Сообщение о сдвиге ветра

Обновлено: 07.07.2024

Сдвиг ветра (англ. Wind Shear) – векторная разность (или градиент) скоростей ветра в двух точках пространства, отнесенная к расстоянию между ними. Проще - изменение направления и(или) скорости ветра в атмосфере на очень небольшом расстоянии.

Элементарная сущность сдвига ветра в том, что если одна из составляющих турбулентного местного вихревого возмущения воздуха совпадает с направлением полета ЛА и его скорость сравнима с местной скоростью потока, обтекающего крыло, то происходит как бы его торможение(вплоть до нуля) или ускорение. Подъемная сила резко меняется, и ЛА, имеющий на посадке малые скорость и высоту, может заметно изменить траекторию движения, вплоть до падения.

Горизонтальные составляющие являются продолжением кольцевых струй горизонтально расположенных вихрей, имеющих и вертикальные составляющие. Поэтому можно, с достаточной точностью, оценивать сдвиг по изменению скорости ветра по высоте над небольшой площадью (зона взлета и посадки), неадекватному общему правилу равномерного изменения ветра с высотой. Одним из следствий зарождения или наличия сдвига является порывистость ветра. Сдвиг ветра как правило возникает вблизи или под кучево-дождевыми облаками, в зоне атмосферных фронтов, при наличии инверсии у поверхности земли, а также в горной местности и прибрежных районах.

Сдвиг бывает положительным и отрицательным. Положительным сдвигом называется такое распределение ветра, когда его скорость на высоте больше чем у земли. Отрицательным - такое распределение ветра, когда скорость на высоте меньше, чем у земли.

Изменения направления и (или) скорости ветра в определенном слое атмосферы могут сочетаться с турбулентностью и(или) сильными вертикальными потоками воздуха, поэтому значительные сдвиги ветра относятся к категории опасных внешних воздействий среды (ОВВС).

ИКАО рекомендует следующую градацию сдвига ветра по признакам вертикального потока, то есть:

слабый сдвиг – 0–2 м/с на 30 м высоты;
умеренный сдвиг – 2–4 м/с на 100 м высоты;
сильный сдвиг – 4–6 м/с на 30 м высоты; 13–20 м/с на 100 м высоты;
очень сильный сдвиг – более 6 м/с на 30 м высоты; более 20 м/с на 100 м высоты.

Согласно правилам полетов над территорией стран СНГ сильный сдвиг ветра, при котором запрещаются взлет и посадка, это 5 м/с на 30 м высоты.

Погода часто представляет опасность для самолетов. Сдвиг ветра - одно из самых опасных явлений, когда сильные, ограниченные по своим масштабам ветры, возникают у земли. Раньше это было намного опаснее, чем в нынешнее время, поскольку современные самолеты обладают большими возможностями избегать опасных ситуаций

Сдвиг ветра – что это?

Сдвиг ветра – это ситуация, когда ветер резко меняет направление или скорость на небольшом промежутке пути. Он может быть горизонтальным или вертикальным, влияя на самолет во время горизонтального полета, при взлете или снижении.

Это часто происходит вблизи микропорывов или нисходящих потоков, образующихся в результате грозы или на границе погодного фронта.

Воздействие нисходящей волны, вызывающей сильный горизонтальный ветер при контакте с поверхностью землей. Фото: NASA

Как сдвиг ветра влияет на самолет?

Сам по себе сильный ветер не являются серьезной проблемой для самолетов. Его опасность заключается в резком изменении направления и скорости и, как следствие, влиянии на подъемную силу самолета.

Сдвиг ветра может происходить на любой высоте. На больших высотах он часто ощущается как турбулентность.

Но наиболее опасен сдвиг ветра на небольшой высоте. Колебания воздуха могут повлиять на самолет во время взлета и посадки. Когда самолет приближается к нисходящему потоку, горизонтальный сдвиг ветра, например встречный, резко увеличивает скорость полета. Подъемная сила резко меняется, и самолет, имеющий при посадке небольшие скорость и высоту, может заметно изменить траекторию, вплоть до падения.

Наше издание обнаружило в анналах за 1964-1985 годы, что из-за сдвига ветра в США произошло 26 серьезных авиационных происшествий. Одной из самых заметных и изменивших в дальнейшем системы безопасности самолетов была катастрофа Delta Air Lines в 1985 году.

Сдвиг ветра привел к тому, что воздушное судно потеряло подъемную силу и упало у взлетно-посадочной полосы, в результате чего погибли 137 человек.

Борьба со сдвигом ветра - бортовые системы и обучение экипажа

Возможность обнаруживать сдвиг ветра и избегать его значительно возросла в 80-е годы. Летные экипажи теперь натренированы на его распознавание и ухода там, где это возможно. Сегодня самолеты часто откладывают подход к аэропорту, если в этой области возможна гроза.

Современные навигационные технологии помогают обнаружить сдвиг ветра. Бортовой радар теперь может обнаружить сдвиг и изменение скорости ветра вблизи земли путем обнаружения микроволновых импульсов, вызванных микропорывом. Более старые радары в основном обнаруживали насыщенные водой массы воздуха, что не являлось достоверным подтверждением сдвига ветра.

В наши дни возникновение сдвига ветра отобразится на бортовом радаре, а при возможном возникновении тяжелых ситуаций также будет подан звуковой сигнал. FAA - Федеральное управление гражданской авиации США требует наличия такого оборудования для всех пассажирских самолетов с 1993 года.

Наземные радары теперь намного эффективнее обнаруживают сдвиг ветра. Метеорологические радиолокационные системы Доплера способны обнаруживать осадки, ветер и сдвиг ветра и применяются в больших аэропортах по всему миру. Самый продвинутый из них, известный как Доплеровский метеорологический радиолокатор, обеспечивает повышенные разрешение и дальность действия. Такие системы используются в 45 основных аэропортах США и многих других странах.

Благодаря достижениям науки в области изучения и обнаружения сдвигов ветра, аварии, вызванные этими явлением встречаются гораздо реже. В числе последних происшествий – катастрофа самолета авиакомпании Bhoja Air в Пакистане в 2012 году, который при сильном ветре разбился на подходе к аэропорту Исламабада, все пассажиры и экипаж погибли. А в 2019 году в Москве разбился SJ100 Аэрофлота, несмотря на предупреждение бортового радара о сдвиге ветра, в результате чего погиб 41 человек.

7.5.1. Предупреждения о сдвиге ветра включают краткую информацию о наблюдаемом или ожидаемом сдвиге ветра, который может оказать неблагоприятное воздействие на воздушное судно на траектории захода на посадку или взлета в слое от уровня ВПП до 500 м. В тех случаях, когда местные орографические условия вызывают значительный сдвиг ветра на высотах более 500 м, высоту 500 м следует считать предельной.

7.5.2. Ввиду того, что в настоящее время сдвиг ветра в зовах взлета и захода на посадку не может быть обнаружен с земли с достаточной точностью, данные о его наличии следует получать с борта воздушного судна на этапах набора высоты или захода на посадку. Кроме того, аэродромный метеорологический орган может использовать для получения данных о сдвиге ветра показания датчиков ветра, установленных на аэродромных мачтах и сооружениях на близлежащих возвышенных участках; доплеровского радиолокатора; системы датчиков приземного ветра или датчиков давления, расположенных таким образом, чтобы контролировать конкретную ВПП и соответствующие траектории захода на посадку и вылета.

7.5.3. Предупреждения о сдвиге ветра составляются открытым текстом с сокращениями и передаются диспетчером УВД.

WS WRNG SURF WIND 320/20KMH WIND AT 600 М 360/50КМН INAPCH

Предупреждение о сдвиге ветра - приземной ветер 320/20 км/ч, ветер на 600 м 360/50 км/ч при подходе.

WS WRNG SURF WIND 320/20KMH WIN" AT 60 М 360/50КМН IN CLIMB OUT

Предупреждение о сдвиге ветра - приземной ветер 320/20 км/ч, ветер на 60м 360/50 км/ч при наборе.

WS WRNG IL86 REPORTED MODWS IN APCH RWY 07 AT 1510

Предупреждение о сдвиге ветра - Ил-86 сообщает умеренный сдвиг ветра при подходе к ВПП 07 в 15.10.

7.5.4. Предупреждение об ожидаемом сдвиге ветра выпускается на основании анализа аэросиноптического материала, если синоптическая обстановка в сочетании с местными особенностями способствует возникновению умеренного, сильного, очень сильного сдвига, ветра (moderate, strong, severe). Классификация интенсивности сдвига ветра в значительной степени основывается на субъективной оценке экипажей воздушных судов. Условия сдвига ветра, как правило, связаны с одним или несколькими из следующих явлений: грозы, микропорывы и воронкообразные облака, холодные или теплые фронты, фронты морского бриза, горные волны, температурные инверсии на малых высотах.

Такое предупреждение следует передавать в форме:

WS WRNG mod (strong , sev) WS from 1800 at ADR

Предупреждение о сдвиге ветра - в районе аэродрома с 18.00 ожидается умеренный (сильный, очень сильный) сдвиг ветра.

ГЛАВА 8. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКИПАЖЕЙ

ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

Общие положения

8.1.1. Экипажи воздушных судов обеспечиваются метеорологической информацией перед вылетом и во время полета.

8.1.2. Метеорологическая информация, предназначенная для экипажей воздушных судов, должна отвечать полетным требованиям в отношении времени, высоты полета и географической протяженности маршрута и должна быть достаточной для обеспечения полета до аэродрома посадки, где планируется получение новой информации. В тех случаях, когда на аэродроме первой посадки не может быть обеспечена информация для дальнейшего полета, она, по соглашению между полномочным метеорологическим органом и эксплуатантом, представляется экипажу на аэродроме вылета.

8.1.3. Обеспечение метеорологической информацией экипажей вылетающих воздушных судов производится на основании суточных планов полетов, передаваемых аэродромному метеорологическому органу эксплуатанту отдельных рейсов, не указанных в плане - на основании дополнительных заявок, подаваемых, по возможности, не позднее 3 ч от планируемого времени вылета, которые должны содержать следующие сведения:

а) планируемое время вылета;

б) планируемое время прибытия на аэродром назначения;

в) маршрут полета;

г) запасные аэродромы (на расстоянии не более 2 часов полетного времени);

д) эшелон или высота полета;

е) правила полета (по ПВП или ППП).

8.1.4. АМСГ без синоптической части (ОГ) обеспечивают экипажи воздушных судов информацией, получаемой от метеорологических органов базового и других аэродромов. На аэродромах, где отсутствует АМСГ, необходимая для обеспечения вылетов информация запрашивается у метеорологического органа базового аэродрома руководителем аэродрома вылета (посадочной площадки) или непосредственно командиром воздушного судна по имеющимся каналам связи.

8.1.5. Метеорологическая информация, предназначенная для обеспечения экипажей воздушных судов перед вылетом, включает сведения о ветре и температуре воздуха на высотах, об особых явлениях погоды по маршруту полета, метеорологические сводки, прогнозы по аэродромам вылета и посадки, запасным аэродромам, информацию SIGMET и AIRMET, донесения с борта (включая AIREP), которыми располагает метеорологический орган.

8.1.6. В зависимости от вида и продолжительности полета, метеорологическая информация предоставляется экипажам воздушных судов в форме полетной документации и/или в устной форме; эта информация помещается также на специальных витринах или стендах, устанавливаемых в помещениях, где проводятся предполетная штурманская и метеорологическая подготовка экипажей.

В настоящее время основной тенденцией развития гражданской авиации, как известно, является повышение безопасности при увеличении объема перевозок. Причем, безопасность необходимо обеспечивать на всех этапах полета. Взлет и посадка, бесспорно, являются самыми сложными, а, следовательно, наиболее уязвимыми (с точки зрения опасности) этапами полета. Связано это, прежде всего, с большим числом решаемых задач, загруженностью экипажа воздушного судна и дефицитом времени, необходимым для принятия решения. Конечно, нельзя забывать и об опасных метеоявлениях, которыми сейчас, как никогда раньше, богат климат нашей планеты.

И вот тут-то, на стыке опасностей погодных явлений и дефицита времени, у экипажа и выявляется то сложное звено, которое надо предотвратить от разрыва. Частично это решается технологией работы экипажа, наставлениями по производству полетов и другими руководящими документами, рекомендациями, которые призваны помочь в решении возникающих задач, так как содержат алгоритмы решения, помогая работать экипажу в условиях дефицита времени. Но в некоторых из них в настоящее время имеются или нечеткие, или противоречивые указания, на основе которых и создаются алгоритмы, призванные помочь экипажу в сложных ситуациях. В частности, это касается сдвига ветра, порывов ветра, дождя в виде ливневых осадков, и расчета самих минимумов при заходе на посадку.

Минимумы при заходе на посадку определяются в соответствии со скоростными категориями воздушных судов, высотой препятствий, входящих в зону посадки, а также опытом, квалификацией командира корабля и оснащенностью самолета навигационными системами посадки. Что касается влияния внешних условий, то, к сожалению, они не учитываются при определении минимумов. Хотя зачастую как раз эти причины приводят к авариям и катастрофам. Нет до сих пор и четких научно обоснованных рекомендаций по изменению минимумов при посадке в зависимости от величины сдвига ветра.

В документах ИКАО говорится о том, что 6 м/с и более — это очень сильный сдвиг ветра, и заход на посадку при таком сдвиге запрещен, т. к. условная потеря мощности воздушного судна из-за сдвига ветра не может быть компенсирована имеющимся у воздушного судна запасом мощности.

