Турбулентность, возникающая за самолетом, летящим по воздуху
Эта фотография из исследования НАСА вихрей на законцовках крыльев качественно иллюстрирует турбулентность следа.
Турбулентность в следе — это возмущение в атмосфере , которое образуется позади самолета , когда он проходит через воздух. Он включает в себя несколько компонентов, наиболее важными из которых являются вихри на законцовках крыла и реактивная струя - быстро движущиеся газы, выбрасываемые из реактивного двигателя.
Турбулентность в следе особенно опасна в районе позади самолета на этапах взлета или посадки . При взлете и посадке самолет действует под большим углом атаки . Такое положение полета максимизирует образование сильных вихрей. Вблизи аэропорта может находиться несколько самолетов, работающих на низкой скорости и малой высоте; это создает дополнительный риск турбулентности в следе с уменьшенной высотой, с которой можно восстановиться после любого сбоя. [1]
Определение
Турбулентность в следе — это разновидность турбулентности при ясном небе . В случае турбулентности следа, создаваемого крыльями тяжелого самолета, вращающаяся вихревая пара задерживается на значительное время после прохождения самолета, иногда более минуты. Один из этих вращающихся вихрей может серьезно опрокинуть или даже перевернуть меньший самолет, который встретится с ним в воздухе или на земле. [ нужна цитата ]
В горизонтальном полете
Вихревая циркуляция направлена наружу, вверх и вокруг законцовок крыла, если смотреть спереди или сзади самолета. Испытания с большими самолетами показали, что вихри остаются на расстоянии чуть меньше размаха крыльев друг от друга и дрейфуют вместе с ветром на высоте, превышающей размах крыльев от земли. Испытания также показали, что вихри опускаются со скоростью несколько сотен футов в минуту, замедляя свое падение и уменьшаясь в силе со временем и расстоянием позади создающего самолет. [2]
На высоте вихри опускаются со скоростью 90–150 м (300–490 футов) в минуту и стабилизируются примерно на 150–270 м (490–890 футов) ниже эшелона полета самолета-генератора. Таким образом, считается, что воздушные суда, работающие на высоте более 600 м (2000 футов), подвергаются меньшему риску. [3]
Когда вихри более крупных самолетов опускаются близко к земле - в пределах 100–200 футов (30–61 м) – они имеют тенденцию перемещаться вбок над землей со скоростью 2–3 узла (3,7–5,6 км/ч; 2,3– 3,5 миль в час). Боковой ветер уменьшает боковое движение вихря против ветра и увеличивает движение вихря с подветренной стороны. [4]
Вертолеты
Вертолеты также создают турбулентность в следе. Следы от вертолета могут иметь значительно большую силу, чем следы от самолетов того же веса. Самый сильный след возникнет, когда вертолет будет двигаться на более низких скоростях (от 20 до 50 узлов ). Легкие вертолеты с двухлопастной несущей системой создают такой же сильный след, как и более тяжелые вертолеты с более чем двумя лопастями. Сильный след от несущего винта конвертоплана Bell Boeing V-22 Osprey может распространяться дальше и стал причиной крушения . [5]
ИКАО устанавливает категории турбулентности в следе на основе максимальной взлетной массы (MTOW) самолета. Они используются для разделения самолетов при взлете и посадке.
Вихревые следы от приземляющегося аэробуса в международном аэропорту Окленда взаимодействуют с морем, опускаясь до уровня земли.
Существует ряд критериев разделения на этапах взлета, посадки и полета по маршруту, основанных на категориях турбулентности в следе. Диспетчеры воздушного движения будут определять последовательность заходов самолетов по приборам с учетом этих критериев. Воздушным судам, совершающим визуальный заход на посадку, сообщают о соответствующем рекомендованном расстоянии, и ожидается, что они будут соблюдать свое собственное эшелонирование. [7]
Параллельные или пересекающиеся взлетно-посадочные полосы
Во время взлета и посадки след самолета опускается к земле и удаляется вбок от взлетно-посадочной полосы при спокойном ветре. Боковой ветер со скоростью от трех до пяти узлов (3–6 миль в час; 6–9 км/ч) будет иметь тенденцию удерживать наветренную сторону следа в зоне взлетно-посадочной полосы и может привести к сносу подветренной стороны в сторону другой взлетно-посадочной полосы . Поскольку вихри на законцовках крыла существуют на внешней кромке следа самолета, это может быть опасно. [8]
Оставаясь на глиссаде лидера или выше нее.
Пилоты-планеристы обычно летают за пределами турбулентности следа, создаваемой их буксирующими самолетами, либо над следом (высокая буксировка), либо ниже следа (низкая буксировка). [9]
Предупреждающие знаки
Неконтролируемые движения самолета (например, раскачивание крыла) могут быть вызваны следом. Вот почему поддержание ситуационной осведомленности имеет решающее значение. Обычная турбулентность не является чем-то необычным, особенно на этапе захода на посадку. Пилот, который подозревает, что турбулентность в следе влияет на его или ее самолет, должен уйти от следа, выполнить уход на второй круг или уйти на второй круг и быть готовым к более сильному следу. Начало пробуждения может быть едва заметным и даже удивительно мягким. Были серьезные аварии (см. следующий раздел), когда пилоты пытались спасти приземление после умеренного следа только для того, чтобы столкнуться с сильной турбулентностью в следе, которую они не смогли преодолеть. Пилотам не следует полагаться на какие-либо аэродинамические предупреждения, но если возникает след, жизненно важное значение имеют немедленные действия по уклонению.
Атмосферная циркуляция
Jetwash создает длительные вихри, которые влияют на характер ветра и атмосферную циркуляцию, что может быть ключевым фактором антропогенного изменения климата. Хорошо известно, что крупномасштабная циркуляция атмосферы обусловлена разницей температур между полюсами и экватором. Это говорит о том, что вихри могут способствовать изменению климата, изменяя разницу температур. [10]
Линии пластин
В 2020 году исследователи рассмотрели возможность установки «линий пластин» возле порога взлетно-посадочной полосы, чтобы вызвать вторичные вихри и сократить их продолжительность. В ходе пробной установки в международном аэропорту Вены они сообщили об уменьшении вихрей на 22–37%. [11] [12]
8 июня 1966 г. - столкновение XB-70 с F-104 . Хотя истинная причина столкновения неизвестна, считается, что из-за того, что XB-70 был спроектирован с усиленной турбулентностью в следе для увеличения подъемной силы, F-104 подошел слишком близко, поэтому попал в вихрь и столкнулся с самолетом. крыло (см. основную статью ).
DC-9 разбился в международном аэропорту Большого Юго-Запада при выполнении приземления по принципу «прикосновение и движение» позади DC-10 . Эта катастрофа побудила ФАУ создать новые правила, касающиеся минимального отделения от «тяжелых» самолетов. [13]
16 января 1987 г. - Самолет Як-40 разбился сразу после взлета в Ташкенте. Полет стартовал всего через одну минуту пятнадцать секунд после самолета Ил-76 , столкнувшись таким образом с его вихревым следом . Затем Як-40 резко накренился вправо, ударился о землю и загорелся. Все девять человек на борту рейса 505 Аэрофлота погибли. [14]
15 декабря 1993 г. - Зафрахтованный самолет с пятью людьми на борту, в том числе президентом In-N-Out Burger Ричем Снайдером, разбился в нескольких милях от аэропорта Джона Уэйна в округе Ориндж, Калифорния. Самолет следовал за Боингом 757 при посадке, но попал в турбулентность его следа, перешел в глубокий спуск и разбился. В результате этого и других инцидентов с самолетами, следовавшими за Боингом 757, ФАУ теперь применяет правила разделения тяжелых самолетов для Боинга 757.
8 сентября 1994 г. - рейс 427 USAir разбился недалеко от Питтсбурга, штат Пенсильвания . Считалось, что эта авария связана с турбулентностью в следе, хотя основной причиной была неисправность компонента управления рулем направления, из-за которой самолет ненормально реагировал на команды пилотов, вызванные столкновением со следом.
20 сентября 1999 г. - JAS 39A Gripen из самолета Airwing F 7 Såtenas врезался в озеро Венерн в Швеции во время учений по маневрированию воздушного боя. Пройдя через вихревой след другого самолета, «Грипен» резко изменил курс. Прежде чем «Грипен» ударился о землю, пилот катапультировался из самолета и благополучно приземлился на парашюте в озере.
8 июля 2008 г. - Учебно-тренировочный самолет PC-12 ВВС США разбился в Херлберт-Филд , штат Флорида, когда пилот попытался приземлиться слишком близко к более крупному боевому кораблю AC-130U Spooky и попал в турбулентность в следе от боевого корабля. Правила ВВС требуют, чтобы расстояние между медленными тяжелыми самолетами, такими как AC-130U, и небольшими легкими самолетами составляло не менее двух минут, но PC-12 отставал от боевого корабля всего примерно на 40 секунд. Попав в турбулентный след, PC-12 внезапно перевернулся влево и начал переворачиваться вверх тормашками. Пилот-инструктор остановил крен, но прежде чем он смог поднять самолет в вертикальное положение, левое крыло ударилось о землю, в результате чего самолет занесло на 669 футов (204 м) по полю, прежде чем остановиться на асфальтированной дороге. [16]
3 ноября 2008 г. - Турбулентность в следе от Airbus A380-800 привела к временной потере управления Saab 340 при подходе к параллельной взлетно-посадочной полосе в условиях сильного бокового ветра. [17]
4 ноября 2008 г. - во время авиакатастрофы в Мехико в 2008 году самолет Learjet 45 , на борту которого находился министр внутренних дел Мексики Хуан Камило Моуриньо, разбился возле проспекта Пасео де ла Реформа при повороте на последний заход на посадку на взлетно-посадочную полосу 05R в международном аэропорту Мехико . Самолет летел позади 767-300 и над тяжелым вертолетом. По данным правительства Мексики, пилотам не сообщили о типе приближающегося перед ними самолета, и они не снизили скорость захода на посадку до минимальной. [ нужна цитата ]
9 сентября 2012 г. - Robin DR 400 разбился после переворота на 90 градусов в турбулентном следе, вызванном предыдущим Антоновым Ан-2 . Трое были убиты и один тяжело ранен. [18] [19]
28 марта 2014 г. - самолет C-130J -30 KC-3803 ВВС Индии разбился недалеко от Гвалиора , Индия, в результате чего погибли все пять человек, находившихся на борту. [20] [21] [22] Самолет проводил тренировку по проникновению на низкую высоту, пролетая на высоте около 300 футов (90 м), когда он столкнулся с турбулентностью в следе от другого самолета C-130J, который возглавлял строй, что привело к его крушению. [23] [24]
7 января 2017 г. - Частный Bombardier Challenger 604 трижды перевернулся в воздухе и упал на высоту 10 000 футов (3 000 м) после того, как столкнулся с турбулентностью в следе, когда он пролетал на высоте 1 000 футов (300 м) под Airbus A380 над Аравийским морем. Несколько пассажиров получили ранения, один серьезно. Из-за перегрузки самолет был поврежден и не подлежал ремонту и впоследствии был списан. [25]
14 июня 2018 г. - В 23:29 пассажирский рейс QF94 компании Qantas , следовавший из Лос-Анджелеса в Мельбурн, внезапно упал над океаном после взлета в результате сильного вихревого следа. По словам пассажиров, мероприятие длилось около десяти секунд. Турбулентность была вызвана следом предыдущего рейса QF12 компании Qantas, который вылетел всего за две минуты до рейса QF94. [26]
Измерение
Турбулентность следа можно измерить с помощью нескольких методов. В настоящее время ИКАО признает два метода измерения: звуковую томографию и метод высокого разрешения — доплеровский лидар , решение, которое сейчас коммерчески доступно. Методы, использующие оптику, могут использовать влияние турбулентности на показатель преломления (оптическая турбулентность) для измерения искажения света, проходящего через турбулентную область, и определения силы этой турбулентности.
Тонкий шорох и треск, вызванный вихревыми следами после пролета самолета. Он начинается с 0:50 и длится до конца записи.
Проблемы с воспроизведением этого файла? См. справку для СМИ .
Иногда, при определенных условиях, наземные наблюдатели могут услышать турбулентный след. [27] В тихий день турбулентность в следе от тяжелых самолетов при заходе на посадку можно услышать как глухой рев или свист. Это сильное ядро вихря. Если самолет создает более слабый вихрь, звук разрыва будет напоминать разрыв листа бумаги. Зачастую его впервые замечают через несколько секунд после того, как прямой шум пролетающего самолета уменьшился. Затем звук становится громче. Тем не менее, будучи очень направленным, звук турбулентности следа легко воспринимается как исходящий на значительном расстоянии позади самолета, а его видимый источник движется по небу так же, как и самолет. Он может сохраняться в течение 30 секунд и более, постоянно меняя тембр, иногда со свистящими и потрескивающими нотами, пока, наконец, не затихнет.
В популярной культуре
В фильме 1986 года «Лучший стрелок » лейтенант Пит «Мэверик» Митчелл, которого играет Том Круз , терпит два возгорания , вызванные прохождением через реактивную струю другого самолета, пилотируемого коллегой-летчиком Томом «Ледяным человеком» Казански (которого играет Вэл Килмер ). В результате он попадает в необратимое вращение и вынужден катапультироваться, убивая своего РИО Ника «Гусь» Брэдшоу. [28] В последующем инциденте он попал в струю вражеского истребителя, но ему удалось благополучно восстановиться.
В фильме «Толкая олово» авиадиспетчеры стоят недалеко от порога взлетно-посадочной полосы, пока самолет приземляется, чтобы воочию ощутить турбулентность в следе. Однако в фильме резко преувеличено влияние турбулентности на людей, стоящих на земле, и показано, как главных героев сносит пролетающий самолет. В действительности турбулентность позади и под приземляющимся самолетом слишком слаба, чтобы сбить с ног человека, стоящего на земле. (Напротив, реактивная струя взлетающего самолета может быть чрезвычайно опасна для людей, стоящих позади самолета.)
^ «Руководство по аэронавигационной информации (AIM) 7-4-3 Сила вихря» .
^ «Глава 14: Работа аэропорта». Справочник пилота по авиационным знаниям (изд. FAA-H-8083-25C). Федеральная авиационная администрация . 17 июля 2023 г. стр. 27–28.
^ «Откидное сиденье: нападение А380» . www.flyingmag.com . 26 февраля 2013 года. Архивировано из оригинала 1 октября 2017 года . Проверено 22 апреля 2018 г.
^ «Глава 14: Работа аэропорта». Справочник пилота по авиационным знаниям (изд. FAA-H-8083-25C). Федеральная авиационная администрация . 17 июля 2023 г. п. 28.В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
^ «Отчет о сбое AFSOC не позволяет понять следы ротора Osprey» . АОЛ Дефенс . 30 августа 2012 г. Архивировано из оригинала 23 сентября 2012 г.
^ "Турбулентность следа самолета" . Федеральное управление гражданской авиации Министерства транспорта США . № переменного тока: 90-23G. 10 февраля 2014 г. с. 24 . Проверено 05 марта 2023 г.
^ Шоу, Уэсли. «Вихри, вызванные реактивной промывкой, и изменение климата». ЭССОАР . Проверено 13 апреля 2023 г.
^ Хользепфель, Франк; Стефан, Антон; Ротштейн, Григорий; Кернер, Стефан; Вильдманн, Норман; Освальд, Лотар; Герц, Томас; Борек, Гюнтер; Фло, Александр; Керн, Кристиан; Кершбаум, Маркус; Носсаль, Роман; Шварценбахер, Йоханнес; Штробель, Мартин; Штраус, Лукас; Вайс, Клеменс; Каучок, Себастьян; Шифер, Кристиан; Чекала, Харальд; Машвиц, Геррит; Смалихо, Игорь (ноябрь 2021 г.). «Снижение риска турбулентности следа при конечном заходе на посадку через линии пластин». Журнал АИАА . 59 (11): 4626–4641. дои : 10.2514/1.J060025. ISSN 0001-1452 . Проверено 5 августа 2023 г.
↑ Риент, Торстен (июнь 2020 г.). «Снижение турбулентности следа для увеличения пропускной способности аэропорта» . Проверено 5 августа 2023 г.
^ «Отчет об авиакатастрофе Delta Air Lines, 30 мая 1972 г.» (PDF) . Национальный совет по безопасности на транспорте .
^ "Катастрофа Як-40 Узбекского УГА в а/п Ташкент-Южный (борт СССР-87618), 16 января 1987 года. // AirDisaster.ru – Авиационные средства, инциденты и катастрофы авиастрофы в СССР и России – факты, история, статистика" . airdisaster.ru . Архивировано из оригинала 22 января 2013 г. Проверено 9 января 2017 г.
↑ Отчет об авиационном происшествии (26 октября 2004 г.). «Отделение вертикального стабилизатора в полете, рейс 587 Airbus Industrie A300-605R American Airlines, N14053 Бель-Харбор, Нью-Йорк, 12 ноября 2001 г.» (PDF) . Национальный совет по безопасности на транспорте . Проверено 05 марта 2023 г.
^ «В катастрофе обвиняют пилотов, слишком внимательно следящих за ней», Air Force Times, 17 октября 2008 г.» airforcetimes.com . Архивировано из оригинала 14 мая 2022 года . Проверено 22 апреля 2018 г.
^ Бюро, Австралийская транспортная безопасность. «Расследование: AO-2008-077 — Турбулентность в следе, аэропорт Сиднея, Новый Южный Уэльс, 3 ноября 2008 г.». atsb.gov.au. Архивировано из оригинала 14 сентября 2016 года . Проверено 22 апреля 2018 г.
^ «Отчет об аварии (немецкий)» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 7 декабря 2015 г. Проверено 5 ноября 2015 г.
^ «Научные исследования этой аварии» (PDF) . dglr.de. Архивировано (PDF) из оригинала 22 января 2018 г. Проверено 22 апреля 2018 г.
^ «Новый самолет C-130J ВВС разбился недалеко от Гвалиора, пять человек погибли» . NDTV.com . Архивировано из оригинала 5 июня 2011 г. Проверено 14 июля 2015 г.
^ «Крушение IAF Super Hercules: пять членов экипажа ВВС погибли в Гвалиоре» . ИАНС . news.biharprabha.com. Архивировано из оригинала 31 марта 2014 года . Проверено 28 марта 2014 г.
^ "Транспортный самолет C130 J "Super Hercules" IAF разбился, все пять человек на борту погибли" . Экономические времена . Архивировано из оригинала 1 апреля 2014 г. Проверено 14 июля 2015 г.
^ «« Турбулентность в следе » привела к крушению самолета C-130 J» . Индийский экспресс . 2014-04-23. Архивировано из оригинала 15 июня 2018 г. Проверено 24 декабря 2019 г.
^ «« Турбулентность в следе » привела к крушению самолета C-130 J» . Индийский экспресс . Архивировано из оригинала 24 апреля 2014 г. Проверено 14 июля 2015 г.
↑ Джон Крофт (22 июня 2017 г.). «По следам А380: борьба с турбулентностью в следе». Сеть «Авиационная неделя» . Архивировано из оригинала 7 июля 2017 года . Проверено 5 июля 2017 г.
↑ Бен Грэм (14 июня 2018 г.). «Рейс из Лос-Анджелеса погрузился в пике на 10 секунд после попадания в вихрь: отчет» . news.com.au. Архивировано из оригинала 14 июня 2018 года . Проверено 14 июня 2018 г.
^ «Уведомление о хранилище - Бюро транспортной статистики» (PDF) . ntl.bts.gov . Архивировано из оригинала (PDF) 17 июня 2017 года . Проверено 22 апреля 2018 г.
^ Леоне, Дарио (27 ноября 2018 г.). ««Mayday, Mayday, Мэв в беде, он в плоском штопоре!» — сравнение сцены катапультирования из «Лучшего стрелка» и реального спасения из F-14 Tomcat». Клуб любителей авиации . Проверено 10 августа 2023 г.
Внешние ссылки
Капитан Мерил Гетлайн объясняет «Тяжелый»
ФАУ США, Руководство по аэронавигационной информации о турбулентности в следе
ФАУ США, Глоссарий пилотов-диспетчеров, см. Классы самолетов.
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .