Безопасность полетов

75

Безопасность полетов

1. РОЛЬ АВИАЦИОННЫХ РУКОВОДИТЕЛЕЙ В ОБЕСПЕЧЕНИИ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ

За сравнительно короткий срок авиационная промышленность США стала крупнейшей отраслью индустрии страны. Сейчас выпускаются самолеты, скорость которых превышает скорость звука, появились самолеты вертикального взлета, и уже недалеко то время, когда будут созданы летательные аппараты для полетов на Луну и на другие планеты. Однако наряду с этими огромными успехами следует отметить и тот факт, что до сих пор еще слишком мало внимания уделяется выработке конкретных и действенных правил обеспечения безопасности движения самолетов в воздухе и на земле. Повышение безопасности полетов является жизненной необходимостью, поскольку оно служит делу укрепления доверия общественности к авиации.

Безопасность движения самолетов на земле и в воздухе--это важнейший вопрос, касающийся не только транспортной и военной авиации, но также и частной. На всех этапах создания самолета вопросам обеспечения безопасности полетов уделяется самое большое внимание.

Пристальное изучение проблемы безопасности полетов показывает, что многие существующие правила и положения по обеспечению безопасности уже устарели. Если вместо них будут выработаны и внедрены в практику новые правила, отвечающие современным условиям, то это можно будет считать одним из величайших достижений авиации за все время, прошедшее с тех пор, как поднялся в воздух первый самолет.

Повышение безопасности полетов -- прямая обязанность авиационных руководителей и летного состава, которые должны объединить свои усилия для достижения максимальных успехов в этой области. Многие считают, что абсолютная безопасность полетов -- вещь, практически неосуществимая. Может быть, это и так, но тем не менее мы должны стремиться к тому, чтобы уменьшить количество летных происшествий, аварий и ненужных жертв. Для того чтобы самолет и дальше все прочнее входил в жизнь общества, руководители авиации должны чувствовать свою ответственность в этом отношении и должны стремиться к тому, чтобы превратить в реальность всеобщее желание в отношении максимальной безопасности полетов.

Авиационные руководители непосредственно отвечают за состояние и разработку правил обеспечения безопасности полетов для руководимых ими организаций. В некоторых случаях, например в авиакомпаниях и военной авиации, работа руководства в этой области значительно облегчается в связи с применением правил и инструкций, издаваемых правительством. В области же торговой и промышленной авиации, где действует сравнительно мало правил и инструкций по производству полетов, руководители, как правило, не имеют опыта управления авиацией и не могут определить, что необходимо для обеспечения безопасности полетов, связанных с деятельностью, характерной именно для каждой данной компании (торговой, промышленной и пр.). Однако если поручить одному из членов руководства компании всесторонне и реалистически изучить проблему безопасности полетов по обслуживанию данной компании и энергично внедрить результаты его труда в практику полетов, то этим путем можно было бы обеспечить максимально возможную безопасность полетов самолетов компании.

Безопасность полетов тесно связана с деятельностью. руководства. Без активного участия руководства любая самая эффективная программа обеспечения безопасности полетов не сможет быть полностью осуществлена. Решающим условием успешного осуществления программы предупреждения летных происшествий на земле и в воздухе является серьезное отношение к ней со стороны руководителей авиационной организации. Руководство должно не только разрешить и одобрить проведение в жизнь такой программы, но и организовать ее осуществление, а также контролировать ход ее выполнения. Если руководители хотят, чтобы такая программа была проведена успешно, они должны добиваться ее выполнения.

Авиационные руководители должны требовать постоянной и активной борьбы с летными происшествиями во всех звеньях организации. Это требование может быть разумно выполнено только в том случае, если руководство хорошо знакомо с наиболее эффективными методами анализа причин аварии и борьбы с потенциальными авариями, независимо от того, что является причиной аварии: недостаточная тренировка летного состава или же недостатки, лежащие в конструкции или в эксплуатации материальной части самолета. Руководители должны быть уверены в эффективности и ценности такой программы. Обеспечение безопасности полетов самолетов всех родов авиации, как гражданской, так и военной, не может считаться вопросом второстепенного значения. Повышение безопасности полетов ведет к уменьшению потерь и убытков, а следовательно, к большей эффективности работы авиации.

Руководство вопросами подготовки и тренировки летного состава, технического обслуживания материальной части, наземных средств обеспечения полетов и т. д. может быть поручено специальным отделам во главе с их начальниками; обеспечение же безопасности полетов--это общий вопрос, требующий объединенных усилий ответственных руководителей всех областей авиации. Инициатива в проведении программы обеспечения безопасности должна исходить от исполнительного органа, и ход выполнения программы должен контролироваться представителем высшего руководящего органа.

«Таким образом, в отношении борьбы с летными происшествиями должна быть намечена определенная линия, которая исходит из признания того, что борьба с аварийностью является важнейшей задачей руководящих органов, что в этой борьбе должны быть достигнуты определенные результаты и что для этой цели требуются совместные 'усилия всех работников организации. Высшее руководство должно официально поставить в известность всех работников об этой своей линии. Одновременно должны быть разъяснены детали программы борьбы за безопасность полетов и условия ее выполнения. Должно быть также указано, какой организации поручается проведение этой программы в жизнь, а также лицо из руководящего состава, на которое возложена ответственность за ее выполнение. Текст программы должен быть вывешен на витринах и стендах организации, помещен в печати или же разослан в виде письма соответствующим работникам организаций..

2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КИСЛОРОДА В ПОЛЕТЕ

Кислород необходим для работы двигателя самолета; он необходим также для функционирования человеческого организма. Недостаток кислорода для человека можно сравнить с недостатком горючего в двигателе самолета -- без него наступает критическое состояние, грозящее аварией.

Во многих организациях можно найти пилотов, которые, не задумываясь, летают без кислородного прибора на высотах более 3000 и даже 4500-м. Беспечность, выработавшаяся в течение ряда лет у пилотов в отношении пользования кислородом в «опасной зоне» на высотах от 3000 до 4500 м, происходит от целого ряда причин, основной из которых является незнание пилотами той опасности, которую представляет собой полет без кислорода. Только немногие пилоты, которые испытали на себе вредное действие кислородного голодания, сознают эту опасность. Наиболее опасным действием кислородного голодания является чувство успокоения и благодушия, появляющееся у пилота вследствие помутнения сознания, подобно тому как это бывает у человека, принявшего большую дозу алкоголя. Пилот чувствует себя «исключительно хорошо» и совершенно не сознает того, что его рассудок парализован, а координация его движений нарушена. В тяжелых случаях кислородного голодания человек теряет память, и тогда процесс его мышления почти прекращается.

Действие больших высот на человека выражается: 1) в кислородном голодании (аноксия); 2) в расширении газов внутри организма; 3) в потребности прочистить (для выравнивания давления) среднее ухо и носовые синусы; 4) в выделении из крови растворенных в ней газов и 5) в чувстве холода, усиливающемся с высотой.

В полете кислородное голодание начинается с высоты 1500 м, но, за исключением ухудшения зрения при слабом освещении, пилот не замечает никаких изменений до высоты примерно 3000 м- У физически крепких людей на высоте 5500 м может временно помутиться сознание, но они быстро приходят в себя; физически слабые люди могут обнаруживать признаки кислородного голодания на более малых высотах. Основными симптомами кислородного голодания являются: 1) потеря способности здравого суждения и отсутствие понимания опасности; 2) ложное чувство успокоения; 3) ослабленное внимание, тенденция делать ошибки; 4) сужение поля зрения и ухудшение слуха; 5) вялость и неловкость движений; 6) отсутствие эмоционального равновесия и 7) сильное ослабление зрения в условиях плохой видимости и ночью.

Есть два способа обеспечения пилота достаточным для дыхания количеством кислорода. Первый способ--это герметизация кабины или использование герметического костюма (военные пилоты). Этот способ обеспечивает сравнительно высокое давление воздуха как внутри, так и вне организма. Другой способ основан на использовании кислородного аппарата, подающего кислород в легкие под давлением, немного превышающим наружное давление. Поскольку организм не может выдержать неограниченного повышения внутреннего давления, существует предельная высота применения кислородного прибора. Эта высота равна 12 500 м, в крайнем случае -- 13 500 м. Герметическими кабинами оборудованы самолеты авиационных компаний и некоторое количество военных машин. Пилоты остальных самолетов для получения достаточного количества кислорода на больших высотах должны пользоваться кислородными приборами.

«Золотые» правила пользования кислородом

Не летай выше 3000 м без запаса кислорода на самолете.

Пользуйся кислородом в каждом полете, если «ка-бинная высота» превышает 3000 м.

Пользуйся кислородом при всех продолжительных полетах, если «кабинная высота» приближается к 3000 м.

Отправляясь в продолжительный ночной полет, начинай пользоваться кислородом с земли, если «кабинная высота» превышает 1500 м.

Не летай с похмелья. Высота плохо сказывается на организме в таком состоянии.

Перед высотным полетом не принимай таких лекарств, как сульфонамидные препараты, аспирин, антигистаминные средства, производные каменноугольного дегтя, средства против воздушной болезни и, конечно, алкоголь.

Принимай решение о пользовании кислородом на основании показания высотомера, а не своих чувств.

Регулярно проверяй исправность кислородного прибора [51].

3. РАЗМЕЩЕНИЕ ГРУЗОВ НА САМОЛЕТЕ

При размещении груза необходимо учитывать два фактора: полетный вес самолета и положение его центра тяжести. Конструкция некоторых самолетов легкого типа обеспечивает сохранение центровки самолета в допустимых пределах при любом размещении груза допустимого веса, однако большинство самолетов имеет свою строго определенную схему размещения грузов.

Неправильное размещение грузов вызывает: 1) снижение летных качеств самолета при перегрузке и 2) ухудшение управляемости самолета при смещении центра тяжести. Увеличение полетного веса приводит к увеличению инертности и понижению скороподъемности самолета, а также к увеличению критической скорости, наивыгоднейшей скорости для набора высоты, длины разбега при взлете и длины пробега при посадке. Если пренебречь увеличением наивыгоднейшей скорости для набора высоты, то характеристики набора высоты еще более ухудшатся; если же при этом не учитывать изменения других факторов, то результаты могут быть катастрофическими.

Управляемость большинства современных самолетов при смещении центра тяжести за допустимые пределы в сильной степени изменяется. В случае крайней передней центровки величина потребной силы, которую необходимо приложить для увеличения или уменьшения воздушной скорости, резко возрастает. При этом эффективность рулей при уменьшении скорости («задирание носа») на посадке резко снижается. В случае передней центровки, выходящей за допустимый предел, при посадке приходится пользоваться мотором. По мере перемещения центра тяжести назад продольная управляемость самолета улучшается, а величина усилий, необходимых для управления самолетом, уменьшается. В случае же выхода центра тяжести за крайнюю границу при полете на малых скоростях может появиться обратное действие рулей. Кроме того, при смещении центра тяжести назад выше допустимого предела, увеличивается минимальная скорость, при которой можно управлять самолетом в случае отказа мотора. Это происходит вследствие уменьшения корректирующего момента из-за сокращения расстояния между рулем поворота и центром тяжести.

Хотя указанное выше изменение характеристик самолета при смещении центра тяжести за допустимые пределы, по существу, не зависит от веса, тем не менее с увеличением веса управление или восстановление управления самолетом при таких центровках становится чрезвычайно трудным вследствие ненормальной управляемости и увеличения инерции самолета.

В авиации проблема сохранения центровки наиболее остро стоит в отношении одновинтовых вертолетов вследствие весьма малых допустимых отклонений от нормы и полного нарушения управляемости при выходе центра тяжести за крайние пределы. Сказанное также относится и к летающим лодкам.

4. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА НА МОЩНОСТЬ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

В последние годы широко обсуждался вопрос о влиянии температуры и влажности воздуха на мощность двигателя и летные данные самолета. При сравнительно большом полетном весе, который допускается для транспортных самолетов в настоящее время, режим взлета часто оставляет желать лучшего, поэтому недопустимо или допустимо только самое незначительное снижение мощности двигателя в целях сохранения запаса мощности на случай отказа одного из моторов. Установлено, что при повышении температуры и влажности воздуха мощность двигателя падает, и это должно соответствующим образом учи-» тываться при расчете полетов, требующих большой взлетной мощности двигателей.

Чтобы подвести базу под наши рассуждения, попытаемся объяснить причины изменения мощности в зависимости от температуры и влажности воздуха и показать способы приблизительной оценки величины этого изменения.

Изменение мощности двигателя связано главным образом с количеством кислорода, поступающего в двигатель. Мощность поршневого двигателя создается в результате сгорания топлива в цилиндрах двигателя. Этот процесс может протекать только за счет кислорода воздуха. Горючее, обычно в виде паров жидкости, может при необходимости подаваться в цилиндры в количествах значительно больших, чем требуется для нормального сгорания. В то же время максимальное количество воздуха, которое может быть подано в цилиндры, резко ограничено. При прочих равных условиях мощность двигателя в основном зависит от веса кислорода, содержащегося в воздухе, поступающем в цилиндры. Температура и влажность влияют на параметры воздуха, что сказывается на мощности двигателя.

Рассмотрим сначала влияние на мощность двигателя температуры воздуха. Снижение мощности в данном случае вызывается главным образом уменьшением плотности воздуха вследствие повышения его температуры. Известно, что с увеличением температуры плотность, или вес определенного объема газа, уменьшается пропорционально его абсолютной температуре. Когда температура воздуха на 10° F (^5° С) выше температуры по стандартной атмосфере на уровне моря, равной 59° F (15° С), плотность воздуха уменьшается примерно на 2%; соответственно уменьшается и вес кислорода, содержащегося в единице объема воздуха. В то'же время более теплый воздух гораздо легче проходит через карбюратор, всасывающие патрубки, клапаны и пр., в результате чего величина снижения мощности двигателя, вызванного уменьшением плотности воздуха при его нагревании, уменьшается вдвое.

Теоретические выводы, подтвержденные на испытательном стенде, показывают, что для данной высоты, данного числа оборотов и давления наддува повышение температуры входящего воздуха на 10° F влечет за собой снижение мощности приблизительно на 1%. Следовательно, у самолета DC-3 (С-47) с моторами PWR-1830-92, расчетная мощность которых равна 1200 л. с. каждого, при взлете с аэродрома, расположенного на уровне моря, при температуре воздуха 90°F (32° С) мощность двигателей снизится на 3% (36 л. с. на каждый двигатель).

При работе двигателя с наддувом при полностью открытом дросселе отмечается дополнительное влияние изменения температуры на мощность двигателя. С повышением температуры воздуха давление, которое могло бы быть создано в цилиндрах с помощью нагнетателя, уменьшается. Таким образом, максимальный наддув, который достигается при полностью открытом дросселе в жаркий день, будет ниже, чем наддув, получаемый при тех же условиях в обычный средний день. Общая же потеря мощности двигателя будет складываться из потери за счет уменьшения давления наддува и потери за счет изменения плотности воздуха.

Величина изменения мощности под влиянием повышения температуры воздуха при работе двигателя с полностью открытым дросселем зависит от характеристики нагнетателя, а также от атмосферного давления и давления наддува, поэтому она трудно поддается определению. Для двигателя PWR-1830-92, например, при работе на полном дросселе на высоте несколько более расчетной повышение температуры на 10° F вызывает уменьшение давления наддува приблизительно на 0,25 дюйма (6 мм) рт. ст. Поскольку изменение давления наддува для этого двигателя на 1 дюйм (25,4 мм) рт. ст. соответствует изменению его полезной мощности на 25 л. с, а 0,25 дюйма будет соответствовать примерно% л. с, то повышение температуры на 10°F при указанных выше условиях приведет к уменьшению полезной мощности двигателя примерно на 6 л. с. В процентном отношении эффективная мощность двигателя при работе с полностью открытым дросселем при повышении температуры на 10° F будет составлять 99% от (1200--6), или 1182 л. с; общая потеря мощности при этом будет равна 18 л. с, или 1,5%.

Прежде чем закончить рассмотрение вопроса о влиянии температуры воздуха на мощность двигателя, необходимо указать, что температура воздуха влияет также на температуру двигателя, которая в свою очередь оказывает влияние на мощность двигателя как и плотность воздуха. Однако количественное выражение этого влияния для каждого отдельного двигателя потребует более точных данных о температуре отдельных цилиндров, чем те данные, которые можно получить в эксплуатационных условиях. Но поскольку основные показатели мощности получены во время работы мотора при температурах, близких к предельным, то очевидно, что снижения мощности можно ожидать только при температурах, превышающих предельные значения.

Переходя к вопросу о влиянии влажности воздуха на мощность двигателя, необходимо прежде всего установить, что мы понимаем под влажностью. Обычная вода, содержащаяся в воздухе в виде дождевых капель или даже микроскопических частичек влаги,, образующих туман, не вызывает снижения мощности двигателя. Наоборот, вода в таком сконденсированном состоянии при определенных условиях может использоваться для борьбы с детонацией горючей смеси при больших давлениях наддува. Это так называемый «впрыск воды». Вода, которая нас интересует в связи с рассматриваемым вопросом, находится в воздухе в газообразном состоянии, т. е. в виде паров.

Количество водяных паров, которое может быть поглощено воздухом, изменяется в зависимости от температуры воздуха. При повышении температуры воздуха количество содержащихся в нем водяных паров может увеличиться; в любой момент времени содержание водяных паров в воздухе характеризуется следующими четырьмя величинами: удельной влажностью, относительной влажностью, точкой росы и упругостью пара. Удельная влажность указывает на количество граммов водяного пара, содержащееся в 1 кг влажного воздуха; измеряется она в г/кг.

Относительной влажностью называется отношение веса воды, содержащейся в единице объема воздуха, к весу того максимального количества воды, которое может содержаться в единице объема воздуха при данной температуре (выражается в%). Точкой росы называется температура, при которой воздух полностью насыщается содержащимися в нем водяными парами. Упругость водяного пара--это та часть атмосферного давления, которая создается за счет содержания в воздухе паров воды. Упругость пара измеряется в миллиметрах ртутного столба.

Значения удельной влажности и упругости пара используются обычно при инженерных расчетах, а относительная влажность и точка росы--главным образом для характеристики влажности воздуха,

Признавая значительность влияния влажности воздуха на мощность двигателя Комитет гражданской авиации постановил, что начиная с 1951 года в формулярах на все двигатели, предназначенные для установки на транспортных самолетах, необходимо указывать мощность на всех высотах с учетом поправки на относительную влажность, равную 80% при температурах, соответствующих данным стандартной атмосферы.

При повышении влажности воздуха происходит вытеснение сухого воздуха и кислорода негорючими парами воды, что приводит к снижению мощности двигателя. Кроме того, снижение мощности происходит в результате обогащения горючей смеси (горючее--сухой воздух) или, точнее, в результате увеличения соотношения «горючее-- кислород» в смеси, а также в результате влияния паров воды на интенсивность горения смеси. Влияние обогащения смеси на мощность зависит от характеристик данного типа двигателя, и поэтому его точное количественное определение не является простым делом.

Суммарное влияние явлений вытеснения кислорода и снижения интенсивности горения смеси при повышении влажности воздуха на мощность двигателя можно приблизительно оценить, введя поправочный коэффициент влажности (в%), который получается из квадрата температуры точки росы (в градусах Фаренгейта), деленного на 1000. Эта практическая формула применима для температур точки росы не свыше 80° F (~~27° С). Для более высоких температур при вычислении коэффициента влажности следует вводить поправку, равную 3% на каждые 10° F сверх 80° F (~27°С).. Например, для температуры точки росы 40° F (~4,5° С) приблизительный коэффициент влажности будет равен 40²: 1000=1,6%. Для температуры точки росы, равной 90° F, коэффициент влажности вычис-" ляется следующим образом:

Как указано выше, эта формула не учитывает влияния обогащения смеси на мощность двигателя, поскольку это обогащение можно зачастую отнести за счет намеренного обогащения горючей смеси при работе двигателя на больших мощностях с целью его охлаждения. Горючая смесь, подаваемая в двигатель при взлете, богаче наивыгоднейшей смеси, при которой двигатель дает наибольшую мощность; падение мощности происходит в результате дальнейшего обогащения смеси, вызываемого вытеснением сухого воздуха парами воды.

Поскольку этот эффект зависит от характеристик двигателя, характеристик карбюратора и величины относительной влажности, трудно вывести общую формулу для его количественной оценки. Можно только сказать, что снижение мощности двигателя, получаемое за счет обогащения смеси, имеет второстепенное значение по сравнению с тем снижением, которое происходит вследствие влияния первых двух факторов. Кроме того, влиянием обогащения смеси можно пренебречь в двигателях, работающих с «впрыском воды», в которых горючая смесь доводится до оптимального состава с целью получения максимальной мощности.

Вообще говотэя, поправка на влажность для данной точки росы с высотой увеличивается очень незначительно: при увеличении высоты на 1200 м она равна приблизительно 1%. Такая величина изменения мощности двигателя не играет существенной роли, и ею можно пренебречь. Чтобы подытожить все сказанное, подсчитаем эффективную мощность двигателя PWR-1830 во время взлета с полностью открытым дросселем с аэродрома, расположенного на высоте 1200 м над уровнем моря, при температуре воздуха 85° F (^30° С), превышающей стандартную на 40° F, и при точке росы 70°F (~21° С) (соответствующей относительной влажности 80%).

А. Влияние температур

Эффект плотности: 1% на 10°F=4,0%, или 48 л. с.

Эффект полностью открытого дросселя:

0,25 дюйма рт. ст. на каждые 10°F=1,0 дюйма рт. ст., или 35 л. с. Б. Влажность.

Эффект вытеснения кислорода и снижения интенсивности горения: 70²: 1000=4,9%, или 59 л. с.

Эффект обогащения смеси (принимаем 50% мощности от полученной в пункте 3) ^-30 л. с.

Общее снижение мощности двигателя=162 л. с.

Эффективная мощность двигателя, вычисленная для данных условий, составляет: 1200--162=1038 л. с.

В рассмотренном случае в результате влияния температуры и влажности воздуха произошло снижение мощности двигателя на 162 л. с. Однако при взлете самолета в этих условиях потребная мощность будет больше обычной на величину, превосходящую 162 л. с. Увеличение же потребной мощности приведет к уменьшению избыточной мощности, которая определяет взлетные качества самолета. Из всего сказанного можно сделать вывод, что в жаркий и влажный день самолет на взлете будет «вялым» [20].

5. ПОГОДА

Грозы

Л. Общие положения

ВВС США совместно с ВМФ, Бюро погоды и Национальным консультативным комитетом по авиации (НАКА) участвовали в программе по изучению гроз, известной под названием «Грозовой проект». Ниже мы касаемся результатов этого изучения, а также данных ряда других работ по этому вопросу исключительно в разрезе, интересующем пилота. Поэтому основное внимание здесь уделено возмущению воздушных масс при грозах.

В. Что такое гроза?

Ежедневно около 44 ООО гроз бушуют над землей. Не менее 1800 гроз возмущают земную атмосферу каждую минуту, и не менее 100 молний сверкает в секунду. По данным Института земного магнетизма Карнеги, общая мощность этих молний в расчете на душу населения США составляет около 2 л. с.

Источником зарождения гроз являются обычные кучевые облака, которыми часто бывает усеяно небо в середине лета. При нагревании воздуха равновесие атмосферы нарушается. В атмосфере существует тенденция к восстановлению равновесия и возвращению в устойчивое состояние. Чем сильнее нарушено равновесие атмосферы, тем более интенсивное перемещение воздушных масс требуется для его восстановления и тем интенсивнее идет образование кучевых облаков больших размеров. Гроза -- это видимый глазом перелом в состоянии атмосферы в сторону восстановления нарушенного равновесия.

В. Опасность грозы для полетов

Возмущение воздушных масс во время грозы является одним из самых опасных явлений для самолета и пилота. Броски самолета в возмущенном воздухе даже при наличии у самолета необходимой устойчивости и при высокой технике пилотирования летчика зависят не только от максимальной силы отдельных потоков воздуха, но также от последовательности, частоты и силы всех потоков, действующих на самолет.

Резкая и непрерывная смена скорости и направления потоков воздуха является причиной той беспорядочной болтанки, которая знакома каждому, кто летал в возмущенном воздухе. Болтанка самолета похожа на тряску, которую испытывала бы автомашина, едущая по железнодорожным шпалам. Резкие порывы ветра с большим градиентом скорости могут сильно увеличить нагрузки, действующие на самолет. Эти нагрузки увеличиваются с возрастанием скорости порыва и скорости самолета.

Перемещение воздушных масс в виде мощных вертикальных восходящих или нисходящих потоков является неотъемлемым спутником грозы. Однако они не представляют большой опасности для самолета в отношении испытываемых им нагрузок.

Скорости движения воздуха в этих потоках намного превышают скорости порывов ветра, но поскольку ускорения, обусловливаемые вертикальными потоками, намного меньше ускорений, обусловливаемых порывами ветра, то и вызываемые ими перегрузки значительно меньше. Следовательно, постоянные воздушные потоки менее опасны, чем порывы.

Однако попытка пилота сохранить постоянную высоту в условиях сильных потоков воздуха может явиться первым шагом на пути к серьезной опасности.

Во время полетов с целью изучения грозовых явлений иногда отмечались вертикальные воздушные потоки, скорость которых достигала 30 м/сек, и самолет в таких воздушных потоках терял сразу до 600 м или набирал 1800 м высоты. Величина изменения высоты полета могла бы быть меньшей, если бы пилот принимал соответствующие меры. Однако он отдавался воле течения воздушных масс не только для того, чтобы возможно точнее измерить скорость воздушных потоков, но и потому, что такие его действия отвечают правильной технике пилотирования.

Попытки сохранить высоту во время грозы ведут к опасному увеличению действующих на самолет перегрузок.

По мере развития грозового очага сила порывов и вертикальных потоков воздуха изменяется. При приближении стадии дождя их скорость увеличивается, а в стадии рассеивания уменьшается. Максимальная скорость порывов и вертикальных потоков достигается в стадии превращения кучевых облаков в грозовые с выпадением дождя. К сожалению, не найдено методов для определения того, в какой стадии развития находится грозовой очаг в каждый данный момент.

Часто высказывается мнение о том, что нисходящие потоки воздуха могут прижать самолет к земле или даже разбить его о землю. Однако за все то время, в течение которого проводилось изучение гроз, самолеты, которые летали в основном на высоте 1800 м (за исключением отдельных случаев полетов в облаках на высоте 1500 м), не теряли высоты более 600 м. Под грозовым облаком сила нисходящих потоков значительно меньше, чем внутри него.

Самолеты несколько раз встречали и без труда пересекали грозовое облако, называемое «шкваловым воротником», о котором часто упоминается в авиационной литературе. Это облако встречалось на высоте около 1800 м, но поскольку на этой высоте не отмечалось сколько-нибудь значительной турбулентности воздушных масс, то можно сделать заключение, что «шкваловый воротник» не является таким опасным, каким его обычно считают.

Донесения пилотов, участвовавших в полетах по изучению грозовых явлений, показывают, что степень турбулентности воздушных масс на разных высотах различна. Приводим шесть высот, расположенных в порядке убывания степени турбулентности воздуха:

Высота, ла Турбулентность

4200--6000 Сильная

7500--8700 Умеренно-сильная, много снега

6000--7500 От умеренно-сильной до умеренной

3000--4200 Временами сильная, большей же частью

умеренная

1800--3000 От умеренной до незначительной

1800 и ниже Незначительная, временами умеренная

Г. Техника пилотирования, в условиях грозы

Пилотам военной и гражданской авиации в полетах приходится часто сталкиваться с грозами. Не всегда в таких случаях имеется возможность обойти грозовую зону. Отдельные грозовые зоны и промежутки между ними особенно трудно определить в ночном полете. Иногда же грозовой фронт имеет настолько большую протяженность, что миновать его невозможно и пилот вынужден его пробивать.

Если самолет оборудован радиолокатором кругового обзора, пилот, пользуясь им, может маневрировать и таким образом облегчить условия прохождения самолета через грозовую зону. Предварительные данные, полученные при изучении гроз, указывают на значительную разницу в средней силе порывов и интервалах между ними в зоне отражения радиоимпульсов и вне этой зоны. Средняя скорость порывов ветра, отмеченных в зоне отражения, на 12% больше средней скорости порывов, отмеченных на удалении более 3 км от зоны. Средний интервал между порывами ветра колебался от 300 м внутри зоны до 900 м в Ъ км от нее. Таким образом, в зоне отражения радиоимпульсов турбулентность воздуха сильнее, чем в окружающей ее области. Из 1000 порывов ветра в зоне отражения порывы скоростью более 6 м/сек отмечались в среднем 18 раз, тогда как вне зоны -- только 2 раза. Однако не все самолеты имеют радиолокационное оборудование.

Прочность конструкции большинства военных и гражданских транспортных самолетов позволяет им летать в грозу при условии сохранения пилотом в полете правильного положения самолета и скорости. Одной из основных причин повреждения конструкции самолета является потеря управляемости самолета в результате потери скорости и последующий резкий набор скорости. Перед входом в грозу пилот должен:

Привести самолет в готовность.

Установить требуемый режим полета.

Приближение грозы можно определить по усиливающемуся треску в наушниках. Пилот должен снизить скорость до рекомендуемой для полета в условиях грозы и продолжать полет, выдерживая такой режим. Причем это следует сделать заблаговременно. Пилот должен держать самолет в полной готовности к любой случайности. Он должен,проверить работу приборов, освещение приборной доски и кабины, обогрев трубки Пито и карбюратора, кислородное оборудование и антиобледенительную систему, привязные ремни, положение высотного корректора, регулятора оборотов, сектора газа и пр. Таким образом, перед входом в грозовую зону пилот должен быть уверен, что все приборы и оборудование работают исправно. Это является залогом успешного пробивания грозового фронта.

Наибольшую опасность представляет случай неожиданного попадания в грозовую зону во время полета в облаках по приборам.

Совершая полет в условиях грозы, пилот должен по возможности сохранять горизонтальное положение самолета. Полет в этом случае должен совершаться в основном по гироскопическим приборам и указателю воздушной скорости. Барометрические же приборы в это время могут часто давать неправильные показания вследствие резких изменений давления.

Для сохранения режима горизонтального полета пилот должен пользоваться главным образом авиагоризонтом. Самолет под действием мощных вертикальных потоков воздуха может быстро потерять или набрать несколько сот метров, но если при этом пилот будет как можно реже пользоваться рулем глубины, то самолет успешно преодолеет сильнейшую грозу.

Пересекая грозовое облако, пилот не должен стремиться увеличивать скорость. Большая скорость особенно опасна в это время для тяжелых и высокоскоростных самолетов, так как пилот может непроизвольно поставить самолет в критическое положение. Легко себе представить, каков будет результат, если у машины с высоко задранным носом под действием внезапного порыва ветра угол атаки настолько увеличится, что произойдет резкая потеря скорости. Пилот должен пользоваться сектором газа только в случае превышения верхнего или нижнего допустимых пределов скорости. Следует помнить, что в сильный дождь показания указателя скорости могут быть занижены иногда на 100 км/час вследствие частичного блокирования приемного отверстия трубки Пито каплями воды.

Сохранение режима горизонтального полета возможно до тех пор, пока авиагоризонт не «разболтался». Если это случится, то пилот окажется в тяжелом положении, будучи вынужден вести самолет при помощи указателя поворота и указателя скорости.

За все время полетов но программе изучения гроз не отмечено ни одного случая отказа гироскопических приборов. При этом следует отметить, что с таким же результатом па самолетах были испытаны как вакуумные, так и электрические авиагоризонты.

Д. Действие пилота при полете в условиях грозы

Полеты, проводившиеся по программе «Грозовой проект», убедительно доказывают, что пилоты, имеющие необходимый опыт и достаточно здравого смысла, владеющие техникой полета по приборам, могут на современных самолетах безопасно летать в условиях грозы.

Примечание. Большинство пилотов предпочитает, однако, почти в каждом случае, когда есть такая возможность, обходить грозовую зону. На легких самолетах типа «Каб», «Стинсон», «Бонанза» и даже на легких двухмоторных самолетах ни в коем случае нельзя пытаться входить в грозовую зону. Разворот на 180° при приближении к району грозы все еще остается в настоящее время лучшим решением пилота любого типа самолета.

Для успешного выполнения полета в условиях грозы пилот должен:

1. Перед взлетом:

а) Заглянуть в инструкцию с целью восстановления в памяти рекомендуемых скоростей для прохождения зоны грозы.

б) Произвести тщательный анализ метеорологической обстановки с целью выяснения районов возможных и вероятных гроз.

в) Подготовить план полета с учетом выводов, сделанных при анализе метеорологических условий полета.

г) Выбрать для полета высоту с наименьшей турбулентностью воздуха.

д) Произвести полный осмотр самолета и убедиться в исправности всех пилотажных приборов, радиои навигационного оборудования, обогрева трубки Пито и карбюратора, освещения приборной доски, кислородного оборудования, привязных ремней, антиобледенительной системы лопастей винта и крыльев и т. д.

Приближаясь к грозовой зоне:

а) Привести самолет в готовность.

б) Сбавить скорость до рекомендуемой величины.

Увеличить обороты для улучшения гироскопической стабилизации. При полете на реактивном самолете выпустить воздушные тормоза, которые удерживают самолет от быстрого набора скорости при необычных положениях.

в) Отрегулировать богатую смесь. Включить обогрев трубки Пито и карбюратора.

г) Разарретировать гироскопические приборы и проверить правильность их показаний. Проверить вакуумное давление и запомнить расположение переключателя помп.

д) При пользовании автопилотом убедиться в том, что управление рулем глубины выключено, о) Подтянуть привязные ремни.

ж) Выключить все радиоприборы, которые нельзя использовать из-за помех. Убедиться в том, что выпускная антенна убрана.

з) Если полет происходит ночью, то включить освещение в кабине или же надеть темные очки, чтобы уменьшить ослепляющее действие молнии.

В зоне грозы:

а) Сосредоточить внимание на управлении самолетом.

б) Быть готовым к сильной болтанке, выпадению осадков, к молнии и т. п.

в) Пользоваться рекомендуемыми приемами техники пилотирования в условиях грозы (см. стр. 95, «Техника пилотирования в условиях грозы», * пункт Г).

г) Держать первоначально взятый Курс. Это обеспечит наиболее быстрый выход из грозовой зоны. Изменять курс следует только в случаях крайней необходимости.

д) Помнить, что трезвый расчет, соблюдение вышеуказанных правил, и прежде всего здравый смысл и разумное предвидение, обеспечат безопасность полета в грозу [16]. Е. Обнаружение грозы с помощью радиолокатора. 1. Служба радиолокационной информации Администрации гражданской авиации и ПВО ВВС США.

Здесь будет рассмотрен порядок получения самолетом данных об опасных грозовых зонах, а также помощи при обходе таких районов от радиолокационных станций ПВО.

а) Порядок использования радиолокационных средств ПВО.

Хотя Командование ПВО готово обеспечить обслуживание гражданских самолетов радиолокационной информацией во всех районах США, где имеются радиолокационные средства ПВО, использование этих средств регулируется соглашениями, которые заключаются центрами диспетчерской службы Администрации гражданской авиации с Командованием ПВО. В настоящее время такие соглашения уже^ заключены следующими районными диспетчерскими центрами: Чикаго, Сен-Луи, Миннеаполис, Канзас-Сити, Альбукерк, Сан-Антонио и Форт-Уэрт. Диспетчерские центры Атланта, Мемфис и Цинциннати временно обслуживаются только радиолокационной станцией в Ноксвилле. Администрация гражданской авиации и Ассоциация воздушного транспорта в срочном порядке подготавливают заключения целого ряда подобных соглашений.

б) Назначение.

В задачу экспериментальной Службы радиолокационной информации ПВО входит сообщение самолетам сведений о метеорологической обстановке, представляющей опасность для самолетов. Эта служба не связана с Бюро погоды США или Метеорологической службой ВВС. Она имеет свои особые задачи, которые состоят в том, чтобы сообщать самолетам сведения о грозовых зонах и их размерах и указывать маршруты полета для обхода наиболее опасных участков грозового фронтас

в) Ответственность.

Основной задачей ПВО является оборона территории США от нападения с воздуха. Участие радиолокационных станций ПВО в проведении указанных экспериментальных работ ни в коей мере не снимает ответственности с командования ВВС и ПВО за выполнение их основных задач.

Ответственность за управление движением самолетов в воздушном пространстве района, обслуживаемого радиолокационными станциями ПВО, лежит на Администрации гражданской авиации. Командование ПВО не несет за это никакой ответственности. Вся ответственность за принятие решений при полетах вне районов обслуживания Службой радиолокационной информации ПВО лежит целиком на пилотах.

Служба радиолокационной информации может существовать только при условии, что ее деятельность не мешает выполнению основной задачи, стоящей перед ПВО, и работе диспетчерской службы Администрации гражданской авиации и если она может быть обеспечена имеющимися техническими средствами.

г) Порядок обслуживания.

Если пилоту самолета' необходимо получить сведения от радиолокационной службы информации, он посылает ей вызов через соответствующий диспетчерский центр. Связь самолета с диспетчерским центром осуществляется по каналу, который используется обычно для передач донесений о местоположении самолета, получения разрешений и пр. в том районе, в котором находится самолет.

Диспетчерский центр передает полученный от самолета запрос соответствующему центру наведения авиации ПВО.

Если радиолокационная станция ПВО по какой-либо причине не может дать самолет требуемые сведения, то начальник центра наведения авиации ПВО отвечает диспетчерскому центру только одним словом: «невозможно». После получения такого ответа связь прекращается без дальнейших объяснений.

При согласии начальника центра наведения авиации ПВО на передачу требуемых сведений самолету центр диспетчерской службы дает разрешение самолету связаться по радио с радиолокационной станцией, указав при этом пилоту частоту, на которой он должен ожидать вызова. Радиолокационная станция вызывает самолет следующим образом: «(Позывной самолета), Я Служба радиолокационной информации ВВС (за этим следует просьба передать свой пароль или опознавательный маневр, если это требуется)».

После того как самолет опознан, начальник центра наведения сообщает пилоту необходимые сведения об опасных грозовых районах и по его просьбе дает курсы для обхода грозовой зоны или же курсы для свободного прохода между грозовыми районами. Эти данные сообщаются самолету радиолокационной станцией только по согласовании с центром диспетчерской службы. Если начальник центра наведения считает, что местоположение самолета определить невозможно или же по каким-либо причинам самолету нельзя сообщить требуемые сведения, то с радиолокационной станции передается слово «невозможно», после чего связь прекращается.

Пилот должен также поддерживать связь с радиолокационной станцией на соответствующей контрольной частоте. Если же это невозможно, пилот должен немедленно переключиться на радиочастоту, используемую обычно для управления воздушным движением. Передачу на этой частоте пилот должен вести в следующих случаях: 1) если на этой частоте он может установить связь с радиолокационной станцией; 2) по получении сигнала «невозможно» или 3) после того как радиолокационная станция закончила передачу своих сообщений.

Если необходимо проверить подлинность самолета, то начальник центра наведения может запросить пилота произвести опознавательный маневр. Обычно для его выполнения требуется всего полминуты.

Если есть возможность, радиолокационная станция сообщает самолету курс, с которым возможен обход грозы, или же курс для относительно безопасного прохода через грозовую зону. Однако в любом случае, независимо от того, воспользуется пилот данными ему радиолокационной станцией указаниями или нет, ответственность за безопасность самолета лежит на нем.

После передачи необходимых сведений самолету или по просьбе соответствующего центра диспетчерской службы центр наведения сообщает последнему местонахождение самолета путем указания расстояния и направления относительно определенных условленных ориентиров. Это помогает диспетчерской службе определить местонахождение самолета.

10) Радиочастота, используемая для прямой связи между самолетом и радиолокационной станцией, контролируется радиолокационной станцией только в том случае, когда из центра диспетчерской службы поступило сообщение о том, что самолету даны указания установить с ней связь.

д) Примечание.

Пилоты должны обращаться к помощи Службы радиолокационной информации только в случае необходимости, так как чрезмерная ее загрузка затруднит пользование ею.

Во время прямой связи с радиолокационной станцией пилот ни в коем случае не освобождается от обязанности сообщать диспетчерской службе о любых отклонениях от данных ему указаний, как этого требуют правила полетов гражданских самолетов.

Вызовы самолетами Службы радиолокационной информации должны обязательно проходить через центры диспетчерской службы. Имевшие место попытки установления самолетом связи непосредственно с радиолокационной станцией, минуя центр диспетчерской службы, часто приводили к нарушению связи между самолетом и диспетчерской службой. Повторение таких случаев может привести к упразднению Службы радиолокационной информации.

2. Самолетный радиолокатор.

Самолетный радиолокатор позволяет пилоту «просматривать» пространство впереди самолета и предупреждает его о приближении к областям сильной турбулентности. Знание пилотом обстановки, которая ожидает его впереди, снимает всякий страх перед неизвестностью. Самолетный радиолокатор позволяет обойти грозовой район. При полете в грозу нельзя полностью избежать турбулентных областей воздуха, но, пользуясь изображением на индикаторе, можно обнаруживать области с менее сильной турбулентностью.

Радиолокатор указывает те области, где скорость и частота порывов в 4--5 раз больше, чем в окружающем пространстве. Таким образом, пилоту удается избежать областей с наибольшей турбулентностью. Радиолокатор показывает направление грозового фронта или фронтальных шквалов, позволяя пилоту выбирать наиболее безопасные пути.

Смерчи

Смерчи (торнадо) наблюдаются в США главным образом в районе прерий, севернее широты 40°, хотя изредка их можно встретить и в других местах земного шара между широтами 20 и 40°. Смерч является одним из наиболее сильных ураганов с резко очерченными границами. Он представляет собой воронкообразное вращающееся вокруг вертикальной оси облако, достигающее земли. Диаметр смерча сравнительно невелик. Воздушные потоки внутри смерча достигают огромной силы, имея горизонтальную скорость свыше 800 кмIчас и вертикальную свыше 350 кмIчас.

Иногда сильные грозы холодного фронта принимают за смерчи. В настоящее время достоверных данных о смерчах или сильных местных бурях вихревого характера, происходящих внутри грозовой зоны или холодного фронта, не имеется, так как это необычное явление природы наблюдается очень редко.

Грозовые зоны бывают настолько велики, а размеры смерчей по сравнению с ними настолько малы, что пилоту, находящемуся в воздухе, трудно заметить их, особенно в условиях плохой видимости. Вследствие этого самолет может неожиданно попасть в смерч, результатом чего может быть катастрофа.

Случаи встречи самолетов со смерчем очень редки. В апреле 1954 года реактивный самолет Т-33¹ попал в смерч. Пилот благополучно выбросился из самолета с парашютом и остался в живых. О состоянии самолета в зоне смерча летчик рассказывает следующее: «Скорость набора высоты по прибору достигала 30 м/сек... самолет внезапно сделал правую бочку и продолжал переворачиваться сначала вправо, а затем влево... подвергаясь скручивающему действию потока воздуха, но не входя в штопор, он испытывал огромную перегрузку... высота резко падала, в то время как прибор показывал набор высоты со скоростью 30 м/сек... турбулентность воздуха была чрезвычайно сильной... падал ужасный град... временами центробежные силы были так велики, что я не мог двигаться в кабине».

После этого полета пилот сделал следующие выводы, которые необходимо учесть всем другим пилотам:

В районах с большой сезонной неустойчивостью погоды следует уделять особое внимание обеспечению пилотов необходимыми метеорологическими данными.

Б. Пилот должен помнить, что при полете в сумерках, в ночное время, а также в условиях грозы заметить смерч невозможно, в силу чего самолет может неожиданно столкнуться с ним. Если такая опасность существует, лучше подождать улучшения погоды на маршруте полета.

Совершая полет в районе, где по прогнозу погоды возможна встреча со смерчем, пилот должен помнить, что не каждая темная туча является грозовой. Однако необходимо действовать наверняка и принять одно из двух решений: либо подняться выше тучи, еще не входя в нее, либо развернуться на 180° и выйти из опасного района [51].

Ураган

Для того чтобы объяснить, что такое ураган, необходимо сначала дать определение циклонам. Циклоном называется такое построение воздушных масс в определенной области, которое характеризуется понижением давления к центру. Воздушные массы имеют направление движения к центру и вокруг него; при этом в северном полушарии они движутся против часовой стрелки, а в южном--по часовой стрелке. Имеются следующие разновидности тропических циклонов:

Тропическое возмущение--циркуляция воздушных масс у поверхности земли слабая, усиливающаяся с высотой; одна замкнутая изобара или совсеми н одной. Наблюдается в тропиках и субтропиках.

Б. Тропическая депрессия--одна или несколько замкнутых изобар; сила ветра 6 баллов (40--50 км/час) и менее. Часто наблюдается в районе между тропиками, реже-- в районе прохождения пассатов.

Тропическая буря--замкнутые изобары; сила ветра от 6 до 12 баллов (120--130 км/час).

Г. Ураган, или тайфун,--сила ветра 12 баллов (120 км/час и более).

Хотя тропические циклоны имеют по существу одинаковое происхождение, структуру и проявление, в различных местах земного шара они называются по-разному: в Атлантическом океане, Карибском море, Мексиканском заливе и северо-восточной части Тихого океана (у берегов Мексики)--харрикейн;

в северо-западной и южной части Тихого океана-- тайфун;

в Индийском океане--циклон;

на Филиппинских островах--багио;

в Австралии--уилли-уилли.

За время своего существования каждый тропический циклон проходит четыре стадии развития:

Стадию образования, началом которой считается момент, когда тропическое возмущение приводит в вихревое движение воздушные массы у поверхности земли, а концом--момент, когда это движение достигает снлы урагана.