При значениях сдвига ветра менее 6 м/с алгоритм поведения для пилота не предусмотрен — предполагается, что условные потери по мощности могут быть компенсированы запасом мощности воздушного судна. К сожалению, здесь не учитывается следующее:

1. Человеческий фактор. Считается, что практически мгновенно при появлении сдвига ветра будет увеличена мощность двигателей. Но, в зависимости от опыта пилота, время для выявления сдвига ветра может колебаться в значительных временных интервалах, и в реальности пилоту необходимо время (10–15 секунд) для выявления опасного явления, к которому еще надо добавить время на приемистость двигателя. При этом один и тот же сдвиг ветра для одного пилота обусловит сложную ситуацию, а для другого — катастрофическую. Только прибор с заложенным алгоритмом единого периода для определения сдвига ветра (например, 5 секунд) позволит заложить единые критерии для учета человеческого фактора и повысит безопасность полетов за счет уменьшения времени на выявление сдвига ветра.

2. Как известно, интенсивность воздействия одного и того же сдвига ветра на воздушное судно зависит от скорости снижения на предпосадочной прямой, что также не учитывается в градациях сдвига ветра по ИКАО. Расчеты показывают: чем больше вертикальная скорость на предпосадочной прямой, тем сильнее воздействует на воздушное судно одна и та же величина сдвига ветра.

В полете на тренажере имитация сдвига ветра в 1–1,5м/с на 30 м по высоте в большинстве случаев приводит к условной авиакатастрофе. Траектория снижения воздушного судна при этом очень похожа на траекторию при катастрофе B-777 07 июля 2013 г. в Сан-Франциско. Запоздалый уход на второй круг в условиях тренажера приводил к столкновению с землей. Это подтверждается расчетами.

Поэтому логично градации сдвига ветра распределить в зависимости от типа воздушного судна, его посадочной массы и, конечно же, человеческого фактора.

Все эти факторы будут, конечно, влиять и на высоту принятия решения. На сегодняшний день DOC8168 ИКАО предписывает рассчитывать высоту принятия решения с учетом высоты препятствий в районе захода на посадку и непосредственной просадки самолета при уходе на второй круг, хотя очевидно, что отрицательный сдвиг ветра увеличивает высоту просадки самолета. Поэтому даже в условиях имитации сдвига ветра на тренажере пилоты оттягивают момент ухода на второй круг до высоты принятия решения, но в условиях сдвига ветра этой высоты ухода уже не хватает, что и приводит к катастрофе.

В этом случае опасные сдвиги ветра, при которых нельзя заходить на посадку, будут значительно меньше, чем 6 м/с на 30 метров высоты, и данные будут выглядеть следующим образом.

Рассчитанные и теоретически обоснованные опасные величины сдвига ветра для различных категорий воздушных судов (в соответствии с классификацией ИКАО) при различных посадочных массах:

Категория воздушного судна	Опасная величина сдвига ветра на 30 м высоты, м/с *
А	2,5–3,3
В	2,2–2,7
С	1,7–2,5

* Примечание. Минимальные сдвиги ветра для каждой категории воздушных судов определены для максимального посадочного веса.

Из всего вышеизложенного можно сделать вывод: сдвиг ветра 6 м/с на 30 метров высоты — явление очень опасное, но чрезвычайно редкое. Гораздо более часто сдвиг ветра имеет значительно меньшие величины, но они оказываются еще более опасными в связи с большой частотой проявлений. Это значительно повышает опасность самого явления сдвига ветра. Даже небольшие, порядка 0,5 м/с, величины сдвига ветра могут быть крайне опасными в сочетании с порывами ветра в момент посадки. Особенно это существенно в случаях, где требуется особая точность при посадке. Возможно, необходимо также частично изменить траекторию снижения, особенно в последние секунды перед посадкой, для того чтобы максимально снизить воздействие сдвига ветра в непосредственной близости к земле (особенно это актуально для палубной авиации — при посадке военных самолетов на авианосцы).

1. Необходимо аппаратуру по определению величины сдвига ветра устанавливать на воздушных судах. Это позволит в режиме on line пересчитывать высоту принятия решения, а при достижении критических значений выдавать команду об уходе на второй круг.

2. Для палубной авиации, где необходима повышенная точность приземления, нужно учитывать порывы ветра в момент посадки. Для этого будет правильным установить систему обнаружения порывов ветра, которая позволит выявлять их за 1–1,5 минуты до посадки воздушного судна и передавать эту информацию на борт для того, чтобы пилот мог своевременно уйти на второй круг, если момент его посадки будет совпадать с порывом ветра.

Эти меры позволят в несколько раз увеличить безопасность при заходе на посадку в условиях сдвига ветра

Читайте также: