Безопасность полетов

Б. Стадию нарастания, во время которой сила тропического циклона увеличивается до тех пор, пока давление в центре циклона не перестанет падать и сила ветра не достигнет максимального значения.

Стадию полного развития, когда дальнейшего усиления не происходит, изобары постепенно расширяются, а район, охваченный ураганом, является наибольшим, сила ветра начинает постепенно падать.

Г. Стадию затухания, когда буря затихает, циклон заполняется и смещается на север, теряя свой тропический характер.

В стадиях образования и нарастания ураган развивается в однородном тропическом и экваториальном морском воздухе. Только после поворота на север циклон встречается с массами полярного воздуха. Как правило, образование фронтов происходит только после стадии затухания.

Образование облаков в каждом отдельном случае тропического циклона происходит по-разному. Обычно образование облаков происходит почти так же, как перед теплым фронтом в средних широтах. Сначала появляются перистые облака, которые радиальными лучами расходятся от точки на горизонте в общем направлении движения циклона. Перистые облака превращаются в перисто-слоистые, а затем в высокослоистые и перисто-кучевые. Вскоре появляются отдельные кучево-грозовые облака, сопутствуемые порывами шквального ветра. Наконец, появляется темная стена облачности, называемая иногда «штормовым валом», шквалы становятся непрерывными. Наблюдаются слоистые облака с высотой нижней кромки от 150 до 750 м или сплошная облачность с осадками.

Во время урагана вихревые облака на большой высоте редко бывают видны. Направление же движения облаков, расположенных ниже, в основном одинаково с направлением ветра у поверхности земли, но под меньшим углом к изобарам. Иногда сообщают об облачности над морем, достигающей самой поверхности воды. Однако следует указать на ненадежность таких сообщений, так как видимость над морем часто снижается до нуля вследствие дождя и мелких брызг воды. На суше же даже в самую сильную бурю высота облачности обычно бывает более 300 м, однако в последних стадиях при изменении направления движения тропического циклона облака часто опускаются до 150 м.

Наиболее удивительным явлением в тропическом циклоне является наличие безветрия в центре циклона или так называемого ока. Вблизи центра тропического циклона отмечается резкое уменьшение силы ветра, скорость которого падает от максимальной до 18 км/час и меньше. В то же время наблюдается прекращение дождя и рассеивание облаков нижнего яруса, которые остаются видны только на горизонте. В облачности среднего яруса происходят разрывы, часто она рассеивается. В самом центре ока скорость ветра может упасть до 10 км/час или даже до нуля. В это время днем в центре циклона светит солнце, а ночью можно видеть звезды.

Данные наблюдений 59 тайфунов показывают, что средняя продолжительность состояния безветрия в центре циклона равна 18--24 мин. При измерении диаметра штилевого центра нескольких тропических циклонов в США оказалось, что размеры его находятся в пределах от 6,5 до 40 км. После поворота тропического циклона его око может принять форму, вытянутую в направлении движения циклона. Иногда в стадии затухания наблюдалось двойное око [48].

Техника пилотирования самолета во время урагана почти ничем не отличается от техники пилотирования в условиях грозы. Пилот должен уменьшить скорость самолета до наивыгоднейшей скорости полета в возмущенном воздухе, выдерживая высоту 1500--3000 м, при полете в проливном дожде увеличить число оборотов двигателя с целью предупреждения переохлаждения головок цилиндров и сохранять горизонтальное положение самолета и постоянный курс. На основании опыта полетов в условиях ураганов в течение целого ряда лет Метеорологическая служба ВВС США пришла к заключению, что при достаточной тренировке пилот, владеющий соответствующей техникой пилотирования, может без особого риска совершать на современном самолете полет во время урагана, хотя, как правило, такой полет не рекомендуется совершать пилоту средней квалификации.

Перед каждым полетом, маршрут которого должен проходить через область тропического циклона, пилот должен тщательно изучить метеорологическую обстановку по маршруту полета и прогноз движения тропического циклона. Как правило, он должен выбирать маршрут своего полета слева или справа от тропического циклона, чтобы использовать благоприятный попутный ветер или же минимальный встречный.

Пилот абсолютно ничего не выигрывает, если он изберет путь через центр циклона, где возмущение воздуха будет наиболее сильным, а сильный боковой ветер намного затруднит полет.

«Горная волна» (Mountain wave)

А. Опасность полетов над горами

При полетах в условиях горной волны наибольшую опасность представляют нисходящие воздушные потоки, «струйные потоки воздуха» (jet--like winds), горизонтальная турбулентность, а также ошибки в показаниях высотомера. Эту опасность ни в каком случае нельзя недооценивать. Даже опытные пилоты должны избегать полетов при сильном встречном ветре над горами на участках с сильной горной волной. Эти участки необходимо либо обходить сбоку, либо сверху на очень большой высоте.

Нисходящие потоки воздуха с подветренной стороны «вращающегося облака» (rotor cloud) и восходящие потоки ниже его могут затянуть самолет прямо в это облако, когда пилот будет пытаться обойти его сверху или снизу. Наиболее правильным действием пилота при попадании в такое облако будет перевод самолета в пикирование для увеличения скорости с целью скорее попасть в восходящий поток впереди облака, чтобы набрать потерянную высоту. Если самолет приближается к горному хребту с попутным ветром без достаточного запаса высоты, он не сможет перетянуть через хребет, так как его будет засасывать вниз под действием «струйных потоков» воздуха вблизи склона хребта. Положение в этом случае усугубляется еще тем, что вершины гор в таких случаях почти всегда бывают закрыты облаками, вследствие чего самолет, борясь с сильными течениями воздуха и не имея запаса высоты, может врезаться в гору.

В горной волне наблюдаются сильные колебания барометрического давления, которые приводят к ошибкам в показаниях высотомера. Поскольку горные воздушные волны характерны главным образом для зимнего времени, температурная ошибка, завышающая показания высотомера и часто неучитываемая пилотами, приводит к неправильному определению пилотом истинной высоты полета. Подсчитано, что общая максимальная ошибка в этом случае может достигать 300 м. Однако некоторые пилоты утверждают, что они наблюдали случаи, когда при полете вблизи горных вершин ошибки в показаниях высотомера достигали 750 м. Однако эта цифра кажется преувеличенной и требует дополнительной проверки. В некоторых случаях максимальная положительная ошибка высотомера (высота по прибору больше действительной) может совпадать с сильными нисходящими потоками с подветренной стороны горного хребта, что может привести к тяжелым последствиям. При полетах в условиях горной волны пилоты должны с большой осторожностью относиться к показаниям высотомера.

Пилоты, имеющие большой опыт полетов и парения как на планерах, так и на самолетах в условиях горной волны, рассказывают, что при попадании во вращающееся облако они часто на короткие периоды полностью теряли управление. По их мнению, полеты в этих условиях опаснее, чем полеты в самую сильную грозу. Действительно, эффективная скорость порывов ветра, измеренная при полете планеров на высотах до 12 000 м, достигала величины 45 км/час. Такая скорость ни разу не была отмечена за все время полетов, проводившихся по программе изучения гроз. Во время полета в условиях горных воздушных потоков выдерживание курса пилотом требует умелого использования всех органов управления самолетом.

При полете над горами мощная турбулентность воздуха вызывает сильную болтанку самолета. Расчеты показывают, что скоростные реактивные самолеты при полете в горах могут испытывать перегрузки, представляющие опасность для их конструкции.

Б. Рекомендации летчики для полетов в условиях горной волны

Ниже перечислены правила, которые рекомендуется выполнять пилоту при перелете через горный хребет в условиях горной волны:

Стремиться обойти область горной волны. Если это невозможно, совершать полет с не менее чем полуторным превышением высоты горного хребта.

Не входить в область горной волны на скоростном самолете, особенно с попутным ветром. Возможны повреждения конструкции.

Избегать попадания во вращающееся облако.

Не входить в облако, закрывающее вершину горы: в нем имеются сильные нисходящие потоки.

Избегать вхождения в чечевицеобразные облака с неровными рваными краями, особенно при полете на большой высоте.

При полете против ветра можно использовать мощные вертикальные потоки, особенно с наветренной стороны кучевых облаков, для набора высоты, необходимой для прохождения через область нисходящих потоков, и преодоления горного хребта.

Нельзя полностью полагаться на показания барометрического высотомера при полете вблизи горных вершин.

При полете по приборам избегать вхождения в область мощной горной волны [23].

Обледенение

А. Общие положения

Обледенение самолета представляет большую опасность для полетов. Однако пилот может не бояться обледенения, если он хорошо знает причины образования льда и умеет бороться с начавшимся обледенением самолета. Пилот должен по возможности избегать полетов в районах, где возможно обледенение. Он должен уметь бороться с образованием льда на наружных Поверхностях самолета и во всасывающей системе двигателя.

Б. Обледенение карбюратора

Образование льда в карбюраторе может происходить в любое время года. Всасывающая система большинства поршневых двигателей очень легко подвергается обледенению. При этом образование льда не связано с какой-то определенной погодой. Для того чтобы произошло обледенение, необходимо только соответствующее сочетание температуры и влажности. Имеется пять основных видов обледенения карбюратора:

1. Обледенение за счет ударного действия встречного

потока воздуха.

Такие части всасывающей системы двигателя, как воздухозаборник, сетка карбюратора, диффузор и другие выступающие внутри всасывающей магистрали детали, подвергаются обледенению аналогично наружным поверхностям самолета, т. е. в результате ударного действия встречного потока воздуха. Первым признаком обледенения карбюратора является блокирование поступления воздуха во всасывающую систему вследствие образования льда на сетке карбюратора. Обледенение воздухозаборника или диффузора карбюратора приыодит к обеднению смеси.

2. Обледенение, вызываемое испарением бензина.

Поскольку принцип действия карбюратора аналогичен

принципу действия расширительного клапана холодильника, обледенение карбюратора может происходить при температуре внешнего воздуха порядка 30° С и при точке росы, равной 12° С. В результате того, что на испарение горючего затрачивается большое количество тепла, которое отнимается у поступающего воздуха, происходит падение температуры воздуха в смесительной камере. Кроме того, увеличение скорости потока в смесительной камере приводит к понижению давления и дополнительному снижению температуры. Это явление объясняется основными законами физики, согласно которым давление в потоке изменяется обратно пропорционально скорости, а температура прямо пропорциональна давлению газа.

Обледенение за счет испарения горючего является особенно опасным для тех двигателей, в карбюраторах которых- впрыскивание горючего происходит в диффузор, например двигатели Пратт-Уитни R-985, установленные на самолете «Туин Бичкрафт» (D18S).

75

В то же время на самолетах с моторами, у которых впрыскивание горючего происходит непосредственно в цилиндры (мотор i?-3350)

или в нагнетатель (мотор R-A360), обледенения во всасывающей системе двигателя за счет испарения горючего не наблюдается.

3. Обледенение за счет испарения влаги воздуха.

Испарение влаги, содержащейся во всасываемом воздухе, также вызывает охлаждение. Естественно, что охлаждение в этом случае не так велико, как охлаждение 8а счет испарения бензина, за исключением некоторых особых случаев, например при сильном дожде или дожде со снегом.

Обледенение дроссельной заслонки.

Во время прохождения воздуха через щели, образуемые дроссельной заслонкой и стенками всасывающей трубы, происходит расширение воздуха, сопровождающееся падением его температуры. При наличии влаги во всасываемом воздухе это падение температуры может привести к обледенению дроссельной заслонки или стенок всасывающей трубы непосредственно за заслонкой.

Обледенение клапанов и жиклеров.

Внутри карбюратора имеется множество небольших отверстий, каналов, клапанов и жиклеров, через которые проходит воздух или жидкость. В некоторых случаях, когда воздушные и жидкостные магистрали расположены рядом, а температура протекающего горючего очень низка, возможно замерзание влаги в воздушной магистрали. Из практики известно, что обледенение клапана высотного корректора возможно у тех двигателей, в которых горючее подается под давлением, а сам клапан находится за дроссельной заслонкой. При достаточно низкой температуре горючего образование льда на клапане высотного корректора может происходить даже при максимально допустимом подогреве всасываемого воздуха. Признаком обледенения клапана высотного корректора является резкое обогащение смеси.

В обычных условиях обледенение за счет низкой температуры горючего возможно только в том случае, когда самолет был заправлен горючим на базе, где температура воздуха была очень низкой, или же если самолет находился длительное время в условиях низкой температуры. В случае длительного хранения горючего при очень низких температурах происходит замерзание содержащейся в нем воды. Образующиеся при этом кристаллы льда приводят к закупорке калиброванных отверстий.

Иногда лед, образовавшийся на жиклере высотного корректора, удается удалить путем включения обогрева карбюратора. Однако в большинстве случаев этим способом не удается удалить лед даже при повышении температуры обогрева карбюратора до максимально допустимой. В этих случаях необходимо обеднять смесь до нормальной вручную. Обледенение жиклеров и калиброванных отверстий в топливной системе требует особых мер. Поэтому, если пилот заметил, что в условиях возможного обледенения падает мощность двигателя, причем ему известно о том, что температура горючего очень-низка, он должен выполнить следующее:

а) включить максимально допустимый обогрев карбюратора;

б) если самолет оборудован расходомерами горючего, то при падении мощности, сопровождающемся значительным увеличением расхода горючего, с помощью рычага высотного корректора вручную обеднить смесь, чтобы довести состав смеси и среднее эффективное давление до нормы.

Если на самолете нет расходомеров, качество смеси можно определить, плавно двигая рычаг высотного корректора от положения «богатая смесь» до положения «бедная смесь». Если при обеднении смеси происходит увеличение мощности, то следует обеднять смесь до тех пор, пока мощность не восстановится до нормальной (если на самолете нет манометров, то восстановление мощности определяется по температуре головок цилиндров и показаниям прибора скорости).

Обеднение смеси вручную с помощью высотного корректора производится только до достижения крейсерской мощности (за исключением чрезвычайных случаев). Иногда для полного восстановления мощности бывает необходимо передвигать рычаг высотного корректора назад, почти до положения «выключено».

6. Борьба с обледенением карбюратора.

Различные типы авиационных двигателей подвергаются обледенению по-разному. Данные статистики показывают, что из общего числа аварий самолетов, происшедших по причине обледенения карбюратора, половина аварий приходится на легкие самолеты, тогда как на транспортные, тренировочные и тяжелые самолеты приходится другая половина.

Однако общей причиной всех этих случаев аварий, независимо от типа самолета, является слишком позднее обнаружение обледенения и, следовательно, позднее включение обогрева карбюратора.

Существует два применяющихся в настоящее время способа борьбы с обледенением карбюратора: а) обогрев карбюратора и б) применение спирта. Основным способом является обогрев карбюратора, и на некоторых самолетах в качестве дополнительного средства применяется спирт. При этом обогрев карбюратора производится в течение длительного промежутка времени, а спирт применяется кратковременно. Действие спирта в карбюраторе мотора самолета ничем не отличается от его действия в радиаторе автомобиля.

Необходимо помнить, что в случае полного отказа мотора в результате обледенения карбюратора одновременно исчезает источник тепла для обогрева карбюратора. Поэтому на самолетах некоторых типов для борьбы с обледенением карбюратора в этих случаях применяется спирт. Это говорит о том, что обогрев карбюратора является, по существу, средством профилактики, а не лечения. При подходе к району возможного обледенения необходимо заранее включить обогрев и держать его включенным в течение всего времени существования условий обледенения.

Если в полете обнаружится медленное падение мощности двигателя при условии, что высота полета, положение самолета и положение рычагов управления двигателем не менялись, можно предполагать, что происходит обледенение карбюратора. В большинстве случаев процесс обледенения карбюратора происходит сравнительно медленно, поэтому пилот, постепенно открывая дроссель, может поддерживать требуемое число оборотов и давление во всасывающей системе, не подозревая о том, что происходит обледенение карбюратора.

Для поршневых двигателей, не имеющих регуляторов Давления или турбокомпрессоров, можно применить следующий способ проверки карбюратора на обледенение: при неизменном положении дросселя на несколько секунд полностью включить обогрев карбюратора, затем выключить его, наблюдая за давлением во всасывающей системе. Повышение давления будет служить показателем обледенения карбюратора.

Другим признаком обледенения карбюратора, кроме изменения давления на всасывании, является изменение показание расходомера, указывающее на обогащение или обеднение смеси. Чрезмерное обогащение смеси можно определить по уменьшению мощности двигателя и по длинным языкам пламени из выхлопных патрубков. Обеднение смеси можно определить также по падению мощности

Двигателя и по выхлопам в карбюратор. Заметив нарушение в работе двигателя, пилот должен стремиться определить, происходит ли оно от недостаточного поступления воздуха, как это показывает давление на всасывании, или вследствие неправильной регулировки карбюратора, о чем говорит обогащение или обеднение смеси.

7. Последнее средство борьбы с обледенением карбюратора.

Если произошло обледенение карбюратора и полностью включенный обогрев не дал положительных результатов, необходимо немедленно включить подачу спирта в карбюратор. Если и это не привело к восстановлению нормальной работы двигателя, то пилот должен прибегнуть к последнему средству: он должен поставить рычаг обогрева карбюратора в положение «выключено» и обеднять смесь до тех пор, пока не начнутся выхлопы в карбюратор, которые могут сбить образовавшийся в карбюраторе лед. При этом двигатель должен работать на максимально возможной мощности, так как некоторые двигатели в подобных случаях легко останавливаются, работая на крейсерском режиме.

Необходимо помнить, что эта процедура опасна и ее следует применять только в крайнем случае. Если рычаг управления обогревом карбюратора при этом не поставить в положение «выключено», то заслонка, регулирующая обогрев карбюратора, будет повреждена. Пилот должен быть готовым немедленно перевести рычаг высотного корректора в положение «богатая смесь» и уменьшить открытие дросселя, как только двигатель начнет набирать мощность. Затем он должен включить обогрев карбюратора для предотвращения обледенения в дальнейшем.

И. Обледенение крыла

Образование льда происходит тогда, когда в воздухе присутствуют капельки воды, а эффективная температура воздуха равна температуре замерзания воды или ниже ее. Основными факторами, определяющими скорость образования льда, являются: количество находящейся в воздухе переохлажденной воды; температура воздуха; величина и степень шероховатости поверхности, на которой образуется лед, и воздушная скорость самолета.

Обледенение крыла приводит к нарушению характера обтекания крыла воздушным потоком, в результате чего уменьшается подъемная сила и увеличивается лобовое сопротивление. Основной вред, который приносит самолету обледенение, состоит не в увеличении веса самолета, а в ухудшении его аэродинамической формы. Если самолет -DC-4 покроется слоем льда толщиной 12 мм, то вес его увеличится примерно на 3000 кг; при этом расход горючего увеличится всего на 70 л/час. Зато влияние этого льда на критическую скорость будет серьезным.

Иней.

Образование инея на поверхности самолета происходит при полете в слоистых или слоисто-кучевых облаках вдоль фронта, поскольку в этих облаках влага находится в виде мельчайших капелек. При попадании этих капелек на поверхность крыла они не растекаются на ней и поэтому образуют непрозрачную шероховатую и пористую корку. Обычно такой вид обледенения не изменяет профиля крыла и может быть легко удален с передней кромки крыь ла с помощью антиобледенительной системы. При обледенении такого вида увеличиваются лобовое сопротивление и критическая скорость самолета.

Чистый лед.

Образование чистого льда на поверхности самолета наблюдается при температуре от 0 до --10°С в кучевых облаках, в которых капли переохлажденной воды вследствие большой турбулентности воздуха являются более крупными. Такое обледенение происходит вследствие замерзания пленки воды, которая образуется при растекании на поверхности самолета крупных переохлажденных капель дождя. Образующаяся при этом ледяная корка представляет собой чистый, гладкий и прозрачный лед. Образование льда на поверхности самолета -- одна из наиболее опасных форм обледенения. В основном лед отлагается на передней кромке в виде грибовидного нароста, сильно искажающего аэродинамический профиль крыла.

Смешанное обледенение.

Смешанное обледенение представляет собой одновременное образование инея и льда, которое может происходить при полетах в слоистых и кучевых облаках фронта окклюзии. Помимо уменьшения подъемной силы, увеличения лобового сопротивления и критической скорости, образующийся лед за счет своего веса обусловливает увеличение Нагрузки на крыло и смещение центра тяжести самолета. Этот лед также препятствует отклонению рулей, что может привести к потере управления.

4. Действия пилота при обледенении самолета.

Как правило, обледенение бывает при полетах ниже инверсионного слоя, вдоль фронтов и над горами. Температурные инверсия, встречающиеся перед холодным фронтом, происходят вследствие поднятия сравнительно теплых воздушных масс над переохлажденным дождем или снегом. Обледенение в слоях инверсии характеризуется образованием чистого льда. Для того чтобы избежать обледенения, нужно подняться в более теплые слои воздуха. Набор высоты следует продолжать, пока температура увеличивается. Когда температура перестанет расти, следует перейти в режим горизонтального полета, чтобы не попасть в следующий слой возможного обледенения. В теплых фронтах температура натекающего теплого воздуха может быть выше температуры замерзания, вследствие чего обледенения здесь происходить не будет. В верхней же части облаков температура может быть достаточно низкой, поэтому в них возможно сильное обледенение.

В холодных фронтах благодаря наличию кучевых облаков, являющихся следствием сильных восходящих потоков, происходит обледенение в виде чистого льда. Хотя холодный фронт имеет меньшую глубину, чем теплый, в нем происходит более сильное обледенение вследствие наличия более благоприятных для этого условий. Наиболее частым и в то же время наиболее опасным является обледенение над горами.

Горные хребты вызывают сильные восходящие потоки, которые могут удерживать крупные капли воды, образующие при низких температурах чистый лед на поверхностях самолета. Наиболее сильное обледенение бывает над хребтом с наветренной стороны. Следует избегать областей с большой турбулентностью воздуха. Если самолет попадет в полосу сырого липкого снега, следует подняться выше, где температура ниже и снег не является таким липким. Районы обледенения нужно пролетать возможно быстрее.

При первых признаках обледенения нужно прежде всего попытаться выйти из района обледенения еще до применения пневматического антиобледенителя, так как при длительном его использовании наблюдается нарастание льда в местах соединения «галоши» с обшивкой крыла.

При обледенении самолета задача пилота сводится к выдерживанию требуемой скорости и малого угла атаки, так как на малых углах воздушный поток плавно обтекает крыло сверху, а на больших может произойти срыв потока и в результате--полная потеря скорости.

При полете в сложных метеорологических условиях снижение следует производить только в том случае, если на это имеется разрешение. При полете в зоне переохлажденного дождя необходимо увеличить мощность мотора и набирать высоту для выхода в слой более теплого воздуха, не увеличивая при этом угла атаки больше, чем это необходимо.

