Турбулентность, которая следует за самолетом, летящим в воздухе
Эта фотография из исследования НАСА вихрей на концах крыльев качественно иллюстрирует турбулентность следа.
Турбулентность в следе — это возмущение в атмосфере , которое образуется позади самолета , когда он проходит через воздух. Оно включает в себя несколько компонентов, наиболее значимыми из которых являются вихри на концах крыльев и струйная струя, быстро движущиеся газы, выбрасываемые из реактивного двигателя.
Турбулентность в следе особенно опасна в области позади самолета на этапах взлета или посадки полета. Во время взлета и посадки самолет движется под большим углом атаки . Такое положение полета максимизирует образование сильных вихрей. Вблизи аэропорта может быть несколько самолетов, все летящих на низкой скорости и малой высоте; это создает дополнительный риск турбулентности в следе с уменьшенной высотой, с которой можно восстановиться после любого нарушения. [1]
Определение
Турбулентность в следе — это тип турбулентности в ясном небе . В случае турбулентности в следе, создаваемой крыльями тяжелого самолета, вращающаяся пара вихрей задерживается на значительное время после прохождения самолета, иногда более минуты. Один из этих вращающихся вихрей может серьезно расстроить или даже перевернуть более мелкий самолет, который с ним сталкивается, как в воздухе, так и на земле. [ необходима цитата ]
В горизонтальном полете с фиксированным крылом
Циркуляция вихря направлена наружу, вверх и вокруг законцовок крыльев, если смотреть спереди или сзади самолета. Испытания с большими самолетами показали, что вихри остаются на расстоянии менее размаха крыльев друг от друга, дрейфуя по ветру, на высотах, превышающих 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 самолета, создающего вихри. [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 уровня полета самолета, создающего вихрь. Поэтому самолеты, работающие на высоте более 600 м (2000 футов), считаются менее рискованными. [3]
Когда вихри от более крупных самолетов опускаются близко к земле — в пределах 100–200 футов (30–61 м) — они имеют тенденцию двигаться вбок над землей со скоростью 2–3 узла (3,7–5,6 км/ч; 2,3–3,5 миль/ч). Боковой ветер уменьшает боковое движение вихря против ветра и увеличивает движение вихря по ветру. [4]
Вертолеты
Вертолеты также создают турбулентность в следе. Следы вертолета могут быть значительно сильнее, чем у самолета с фиксированным крылом того же веса. Самый сильный след будет возникать, когда вертолет летит на более низких скоростях (от 20 до 50 узлов ). Легкие вертолеты с двухлопастными роторными системами создают такой же сильный след, как и более тяжелые вертолеты с более чем двумя лопастями. Сильный след ротора конвертоплана Bell Boeing V-22 Osprey может распространяться дальше и способствовал крушению . [5]
ИКАО устанавливает категории турбулентности в следе на основе максимального взлетного веса (MTOW) самолета. Они используются для разделения самолетов во время взлета и посадки.
Вихревые следы от приземляющегося самолета Airbus в международном аэропорту Окленда взаимодействуют с морем, опускаясь к земле.
Существует ряд критериев разделения для взлета, посадки и этапов полета по маршруту, основанных на категориях турбулентности в следе. Диспетчеры воздушного движения будут устанавливать последовательность самолетов, выполняющих инструментальные заходы на посадку , с учетом этих критериев. Самолет, выполняющий визуальный заход на посадку, информируется о соответствующем рекомендуемом расстоянии и, как ожидается, будет поддерживать свое разделение. [7] : 9
Параллельные или пересекающиеся взлетно-посадочные полосы
Во время взлета и посадки след самолета опускается к земле и движется вбок от взлетно-посадочной полосы, когда ветер спокойный. Боковой ветер 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 тому, что наветренная сторона будет смещаться к другой взлетно-посадочной полосе . Поскольку вихри на концах крыльев существуют на внешнем крае следа самолета, это может быть опасно. [7] : 10
Нахождение на траектории глиссады лидера или выше нее
Пилоты планеров обычно летают вне турбулентного следа, создаваемого их буксировщиками, либо выше следа (высокая буксировка), либо ниже следа (низкая буксировка). [8]
Предупреждающие знаки
Неконтролируемые движения самолета (например, покачивание 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 следа влияет на его или ее самолет, должен уйти от следа, выполнить уход на второй круг или уход на второй круг и быть готовым к более сильному столкновению со следом. Возникновение следа может быть едва заметным и даже удивительно мягким. Были серьезные аварии (см. следующий раздел), когда пилоты пытались спасти посадку после столкновения со следом умеренной силы, но сталкивались с сильной турбулентностью следа, которую они не смогли преодолеть. Пилоты не должны полагаться на какие-либо аэродинамические предупреждения, но если происходит возникновение следа, жизненно важны немедленные действия по уклонению.
Линии пластин
В 2020 году исследователи рассмотрели возможность установки «линий пластин» вблизи порога взлетно-посадочной полосы для создания вторичных вихрей и сокращения продолжительности вихрей. В ходе испытательной установки в Венском международном аэропорту они сообщили о снижении вихрей на 22%-37%. [9] [10]
8 июня 1966 года — XB-70 столкнулся с F-104 . Хотя истинная причина столкновения неизвестна, считается, что из-за того, что XB-70 был спроектирован с учетом повышенной турбулентности следа для увеличения подъемной силы, F-104 подлетел слишком близко, поэтому попал в вихрь и столкнулся с крылом (см. основную статью ).
DC-9 разбился в Большом Юго-Западном международном аэропорту при выполнении посадки «touch and go» за DC-10 . Эта катастрофа побудила FAA создать новые правила для минимального последующего отделения от «тяжелых» самолетов. [11]
16 января 1987 г. – Як-40 потерпел крушение сразу после взлета в Ташкенте. Самолет взлетел всего через минуту пятнадцать секунд после Ил-76 , попав в его вихревой след . Затем Як-40 резко накренился вправо, ударился о землю и загорелся. Все девять человек на борту рейса 505 Аэрофлота погибли. [12]
15 декабря 1993 года – Чартерный самолет с пятью людьми на борту, включая президента In-N-Out Burger Рича Снайдера, потерпел крушение в нескольких милях от аэропорта Джона Уэйна в округе Ориндж, Калифорния. Самолет следовал за Boeing 757 для посадки, когда попал в турбулентность в его следе, перекатился в глубокий спуск и разбился. В результате этого и других инцидентов с самолетами, следовавшими за Boeing 757, FAA теперь применяет правила эшелонирования тяжелых самолетов для Boeing 757.
8 сентября 1994 г. – рейс 427 авиакомпании USAir потерпел крушение около Питтсбурга, штат Пенсильвания . Считалось, что причиной катастрофы стала турбулентность в спутном следе, хотя основной причиной был неисправный компонент управления рулем направления, из-за которого самолет ненормально реагировал на управляющие воздействия пилотов, вызванные попаданием в спутный след.
20 сентября 1999 г. – JAS 39A Gripen из Airwing F 7 Såtenäs врезался в озеро Венерн в Швеции во время учений по воздушному бою. Пройдя через вихревой след другого самолета, Gripen резко изменил курс. До того, как Gripen ударился о землю, пилот катапультировался из самолета и благополучно приземлился на парашюте в озере.
8 июля 2008 г. — Учебный самолет ВВС США PC-12 потерпел крушение на аэродроме Херлберт-Филд , штат Флорида, когда пилот попытался приземлиться слишком близко позади более крупного вертолета AC-130U Spooky и попал в турбулентность следа вертолета. Правила ВВС требуют, чтобы между медленно летящими тяжелыми самолетами, такими как AC-130U, и небольшими легкими самолетами выдерживалось не менее двух минут, но PC-12 отставал от вертолета всего на 40 секунд. Когда PC-12 попал в турбулентность следа, он внезапно перевернулся влево и начал переворачиваться. Инструктор-пилот остановил вращение, но прежде чем он смог поднять самолет в вертикальное положение, левое крыло ударилось о землю, заставив самолет проскользить 669 футов (204 м) по полю, прежде чем остановиться на асфальтированном выкате. [14]
3 ноября 2008 г. – Турбулентность в спутном следе самолета Airbus A380-800 привела к временной потере управления самолетом Saab 340 при заходе на посадку на параллельную взлетно-посадочную полосу в условиях сильного бокового ветра. [15]
9 сентября 2012 г. – Robin DR 400 потерпел крушение после крена на 90 градусов в спутной струе, вызванной предыдущим Антоновым Ан-2 . Три человека погибли, один получил тяжелые ранения. [16] [17]
28 марта 2014 г. – Самолет C-130J -30 KC-3803 индийских ВВС потерпел крушение около Гвалиора , Индия, в результате чего погибли все пять человек на борту. [18] [19] [20] Самолет проводил учебный полет по проникновению на малой высоте, пролетая на высоте около 300 футов (90 м), когда он попал в турбулентный след от другого самолета C-130J, который летел впереди строя, что привело к его крушению. [21] [22]
7 января 2017 г. – Частный Bombardier Challenger 604 трижды перевернулся в воздухе и упал с высоты 10 000 футов (3 000 м) после столкновения с турбулентностью в спутном следе, когда он проходил на высоте 1 000 футов (300 м) под Airbus A380 над Аравийским морем. Несколько пассажиров получили ранения, один из них – серьезные. Из-за перегрузок самолет был поврежден и не подлежал ремонту, и был впоследствии списан. [23]
14 июня 2018 г. – В 23:29 пассажирский рейс Qantas QF94, следовавший из Лос-Анджелеса в Мельбурн, внезапно упал над океаном после взлета из-за интенсивного вихревого следа. По словам пассажиров, событие длилось около десяти секунд. Турбулентность была вызвана следом предыдущего рейса Qantas QF12, который вылетел всего за две минуты до рейса QF94. [24]
Измерение
Турбулентность следа можно измерить несколькими методами. В настоящее время ИКАО признает два метода измерения: звуковую томографию и метод высокого разрешения — доплеровский лидар , решение, которое теперь доступно на рынке. Методы, использующие оптику, могут использовать влияние турбулентности на показатель преломления (оптическую турбулентность) для измерения искажения света, проходящего через турбулентную область, и указывать на силу этой турбулентности.
Тонкий шорох и треск, вызванный вихрями следа после пролета самолета. Начинается в 0'50 и длится до конца записи.
Проблемы с воспроизведением этого файла? Смотрите справку по медиа .
Иногда при определенных условиях турбулентность следа может быть услышана наземными наблюдателями. [25] В тихий день турбулентность следа от тяжелых реактивных самолетов при заходе на посадку можно услышать как глухой рев или свист. Это сильное ядро вихря. Если самолет создает более слабый вихрь, разрыв будет звучать как разрыв листа бумаги. Часто он впервые замечается через несколько секунд после того, как прямой шум пролетающего самолета стихает. Затем звук становится громче. Тем не менее, будучи высоконаправленным, звук турбулентности следа легко воспринимается как возникающий на значительном расстоянии позади самолета, его очевидный 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 трескучими нотами, пока он, наконец, не затихнет.
В популярной культуре
В фильме 1986 года « Лучший стрелок » лейтенант Пит «Мэверик» Митчелл, которого играет Том Круз , страдает от двух срывов пламени, вызванных прохождением через струю реактивной струи другого самолета, пилотируемого его коллегой-авиатором Томом «Ледяным человеком» Казански (которого играет Вэл Килмер ). В результате он попадает в неисправимый штопор и вынужден катапультироваться, убивая своего RIO Ника «Гуся» Брэдшоу. [26] В последующем инциденте он попадает в струю реактивной струи вражеского истребителя, но ему удается благополучно восстановиться.
В фильме «Управляя полетами » авиадиспетчеры стоят у порога взлетно-посадочной полосы, пока самолет приземляется, чтобы лично ощутить турбулентность в следе. Однако фильм резко преувеличивает воздействие турбулентности на людей, стоящих на земле, показывая, как главных героев сдувает пролетающим самолетом. В действительности турбулентность позади и ниже приземляющегося самолета слишком слаба, чтобы сбить человека, стоящего на земле. (Напротив, реактивная струя от взлетающего самолета может быть чрезвычайно опасной для людей, стоящих позади самолета.)
^ "Глава 14: Операции в аэропортах". Справочник пилота по аэронавигационным знаниям (FAA-H-8083-25C ред.). Федеральное управление гражданской авиации . 2023-07-17. С. 27–28.
^ "Jumpseat: Assaulted by an A380". flyingmag.com . 26 февраля 2013 г. Архивировано из оригинала 1 октября 2017 г. Получено 22 апреля 2018 г.
^ "Глава 14: Операции в аэропортах". Справочник пилота по аэронавигационным знаниям (FAA-H-8083-25C ред.). Федеральное управление гражданской авиации . 2023-07-17. стр. 28.В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
^ "Отчет об аварии AFSOC неверный в понимании следа ротора Osprey". AOL Defense . 30 августа 2012 г. Архивировано из оригинала 23 сентября 2012 г.
^ "Турбулентность в спутном следе самолета". Министерство транспорта США Федеральное управление гражданской авиации . AC No: 90-23G. 10 февраля 2014 г. стр. 24. Получено 05.03.2023 .
^ 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. Бибкод : 2021AIAAJ..59.4626H. doi :10.2514/1.J060025. ISSN 0001-1452 . Получено 5 августа 2023 г. .
^ Рент, Торстен (июнь 2020 г.). «Смягчение турбулентности в следе для увеличения пропускной способности аэропорта» . Получено 5 августа 2023 г.
^ "Отчет об авиационном происшествии 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.). "Отрыв вертикального стабилизатора самолета American Airlines, рейс 587 Airbus Industrie A300-605R, N14053 Belle Harbor, New York, 12 ноября 2001 г." (PDF) . Национальный совет по безопасности на транспорте . Получено 05.03.2023 .
^ «В катастрофе виноваты пилоты, следовавшие слишком близко», Air Force Times, 17 октября 2008 г. airforcetimes.com . Архивировано из оригинала 14 мая 2022 г. Получено 22 апреля 2018 г.
^ "Расследование: AO-2008-077 - Событие турбулентности в следе, аэропорт Сиднея, Новый Южный Уэльс, 3 ноября 2008 г.". atsb.gov.au . Архивировано из оригинала 14 сентября 2016 г. Получено 22 апреля 2018 г.
^ "Научные исследования относительно этой аварии" (PDF) . dglr.de . Архивировано (PDF) из оригинала 22 января 2018 года . Получено 22 апреля 2018 года .
^ "Новый самолет ВВС C-130J потерпел крушение около Гвалиора, пять погибших". NDTV.com . Архивировано из оригинала 2011-06-05 . Получено 2015-07-14 .
^ "Крушение самолета IAF Super Hercules: пять членов экипажа ВВС погибли в Гвалиоре". IANS . news.biharprabha.com. Архивировано из оригинала 31 марта 2014 года . Получено 28 марта 2014 года .
^ "Транспортный самолет ВВС Израиля C130 J "Super Hercules" потерпел крушение, все пять человек на борту погибли". The Economic Times . Архивировано из оригинала 2014-04-01 . Получено 2015-07-14 .
^ ""Турбулентность в спутном следе" привела к крушению самолета C-130 J". The Indian Express . 2014-04-23. Архивировано из оригинала 2018-06-15 . Получено 2019-12-24 .
^ ""Турбулентность в спутном следе" привела к крушению самолета C-130 J". The Indian Express . Архивировано из оригинала 2014-04-24 . Получено 2015-07-14 .
↑ Джон Крофт (22 июня 2017 г.). «Вслед за A380: борьба с турбулентностью в спутном следе». Aviation Week Network . Архивировано из оригинала 7 июля 2017 г. Получено 5 июля 2017 г.
^ Бен Грэм (14 июня 2018 г.). «Рейс из Лос-Анджелеса вошел в пике на 10 секунд после попадания в воронку: отчет». news.com.au . Архивировано из оригинала 14 июня 2018 г. . Получено 14 июня 2018 г. .
^ "Repository Notice - Bureau of Transportation Statistics" (PDF) . ntl.bts.gov . Архивировано из оригинала (PDF) 17 июня 2017 г. . Получено 22 апреля 2018 г. .
^ Леоне, Дарио (27.11.2018). ""Mayday, mayday, Mav в беде, он в плоском штопоре!" - Сравнение сцены катапультирования из "Лучшего стрелка" и реального катапультирования из F-14 Tomcat". Клуб любителей авиации . Получено 10.08.2023 .
Внешние ссылки
Капитан Мерил Гетлайн объясняет «Тяжелый»
FAA США, Руководство по аэронавигационной информации о турбулентности в спутном следе
FAA США, Глоссарий пилотов-диспетчеров, см. Классы воздушных судов
В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .