разрядом.

Продолжительность полёта воздушного судна в облаках и осадках перед возникновением электрического разряда составляет от нескольких десятков секунд до 15 мин, чаще всего 1-2 мин.

Наличие частиц осадков в облаке, смешанное фазовое состояние облака являются необходимыми условиями образования в нём зон высокой электрической активности.

При полёте ВС в электрически активных зонах облаков происходит быстрое увеличение напряжённости электрического поля вблизи пластмассовых обтекателей бортовых РЛС, концов крыльев и заострённых частей ВС. Именно в эти части ВС чаще всего происходят электрические разряды.

Электрические разряды в воздушное судно напоминают вспышку при электросварке и сопровождаются негромким хлопком. При разряде чаще всего повреждаются антенно-фидерные устройства, радиолокатор, выходит из строя радиосвязь. В корпусе воздушного судна при разряде часто прожигается отверстие размером от 1 до 20 см. Обычно это происходит в лобовой части корпуса, где оседает большая часть электрических зарядов. При разряде может нарушиться герметичность кабины экипажа, могут выйти из строя аэронавигационные и пилотажные приборы. Самолеты с турбореактивными двигателями поражаются электрическими разрядами примерно в три раза чаще, чем самолеты с турбовинтовыми двигателями.

Источник