Лекция 1.6. Раздел 1 ПРОБЛЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ АВИАЦИИ

Лекция 1.6.
Раздел 1
ПРОБЛЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ АВИАЦИИ
Тема 1.6.
Влияние окружающей среды на безопасность полетов
План:
опасные метеорологические факторы; столкновение воздушных судов с посторонними
предметами; столкновение воздушных судов с землей. охрана окружающей среды в районе
аэропортов.
ОПАСНЫЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
Рис.1. Кучево-дождевая облачность на пути следования самолета.
Для летательных аппаратов атмосферный воздух является естественной средой, в которой
совершение полета становится для них возможным. Однако эта же среда может представлять
и опасность для авиации.
Задержки рейсов – самое меньшее, что могут вызывать рассматриваемые ниже явления.
Помимо снижения эффективности выполнения полетов, они также снижают безопасность
полетов (далее - БП) — от повреждения авиационной техники до гибели пассажиров и
членов экипажа. Каждому из упомянутых явлений соответствуют и разработаны (или
разрабатываются) свои методики прогнозирования.
К опасным метеорологическим факторам, способным оказывать влияние на БП, относят:
1. Турбулентность и сдвиг ветра.
2. Обледенение.
3. Туман.
4. Облачность.
5. Гроза.
6. Дождь.
7. Град.
8. Снег.
9. Песчаная и пыльная бури.
10. Влажность, температура и давление воздуха («горячие и высокие» аэродромы).
11. Вулканический пепел (рассматривается как самостоятельный метеорологический
фактор, если находится в воздухе в достаточно большом количестве).
Рис.2. Посадка самолета при сильном боковом ветре.
Часто полет ВС осложняется турбулентностью воздушной среды (рис.3), источниками
которой могут быть самые различные факторы. Соответственно различают:
1) термическую или конвективную турбулентность (источник - перемещение потоков
теплого воздуха относительно холодных);
2) механическую турбулентность и турбулентность ясного неба (источник — сдвиг
ветра);
3) орографическую вынужденную турбулентность (источник — неровности поверхности
земли);
4) турбулентный/вихревой след (источник — само ВС).
Сдвиг ветра можно определить как “слои или столбы воздуха, движущиеся с разными
скоростями и/или направлением относительно соседних слоев или столбов воздуха”. Сдвиг
ветра является источником механической турбулентности и представляет главную опасность
для авиации, особенно при выполнении полетов на низких высотах, а также на этапах взлета
и посадки (рис.2).
Даже когда полет происходит внутри слоя с ламинарным (упорядоченным, рис.3) течением и
полет спокоен и тих, резкое пересечение границ разных ламинарных потоков может в
большей или меньшей степени ускорять самолет. В зависимости от направления полета
относительно изменений скорости, сдвиг может ощущаться как турбулентность, но также
может ощущаться как внезапный попутный или встречный ветер с соответствующими
последствиями.
Рис.3. Ламинарный и турбулентный потоки.
В простейшем случае механическая турбулентность может привести к болтанке в полете
(рис.4). Чем больше скорость полета самолета, тем больше его ускорение при болтанке. А
чем ближе самолет к земле, тем меньше у пилотов времени на реагирование на эти
ускорения. В конечном счете, в зависимости от типа самолета, сильная турбулентность может
вызвать конструктивные повреждения самолета, особенно при сочетании с неадекватно
резкими движениями руля. Легкий самолет подвержен ударам и ощущает значительное
воздействие даже при слабой турбулентности.
Рис.4. Последствия болтанки на борту самолета.
После конвекции сдвиг ветра является вторым основным источником турбулентности.
Конвекцией называют перенос теплоты, массы или электрических зарядов движущейся
средой. При естественной конвекции нижние слои воздуха нагреваются у земли, становятся
легче и подымаются, а верхние слои, наоборот, остывают, становятся тяжелее и опускаются
вниз, после чего процесс повторяется снова и снова. Основы аэрогидродинамики говорят, что
любая текучая среда, такая, как атмосфера, может выдержать только определенный максимум
сдвига между слоями ламинарного течения, прежде чем разбиться на турбулентный
(вихревой) поток (рис.5).
Термическая турбулентность над сушей имеет
выраженный суточный ход с максимумом
после обеда и минимумом в полночь.
Самолет, летящий сквозь конвективный восходящий
поток, будет испытывать не только конвективную
турбулентность внутри облака, но также и ускорение
из-за изменяющейся вертикальной скорости ветра
вдоль поперечного разреза облака. Считается, что
грозовые восходящие потоки представляют даже
большую опасность, чем град, разряды молний,
сильный дождь и обледенение.
Рис.5. Термическая или конвективная
турбулентность.
Кроме того, при больших бурях сильные нисходящие движения могут создавать интенсивный
поток воздуха вниз, который по достижению земли распространяется в стороны. Несмотря на
то, что нисходящие потоки очень часто начинаются в глубине облака, связанный с ними риск
самый большой под основанием облака. Здесь обнаруживается не только отрицательная
вертикальная скорость ветра, которая сама толкает ВС вниз, но также наблюдается
значительный горизонтальный сдвиг ветра (ВС тут же отбрасывает в сторону).
Часто сначала самолет испытывает встречный ветер, приподнимающий самолет, а затем
резкое снижение, обусловленное сильным попутным ветром. Влияние обоих ветров приведет
к существенной потере высоты, если не принять нейтрализующих мер. Таким образом,
нисходящие потоки могут в результате иметь фатальные последствия (особенно для
маленьких ВС).
Пример: 9 июля 1982 года в международном аэропорту Нью-Орлеан вскоре после взлета разбился самолет
Боинг 727-235 (рейс 759). После периода штиля на аэродроме начался сильный дождь, и приземный ветер
стал порывистым. Аэропорт имел систему предупреждения о сдвиге ветра, и эта система выдала
диспетчерам предупреждение, которое было надлежащим образом передано пилотам. Кроме того, Боинг767 при посадке сообщил о сдвиге 10 узлов на высоте 100 футов. Боинг 727-235 взлетел с ВПП №28 и
поднялся до высоты 100 фт прежде, чем упал и разбился за пределами аэропорта в жилой зоне. Встречный
ветер при взлете составлял 18 узлов. На расстоянии 3500 фт от точки взлета самолет подвергся
нисходящему потоку 510 фт/мин (≈2.5 м/сек). На 4000 футах после взлета самолета попутная
составляющая ветра составляла 36 узлов. Причина катастрофы: потеря управления и столкновение с
землей. Грозовой очаг, пересекающий поле аэродрома, вызвал микровзрыв, который привел к потере
высоты самолета из-за физического нисходящего потока и потере скорости полета из-за быстрого
изменения направления и силы ветра. В катастрофе погибло 152 человека, в том числе 8 на земле
(рис.6,7).
Рис.6. Последствия авиакатастрофы в Нью-Орлеане (1982 г.)
Рис.7. Причины гибели рейса 759.
Когда шероховатость поверхности земли увеличивается и характерные высоты неровностей
возрастают тоже, например, над городами, лесами, небольшими возвышенностями и холмами
побольше, в конце концов над горами, то воздушные
течения испытывают большие соответствующие
отклонения от своего первоначального уровня. В
зависимости от устойчивости воздушной массы это
может привести к запуску конвекции с
сопутствующей ей турбулентностью; это может
также создавать гравитационные волны, называемые
в таком случае горными волнами, или может
проявлять тенденцию возврата воздушного потока на
свой исходный уровень, создавая стоячие волны и
роторы (рис.8).
Рис.8. Орографическая турбулентность.
Горные волны могут как способствовать выполнению полетов (опытный пилот планера,
желая повысить высоту полета, ищет восходящие потоки горных волн), так и препятствовать,
но обычно не благоприятствуют. Резкое изменение высоты полета может означать, что пилот,
допустивший невнимательность, очень скоро оказывается с самолетом на совершенно другом
эшелоне; более опасно, если попадание в нисходящий поток быстро уменьшает запас высоты
и в конечном счете становится причиной столкновения с землей. Такой эффект наиболее ярко
проявляется, если маршрут полета параллельный хребту. Роторные течения и приземные
роторы чрезвычайно опасны для ВС. Самолет может просто быть не в состоянии
стабилизировать свой заход на посадку.
Горные волны отмечаются на авиационных картах, если вертикальные скорости достигают и
превышают 500 фт/мин. Для обозначения резко отличающихся направления и скорости ветра
в различных точках по периметру поля аэродрома рекомендуется устанавливать
ветроуказатели (ветровые конусы, рис.9).
Рис.9. Ветроуказатель на аэродроме.
Турбулентный след является результатом вихрей, сформированных в кильватерном потоке
воздушного судна. Вихри формируются на верхней поверхности каждого крыла и остаются в
кильватерной струе (рис.10). Вертолеты также создают турбулентный след с вихрями,
генерируемыми главными лопастями несущего винта.
В формировании вихрей нет метеорологической причины, поскольку они используются для
поддержания полета ВС и передачи момента движения в нисходящем направлении. В
основном вихри являются функцией веса, размера и аэродинамических свойств ВС.
Однажды сформированные, они будут заведомо оседать со скоростью 1-2 м/сек и
переноситься с общим потоком ветра.
Рис.10. Турбулентный/вихревой/спутный след самолета.
Как и при всех видах турбулентности, встреча с вихрями на низкой высоте может иметь
фатальные последствия ввиду малого запаса высоты или отсутствия времени для разворота.
Можно считать, что наихудшим случаем развития событий был бы одновременный взлет
двух самолетов.
Легкий самолет, попав в турбулентный след тяжелого воздушного судна, будет испытывать
сильнейшую болтанку. Даже после взлета самолет может неожиданно столкнуться с
турбулентным следом. Рассмотрим самолет, взлетающий в северном направлении, а также
зону вылета. Если направление ветра западное, турбулентный след будет сноситься на
восток. Взлетает второй самолет, поворачивает на запад и затем попадает в турбулентный
след первого самолета.
Для пилотов простейшей мерой предосторожности будет - оставаться на безопасном
расстоянии от находящегося впереди самолета.
Пример: 12 ноября 2001 года в округе Квин Нью-Йорка после взлета из аэропорта Кеннеди разбился
Аэробус-300. Предполагается, что самолет столкнулся с турбулентным следом Боинга 747, взлетевшим
незадолго до него. Хотя существуют разногласия относительно деталей катастрофы, предполагается, что
встреча с вихревым следом 747-го и последующие попытки восстановления положения самолета, создание
деструктивных усилий на вертикальный стабилизатор самолета привели к потере управления и
последующему столкновению с землей. Хотя сам по себе турбулентный след не мог бы разрушить
стабилизатор самолета, встреча с ним, а также реакция пилотов могла способствовать этому.
Рис.11. Различные типы обледенение крыла самолета.
Обледенение наблюдается, если осадки попадают на ВС или на его части (или внутрь его
частей). Существует несколько механизмов образования обледенения, доминирующим из
которых является тот, когда переохлажденная жидкая вода ударяется о самолет и мгновенно
замерзает. Обледенение может наблюдаться в полете и на земле (наземное обледенение во
время стоянки или руления, рис.11).
Обледенение корпуса самолета обычно наблюдается при температуре окружающей среды
ниже 0oС и наличии капель переохлажденной воды. Однако, если самолет круто пикирует и
попадает в воздух с положительными температурами, обледенение может наблюдаться, пока
температура обшивки самолета, особенно вблизи баков с топливом, будет ниже точки
замерзания, - это явление называется “выдержка в холоде”.
Существует несколько типов обледенения корпуса ВС:
1. Изморозь – белый, пористый, непрозрачный, хрупкий и шероховатый лед, он разрушается потоком
воздуха. Изморозь наблюдается при низких температурах (< -10oС) и/или низком содержании
жидкой воды, так как в этих условиях тепло, выделяющееся в процессе замерзания, может
немедленно уноситься в окружающую среду.
2. Прозрачный лед (гололед) – прозрачный, прочный, клейкий, плотный и тяжелый, гладкий, поэтому
воздушный поток оказывает на него слабое воздействие. Гололед обычно наблюдается при
температурах выше -10oС и/или большом содержании жидкой воды, поскольку в процессе
замерзания формирующаяся водно-ледяная смесь остается полужидкой на протяжении нескольких
секунд. Благодаря относительно высокой температуре необходимо больше времени, чтобы
выделяющееся тепло унес набегающий воздушный поток.
3. Переохлажденные большие капли или капли мороси с диаметром в диапазоне 50 ÷ 500 мкм. После
соударения переохлажденные капли могут затекать позади защищенных зон крыла и затем там
замерзать. В прошлом требования сертификации полностью игнорировали эту опасность, и от
метеорологов требуется внимательность при прогнозировании замерзающей мороси.
4. Смешанный лед – соударения переохлажденной воды и льда.
5. Если переохлажденные капли дождя с диаметром больше 500 мкм ударяются о самолет, может
наблюдаться чрезвычайное нарастание льда (замерзающий дождь).
6. Иней – такое “покрытие” обычно наблюдается в холодные зимние ночи при стоянке самолета в
отсутствии дождя и снега.
7. Снег, налипший на фюзеляже, следует удалить до взлета самолета.
8. Смешанный дождь и снег (мокрый снег) подобен замерзающему дождю и может также привести к
образованию “снежной маски”, которая блокирует заборное устройство воздуха и другие
отверстия самолета.
Обледенение корпуса самолета представляет собой
серьезную опасность для авиации. Возможный диапазон
воздействий на самолет:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Ухудшение аэродинамических свойств
Изменение режима полета
Возрастание веса и неравномерность центровки
груза
Блокировка воздухозаборников турбин
Проблемы с убиранием/выпуском шасси
Рули заклиниваются или становятся
малоподвижными
Блокируются трубки Пито
Повреждается связь
Ухудшается обзор
Вертолеты особенно уязвимы к обледенению, потому
что нарастание льда на несущих винтах может привести
к нарушению равновесия, дестабилизируя ВС.
Рис.12. Обледенение различных частей ВС.
Экипаж перед вылетом должен убедиться в отсутствии обледенения на корпусе и частях ВС.
Если же оно будет обнаружено или метеосводки дают предупреждение о возможности
образования обледенения на этапах руления, взлета и набора высоты, тогда в обязательном
порядке должна быть произведена наземная противообледенительная обработка (рис.13).
Такая обработка заключается в удалении обледенения с поверхностей ВС и, возможно,
нанесение на них специальной противообледенительной жидкости, которая предупреждает
образование обледенения на некоторое время (как правило, не более 15-30 мин).
Рис.13. Противообледенительная обработка самолета.
Кучево-дождевые облака (рис.1) представляют большую угрозу для авиации благодаря
вероятности:
• сильной турбулентности,
• сильного обледенения,
• микровзрывов, образованию шквалов или фронтов порывистости, создающих
сильную турбулентность на низком уровне (малой высоте),
• грозовых разрядов,
• высокой водности, например, содержанию дождевой воды,
• града.
Молнии (грозовые разряды, засветки) могут наблюдаться внутри и возле кучево-дождевых
облаков. Метеорологический словарь описывает молнию как электрический разряд силой
примерно 20 кулон и и разностью потенциалов где-то 108 или 109 вольт. Электрические
разряды могут происходить внутри облака (называются внутри-облачными разрядами) и
между облаком и землей (называются грозовыми разрядами в землю). Обычно разряды
внутри облака слабее грозовых разрядов в землю, но могут достигать такой же силы.
Рис.14. Попадание молнии в корпус самолета на земле и в воздухе.
Воздействий молнии на ВС (и на его экипаж и пассажиров) может быть множество. Если
разряд попадает в прочную, металлически связанную конструкцию, самолет останется
структурно прочным, и пассажиры и экипаж не будут непосредственно поражены током и
напряжением разряда благодаря эффекту клетки Фарадея (рис.14). Но вход и выход разряда
будут явно видны как ожог на обшивке самолета (рис.15). Это результат температуры 3000
— 32000oК внутри канала молнии. Если же разряд попадает рядом или проходит через такие
детали, как антенны, тогда эти детали могут быть разрушены. Удар молнии вызовет у
пассажиров и экипажа шок и, возможно, страх. Ночью разряд молнии может быть причиной
временной слепоты или ухудшения зрения экипажа.
Попадание молний в современные
композитные материалы будут вызывать
расслоение материала. Если разряды
попадают в структурно важные зоны
самолета, их целостность может подвергаться
риску. Поэтому удары молнии по
композитным лопастям вертолета особенно
опасны.
Рис.15. Повреждение корпуса самолета от
удара молнии.
После удара молнии могут выйти из строя
электрическая/электронная системы с
отключением цепи питания. Магнитные
компасы становятся ненадежными.
Радиокоммуникационному и навигационному
оборудованию может быть нанесен ущерб.
Не существует согласованного международного
определения интенсивности дождевых осадков.
Дождь называют сильным, если интенсивность
превышает 4 мм/час. Ливни называют сильными, если
интенсивность превышает 10 мм/час. Далее ливни
классифицируются как неистовые (очень сильные),
если интенсивность превышает 50 мм/час, хотя такая
интенсивность обычно считается нормальной для
тропических регионов.
Большая или очень большая интенсивность осадков
будет, конечно, оказывать ухудшающее
влияние на общую видимость. Однако, кроме
уменьшения метеорологической дальности
видимости, воздействие дождя на ветровое
стекло/фонарь кабины пилотов создает
дополнительное ухудшение видимости. Дворники
стекол (если установлены) могут быть не в
состоянии справиться с дождем.
При сильном дожде легкое, не герметизированное ВС,
может пропускать (засасывать) воду в
кабину/кокпит/отсек двигателя, создавая риск для
электронного оборудования. Двигатели гражданских
самолетов тестируются и сертифицируются, чтобы
гарантировать, что турбины не загорятся в условиях
интенсивного дождя и засасывания воды.
Залитая водой взлетно-посадочная полоса (далее ВПП) или участки стоячей воды будут оказывать
тормозящее действие и могут привести к
асимметричному торможению и возможному
выкатыванию за пределы ВПП (рис.16).
Град маленького размера оказывает небольшое влияние
на самолет, он просто отскакивает от него. Но даже
Рис.16. Осложнение условий взлета и
посадки во время ливня и дождя.
маленькие градины ухудшают видимость. Начало выпадения града может быть очень резким,
неожиданным для пилота.
Градины могут достигать значительного размера, вызывая
повреждения обшивки самолета, что влияет на аэродинамику
ВС, и также существует вероятность разбивания лобового
стекла (рис.17). Град также может сильно повредить лопасти
пропеллера и лопасти турбины. Он может блокировать
воздухозаборники или откладываться где-нибудь внутри
воздухозаборника.
Внезапные ливни града могут образовывать чрезвычайно
Рис.17.
скользкую поверхность на ВПП или рулежной дорожке.
Поэтому, даже когда град закончился, а видимость и облачность подходят для приземления
самолета, состояние ВПП может оказывать неблагоприятное влияние на выполнение полетов.
Снег – это твердые осадки в форме отдельных, обычно лучистых, кристаллов льда, или
агломерата таких кристаллов. Структура снега зависит от температуры и условий его
образования. При температурах выше -5oС кристаллы имеют склонность к слипанию.
Снег, даже слабой интенсивности, оказывает серьезное ухудшающее воздействие на
видимость. Нетающие снежинки при температуре ниже нуля сильно отклоняются потоком
воздуха и на большинство ВС влияния не оказывают. Однако, если снег попадает в гондолу
двигателя или в пустоты, такие, как ниша шасси, он может накапливаться и уплотняться,
создавая помехи. Они могут ограничивать поток воздуха на турбины или препятствовать
выпуску шасси приземляющегося аппарата.
Рис.18. Покрытый снегом корпус самолета.
На земле во время стоянки или руления снег может накапливаться на корпусе, нарушая
аэродинамические характеристики и увеличивая вес самолета (рис.18). На лобовое стекло
может налипать снег и дворники становятся неэффективными (если они установлены).
Могут блокироваться трубки Пито, что приводит к ошибкам в показаниях скорости и высоты
полета.
Мокрый (тающий) снег не так легко отклоняется потоком воздуха и быстро уплотняется на
передней части поверхностей корпуса воздушного судна. Как указывалось выше, если снег
уплотняется внутри и на передней части гондолы двигателя, в нише шасси или на решетке
воздухозаборника двигателя, это может привести к опасным последствиям.
Накопление снега на взлетной полосе значительно
ухудшает торможение. Оно также затемняет огни
ВПП и может мешать отличить ВПП от соседнего
травяного покрова, особенно, если учесть, что
видимость ухудшена (рис.19). Бывают случаи, когда
у земли идет дождь, а на высоте приблизительно
1000 фт летит снег. В этих условиях снег оказывает
влияние на самолет, находящийся на кругу или
заходящий на посадку.
Снег до взлета следует полностью удалять с
самолета подходящими способами, обычно
применяя антиобледенительные жидкости.
Фатальная ошибка предполагать, что снег с самолета
и крыльев будет удален аэродинамическими силами
при старте и взлете.
Туман – это взвесь микроскопических капель воды с
диаметром ≤ 10 мкм, или, в случае ледяного
тумана, частичек льда. Туман для целей авиации, –
это условия, когда горизонтальная видимость
благодаря этому явлению ухудшается до значений
менее 1000 м.
Рис.19. Расчистка рулежных дорожек и
ВПП от снега.
Туман может охватывать большие сплошные
площади, либо может формироваться клочьями,
охватывая только маленькие участки поля аэродрома
(рис.20). Если слой тумана толщиной менее 2
метров, это называется поземный туман.
Туман серьезно ухудшает видимость, иногда до
такой степени, что приземление может быть
невозможно. Только наиболее оснащенное ВС в
таких обстоятельствах может быть в состоянии
совершить автоматическую посадку, и только на
аэродромах с соответствующим оборудованием.
Даже имея техническую возможность, гражданские
и военные процедуры выполнения полетов при
определенных условиях запрещают автоматическую
посадку.
Ледяной туман имеет подобные ограничения по
видимости, но, в дополнение к этому,
неочищенные рулежки и ВПП могут быть покрыты
тонким слоем льда.
Рис.20. Видимость на аэродроме во время
тумана.
Пилоты могут получить ложное чувство безопасности при пролете над полем аэродрома,
поскольку при направлении взгляда прямо вниз постройки и ВПП могут быть совершенно
четко видны. Однако при снижении на подходе и попытке рассмотреть поле аэродрома под
наклонным углом через туман, пилот может очень быстро потерять все визуальные
ориентиры и оказаться в очень серьезном затруднении.
Низкая облачность и плохая видимость могут
рассматриваться как потенциальная опасность
(рис.21). Также они очень трудны для определения,
поскольку величины будут зависеть от типа ВС,
мастерства и опыта пилота, назначения полета,
выполняемого самолетом, и навигационных средств,
доступных на маршруте и на аэродромах
вылета/назначения/запасных.
Если высота нижней границы облачности и/или
видимость понижаются ниже допустимых
значений, пилот в ситуации, когда нет достаточного
времени для принятия решения, должен
видеть препятствия. Это могут быть природные
препятствия (гора или просто земля), строения
(здание/вышка), или другое воздушное судно.
Возможны разные конфликтные ситуации. Пилоты,
не имеющие квалификации использования приборов,
или летящие на плохо оборудованном самолете,
могут дезориентироваться в плохой видимости и/или
низкой облачности.
Пыльные и песчаные бури - это области поднятых
пыли и песка. Пыль и песок поднимаются
ветром и заносятся на разные высоты в зависимости
от турбулентности, нестабильности и
постоянства потоков, поднимающих частицы.
Размер частиц пыли и песка находится в диапазоне от
примерно микрона до нескольких сотен
микрон.
Рис.21. Снижение самолета и прохождение
При пыльной или песчаной буре также вероятно
через
зону облачности и плохой видимости.
резкое ухудшение видимости. Иногда фактическая
видимость может приближаться к нулю (рис.22).
Попадание пыли и песка в турбины самолета может
вызвать уменьшение их мощности вплоть до полного
отказа двигателя. При проникновении пыли и песка
внутрь кабины ВС возможны проблемы с
электрооборудованием.
Производство полетов уменьшается в условиях
высокой температуры и низкой влажности. Такие
сценарии являются особенностями аэродромов,
которые являются «горячими» благодаря
климатическим условиям (сезонным или иным) и
«высокими» в силу расположения на высоте (рис.23).
Рис.22. Песчаная буря на аэродроме.
Когда температура окружающего воздуха
выше/давление меньше, чем Международная
Стандартная Атмосфера, функционирование турбин
ВС и крыльев затрудняется. А именно,
эксплуатационные качества турбин ухудшаются, тяга
и подъемная сила уменьшается. Когда оба условия
работают одновременно, это может привести к
значительным ограничениям выполнения полетов.
Рис.23. Самый опасный высокогорный
Каждое ВС имеет свои критерии в отношении
аэродром (4,4 км над уровнем моря, Гималаи).
ограничений, которые накладывают на них высокая температура и низкое давление. Пилоты
должны понимать, что самолету для взлета потребуется более длительный разбег и/или он
будет иметь ограничение максимального взлетного веса. Дело командира ВС - учесть
соответствующие допуски. В этих условиях синоптика могут попросить дать точный прогноз
температуры и давления.
Вулканический пепел — один из продуктов измельчения магмы. Он состоит из частей пыли и
песка менее 2 мм в диаметре и возникает в процессе извержения вулканов, когда он
выбрасывается в воздух, а затем оседает на земле. Вулканический пепел может довольное
долгое время находиться во взвешенном состоянии в атмосфере и разносится в атмосфере на
довольно значительные расстояния (рис.24). Так, например, во время извержения вулкана
Кракатау в Индонезии в 1883 году облако неосевшего вулканического пепла облетело земной
шар два раза.
Рис.24. Выброс вулканического пепла (снимок в непосредственной близи от вулкана и со спутника).
Облако вулканического пепла также представляет угрозу безопасности авиации по причине
значительного ухудшения видимости и собственно воздействия самого пепла и его
составляющих на работу прежде всего силовой установки, а также датчиков воздушного
давления. Забивая собой воздухозаборники и осаждаясь на лопатках турбин реактивных
двигателей, он может привести к их остановке.
Рис.25. Оседание вулканического пепла на корпусе самолета,
находящихся во время извержения на стоянке в аэропорту.
Выброс большого количества пепла часто приводит к запрету авиасообщения над вулканом и
прилегающими территориями, а также требует принятия службами аэропортов, попадающих
в зону облака, соответствующих мер по защите ВС от пепла на местах стоянки (рис.25). Так в
апреле 2010 года вулканический пепел извергающегося исландского вулкана закрыл небо над
Европой, что вызвало отмену 17000 рейсов только за один день запрета авиасообщения
между Англией, Францией и Германией.
1982 году аэробус Британских авиалиний попал в облако вулканического пепла над Индонезией, у него
отказали все четыре двигателя, и он стремительно терял высоту когда экипаж и авиадиспетчеры не знали в
чем проблема. При планировании в надежде совершить аварийную посадку на море возле берега, лайнер
вышел из вулканического облака и члену экипажа, который все это время пытался завести двигатели,
удалось завести 2 из них. В последствии они сумели завести и остальные 2, что позволило им преодолеть
горный рельеф и посадить самолет на аэродроме. Стекла кабины были повреждены частицами горной
породы в вулканическом облаке и весь последующий полет и посадка проводились вслепую по приборам
навигации, картам и корректировке диспетчеров. Именно этот инцидент заставил авиаторов пересмотреть
условия полета в этих метеорологических условиях, и занести вулканические извержения в базу данных
запретных для полетов зон. Примечательным обстоятельством этого инцидента было наблюдение
пассажирами и экипажем аэробуса огней святого Эльма (коронарные разряды), возникшим вследствие
большой напряженности электрического поля в облаке вулканического пепла (рис.26).
Рис.26. Огни святого Эльма вокруг ВС попавших в облако вулканического пепла.
СТОЛКНОВЕНИЕ ВС С ПОСТОРОННИМИ ПРЕДМЕТАМИ
Такими посторонними предметами становятся другие ВС, выпущенные ракеты или снаряды
и птицы. Для последних воздушная среда — естественная среда для существования. Особую
опасность при этом представляет попадание птицы в авиадвигатель, что с учетом скорости
движения птицы, ВС и скорости вращения лопаток вентилятора и/или компрессора, может
нанести серьезный ущерб силовому агрегату вплоть до его полной остановки. На малых
высотах полета, на этапах взлета и посадки, набора высоты и снижения, столкновение с
птицей — серьезный инцидент для ВС. Экипажу в таком случае может не хватить высоты и
времени для маневра в случае отказа одного или всех двигателей (рис.27). На высоте эшелона
встреча магистрального ВС с птицами невозможна (исключение составляет малая авиация с
ее полетами на высотах до 3 км).
Рис.27. Пример благоприятного завершения инцидента с попавшими в двигатели самолета
птицами — аварийная посадка A320 посадка на Гудзон
(15 января 2009 года, США; все находящиеся на борту выжили).
Полностью исключить столкновение ВС с птицами практически невозможно. Хотя
авиационный шум в районе аэропортов сам является отвлекающим фактором для
гнездящихся неподалеку птиц, однако случаи столкновения птиц с ВС, взлетающими или
совершающими посадку, не так уж редки. Поэтому некоторые аэропорты, имеющие особые
проблемы с птицами, имеют в своем составе специальную орнитологическую службу, задача
которой отпугивать птиц от зоны вылета и прилета ВС.
Рис.28. Потенциальные угрозы от столкновения ВС с птицами.
СТОЛКНОВЕНИЕ ВС С ЗЕМЛЕЙ
Столкновение ВС с землей (водой) - самый серьезный фактор окружающей среды,
представляющий непосредственную и очевидную угрозу для безопасности авиации. Каждый
полет ВС совершается с учетом известной доли этого риска. В итоге каждая авиакатастрофа
завершается столкновением ВС с землей (водой).
Однако несовершенство аэронавигационного оборудования на ВС устаревающего поколения,
в частности систем раннего предупреждения о столкновении с землей, а также
аэронавигационного обеспечения некоторых аэродромов, находящихся в сложных районах
для навигации и пилотирования на малых высотах, а также человеческий фактор (ошибки
пилотирования и навигации) влекут за собой печальную статистику катастроф,
завершающихся полным или частичным разрушением ВС при столкновении о воду или
землю, причинами которого не являются отказ техники или метеоусловия.