Сдвиг ветра | Библиотека знаний

Сдвиг ветра

Сдвиг ветра — это предельно опасное метеорологическое явление, которое имеет огромное значение для безопасности и эффективности полётов

Читать

Сдвиг ветра

Время чтения: ~3-5 минут

Эта тема начала привлекать серьезное внимание в авиации уже во второй половине 20-го века. Так, например, FAA еще в 1988 году выпустила специальный циркуляр для пилотов под названием “Pilot Windshear Guide”, в котором были изложены причины образования этого явления, а также даны четкие указания для лётных экипажей (в 2022 году данный документ утратил юридическую силу).

В этой статье мы более подробно рассмотрим концепцию сдвига ветра, исследуем причины его возникновения и прольем свет на технологические достижения, которые помогают пилотам обнаруживать его и безопасно выполнять полеты.

Навигация

Что такое сдвиг ветра?

Часть 1

Причины возникновения сдвига ветра

Часть 2

Методы противодействия сдвигу ветра

Часть 3

Превентивные меры

Часть 4

Что такое сдвиг ветра?

Федеральные авиационные правила определяют сдвиг ветра как изменение направления и/или скорости ветра в пространстве, включая восходящие и нисходящие потоки.

Применительно к авиации это относится к внезапному изменению направления ветра, которое может привести к резкой потере или набору высоты воздушным судном. Это особенно опасно на этапах взлета и посадки, когда воздушное судно находится в непосредственной близости от земли и у пилота есть лишь короткий промежуток времени для реагирования.

Некоторые из самых разрушительных авиакатастроф в истории авиации были связаны с сильными порывами ветра, что подчеркивает исключительную важность понимания этого явления и борьбы с ним.

Для оценки сдвига ветра пользуются терминами и численными критериями, которые рекомендованы ICАО и также прописаны в Федеральных Авиационных Правилах:

Причины возникновения сдвига ветра

Законодательно сдвиг ветра относится к опасным для полётов метеорологическим явлением. Стоит отметить, что сдвиг ветра может возникнуть на любой высоте, но в рамках данной статьи мы рассмотрим данное явления только в приземном слое, где оно представляет наибольшую опасность.

Можно выделить 4 основные причины возникновения сдвига ветра:

Развитие мощных кучево-дождевых облаков (особенно грозо-градовых)

Кучево-дождевые облака могут привести к резким изменениям ветра, особенно вблизи грозовых ячеек. Ветер может изменить свое направление и скорость из-за интенсивного вертикального движения воздуха внутри облаков.

Фронтальные системы, которые приводят к резким изменениям в направлении и скорости ветра

Сдвиг ветра обычно формируется в области деятельности интенсивных атмосферных фронтов, наблюдаемых на небольших горизонтальных градиентах температуры и давления.

Задерживающие слои в атмосфере

В условиях устойчивой стратификации температуры, вертикальный обмен массами воздуха ослаблен, поэтому слои атмосферы перемещаются относительно друг друга, что приводит к формированию слоев инверсий и изотерм. В результате этого наблюдается значительное увеличение вертикальных потоков и образование существенных вертикальных сдвигов ветра.

Местные орографические особенности

Рельеф местности, такой как горы и долины, может значительно изменять характер ветра. В результате этого ветер может сильно изменять свое направление и скорость при пересечении горных хребтов или прохождении через ущелья.

Самый сильный тип сдвига ветра на малых высотах - микропорыв (microburst), связан с конвективными осадками в сухом воздухе у основания облаков. Об активности микропорывов может свидетельствовать интенсивный столб дождя на поверхности, но явление вирга (virga) у основания облаков и кольцо поднятой пыли зачастую являются единственными визуальными индикаторами.

Во время взлета в условиях микропорыва самолет может сначала ощутить встречный ветер, улучшающий летные характеристики (1), за которым следуют нисходящие потоки, ухудшающие летные характеристики (2), а затем быстро усиливающийся попутный ветер (3). Это может привести к столкновению с рельефом местности или полету в опасной близости от земли (4). Встреча с данным явлением при заходе на посадку происходит в такой же последовательности и может привести к посадке самолета до взлетно-посадочной полосы.

Методы противодействия сдвигу ветра

Начнем с того, что нам предписывают Федеральные Авиационные правила:

п 3.50 ФАП-128: Перед взлетом КВС
- убеждается в отсутствии по траектории полета зон опасных метеорологических явлений;
…
Не допускается выполнение взлета при наличии информации о сильном дожде и метеорологической видимости менее 600 м без использования бортового радиолокатора и системы заблаговременного предупреждения о сдвиге ветра.

п 3.89 ФАП-128: Запрещается выполнение посадки при наличии информации о сильном дожде и метеорологической видимости менее 600 м без использования бортового радиолокатора и системы заблаговременного предупреждения о сдвиге ветра.

п 3.90 ФАП-128: КВС обязан прекратить снижение и выполнить прерванный заход на посадку (уйти на второй круг), если: -впереди по траектории полета наблюдаются опасные метеорологические явления;

Примечание: актуально на момент написания статьи.

Технологические достижения играют важную роль в снижении рисков, связанных со сдвигом ветра.

Современные самолеты теперь оснащены бортовыми доплеровскими радарами, способными обнаруживать сдвиг ветра (для обнаружения сдвига ветра необходимо наличие влаги в воздушной массе, иначе система не имеет возможности оценить доплеровский сдвиг частоты).

Кроме того, аэропорты также оснащены наземными доплеровскими радарными системами и другими сложными метеорологическими датчиками.

Стоит отметить, что данное аэродромное оборудование устанавливается далеко не везде, но если кому-то очень интересно узнать про них подробнее, то советуем почитать про системы LLWAS-NE, TDWR, и ASR-9 WSP. Эти средства могут обнаруживать и отслеживать изменение направления ветра и передавать эту важную информацию пилотам.

Превентивные меры

Лучший способ борьбы со сдвигом ветра - избегать грозовых очагов и мест, где ожидаются сильные осадки, а также районов, где был зафиксирован сдвиг ветра (в том числе с помощью PIREP). Если на аэродроме зафиксирован сдвиг ветра - лучше отложить взлет и посадку.

Производители воздушных судов указывают в FCOM меры предосторожности, которые обязательно должны быть учтены экипажами при выполнении полетов в сложной метеорологической обстановке. Перечислим общие для всех ВС меры предосторожности:

рекомендуется выполнять взлет с полной тягой, если летно-технические характеристики ВС позволяют это сделать;
использовать наиболее длинную ВПП, на которой не был зафиксирован сдвиг ветра;
использовать метеорологический радар при занятии исполнительного старта для оценки наличия облачности по траектории взлета;
проявлять особую внимательность и следить за всеми изменениями скорости, тангажа и крена во время взлета и посадки;
координация и взаимодействие экипажа, а также его осведомленность чрезвычайно важны.

Более того, каждый производитель воздушных судов разрабатывает специальную процедуру (Windshear Escape Maneuver), которая подразумевает четкое выполнение последовательных действий экипажами ВС. Данные процедуры в обязательном порядке отрабатываются ежегодно на летных тренажерах.

На современных воздушных судах установлены системы обнаружения сдвига ветра по траектории полета (Predictive Windhear System), а также система попадания в сдвиг ветра (Reactive Windshear System). В дополнение к установленным системам существуют признаки попадания в сдвиг ветра, при обнаружении которых экипаж обязан выполнить процедуру Windshear Escape Maneuver даже в случае отсутствия индикации. Недопустимыми отклонениями траектории полета ВС считаются неконтролируемые отклонения от нормальных установившихся условий полета на высоте ниже 1000 ft AGL, превышающие любое из следующих значений:

15 узлов приборной скорости
15
500 fpm вертикальной скорости
500
5 градусов по тангажу
5
отклонение в одну точку от глиссады
1dot
ненормальное/необычное положение РУД в течение значительного периода времени
non

Примечание: всегда рассматривайте документы и руководства вашей авиакомпании как приоритетный источник информации.

Данные системы имеют визуальную и звуковую индикации, которые невозможно проигнорировать. Более подробно об этих и других индикациях в кабине пилоты мы говорили в одном из наших подкастов “Перелетные птицы”.

Для наиболее волнительных наших читателей стоит подчеркнуть, что во время полета экипажи постоянно оценивают метеорологическую обстановку.

Если на траектории полета при помощи бортового метеорологического радара зафиксирована мощная кучевая или кучево-дождевая облачность, то выполняется ее заблаговременный обход в соответствии с нормативными документами.

Заключение

Сдвиг ветра представляет значительную угрозу для авиации, но понимание его природы, причин и средств, доступных для его обнаружения, может существенно помочь снизить риски, связанные с ним. Непрерывный технический прогресс и усовершенствования методов прогнозирования погоды открывают новые возможности для повышения безопасности полетов.

Несмотря на неизбежные опасности, связанные со сдвигом ветра, при наличии необходимых знаний и инструментов можно безопасно выполнять полеты.

Материалы