Погода и мембранное крыло

Каждый спортсмен-дельтапланерист знает, какое огромное значение для успешного полета имеет погода, то есть температура и влажность воздуха, атмосферное давление, скорость и направление ветра. Не зная этих данных, нельзя отправляться в полет. На соревнованиях и тренировках обязательно присутствует метеоролог, который производит замеры, а затем составляет таблицу, в которую вносит показания приборов. Каждый спортсмен, перед тем как выйти на старт, должен ознакомиться с результатами таблицы метеорологической обстановки.

Метеорология изучает явления, происходящие в атмосфере. Атмосферу принято делить на несколько слоев, самый нижний из которых—тропосфера — достигает над полюсами высот 9000 м и над экватором 18 000 м. Тропосфера является самой неустойчивой из всех слоев атмосферы, но именно с ней приходится иметь дело дельтапланеристам. Еще в 1975 г. в одном швейцарском издании говорилось, что дельтаплан нельзя использовать на высотах, превышающих 4000 м. Однако уже сейчас покорена высота в 8000 м.

Штурм высоты продолжается. Состояние атмосферы, наблюдаемое в тот или иной момент, называется погодой. Основными метеорологическими элементами погоды являются давление, температура и влажность воздуха, видимость, облачность, осадки и ветер. Не все эти элементы имеют одинаковое значение для полета. Самый существенный фактор — ветер. Плохая видимость может заставить пилота изменить маршрут. А температура воздуха и осадки не только определяют выбор одежды, но и возможность проведения полетов.

Известно влияние метеоусловий на безопасность полетов. Анализ летных происшествий показывает, что в одной трети случаев погода бывает основной или сопутствующей причиной аварийных ситуаций. Сложные метеорологические явления особенно опасны, если встреча с ними явится для пилота неожиданностью.

Это может произойти при недостаточной теоретической и психологической подготовке пилота, от неполноты метеорологической информации, ошибок в прогнозе погоды или небрежности, допущенной при оценке метеообстановки как руководителем полета, так и самим пилотом. Наблюдение за погодой, обработка и систематизация метеоданных возложена у нас в стране на гидрометеорологическую службу. Она дает информацию о погоде и происходящих процессах, составляет краткосрочные и долгосрочные прогнозы и дает штормовые предупреждения. Сведения о погоде и прогнозы рассылаются в виде бюллетеней и передаются по радио. Метеорологические центры, станции и бюро расположены по всей территории нашей страны. Кроме того, в каждом аэропорту имеется авиаметеорологическая станция. Клуб дельтапланеризма может и должен получать информацию из этих центров.

Знание метеорологии и особенностей погоды в районе дельтадрома позволит правильно выбрать время проведения соревнований и тренировок, а в полете грамотно рассчитать курс.
Атмосферное давление было открыто Торичелли в 1643 году. За нормальное атмосферное давление принято давление водяного столба высотой 10 м, что равно 760 мм рт. ст., или в современных единицах измерения 1013,2 гПа. (Паскаль — это давление силой в 1 ньютон на 1 м2.)
Атмосферное давление, отнесенное к уровню моря, не является постоянным для каждой точки земного шара. Колебания его могут происходить в широких пределах. Так, например, в Москве (высота 156 м над уровнем моря) за последние 25 лет отмечено самое высокое давление 1037 гПа, а самое низкое 944 гПа.

В среднем атмосферное давление имеет ясно выраженный суточный ход с двумя максимумами (в 10 и 22 ч) и двумя минимумами (в 4 и 15 ч). При этом суточный ход особенно резко проявляется в южных широтах, где его амплитуда достигает 3—4 гПа (рис. 39).
Атмосферное давление уменьшается с высотой. На этом принципе построены анероид-ные высотомеры, устанавливаемые на самолетах и планерах и используемые парашютистами и дельтапланеристами. Это явление — уменьшение давления с высотой — нужно учитывать при высотных полетах, где из-за разреженности атмосферы как полетная, так и стартовая скорости значительно превышают обычную. Например, при полете с пика Ленина (7134 м) скорость должна быть в 1,6 раза больше, чем при полете в нормальных условиях.
Изменение атмосферного давления, то есть медленное или быстрое падение или подъем,— один из основных признаков изменения погоды.

