Что называется сдвигом ветра
Сдвиг ветра
Сдвиг ветра (англ. Wind Shear) – векторная разность (или градиент) скоростей ветра в двух точках пространства, отнесенная к расстоянию между ними. Говоря проще, это изменение направления и(или) скорости ветра в атмосфере на очень небольшом расстоянии.
Это скрытое и труднопредсказуемое явление. Несмотря на его давнюю очевидность («воздушные ямы»), официальной авиационной метеорологией оно отрицалось (не без влияния аэродинамиков) вплоть до 70-х годов, когда заметно изменились ЛА (в основном увеличение массы и инертности), условия и интенсивность их эксплуатации. Увеличение частоты лётных происшествий при взлете и посадке по, казалось бы, необъяснимым причинам, заставило обратить внимание на это явление.
Элементарная сущность сдвига ветра в том, что если одна из составляющих турбулентного местного вихревого возмущения воздуха совпадает с направлением полета ЛА и его скорость сравнима с местной скоростью потока, обтекающего крыло, то происходит как бы его торможение(вплоть до нуля) или ускорение. Подъемная сила резко меняется, и ЛА, имеющий на посадке малые скорость и высоту, может заметно изменить траекторию движения, вплоть до падения.
Горизонтальные составляющие являются продолжением кольцевых струй горизонтально расположенных вихрей, имеющих и вертикальные составляющие. Поэтому можно, с достаточной точностью, оценивать сдвиг по изменению скорости ветра по высоте над небольшой площадью (зона взлета и посадки), неадекватному общему правилу равномерного изменения ветра с высотой. Одним из следствий зарождения или наличия сдвига является порывистость ветра. Сдвиг ветра как правило возникает вблизи или под кучево-дождевыми облаками, в зоне атмосферных фронтов, при наличии инверсии у поверхности земли, а также в горной местности и прибрежных районах.
Изменения направления и (или) скорости ветра в определенном слое атмосферы могут сочетаться с турбулентностью и(или) сильными вертикальными потоками воздуха, поэтому значительные сдвиги ветра относятся к категории опасных внешних воздействий среды (ОВВС).
ИКАО рекомендует следующую градацию сдвига ветра по признакам вертикального потока, то есть:
Согласно правилам полетов над территорией стран СНГ сильный сдвиг ветра, при котором запрещаются взлет и посадка, это 5 м/с на 30 м высоты.
Сдвиг ветра
Это скрытое и труднопредсказуемое явление. Несмотря на его давнюю очевидность («воздушные ямы»), официальной авиационной метеорологией оно отрицалось (не без влияния аэродинамиков) вплоть до 70-х годов, когда заметно изменились ЛА (в основном увеличение массы и инертности), условия и интенсивность их эксплуатации. Увеличение частоты лётных происшествий при взлете и посадке по, казалось бы, необъяснимым причинам, заставило обратить внимание на это явление.
Элементарная сущность сдвига ветра в том, что если одна из составляющих турбулентного местного вихревого возмущения воздуха совпадает с направлением полета ЛА и его скорость сравнима с местной скоростью потока, обтекающего крыло, то происходит как бы его торможение(вплоть до нуля) или ускорение. Подъемная сила резко меняется, и ЛА, имеющий на посадке малые скорость и высоту, может заметно изменить траекторию движения, вплоть до падения.
Горизонтальные составляющие являются продолжением кольцевых струй горизонтально расположенных вихрей, имеющих и вертикальные составляющие. Поэтому можно, с достаточной точностью, оценивать сдвиг по изменению скорости ветра по высоте над небольшой площадью (зона взлета и посадки), неадекватному общему правилу равномерного изменения ветра с высотой. Одним из следствий зарождения или наличия сдвига является порывистость ветра. Сдвиг ветра как правило возникает вблизи или под кучево-дождевыми облаками, в зоне атмосферных фронтов, при наличии инверсии у поверхности земли, а также в горной местности и прибрежных районах.
Изменения направления и (или) скорости ветра в определенном слое атмосферы могут сочетаться с турбулентностью и(или) сильными вертикальными потоками воздуха, поэтому значительные сдвиги ветра относятся к категории опасных внешних воздействий среды (ОВВС).
ИКАО рекомендует следующую градацию сдвига ветра по признакам вертикального потока, то есть:
Согласно правилам полетов над территорией стран СНГ сильный сдвиг ветра, при котором запрещаются взлет и посадка, это 5 м/с на 30 м высоты.
Сдвиг ветра
Полезное
Смотреть что такое «Сдвиг ветра» в других словарях:
Сдвиг ветра — изменение направления и (или) скорости ветра в пространстве, включая восходящие и нисходящие потоки (сдвиг ветра слабый до 2 м/с на 30 м высоты, умеренный от 2 до 4 м/с на 30 м высоты, сильный от 4 до 6 м/с на 30 м высоты, очень сильный 6 м/с и… … Официальная терминология
сдвиг ветра — Изменение направления и (или) скорости ветра в пространстве, включая восходящие и нисходящие потоки (сдвиг ветра слабый до 2 м/с на 30 м высоты, умеренный от 2 до 4 м/с на 30 м высоты, сильный от 4 до 6 м/с на 30 м высоты, очень сильный 6 м/с и… … Справочник технического переводчика
Сдвиг ветра — изменение направления и (или) скорости ветра в пространстве, включая восходящие и нисходящие потоки (сдвиг ветра слабый до 2 м/с на 30 м высоты, умеренный от 2 до 4 м/с на 30 м высоты, сильный от 4 до 6 м/с на 30 м высоты, очень сильный 6 м/с и… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
сдвиг ветра — Рис. 1. Схема воздушных потоков при прохождении грозового облака. сдвиг ветра атмосферное возмущение, при котором скорость ветра резко меняется по значению или (и) направлению вдоль траектории полёта летательного аппарата (рис. 1). С. в.… … Энциклопедия «Авиация»
сдвиг ветра — Рис. 1. Схема воздушных потоков при прохождении грозового облака. сдвиг ветра атмосферное возмущение, при котором скорость ветра резко меняется по значению или (и) направлению вдоль траектории полёта летательного аппарата (рис. 1). С. в.… … Энциклопедия «Авиация»
СДВИГ ВЕТРА — изменение ветра в пространстве, описываемое разностью скоростей ветра в двух точках пространства. Характеризует изменение скорости и направления ветра между этими точками. В зависимости от ориентации точек в пространстве различают вертикальный и… … Словарь ветров
ВЕРТИКАЛЬНЫЙ СДВИГ ВЕТРА — изменение вектора ветра с высотой. См. Вертикальный градиент скорости ветра … Словарь ветров
ЗОНЫ ВЕРТИКАЛЬНОГО СДВИГА ВЕТРА — участки крупномасштабной шероховатости пересеченного рельефа, горных гряд, цепей и т. п., над которыми вследствие трения возникают сильные завихрения и скорость ветра в приземном слое существенно меньше скорости на некоторой высоте. 3. в. с. в.… … Словарь ветров
струйное течение — в северном полушарии. Январь. струйное течение (СТ) в атмосфере сильный узкий поток с почти горизонтальной осью в верхней тропосфере или в стратосфере, характеризующийся большими вертикальными и горизонтальными сдвигами ветра и одним или… … Энциклопедия «Авиация»
струйное течение — в северном полушарии. Январь. струйное течение (СТ) в атмосфере сильный узкий поток с почти горизонтальной осью в верхней тропосфере или в стратосфере, характеризующийся большими вертикальными и горизонтальными сдвигами ветра и одним или… … Энциклопедия «Авиация»
Сдвиг ветра
Сдвиг ветра иногда испытывают пешеходы на уровне земли, когда они идут по площади к многоэтажке и внезапно сталкиваются с сильным ветровым потоком, обтекающим основание башни.
Содержание
Определение [ править ]
Под сдвигом ветра понимается изменение ветра на горизонтальном или вертикальном расстоянии. Пилоты самолетов обычно считают значительный сдвиг ветра изменением скорости полета по горизонтали на 30 узлов (15 м / с) для легких самолетов и около 45 узлов (23 м / с) для авиалайнеров на высоте полета. [3] Изменения вертикальной скорости более 4,9 узла (2,5 м / с) также квалифицируются как значительный сдвиг ветра для воздушных судов. Сдвиг ветра на малых высотах может иметь катастрофические последствия для воздушной скорости самолета во время взлета и посадки, и пилотов авиалайнеров обучают избегать любых микропорывов сдвига ветра (потери встречного ветра более 30 узлов [15 м / с]). [4] Обоснование этого дополнительного предостережения включает:
Сдвиг ветра также является ключевым фактором в создании сильных гроз. Дополнительная опасность турбулентности часто связана со сдвигом ветра.
Где и когда это строго наблюдается [ править ]
Погодные ситуации, при которых наблюдается сдвиг, включают:
Горизонтальный компонент [ править ]
Погодные фронты [ править ]
Рядом с береговой линией [ править ]
Сила ветра на суше почти вдвое превышает скорость ветра на суше. Это объясняется различиями в трении между сушей и прибрежными водами. Иногда бывает даже разница в направлении, особенно если местный морской бриз меняет ветер на берегу в светлое время суток. [11]
Вертикальный компонент [ править ]
Термальный ветер [ править ]
Уравнение теплового ветра :
Это уравнение в основном описывает существование струйного течения, западного потока воздуха с максимальной скоростью ветра, близкой к тропопаузе, которая (хотя другие факторы также важны) является результатом температурного контраста между экватором и полюсом.
Воздействие на тропические циклоны [ править ]
Вертикальный сдвиг ветра в условиях тропического циклона очень важен. Когда сдвиг ветра слабый, штормы, являющиеся частью циклона, растут вертикально, а скрытое тепло от конденсации выделяется в воздух непосредственно над штормом, способствуя развитию. Когда есть более сильный сдвиг ветра, это означает, что штормы становятся более наклонными и скрытое тепловыделение рассеивается на гораздо большей площади. [14] [15]
Воздействие на грозы и суровую погоду [ править ]
Сильные грозы, которые могут вызывать торнадо и ливни, требуют сдвига ветра, чтобы организовать шторм таким образом, чтобы гроза сохранялась в течение более длительного периода времени. Это происходит, когда приток шторма отделяется от его оттока, охлаждаемого дождем. Усиливающаяся ночная или ночная струя на малых высотах может увеличить потенциал суровой погоды за счет увеличения вертикального сдвига ветра в тропосфере. Грозы в атмосфере, в которой практически отсутствует вертикальный сдвиг ветра, ослабевают, как только они направляют границу оттока во всех направлениях, которая затем быстро перекрывает приток относительно теплого влажного воздуха и убивает грозу. [16]
Планетарный пограничный слой [ править ]
Влияние на полет [ править ]
Скольжение [ править ]
При приземлении также существует опасность сдвига ветра, особенно при сильном ветре. По мере того, как планер спускается через градиент ветра на конечном этапе захода на посадку, воздушная скорость уменьшается, а скорость снижения увеличивается, и времени для ускорения до контакта с землей недостаточно. Пилот должен предвидеть градиент ветра и использовать более высокую скорость захода на посадку, чтобы компенсировать его. [19]
Парашютный спорт [ править ]
Парящий [ править ]
Воздействие на пассажирский самолет [ править ]
Сильный поток от грозы вызывает быстрые изменения трехмерной скорости ветра чуть выше уровня земли. Первоначально этот отток вызывает встречный ветер, который увеличивает скорость полета, что обычно заставляет пилота уменьшать мощность двигателя, если он не знает о сдвиге ветра. Когда самолет входит в зону нисходящего потока, локальный встречный ветер уменьшается, уменьшая скорость полета самолета и увеличивая его скорость снижения. Затем, когда самолет проходит через другую сторону нисходящего потока, встречный ветер становится попутным, уменьшая подъемную силу, создаваемую крыльями, и оставляя летательный аппарат в режиме снижения с малой мощностью и низкой скоростью. Это может привести к аварии, если летательный аппарат находится слишком низко, чтобы выполнить восстановление до контакта с землей.
Парусный спорт [ править ]
Распространение звука [ править ]
Влияние на архитектуру [ править ]
На ветровые турбины действует сдвиг ветра. Вертикальные профили скорости ветра приводят к разным скоростям ветра у лопастей, ближайших к уровню земли, по сравнению с теми, которые находятся на вершине хода лопастей, что, в свою очередь, влияет на работу турбины. [33] Этот сдвиг ветра на малой высоте может создавать большой изгибающий момент в валу двухлопастной турбины, когда лопасти находятся в вертикальном положении. [34] Уменьшение сдвига ветра над водой означает, что более короткие и менее дорогие башни ветряных турбин могут использоваться на мелководье. [35]
Сдвиг ветра, микропорывы. Опасность влияния сдвига ветра на ВС на различных этапах полета. Действия экипажа ВС в случае попадания в условия сдвига ветра.
Сдвиг ветра – изменение направления и (или) скорости ветра в пространстве, включая восходящие и нисходящие потоки :
Слабый 6 м/с на 30 м высоты
Сдвиг ветра присутствует в атмосфере всегда, и это явление часто можно наблюдать. Примерами могут служить слои облачности на разных высотах, движущиеся в разных направлениях;
· шлейфы дыма, срезанные по высотам и движущиеся в разных направлениях;
· вращающиеся взвешенные частицы и/или капельки воды в относительно безобидных пылевых вихрях и чрезвычайно опасных водяных смерчах и торнадо;
· «стеноподобная» передняя кромка пылевых/песчаных бурь и деревья, клонящиеся во всех направлениях под внезапными порывами фронта шквалов.
Все эти видимые эффекты свидетельствуют о повсеместном присутствии в атмосфере сдвига ветра и явлений, которые его вызывают.
Микропорывы представляют серьёзную опасность для воздушных судов (самолётов и вертолётов) на этапах взлёта и захода на посадку, т.к. вызывают сильный сдвиг ветра, приводящий к потере высоты воздушным судном и возможному столкновению с земной поверхностью (или поверхностью воды). В 1985 году самолёт авиакомпании Delta Airlines потерпел катастрофу в Далласе из-за микропорыва, погибло 137 человек.
Условия возникновения.
При определённых условиях возникает поток нисходящего из грозового облака воздуха (15-20 м/с, зарегистрировано до 35 м/с), расходящийся в разные стороны при встрече с земной поверхностью (может давать векторное изменение скорости ветра до 180 км/час на расстоянии нескольких километров). Продолжается до пяти минут, при наибольшей интенсивности 2—3 минуты, диаметр зоны распространения — не более 4 км (обычно 1—3 км).
Микрошквалы наблюдаются под кучево-дождевыми облаками во вторую половину дня и ранним вечером в жаркую погоду, когда в слое нижних нескольких км атмосферы вертикальный градиент температуры воздуха близок к сухоадиабатическому (9.8°С/км). Высота нижней границы кучево-дождевых облаков обычно находится на большой высоте, от 3 до 5 км, толщина облаков невелика (3-4 км), радиолокационная отражаемость сравнительно небольшая (от 10 до 20 дБZ).
При влажных микрошквалах (когда дождь достигает поверхности земли) средняя точка росы в нижнем километровом слое атмосферы составляет 15. 23°С (удельная влажность 12-18 г/кг), при сухих (когда дождь практически не достигает земли, видны только полосы падения) 0. 14°С (удельная влажность 4-12 г/кг). Вертикальный градиент температуры воздуха от земли до уровня таяния при сухих микрошквалах равен 9-10 градусов на км, при влажных 7-8 градусов на км (из-за того, что уровень таяния в этом случае находится выше, чем нижняя граница облаков).
Общий ветер в нижней тропосфере при образовании микрошквалов обычно слабый (0-7 м/с), разных направлений (в основном от восточного до юго-западного), в средней тропосфере преобладает южный и юго-западный 5-10 м/с, на высоте 5 км юго-западный 10-13 м/с.
Серьезную опасность для ВС, выполняющих полеты на малой высоте, представляет сдвиг ветра – резкое и значительное изменение скорости и (или) направления ветра на малом расстоянии. Чаще всего сдвиг ветра вызывается температурной инверсией на малой высоте, когда холодный воздух застаивается в приземном слое, например в предгорных долинах, а теплые перемещаются над холодной воздушной массой.
Сдвиг ветра наблюдается преимущественно в ночное время и при интенсивной грозовой активности, ветра – шторм или шквал, вызывая значительную турбулентность, а иногда обледенение и град. Наиболее опасная форма сдвига ветра – шторм или шквал, образующийся главным образом в результате взаимодействия с поверхностью земли и бокового растекания мощного нисходящего ветрового потока.
Основная опасность сдвига ветра заключается в том, что помимо обычной турбулентности (болтанки) он вызывает резкое изменение воздушной скорости ВС, а не только путевой скорости, как это иногда считается. Действительно, пересекая за несколько секунд зону сдвига ветра, ВС попадает в область, где скорость ветра резко изменяется, а направление может быть даже противоположным (например, встречный ветер неожиданно становится попутным). Хотя подобная инверсия достаточно редка, но вполне реальна, особенно при интенсивной грозовой деятельности.
Важность сдвига ветра для авиации заключается в его воздействии на летные характеристики воздушных судов и, как следствие, в потенциально неблагоприятном влиянии на безопасность полетов. Хотя сдвиг ветра может присутствовать в атмосфере на всех высотах, его наличие на самом низком уровне – 500 м (1600 фут) – особенно важно для воздушных судов, производящих посадку и взлет.
На этапах начального набора высоты и захода на посадку значения воздушной скорости и относительной высоты воздушного судна близки к критическим, и поэтому воздушное судно особенно восприимчиво к неблагоприятному воздействию сдвига ветра. Научно доказано, что реакция воздушного судна на сдвиг ветра является чрезвычайно сложной и зависит от множества факторов, включая тип воздушного судна, этап полета, масштаб воздействия сдвига ветра относительно размеров воздушного судна, интенсивность и длительность воздействия сдвига ветра на воздушное судно.
Отрицательное влияние сдвига ветра обусловлено двумя основными обстоятельствами : резким изменением вектора скорости ветра и инертностью ВС.
В совокупности это приводит к резкому изменению воздушной скорости, изменению подъемной силы, значительной просадкой ВС.
Действие сдвига ветра зависит от разностей скоростей ветра, размеров ВС и от того, как оно управляется пилотом.
Сдвиг ветра может быть вертикальным при изменении вектора потока по высоте и горизонтальным – при изменении вектора в различных точках пространства на одном уровне.
Это метеоявление практически не измеряется с земли и не указывается в прогнозах. Аэродинамические исследования показали, что опасной зоной влияния сдвига ветра является интервал высот от 9 до 24 метров.
Когда встречный ветер уменьшается или попутный возрастает, воздушная скорость ВС уменьшается, что приводит к полету ниже глиссады и, следовательно, к приземлению до ВПП. И наоборот, если встречный ветер возрастает или попутный ветер уменьшается, то воздушная скорость ВС возрастает, полет осуществляется выше глиссады, что приводит к приземлению с перелетом. Боковая составляющая сдвига ветра приводит к смещению ВС с осевой линии полета. Горизонтальные сдвиги в основном вызываются особенностями рельефа, аэродромными сооружениями, движением воздуха в направлении с гладкой поверхности к сильнопересеченной.
Специфика управления полетом в условиях сдвига ветра обусловлена рядом усложняющих обстоятельств :
· необходимостью быстрого обнаружения и установления количественных характеристик изменения ветра;
· необходимостью экстренной оценки ситуации и выработкой решения;
· усложнением процесса пилотирования ВС.
Одним из направлений работы для повышения надежности пилотирования в условиях сдвига ветра является разработка бортовых систем о сигнализации сдвига ветра, которая предусматривает создание аппаратуры, которая давала бы возможность судить о сдвиге ветра в точке нахождения ВС в реальном масштабе времени.
Способ быстрого обнаружения сдвига ветра при заходе на посадку предусматривает индикацию мгновенного ускорения, определяемого по разности воздушной скорости и путевой.
При взлете и заходе на посадку необходимо :
· увеличить расчетные скорости в соответствии с требованиями РЛЭ;
· осуществлять повышенный контроль за изменением поступательной и вертикальной скоростей и немедленно парировать возникающие отклонения от расчетных параметров и заданной траектории полета;
· при заходе на посадку немедленно уйти на второй круг с использованием взлетного режима и следовать на запасной аэродром, если для выдерживания заданной глиссады снижения требуется увеличение режима работы двигателей до номинального и (или) после полета.
· ДПРМ вертикальная скорость снижения увеличилась на 3 м/с и более расчетной;
· взлет и заход на посадку в условиях сильного сдвига ветра запрещается.
Примечание: Сдвиг ветра (Windshear) представляет собой значительную потенциальную опасность при полетах на малых высотах. Если ВС попадает в условия сдвига ветра (Windshear) или нисходящий поток, корректирующие действия должны быть предприняты немедленно для исключения опасного появления или увеличения вертикальной скорости снижения.
При наличии информации о сдвиге ветра на взлете или посадке КВС обязан оценить
его интенсивность и направление, используя режим Windshear системы EGPWS, и принять решение о взлете или продолжении захода на посадку.
Взлет и заход на посадку при умеренном сдвиге ветра 4 kt per 100ft до 8 kt per 100ft (2-4 м/c на 30 м высоты) и максимальных полетных весах не рекомендуется, а в условиях сильного сдвига ветра 8 kt per 100ft and more (4 м/с и более на 30 м высоты) запрещается.