Пилот не должен забывать также важнейшего правила: «Для сохранения жизни--разворот на 180°!»

Потеря скорости.

Потеря скорости, вызываемая обледенением, происходит иначе, чем потеря скорости самолета в обычных условиях. Она происходит при большей скорости; непосредственно перед потерей скорости заметно ослабляется действие рулей и резко ухудшается устойчивость самолета. Потеря скорости происходит не сразу, а постепенно. Полет становится вялым, неустойчивым, и самолет сваливается на крыло (вправо или влево -- в зависимости от индивидуальных особенностей самолета). Критическая скорость, увеличивающаяся в результате обледенения самолета при прямолинейном горизонтальном полете, еще больше увеличивается при развороте.

Различные антиобледенительные системы крыла, а) Пневматическая антиобледенительная система. Многие самолеты оборудуются пневматической антиобледенительной системой («галошами»). Эти «галоши» представляют собой полосы резины, прикрепленные к передним кромкам крыла и хвостового оперения. Полосы резины по всей длине образуют полости, в которые нагнетается воздух с помощью специальной помпы. В результате многократного нагнетания и выпускания воздуха образовавшийся на передней кромке лед взламывается и сдувается встречным потоком воздуха.

Обычно цикл работы такой антиобледенительной системы длится 40 сек. Включение антиобледенительной системы производится после того, как на передней кромке крыла толщина слоя льда достигнет 5--6 мм. После взламывания льда система выключается. Включение нужно повторять каждый раз, когда толщина льда достигает 5--6 мм. Если в полете ожидается обледенение, необходимо произвести проверку антиобледенительной системы на земле перед взлетом.

Пневматическую антиобледенительную систему нельзя включать при взлете и посадке, так как при этом ухудшаются аэродинамические качества крыла. Нельзя также пользоваться такой системой, если на поверхности крыла за «галошами» образуется толстый слой льда.

б) Тепловые антиобледенительные системы.

На некоторых самолетах для предотвращения обледенения несущих поверхностей производится обогрев передних кромок крыла и хвостового оперения. Нагретый воздух по трубопроводам подводится к передним кромкам крыла, хвостового оперения и к стеклам фонаря кабины. Такую антиобледенительную систему в случае необходимости можно включать непосредственно перед взлетом и держать ее включенной до тех пор, пока не минует опасность обледенения. Во время полета систему следует включать всякий раз, когда ожидается или уже началось обледенение самолета. Систему необходимо держать включенной достаточно долго, для того чтобы успела прогреться обшивка крыла. Лед при этом отскакивает от поверхности крыла как от взрыва.

в) Жидкостная антиобледенительная система.

Некоторые самолеты, как, например, Де Хэвиленд «Доув», оборудованы жидкостной антиобледенительной системой. Помпы нагнетают жидкость по трубам в пористые распределители, установленные в передней кромке крыла и хвостового оперения. Под действием воздушного потока жидкость растекается по поверхности крыла, препятствуя образованию на ней льда. Антиобледенительная система включает устройство, сигнализирующее о начинающемся обледенении и автоматически управляющее работой регулятора подачи жидкости.

г) Средства, уменьшающие прилипание льда.

Имеется несколько составов, при нанесении которых на поверхность крыла, воздушного винта или хвостового оперения уменьшается сцепление льда с поверхностью. Такой способ борьбы с обледенением не препятствует образованию льда, а способствует его отделению от обледеневших поверхностей.

Г. Обледенение верхней поверхности крыла

Перед вылетом необходимо тщательно очищать поверхность крыла от снега, инея, льда и грязи. Следует добиваться, чтобы поверхность крыла была абсолютно чистой. В зимнее время при стоянках в аэропортах крылья должны зачехляться; минуты, затраченные на то, чтобы зачехлить самолет, могут сберечь часы, которые нужно будет затратить, чтобы освободить самолет от льда. Иногда для очистки самолета от мокрого снега можно воспользоваться воздушной струей от винта работающего двигателя.

Д. Обледенение воздушного винта

Обледенение воздушного винта снижает его коэффициент полезного действия, уменьшает воздушную скорость самолета и увеличивает расход горючего. В случае неравномерного обледенения лопастей винта может возникнуть сильная вибрация, представляющая серьезную опасность для самолета. Это в большинстве случаев происходит тогда, когда с какой-нибудь лопасти лед срывается, сохраняясь на остальных (обычно обледенение всех лопастей винта происходит более или менее одновременно). Большей частью обледенение винта происходит параллельно с обледенением всего самолета. Включение антиобледенителя винта должно производиться до входа в зону возможного обледенения. Для того чтобы жидкость полностью покрыла лопасти винта, кран антиобледенителя сначала открывают полностью, а затем подача жидкости регулируется в соответствии с потребностью. Признаками обледенения винта являются тряска мотора и уменьшение воздушной скорости, возникающее вследствие уменьшения тяги винта. Если пилот упустил момент начала обледенения винта и включение антиобледенителя уже не дает результата, следует несколько раз изменить число оборотов мотора, после чего опять включить подачу жидкости.

Некоторые механизмы управления шагом воздушного винта помещены 'внутри обтекателя втулки воздушного винта, покрытого обычно резиной. Обтекатель, смазанный перед взлетом маслом, хорошо предохраняет втулку винта от обледенения.

Ж. Обледенение при полете в грозу

Во время проведения исследований по программе «Грозовой проект» при полетах в грозовых облаках в 200 случаях из 812 отмечалось налипание мокрого снега на переднюю кромку крыла. Толщина этого слоя ни разу не превышала 6 мм. При попадании самолета в область переохлажденного дождя толщина слоя льда на крыльях не превышала 1,5 мм, что, естественно, не было опасным. Более опасным было обледенение карбюратора, которое отмечалось при температурах окружающего воздуха от +18 до --10° С.

Ж. Обледенение трубки Пито

Обледенение трубки Пито является чрезвычайно опасным, поскольку оно приводит к искажению показаний связанных с ней приборов. Однако с ним легче всего бороться. Для этого достаточно поместить внутрь трубки Пито обогреватель, которым следует пользоваться всякий раз, когда существует опасность обледенения.

З. Обледенение радиоантенны

Обледенение радиоантенны может привести к серьезным последствиям, особенно если учесть трудность борьбы с ним. Оно приводит к вибрациям мачт, к провисанию или обрыву проводов под тяжестью льда. Обледенение радиоантенны иногда нарушает изоляцию, в результате чего антенна замыкается на корпус самолета и всякая связь прерывается. Единственным выходом из такого положения является изменение высоты полета для выхода в более теплые слои воздуха, где лед может растаять.

И. Обледенение переднего стекла фонаря

Обледенение переднего стекла фонаря в полете не создает для пилота особых трудностей до момента захода на посадку. Современные самолеты оборудованы различными системами (тепловыми и жидкостными) для эффективной борьбы с обледенением переднего стекла. Кроме того, если нет возможности восстановить каким-либо способом видимость через передние стекла, всегда можно воспользоваться боковыми окнами, которые в этом случае необходимо открыть.

К. Обледенение в тумане

Туман, способный вызвать обледенение самолета, образуется обычно в ночное время и рассеивается вскоре после восхода солнца. Такой туман легко определить, так как он вызывает образование инея в виде тонких кристаллов, которым обычно покрыты в утренние часы ветки деревьев.

Если вылет производится в утренние часы до того как рассеется туман, пилот должен тщательно удалить иней с передних кромок лопастей винта непосредственно перед стартом.

Этот туман, состоящий из мельчайших частиц влаги, находящихся в воздухе во взвешенном состоянии, редко является причиной обледенения крыльев, фюзеляжа и хвостового оперения. Это объясняется тем, что мельчайшие частицы влаги, встречаясь с самолетом, не смачивают его обшивку, а обтекают крыло вместе с потоком воздуха. Они могут вызывать обледенение винта, в то время как обледенения других частей самолета не будет.

Л. Обледенение реактивных двигателей

Реактивные двигатели с центробежным компрессором подвергаются обледенению в редких случаях при чрезвычайно неблагоприятных условиях, в то время как для реактивных двигателей с осевым компрессором обледенение представляет серьезную опасность.

Первым признаком обледенения реактивного двигателя является повышение температуры выхлопных газов (сопла). Часто этот признак остается единственным вплоть до самого момента полной остановки двигателя.

Образование льда чаще всего происходит на входных решетках и направляющих лопатках компрессора, в результате чего уменьшается количество всасываемого воздуха. Это ведет к резкому уменьшению тяги и значительному повышению температуры сопла. Происходит это вследствие того, что из-за уменьшения количества всасываемого воздуха смесь переобогащается, что в свою очередь приводит к увеличению температуры газов, поступающих в турбину. При уменьшении числа оборотов автоматически увеличивается подача горючего в камеру сгорания, что еще более усугубляет положение.

Полная остановка двигателя может произойти через несколько секунд после образования льда в воздухозаборнике. Обледенение же входных решеток при крайне неблагоприятных условиях может произойти менее чем за одну минуту.

Предположение, что нагрев воздуха на входе в двигатель за счет поджатия при полете на больших скоростях предотвратит обледенение, является ошибочным. Количество тепла, выделяющееся в этом случае на дозвуковых скоростях, является совершенно недостаточным для предотвращения обледенения.

Сильное обледенение воздухозаборника может произойти даже в том случае, когда никакого обледенения самолета не происходит. Для того чтобы успешно бороться с обледенением такого вида, необходимо знать его причины. При скорости полета реактивного самолета ниже 450 км!час и больших оборотах турбины вместо поджатия имеет место засасывание воздуха, в результате которого происходит уменьшение его температуры (адиабатическое охлаждение). При этом положительная температура воздуха в воздухозаборнике может упасть ниже нуля.

Максимальное падение температуры, которое может вследствие этого произойти в реактивных двигателях, равно 5° С. Наибольшее падение температуры происходит при работе двигателя на больших оборотах на земле; оно уменьшается при уменьшении числа оборотов или при увеличении воздушной скорости. При температурах воздуха ниже 0° С и воздушной скорости самолета менее 450 км!час скорость образования льда в двигателе остается почти постоянной.

При воздушной скорости свыше 450 км/час скорость образования льда в двигателе резко возрастает. Вполне понятно, что в этих условиях уменьшение воздушной скорости приведет к уменьшению скорости обледенения двигателя.

В связи с тем, что процесс обледенения двигателя является быстротечным, большое значение в этих условиях приобретает своевременное включение антиобледенительной системы. Поэтому взлет и посадку в условиях возможного обледенения надо производить с включенной системой антиобледенения.

Старое правило «избегай полета в зоне обледенения» остается справедливым и сейчас. При тщательной подготовке полета почти всегда можно избежать такой зоны.

Если в полете началось обледенение, необходимо немедленно включить антиобледенительную систему, изменить высоту полета или курс с целью обойти облака, при температуре окружающего воздуха ниже 0° С уменьшить воздушную скорость и соответственно уменьшить обороты турбины для предотвращения чрезмерного повышения температуры сопла.

Чаще всего обледенение реактивных самолетов происходит на высотах ниже 2000 м. Однако обледенение может происходить на любой высоте. Зная признаки обледенения, а также способы борьбы с ним на самолете данного типа, пилот сможет успешно бороться с этим явлением в воздухе [51].

М. Обледенение вертолетов

На вертолетах, не оборудованных антиобледенительной системой, не рекомендуется входить в зоны, возможного обледенения. Хотя имеется недостаточно данных о влиянии обледенения лопастей ротора на полет вертолета, тем не менее известны случаи, когда обледенение лопастей ротора вызывало сильную вибрацию вертолета. Известны также случаи небольшого обледенения при полетах в области переохлажденного дождя.

Форма и конструкция лопастей ротора у различных вертолетов сильно влияют на сохранение ими аэродинамических качеств в условиях обледенения. Для удаления льда, образовавшегося на лопастях ротора, следует:

произвести несколько резких движений рычагом управления общим шагом несущего винта (рычаг «шаг--газ»);

уменьшить или увеличить воздушную скорость.

Град

А. Общие положения

Хотя статистика показывает, что случаи гибели самолетов при попадании их в зону выпадения града очень редки, тем не менее град является одним из наиболее опасных для самолета явлений при полете в грозу. Град повреждает главным образом носовую часть фюзеляжа и переднюю кромку крыла; на переднем стекле фонаря, как правило, при полете с нормальной крейсерской скоростью образуется много трещин. Степень наносимых градом повреждений зависит от величины зерен града, от скорости полета и от прочности материала обшивки самолета. Из практики установлено, что зерна града диаметром менее 2 см производят в худшем случае незначительные повреждения обшивки самолета, а зерна града диаметром 5 см могут причинить самолету серьезные повреждения.

Несмотря на исследования, которые проводятся военными и гражданскими организациями с целью определения с помощью радиолокационных средств явлений погоды, в том числе и града, решение о возможности полета при той или иной погоде лежит на ответственности пилота. Для принятия правильного решения пилот должен:

1) знать метеорологические условия, при которых можно попасть в полосу града, и действие града на самолет;

хорошо знать метеорологическую обстановку по маршруту полета;

быть готовым ко всяким неожиданностям при попадании в град и уметь трезво оценить обстановку для принятия правильного решения.

Б. Наблюдение за развитием грозы

В тех случаях, когда можно ожидать попадания в зону града, пилот должен внимательно наблюдать за всеми грозовыми облаками по маршруту полета. Поскольку град обычно выпадает в стадии полного развития грозы, пилоту следует остерегаться совершать полет в это время в грозовом районе или вблизи него. Стадия полного развития грозы характеризуется мощными кучево-дождевыми облаками с рваными краями и вспышками молнии между облаками.

Вероятность попадания самолета в град ночью, когда видимость почти отсутствует, снижается в связи с тем, что только 24% случаев грозы с градом приходится на ночное время. Выпадение града происходит обычно днем.

Многие пилоты при полете в кучево-дождевых облаках используют просветы между облаками. Однако этот способ не всегда оказывается надежным, так как град бывает также и в стороне от грозы при отсутствии облачности над данным районом. Поэтому при температуре воздуха ниже 0°С рекомендуется держаться подальше от кучево-дождевых облаков. Необходимо помнить, что, хотя при полете в зоне отдельной грозы можно и не встретиться с градом, на него можно натолкнуться на другой высоте в этой же грозовой зоне.

Средняя продолжительность выпадения града считается равной 15 мин. Однако отмечены отдельные случаи, когда слой выпавшего на землю града достигал высоты 60 см, что указывает на более длительное время выпадения. На основании сообщений пилотов подсчитано, что среднее расстояние, пролетаемое самолетом через зону выпадения града, составляет 8 км (при этом минимальным было расстояние в 1,5 км, а максимальным -- 50 км). Ширина зоны выпадения града обычно равна 2--3 км, хотя отмечены случаи, когда ее ширина равнялась 120 км.

При встрече с градом в условиях грозы самым правильным будет решение продолжать полет с тем же курсом. Такое решение особенно рекомендуется в условиях полета по приборам, так как в этом случае величина и положение грозовой зоны неизвестны и радиоприем неудовлетворителен. Также можно действовать и при других неблагоприятных условиях полета. Если курс полета проходит параллельно границе грозы, то пилот должен изменить курс, чтобы отдалиться от нее. Необходимо помнить, что при полете в град величина скорости оказывает большее влияние на размер повреждений самолета. Поэтому при вхождении в зону выпадения града следует сразу же уменьшить скорость полета.

Молния

Над землей постоянно происходит одновременно 1800 гроз и в течение одной секунды сверкает 100 молний. Эти электрические разряды имеют протяженность в несколько километров и не обязательно происходят только между отдельными облаками или между облаком и землей. Следовательно, молния может ударить в самолет, находящийся в стороне от грозового облака. Удар молнии может быть очень сильным и совсем слабым, называемым иногда статическим разрядом.

Для того чтобы избежать удара молнии или ослабить ее действие, пилоту необходимо соблюдать в полете следующие правила:

Не входить в мощные кучевые и грозовые облака с сильным вертикальным развитием, особенно на высотах с температурой воздуха от --7 до +5° С.

Б. Избегать полета в кучево-дождевых облаках на высоте 750 м, особенно если в них имеются признаки грозовых разрядов.

Избегать вхождения в зону выпадения умеренного или сильного дождя, снега, мокрого снега, града или ледяных кристаллов, особенно на высотах, где температура воздуха колеблется от --7 до -(-5° С, и тем более если эти осадки выпадают из кучевых облаков.

Г. Если во время полета в облаках имеют место явления статического и (или) коронного разряда (огни св. Эльма) умеренной или большой интенсивности, обусловленные выпадением атмосферных осадг-гов, и если в то же время температура воздуха, облачность и условия выпадения осадков свидетельствуют о том, что самолет находится в зоне высокого градиента электрического потенциала, необходимо уменьшить скорость и снизиться до высоты, где температура воздуха выше 5° С, или же совсем выйти из данного облака и области осадков.

Д. При благоприятных для возникновения электрических разрядов условиях следует проверить заземление антенны. При наличии выпускной антенны ее необходимо убрать.

Е. Если есть веские основания в ближайшее время ожидать электрический разряд, следует полностью включить кабинное освещение и смотреть только на приборы во избежание ослепления молнией. Пилоту рекомендуется также надевать в этих случаях светофильтры и экранирующий козырек.

Ж. Необходимо подготовить автопилот к немедленному включению в случае ослепления экипажа молнией.

3. В ожидании электрического разряда не следует прижимать наушники во избежание акустического шока.

Рекомендуемые выше правила относятся к полетам на не защищенном от грозы самолете. Директор Научно-исследовательского института грозозащиты самолетов профессор Ньюмен отмечает, что самолеты, совершающие регулярные рейсы на авиалиниях, практически не могут избежать попадания в грозу, а также не могут обходиться без связи, заземляя антенну на корпус самолета. Поэтому сам самолет должен быть обеспечен средствами грозозащиты. Профессор Ньюмен указывает на то, что металлический корпус самолета сам по себе предохраняет находящихся внутри самолета пассажиров и членов экипажа от грозовых разрядов.

Путем принятия соответствующих мер при производстве самолета опасность попадания грозового разряда внутрь машины через антенну можно ликвидировать. На современных самолетах может быть обеспечена полная защита экипажа от грозовых разрядов, и самолеты должны будут обходить грозовые зоны только для избежания сильной болтанки.

В большинстве случаев повреждения самолета от удара молнии не являются серьезными. Однако они всегда влекут за собой большие затраты. Самолет, подвергшийся удару молнии, должен быть снят с эксплуатации. Все связное и навигационное оборудование должно быть проверено и вновь отрегулировано. Проведение этих работ, а также проверка всей конструкции самолета и ремонт поврежденных деталей ведут к потере дорогостоящего летного времени и увеличению непроизводительных расходов авиакомпании [51].

Струйные течения

В верхних слоях тропосферы существует узкая зона сильных воздушных течений, имеющих большое протяжение, иногда огибающих земной шар. Скорость этих течений, имеющих определенное направление, колеблется от 90 до 450 км/час.

Высота прохождения течений колеблется от 4500 до 15 ООО м; максимальная интенсивность отмечена на высотах от 7500 до 12 000 м.

Летом воздушные течения проходят севернее, чем зимой: летом полоса течений проходит в пределах 50-- 55° с. гл., а зимой -- 30--50° с. ш. Кроме того, для летнего времени характерна меньшая скорость течений -- примерно в пределах 90--180 км/час. Зимой же скорость их достигает 180--350 км/час.

Иногда эти течения опоясывают все северное полушарие, но чаще имеют разрывы в нескольких местах. Они проходят в тех широтах, где наиболее резко изменяется высота тропопаузы, или там, где в тропопаузе имеются разрывы. Течения эти обычно связаны с полярным фронтом. Направление движения течения воздуха на больших высотах вокруг северного полушария изменяется по широте, отклоняясь на юг и на север, и по высоте (в пределах нескольких тысяч метров).

Интенсивность течения увеличивается по мере отклонения на юг. Однако южнее широты 30° течение разрывается. Скорость его резко падает по мере отклонения вверх [30].

Турбулентность воздуха в верхних слоях тропосферы

Турбулентность воздуха на больших высотах при отсутствии облачности является одной из важных проблем метеорологии в последнее время. Это явление пока еще трудно поддается прогнозу. Хотя обычно турбулентность воздуха на больших высотах вызывается определенными условиями, которые можно предсказать заранее, тем не менее сильная турбулентность иногда отмечается и при отсутствии таких условий. Причины такого вида турбулоитноста остаются пока невыясненными. Турбулентность, о которой идет здесь речь, не следует смешивать с турбулентностью воздуха на малых высотах, связанной с явлением конвекции вследствие нагрева земной поверхности.

При полетах через тропопаузу всегда отмечается болтанка. Сила ее зависит от величины температурного перепада между тропосферой и стратосферой.

Если температурный градиент в тропопаузе небольшой, то переход от тропопаузы к стратосфере является постепенным. В этом случае турбулентность воздуха невелика.

Умеренная турбулентность возникает при небольшой толщине переходного слоя и небольшом повышении температуры в стратосфере.

Сильная турбулентность отмечается при малой толщине переходного слоя и большой разнице в температурах между тропосферой и стратосферой.

Основной причиной турбулентности воздуха на больших высотах при отсутствии облачности являются сильные встречные вертикальные течения воздуха. При большой разнице между скоростями соседних воздушных течений вследствие трения воздуха происходит завихрение пограничных слоев, которое вызывает сильную турбулентность.

Таким образом, на больших высотах, где проходят струйные течения, наблюдается турбулентность воздуха при отсутствии облачности. Недавно проводившиеся исследования показали, что наибольшая турбулентность наблюдается на северной стороне этих течений, где образуется гребень, и на южной, где образуется впадина.

«Ножницы ветров» (Wind shear)

Следует по возможности обходить фронт окклюзии на расстоянии 80--150 км севернее вершины теплого сектора циклона. В районе фронта окклюзии находятся три разнородные воздушные массы, в месте раздела которых имеет место умеренная или сильная турбулентность воздуха. Значительные фронтальные ветры могут наблюдаться также внутри массы теплого воздуха, на так называемом «сухом» фронте или фронте «точки росы», который часто разделяет теплые секторы областей низкого давления на юге центральной части США.

Районы окклюзии представляют опасность для полетов не только вследствие наличия в них сильной болтанки, но также и потому, что в местах фронтальных разделов происходят резкие изменения направления ветра¹. При переходе самолета из области попутного в область встречного ветра его воздушная скорость резко возрастает и вызывает резкий подъем самолета. При полете в обратном направлении происходит внезапная потеря воздушной скорости, и если скорость станет ниже критической, то самолет тут же «провалится».