Температура воздуха при ясной установившейся погоде имеет четко выраженный суточный ход с максимумом в 14— 15 ч, на 1—2 ч позже, чем на поверхности почвы, и минимумом перед восходом солнца. В летнее время к полудню за счет прогрева приземного слоя воздуха начинают формироваться восходящие термические потоки — объект «охоты» опытных дельтапланеристов. Распознать их позволяют зарождающиеся кучевые облака или полеты самых сведущих парителей — птиц.
Диапазон температур на просторах нашей страны весьма широк. Пилот из Заполярья А. Сочнев рассказывает, что его не останавливают самые лютые морозы. Он и его товарищи летают даже при минус 50 °С. Домик на горе, где всегда есть горячий чай, позволяет им отогреваться между полетами. Но можно замерзнуть и летом. Дело в том, что теплоотдача тела на ветру значительно возрастает. И даже в теплую погоду, если пилот одет так же, как те, кто наблюдает его полет с земли, набегающий поток воздуха будет пронизывать его до костей. Так, москвич А. Ка-реткин, совершив в июне 1978 года в Крыму свой рекордный по продолжительности полет (4 ч 13 мин), сетовал потом, что был одет по-летнему.

Влажность воздуха характеризуется содержанием в нем водяных паров. Количество влаги в воздухе колеблется от 1 до 4%. Но важно не абсолютное содержание, а относительная влажность. Чаще она выражается в процентах от содержания насыщенного пара, при котором начинает выпадать роса. Другой характеристикой влажности является точка росы, то есть температура, при достижении которой происходит конденсация влаги в виде тумана или облака. Влажность воздуха может существенно повлиять на дельтаплан. Отмечен случай, когда изменение линейных размеров купола дельтаплана, выполненного из гигроскопической ткани типа АЗТ, за сутки достигло 100 мм. При этом настолько изменилась балансировка крыла, что летать на нем уже практически было нельзя. Это наблюдалось в летнее время в Крыму, когда суточные колебания влажности были весьма высокими.
Видимость характеризуется максимальным расстоянием, на котором человек с нормальным зрением при дневном освещении различает предметы. Различается плохая видимость — не превышающая 3 км, средняя — от 3 до 10 км и хорошая — свыше 10 км.

На дальность видимости влияют атмосферные условия. Туман, сухая мгла, дымка, дождь, снегопад могут значительно ее понизить. И наоборот, в условиях исключительной прозрачности воздуха высокие горы и холмы можно обнаружить днем на очень большом расстоянии; при этом создается иллюзия сравнительно небольшой дистанции до них. Для четкой видимости предметов имеет значение их форма и окраска, цвет фона. Хорошо видны отдельные белые здания на фоне темного леса. Пилоту, готовящемуся к высотным полетам, необходимо заранее наметить четкие различимые ориентиры, по которым он будет сверять свой маршрут.

Видимость ухудшается в утренние и вечерние сумерки, продолжительность которых зависит от времени года и широты.
Наиболее короткие сумерки у экватора — 20 мин, на широте 45° (Черное море) — 30— 45 мин. В Ленинграде (60°) сумерки летом продолжаются более часа, а во второй половине июня — всю ночь, превращаясь в так называемые белые ночи.

Облачность определяется количеством облаков, покрывающих небесный свод. Она оценивается на глаз по десятибалльной шкале: совершенно безоблачное небо — 0 баллов, небо сплошь закрыто облаками — 10 баллов. По количеству, высоте и виду облаков можно судить об ожидаемой погоде. Так, появление легких перистых облаков, имеющих вид коготков, сопровождающееся медленным падением давления, свидетельствует обычно о приближении циклона.
В зависимости от формы, размеров и расположения облака классифицируются на следующие основные типы: слоистые, кучевые и волнистые.
По высоте облака разделяются на три яруса: верхний (выше 6000 м), средний (2000— 6000 м) и нижний, в котором облака полностью или своим основанием располагаются ниже 2000 м от земной поверхности.

Облака верхнего яруса: перистые — самые высокие, имеют вид отдельных белых перьев, перисто-слоистые — тонкая белая пелена, трудно различимая простым глазом, и перисто-кучевые — группы или ряды белых комочков.

Облака среднего яруса: высокослоистые облака — пелена светло-серого цвета, сквозь которую может быть видно солнце в виде размытого пятна, и высококучевые — параллельные облака в виде валов или плит со сторонами, обращенными к солнцу, иногда окрашенными в желтый или розовый цвет.
Облака нижнего яруса: слоисто-кучевые — слои крупных валов или шаровидных образований серого цвета с отдельными уплотнениями, слоисто-дождевые — плотный однообразный слой темно-серого цвета (дают обложные дожди), слоистые — однообразный слой светло-серого цвета, под действием ветра разделяются на отдельные клочки с рваными краями (летом могут давать моросящие осадки).
К особой группе относятся облака вертикального развития — кучевые, представляющие собой отдельные плотные образования с плоскими основаниями и округлыми вершинами. Их называют облаками хорошей погоды. Осадков такие облака не дают.

Другая форма облаков вертикального развития — кучево-дождевые, грозовые, ливневые, имеющие вид гор или башен с вершинами, лежащими на уровне перистых облаков. Они дают ливневые дожди, иногда сопровождающиеся грозами и шквалами.

Ветер — это горизонтальное перемещение воздуха из областей высокого давления в область низкого давления. Почему возникает ветер? В глобальном масштабе можно объяснить его появление следующей картиной. Сильно нагретый солнцем воздух над экватором поднимается вверх. В основании поднимающихся столбов воздуха образуются области пониженного давления. Более холодный воздух, расположенный по обе стороны от экватора, устремляется в область низких экваториальных давлений. Прогреваясь, он в свою очередь поднимается вверх и на больших высотах перемещается в направлении полюсов. Охлаждаясь, он вновь возвращается к экватору и перемещается над поверхностью Земли в бесконечном процессе. Вращение Земли меняет первоначальное направление перемещения воздушных масс. В северном полушарии потоки воздуха, направляющиеся от полюса к экватору, отклоняются к востоку, в южном — к западу (по принципу Кориолиса).

А движущиеся на большой высоте массы теплого воздуха, достигнув 30-й параллели, в северном полушарии создают центр высоких давлений. Воздух, уходящий из этих районов в южном направлении, отклоняется к западу: он рождает пассаты. Если воздух движется к северу, он отклоняется к востоку, рождая сильные западные ветры.

Горизонтальные и вертикальные перемещения воздуха, рассмотренные в глобальном масштабе, присущи также и местным условиям и являются областью изучения локальной метеорологии, или микрометеорологии. Дельтапланеристов больше волнуют именно не глобальные, а местные условия, в том числе и конвективные воздушные потоки. Открытые земные поверхности или грунты, такие, как пашня, каменистые или песчаные почвы, нагреваются значительно быстрее, чем зоны, покрытые растительностью или водой. Воздух, нагреваясь от подстилающей поверхности, образует мощные восходящие потоки. Это явление — одна из причин образования кучевых облаков.

Поднимающийся столб теплого воздуха охлаждается с высотой. И когда его температура достигает величины, при которой происходит конденсация содержащихся в воздухе водяных паров, начинается формирование облака. Внутри облака вертикальные скорости возрастают. По краям облака создается нисходящий поток.

Дельтапланеристы уже освоили полеты в восходящих потоках под облаками. Но при этом надо учитывать, что вертикальная скорость в потоке резко возрастает по мере приближения к Облаку. Отмечены случаи, когда облако так сильно «подсасывало» пилота, что только после долгой и трудной борьбы он получал возможность от него удалиться. Пилот при приближении к кучевому облаку должен пройти сначала нисходящий поток, затем восходящий и вновь нисходящий. Граница между этими потоками бывает выражена довольно резко. Не всякий восходящий поток приводит к образованию облака. Если воздух слишком сухой, то облако не появляется. И отыскивать эти потоки следует уже по другим признакам.

Существует особая форма восходящих потоков — тепловые пузыри. Ветер, даже если он слабый, разрывает каждый недостаточно питаемый восходящий столб. Образуются изолированные объемы или тепловые пузыри нагретого воздуха. Отрываясь от земли, они поднимаются до тех пор, пока их температура не сравняется с температурой окружающего воздуха. Тепловые пузыри, если они больших размеров, могут быть использованы дельтапланеристом для выигрыша высоты. Но они практически бесполезны, если дробятся, и возникает так называемое беспорядочное кипение.

При прямолинейном планировании поблизости от термического потока ощущаются отдельные толчки и броски. Если дельтаплан входит в термический поток в направлении его центра, то его нос опускается, а шум крыла стихает: аппарат в это время пересекает нисходящую зону потока, расположенную по периферии термического столба. После просадки, длящейся несколько секунд, нос аппарата резко поднимается, и дельтапланерист по увеличению действующей на него нагрузки ощущает возрастающую скороподъемность аппарата. Если полет продолжается по прямой, то вертикальное ускорение прекращается и дельтапланерист больше не ощущает дополнительных нагрузок. Если полет проходил на небольшой высоте, то можно наблюдать, как уплывает вниз земля.

Это видно с высоты в 200—300 м, когда скороподъемность свыше 3 м/с. При попадании в термический поток дельтапланерист чувствует, как его лицо, руки, тело омываются теплым воздухом, температура которого на 4—5° выше окружающего, но через несколько секунд это ощущение, став привычным, пропадает. При длительном подъеме дельтапланерист не воспринимает скорость подъема. При этом необходимо пользоваться вариометром.

Продолжительно набирать высоту, совершая лишь прямолинейный полет, невозможно. Через 100—200 м полета опять начинается просадка, толчки и болтанка — дельтаплан покидает термический поток.

Явления, происходящие при входе в различные термические потоки и при выходе из них, в значительной степени отличаются друг от друга. Иногда вход в зону восходящего потока почти неощутим для дельтапланериста, и он с радостным удивлением обнаруживает подъем по показаниям вариометра. Но случается так, что на границе термического потока встречается такая сильная турбулентность, что приходится прилагать максимум усилий, чтобы восстановить полетный режим ставшего вдруг неуправляемым аппарата. Толчки и броски могут продолжаться и внутри термического потока — это так называемый трясучий поток. Но сила тряски чрезвычайно редко превышает тот уровень, при котором теряется управление аппаратом. 

Смотрите также

Профиль крыла дельтаплана
Профиль крыла и коэффициент Су. Сечение крыла плоскостью, параллельной плоскости симметрии, и будет называться профилем. У дельтапланов профили представляют собой изогнутую пластину. Форма профиля хар ...

Баллистическая ракета подводных лодок Р-29Р
В 70-х годах в КБ В. Макеева велась разработка баллистической ракеты с двигателями на жидком топливе, которая должна была комплектоваться разделяющейся головной частью с боевыми блоками индивидуальног ...

Chase XCG-14 Транспортно-десантный планер
В 1943 г. Армия США представили требования на транспортно-десантный планер, который можно было бы буксировать за быстроходными самолетами. За постройку такого аппарата взялся Михаил Струков. В качест ...