Понять небо
Шрифт:
Рис. 113. Поток и турбулентность в долине
Каньоны в высокогорных районах могут создавать свою очень мощную и опасную турбулентность, которая, комбинируясь с прогревом и термичностью, часто создаёт мощные нисходящие потоки внутри каньона, и восходящие вдоль хребтов.
Классический пример этого наблюдается в Owens Valley в Калифорнии, а также в Альпах и других крупных горных образованиях. Когда ветер направлен под углом к основной оси каньона, турбулентность и нисходящие потоки могут быть
Рис. 114. Потоки в высокогорных каньонах
В более мелких горах выступы и овраги создают турбулентность аналогичным образом, но более слабую (см. рис. 115).
Рис. 115. Потоки у склона сложной формы
Пересекать мелкие неровности рельефа можно, облетая их, либо над ними, имея некоторый запас высоты в зависимости от скорости ветра и высоты хребтов или глубины оврагов.
Во многих частях света деревья являются естественными и многочисленными препятствиями, от которых пилотам приходится постоянно уклоняться. Они также являются причиной турбулентности. Парение над холмами, покрытыми лесом при отсутствии термичности происходит в условиях большей болтанки, чем над голыми возвышенностями.
Ряд деревьев будет создавать турбулентность из большого количества вихрей, а если они растут очень плотно, то их обтекание будет аналогично длинному гребню. Часто пилоты этим пользуются и ловят восходящие потоки над лесополосами. Понятно, что если деревья голые, без листьев, то набрать над ними высоту невозможно, зато турбулентность за ними обеспечена. На рисунке 116 изображена модель турбулентности, возникающей за одиноким деревом. От множества деревьев вихри перемешиваются.
Рис. 116. Турбулентность за стволом
На территории, заросшей лесом, характер течения воздуха до и после него будет различаться (см. рис. 117). Хоте лось бы обратить внимание на большой градиент скорости ветра за деревьями, на высоте вершин. Сильное уменьшение скорости ветра за лесопосадкой называют ветровой тенью или затенением ветра.
Попытки приземлиться на дорогу, окаймленную лесополосами или на просеку при направлении ветра пересекающем их ось, очень опасны. По турбулентности эти места подобны узким долинам (рис. 113). Также могут оказаться небезопасными посадка и взлет на местности, окруженной лесом.
Рис. 117. Ветровая тень за деревьями
ЗАТЕНЕНИЕ ВЕТРА
Затенение возможно за полосой деревьев, строением или холмом. Выдвижение из нее в свободный поток можно сравнить с сильным порывом или большим градиентом скорости ветра. Как мы узнали в пятой главе, у земли всегда существует определенный градиент скорости ветра. Чем он сильнее, тем серьезнее его влияние на полет. При пролете границы сильного ветрового затенения достаточно сложно справиться с управлением, даже если заранее предполагаешь осложнения и готовишься к ним. Благоразумные пилоты предпочитают не испытывать судьбу и не залетают на подветренную сторону строений, холмов, лесных массивов ни в какой ветер. Если попадание в тень неизбежно, то надо двигаться в направлении,
Особая форма затенения встречается у поверхности в условиях сильного прогрева со стабильными воздушными массами. В этом случае формирующийся слой теплого воздуха настолько устойчив, что некоторое время до отрыва блокирует ветер у земли. Такая ситуация часто встречается возле моря: стабильный морской бриз и сильно прогревающийся воздух над берегом. На верхушке горячего слоя воздуха скорость ветра может резко увеличиваться, что приводит к большому градиенту скорости ветра.
ПОЛЕТЫ В ТУРБУЛЕНТНОСТЬ
В сильную турбулентность лучше не летать, но в любом случае порывы ветра очень частые спутники полетов. На самом деле пилоты-парители жаждут найти толчки, неравномерность потока, потому что они предвестники восходящего потока. Со временем любой пилот осваивает полеты в умеренную турбулентность.
Турбулентность создает две проблемы для авиаторов: сложности с управлением и ударные нагрузки на летательный аппарат. Если рассматривать этот вопрос применительно к самолетам, то для решения первой проблемы необходима более высокая скорость, а для уменьшения нагрузок скорость должна быть минимальной. Поэтому надо прийти к какому-то компромиссу. В авиационных кругах есть такое правило: полет в турбулентность со скоростью в 1,5 раза больше минимальной поможет предотвратить чрезмерные нагрузки на крыло при достаточном запасе для управления. Механическая турбулентность у поверхности может принимать очень опасные формы. Вы можете избежать ее, летая на высоте 100 метров или выше, переждав сильный ветер, или совершая посадку на ровную открытую поверхность. Ближе к земле турбулентность состоит из вихрей, ориентированных параллельно поверхности и перпендикулярно ветру, они как будто катятся по земле, как показано на рисунке 118. Это особенно заметно в самом низком слое, порядка нескольких метров от поверхности.
Рис. 118. Ориентация турбулентности у земли
Примерно на высоте 20 метров вихри становятся ориентированными произвольно, во всех направлениях и с различной энергией. Посадка в ветер ставит нас лицом к лицу с турбулентностью, которая постоянно меняется, причем неравномерно под каждым крылом. Некоторый запас скорости — хороший помощник при посадке в ветер.
Термическая турбулентность может быть везде, от земли до базы облаков. Однако, она жестче вблизи инверсионных слоев и в сильный ветер. Иногда такие ветры дуют в определенном слое воздуха или над некоторой территорией, их надо избегать, если они известны. Несмотря на более сильные ветры на высоте, термическая турбулентность зачастую с высотой становится менее опасной. Она становится более упорядоченной и расширяется. В любом случае лучший путь избежать термической турбулентности — это дождаться уменьшения солнечного прогрева.
Если не летать вблизи границ различных слоев, то можно избежать попадания в турбулентность среза. Набирая высоту, и, обнаружив турбулентный слой, проще уйти из него, снизившись. Турбулентность среза очень редко распространяется до земли.
Необходимо избегать турбулентности за летящим впереди аппаратом, особенно, если он больше вашего. Подробно это описывается в инструкциях по производству полетов, но главная идея — избежать попадания в спутную струю в течение некоторого времени.
ИТОГИ
Турбулентность всегда рядом. Мы живем в ней, летаем в ней и основная наша задача — избегать ее жестких форм. Позже мы придем к пониманию того, как различные типы турбулентности создаются и что указывает на их присутствие. Использование воды, некоторых моделей и воображения поможет визуализировать, где спрятался дракон турбулентности, а где можно в полете чувствовать себя комфортно.
Пилоты-парители ищут условия с термическими потоками и ветром, чему, естественно, сопутствует турбулентность. Непарящие пилоты ищут условия с минимальной турбулентностью, но даже в этом случае необходимо быть к ней готовым.