Атмосферное давление
Атмосферное давление - вес столба воздуха с поперечным сечением 1 кв. см высотой от данного уровня до верхней границы атмосферы.
С увеличением высоты над уровнем моря давление падает. Разреженность воздуха приводит к увеличению как полетной, так и взлетной и посадочной скоростей. Так, например, при старте с пика Ленина (7134 метра над уровнем моря) скорость должна быть в 1,6 раза больше, чем при полете в нормальных условиях.
Температура воздуха
Непосредственно на безопасность полетов температура воздуха не влияет, но она является фактором, ограничивающим возможность эксплуатации параплана. В зимних условиях следует воздерживаться от полетов при температуре воздуха ниже -20° С.
При установившейся погоде температура воздуха имеет ярко выраженный суточный ход с максимумом в 14-15 часов и минимумом перед восходом солнца. В летнее время к полудню приземный слой воздуха нагревается от прогретой почвы и начинает подниматься вверх. Так формируются термические восходящие потоки. С одной стороны, эти потоки позволяют выполнять длительные маршрутные полеты, но с другой, существенно усложняют процесс управления парапланом. Учебные полеты во время развития термической активности обычно прекращаются.
Влажность воздуха
Влажность воздуха характеризуется содержанием в нем водяных паров. Количество влаги в воздухе колеблется от 1% до 4%. Причем с ростом температуры максимально возможная концентрации водяного пара в воздухе увеличивается. Для полетов важно не столько абсолютное содержание воды в воздухе, сколько относительная влажность.
Относительная влажность - отношение концентрации водяного пара в воздухе к его максимально возможной концентрации при данной температуре.
Относительная влажность измеряется в процентах. 0% - воздух абсолютно сухой. 100% - концентрация растворенного в воздухе водяного пара максимальна.
При относительной влажности воздуха 100% лучше не летать. В
этом случае концентрация влаги в воздухе максимальна. В полете вода начинает конденсироваться на крыле в виде росы или тумана. Купол параплана постепенно намокает. В принципе, взлететь на мокром крыле можно, но такие полеты быстро и необратимо ухудшают летные характеристики аппарата.
Направление и скорость ветра
Ветер - горизонтальное перемещение воздуха из областей высокого давления в области низкого давления.
Скорость и направление ветра являются наиболее важными факторами, влияющими на безопасность полетов. Наилучшим для проведения учебных полетов на параплане является ровный встречный ветер скоростью 2-3 м/с.
Выполнение учебных полетов при скорости ветра свыше 6 м/с затрудняется из-за того, что в случае ошибок на старте ветер может «сдуть» начинающего пилота. Подъем купола в штиль осложнен тем, что пилот вынужден начинать разбег сразу после подъема купола, что, в свою очередь, затрудняет выполнение контроля правильности раскрытия купола.
Причиной возникновения всех ветров является неравномерность прогрева земной поверхности и атмосферы. Более теплый воздух поднимается вверх. А на «освободившееся» место приходят расположенные по соседству холодные массы.
Кроме глобальных, существуют и локальные источники термической циркуляции. В яркий солнечный день земная поверхность нагревается солнцем, причем нагрев происходит неравномерно. Такие участки, как пашня, каменистые или песчаные почвы, нагреваются значительно быстрее, чем зоны, покрытые водой или густой растительностью. Нагревшийся над полем воздух уходит вверх и замещается холодным воздухом, например, с расположенного рядом озера. В этот момент на границе поля и озера подует легкий ветерок.
Аналогичная картина наблюдается на берегу моря. Днем суша нагревается быстрее, чем море. Нагревшийся над земной поверхностью воздух поднимается вверх и замещается холодным воздухом с моря. Ветер дует с моря на берег. Ночью земная поверхность быстро охлаждается, море становится теплее, чем суша, и ветер начинает дуть с берега в море. Эти ветра называются береговыми бризами. Их скорость может достигать 10 м/с (смотри рис 107).
|
Дневной (морской) бриз начинается с 10-11 часов утра и распространяется в глубь континента на 20-40 км. Его вертикальная мощность достигает в среднем 1000 м. Береговой бриз начинается после захода солнца, распространяется в глубь моря на 8-10 км, достигая высоты около 250 м.
Горные бризы являются результатом того, что днем воздух, расположенный вблизи горных склонов, прогревается сильнее, чем воздух, находящийся дальше от поверхности. Теплый воздух поднимается вдоль склонов, создавая разрежение на дне долины. Массы холодного воздуха из центра долины устремляются в зону разрежения. Образуется горный восходящий бриз. Ночью наблюдается противоположное явление. Воздух над горными вершинами охлаждается быстрее, чем центральный столб воздуха. Холодный воздух стекает вниз по склонам, в то время как столб теплого воздуха в центре долины поднимается вверх. Образуется горный нисходящий бриз (смотри рис 108).
|
Образующиеся над земной поверхностью обширные области пониженного и повышенного давления (циклоны и антициклоны) приводят к возникновению ветров, направление и скорость которых сильно отличаются от направления «глобального» ветра.
Местные ветры характерны для относительно небольших, ограниченных по площади местностей. Сила и направление таких ветров определяется особенностями рельефа конкретной местности
Скорость и направление ветра меняется с высотой. Из курса аэродинамики (пограничный слой) уже известно, что воздушный поток тормозится об обтекаемую поверхность. В результате скорость ветра у земли оказывается значительно меньше, чем на высоте. Наиболее ярко это явление проявляется летними вечерами перед заходом солнца. В то время как скорость ветра у земли составляет всего 1-2 м/сек, на высоте 100-150 м она может возрасти до 10 м/сек и более. Заметный рост скорости ветра в приземном слое воздуха наблюдается до высот порядка 300-350 метров (смотри рис 110).
|
Градиент ветра - изменение скорости и направления ветра с высотой относительно земной поверхности.
Необходимо отметить, что неровности рельефа и термическая активность турбулизируют приземные слои воздуха и порой изменяют направление ветра у земли относительно потока на высоте. Так, например, на дне глубокой и узкой долины или в овраге ветер будет дуть только вдоль долины независимо от его направления на высоте.
Турбулентность
Турбулентность - хаотическое вихревое движение воздуха.
Если посмотреть на Землю из космоса, то будет видно, что вся атмосфера охвачена вихревым движением. Нас будут интересовать вихри, размеры которых соизмеримы с размерами параплана. Попадание параплана в вихри размером от нескольких десятков до нескольких сотен метров обнаруживается по неожиданным подъемам или провалам аппарата. Вихри меньших размеров трясут и раскачивают параплан. Они могут вызвать подсложение консолей крыла или всей передней кромки в зависимости от их интенсивности и того, какая часть крыла попадает в нисходящий поток.
Турбулентность воздуха может возникнуть по множеству причин, но все они сводятся к одной: на пути потока воздуха встают препятствия, нарушающие плавность его течения. В качестве первой причины, вызывающей возникновение турбулентности, можно назвать возмущение воздушного потока за наземными механическими препятствиями. Если две воздушные массы будут двигаться друг относительно друга, то промежуточный слой воздуха закрутится в вихрях. Это наблюдается на границах термических потоков, в кучевых облаках. Если два слоя воздуха движутся с разными по величине и направлению скоростями, то расположенная между ними прослойка закрутится в вихри. Это явление называется сдвиг ветра (смотри рис 140).
Рис. 140. Образование турбулентности на границах термических потоков и при сдвиге ветра.
|
Следует также отметить спутную турбулентность. Как известно из курса аэродинамики, спутные струи - это вихри, сходящие с законцовок консолей. Из-за разницы давлений на нижней и верхней поверхностях крыла воздух перетекает с нижней поверхности на верхнюю через законцовки крыла. Это и вызывает образование вихрей.
На образование турбулентности оказывают большое влияние температура и стабильность воздуха. Теплый и нестабильный воздух значительно легче закручивается в вихри, чем холодный и стабильный.
Рассмотрим более подробно процесс образования вихрей за наземными препятствиями. Любые препятствия, возникающие на пути воздушного потока, возмущают его и закручивают в вихри. Ощутимая для параплана турбулентность возникает при скорости ветра свыше 4-5 м/с. Главным образом она зависит от скорости ветра, а также формы и
размеров препятствия, возмущающего воздушный поток (смотри рис 141, 142, 143, 144, 145, 146).
Рис. 141, 142, 143. Турбулентность за препятствиями.
|
Ширину опасной зоны, возникающей за препятствиями, показанными на рисунках 141, 142 и 143, можно примерно оценить по формуле:
R = Н ˣ V
R- Ширина опасной зоны (м). Н - Высота препятствия (м).
V - Скорость ветра (м/сек).
Рис. 144, 145, 146. Турбулентность на склонах.
|