Анализ условий образования обледенения в районе прогнозирования АМСГ Жуковский
|
Введение 4
1. Обледенение и его влияние на полет самолетов 6
1.1 Основные характеристики обледенения 6
1.2 Причины образования обледенения 6
1.3 Метеорологические условия обледенения 6
1.4 Синоптические условия обледенения 7
2. Материалы и методы прогнозирования обледенения 7
2.1 Общие сведения и передача данных с борта воздушного судна 7
2.2 Климатологическое описание аэродрома Раменское 10
2.3 Циркуляционные процессы и синоптические ситуации, 11
типичные для московских аэродромов
3. Анализ повторяемости случаев с обледенением и расчетные 15
методы прогноза
3.1 Синоптический метод прогноза 29
3.2 Расчет по методу Годске 30
3.3 Расчет интенсивности обледенения 33
3.4 Расчет обледенения физико-статистическим методом 37
по данным АМСГ Жуковский
4. Разбор случаев с обледенением на аэродроме Раменское 40
4.1 Образования обледенения ВС во фронтальной облачности 40
4.2 Образования обледенения ВС во внутримассовой облачности 45
Заключение 51
Список использованных источников
1. Обледенение и его влияние на полет самолетов 6
1.1 Основные характеристики обледенения 6
1.2 Причины образования обледенения 6
1.3 Метеорологические условия обледенения 6
1.4 Синоптические условия обледенения 7
2. Материалы и методы прогнозирования обледенения 7
2.1 Общие сведения и передача данных с борта воздушного судна 7
2.2 Климатологическое описание аэродрома Раменское 10
2.3 Циркуляционные процессы и синоптические ситуации, 11
типичные для московских аэродромов
3. Анализ повторяемости случаев с обледенением и расчетные 15
методы прогноза
3.1 Синоптический метод прогноза 29
3.2 Расчет по методу Годске 30
3.3 Расчет интенсивности обледенения 33
3.4 Расчет обледенения физико-статистическим методом 37
по данным АМСГ Жуковский
4. Разбор случаев с обледенением на аэродроме Раменское 40
4.1 Образования обледенения ВС во фронтальной облачности 40
4.2 Образования обледенения ВС во внутримассовой облачности 45
Заключение 51
Список использованных источников
Обеспечение безопасности полета в сложных метеорологических условиях является одной из важнейших проблем современной авиации. Обледенение ВС относится к числу опасных для полетов явлений. Несмотря на то, что все современные самолеты и вертолеты оборудованы противообледенительными системами, при обеспечении безопасности полетов постоянно приходится считаться с возможностью отложения льда на ВС в полете [7].
Ухудшение летных качеств ВС при полете в зоне обледенения зависит от его интенсивности, количества отложившегося на поверхности самолёта льда, формы ледяных отложений и структуры льда [1].
Статистика показывает, что число летных происшествий, которые возникают из-за опасных воздействий именно внешней среды, в авиации весьма значительно. Поэтому исследование влияния обледенения на аэродинамические характеристики пассажирских и транспортных самолетов является актуальной проблемой, связанной с безопасностью и регулярностью полетов [2].
Целью работы является анализ условий образования обледенения в районе прогнозирования АМСГ Жуковский, а также оценка эффективности и оправдываемости методов прогноза обледенения с использованием различных способов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- Сформировать базу данных с обледенением из дневников погоды АВ-6 и данных АМИС-РФ за период 2016 - 2020 гг.
- Рассчитать статистические характеристики: число дней с обледенением, распределение случаев с обледенением по интенсивности, месяцам, эшелонам, уровню изотерм, форме облачности;
- Рассмотреть синоптические ситуации в дни с обледенением;
- Рассмотреть температурно-влажные условия в зоне образования обледенения;
- Проанализировать взаимосвязь сопутствующих явлений погоды с разными барическими образованиями;
- Оценить эффективность и оправдываемость методов прогноза обледенения;
- Разобрать случаи с обледенением в зоне полетов аэродрома Раменское.
Ухудшение летных качеств ВС при полете в зоне обледенения зависит от его интенсивности, количества отложившегося на поверхности самолёта льда, формы ледяных отложений и структуры льда [1].
Статистика показывает, что число летных происшествий, которые возникают из-за опасных воздействий именно внешней среды, в авиации весьма значительно. Поэтому исследование влияния обледенения на аэродинамические характеристики пассажирских и транспортных самолетов является актуальной проблемой, связанной с безопасностью и регулярностью полетов [2].
Целью работы является анализ условий образования обледенения в районе прогнозирования АМСГ Жуковский, а также оценка эффективности и оправдываемости методов прогноза обледенения с использованием различных способов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- Сформировать базу данных с обледенением из дневников погоды АВ-6 и данных АМИС-РФ за период 2016 - 2020 гг.
- Рассчитать статистические характеристики: число дней с обледенением, распределение случаев с обледенением по интенсивности, месяцам, эшелонам, уровню изотерм, форме облачности;
- Рассмотреть синоптические ситуации в дни с обледенением;
- Рассмотреть температурно-влажные условия в зоне образования обледенения;
- Проанализировать взаимосвязь сопутствующих явлений погоды с разными барическими образованиями;
- Оценить эффективность и оправдываемость методов прогноза обледенения;
- Разобрать случаи с обледенением в зоне полетов аэродрома Раменское.
Для обеспечения безопасности полетов в период большой вероятности образования обледенения в районе аэродрома Раменское требуется высокое качество и эффективность прогноза. Для этого необходимы прежде всего анализ и прогноз расположения в пространстве облачных систем и выделение в них слоев со значениями температуры, при которых обледенение возможно.
В первую очередь определяются высоты изотерм 0, -10 и -20 °С и производится их сопоставление с высотами границ облачных слоев. При консультации летного состава перед вылетом это необходимая процедура для расчета высоты, на которой с учетом кинетического нагрева и скорости полета, температура поверхности самолета будет равна 0 °С. В случае отсутствия аэрологических данных можно использовать связь обледенения со значениями дефицита точки росы при различных градациях температуры.
В работе был проведен анализ для подтверждения этой зависимости. Для этого были произведены расчеты дефицита точки росы на уровне изотерм от 0°С до -10°С и от -10°С до -20°С за весь период исследования. Результат показал прямую взаимосвязь: чем меньше показатели дефицита точки росы, тем больше вероятность образования облачности и тумана.
Был проведен анализ повторяемости случаев с обледенением в разных синоптических ситуациях. В зоне аэродрома Раменское обледенение в гребне на периферии антициклона образуется с большей повторяемостью - 22%. В малоградиентном поле, в котором, как правило, образуется внутримассовая облачность, повторяемость составляет - 16%. Этот вид барического поля был рассмотрена более детально с учетом зон образования. Повторяемость в области повышенного давления составила - 47%, в области пониженного - 53%.
При расчете интенсивности количество слабого обледенения за весь период преобладает - 62 случая. Причиной результата может быть невысокая скорость полета ВС, т.к. данные о фактически наблюдающемся обледенение воздушные борта передают, в основном, на взлете или посадке, пребывая в данных зонах короткий период, а интенсивность напрямую зависит от скорости полета и времени пребывания в зоне переохлажденных осадков.
Количество умеренной интенсивности составило 46 случаев. Такой результат связан с тем, что чаще всего подтверждение обледенения в нашем аэропорту передают по запросу синоптика. Если бы бортовую погоду передавали регулярно, количество случаев с умеренной интенсивностью было бы зафиксировано больше. Достоверность информации об интенсивности обледенения обеспечивается чувствительностью и видом сигнализаторов, установленных на каждом двигателе, которые делятся на две группы: косвенные и прямого действия.
Для качественной оценки возможной интенсивности обледенения синоптики могут использовать косвенные признаки характера эволюции облаков и соответствующих изменений их микроструктуры: развитие облаков указывает на некоторое увеличение их водности, а, следовательно, на увеличение вероятности умеренного или сильного обледенения; размывание облаков, наоборот, является показателем слабого обледенения или его отсутствия. Развитие фронтальных слоистообразных облаков в большинстве случаев связано с размыванием фронта.
Годовое распределение по месяцам за весь период исследования показал повторяемость обледенения в осенне-зимний период более высокую 98 случаев - 82%. Этот переходный период характерен обилием осадков в виде дождя, снега, мороси, ледяного дождя, снежной крупы, большой влажностью и температурой окружающего воздуха от 0°С до минусовых значений. В теплый период обледенение отмечается намного реже - 18%. На годовое распределение влияет умеренно-континентальный климат и влияние холодных воздушных масс из Арктики.
Практически примыкающая к летному полю Москва-река, в районах МК пос 121°- (700 м), середине ВПП (500 м) и МК пос 301°- (400 м), которая приводит к образованию на аэродроме частых туманов, может являться дополнительным фактором образования обледенения в нижних слоях слоистой облачности, выше нулевой изотермы.
Если рассматривать образование обледенения с учетом высоты эшелона, то на уровне FL031-FL050 в районе аэродрома Раменское, обледенения более активное - 43%. В этой зоне могут формироваться фронтальные облака смешанного характера - слоисто-дождевые, облака холодного фронта 1 рода и фронта окклюзии по типу холодного, с кучево-дождевыми (СВ) облаками с интенсивным восходящим и нисходящим движением.
Рассмотренные детально случаи образования обледенения в облаках подтверждают высокое качество прогноза синоптиков аэродрома Раменское, выпуская своевременно предупреждение об неблагоприятном и порой опасном явление погоды.
Для обеспечения безопасности полетов в период большой вероятности образования обледенения, в зоне аэродрома Раменское, требуется высокое качество прогноза, своевременное применение мер по обработки ВШ1 службами аэродрома, наличие и применение активных методов борьбы с обледенением во время полетов. Отсутствие происшествий подтверждает качество работы служб аэродрома, своевременность и точность прогноза и наличие противообледенительных систем.
В первую очередь определяются высоты изотерм 0, -10 и -20 °С и производится их сопоставление с высотами границ облачных слоев. При консультации летного состава перед вылетом это необходимая процедура для расчета высоты, на которой с учетом кинетического нагрева и скорости полета, температура поверхности самолета будет равна 0 °С. В случае отсутствия аэрологических данных можно использовать связь обледенения со значениями дефицита точки росы при различных градациях температуры.
В работе был проведен анализ для подтверждения этой зависимости. Для этого были произведены расчеты дефицита точки росы на уровне изотерм от 0°С до -10°С и от -10°С до -20°С за весь период исследования. Результат показал прямую взаимосвязь: чем меньше показатели дефицита точки росы, тем больше вероятность образования облачности и тумана.
Был проведен анализ повторяемости случаев с обледенением в разных синоптических ситуациях. В зоне аэродрома Раменское обледенение в гребне на периферии антициклона образуется с большей повторяемостью - 22%. В малоградиентном поле, в котором, как правило, образуется внутримассовая облачность, повторяемость составляет - 16%. Этот вид барического поля был рассмотрена более детально с учетом зон образования. Повторяемость в области повышенного давления составила - 47%, в области пониженного - 53%.
При расчете интенсивности количество слабого обледенения за весь период преобладает - 62 случая. Причиной результата может быть невысокая скорость полета ВС, т.к. данные о фактически наблюдающемся обледенение воздушные борта передают, в основном, на взлете или посадке, пребывая в данных зонах короткий период, а интенсивность напрямую зависит от скорости полета и времени пребывания в зоне переохлажденных осадков.
Количество умеренной интенсивности составило 46 случаев. Такой результат связан с тем, что чаще всего подтверждение обледенения в нашем аэропорту передают по запросу синоптика. Если бы бортовую погоду передавали регулярно, количество случаев с умеренной интенсивностью было бы зафиксировано больше. Достоверность информации об интенсивности обледенения обеспечивается чувствительностью и видом сигнализаторов, установленных на каждом двигателе, которые делятся на две группы: косвенные и прямого действия.
Для качественной оценки возможной интенсивности обледенения синоптики могут использовать косвенные признаки характера эволюции облаков и соответствующих изменений их микроструктуры: развитие облаков указывает на некоторое увеличение их водности, а, следовательно, на увеличение вероятности умеренного или сильного обледенения; размывание облаков, наоборот, является показателем слабого обледенения или его отсутствия. Развитие фронтальных слоистообразных облаков в большинстве случаев связано с размыванием фронта.
Годовое распределение по месяцам за весь период исследования показал повторяемость обледенения в осенне-зимний период более высокую 98 случаев - 82%. Этот переходный период характерен обилием осадков в виде дождя, снега, мороси, ледяного дождя, снежной крупы, большой влажностью и температурой окружающего воздуха от 0°С до минусовых значений. В теплый период обледенение отмечается намного реже - 18%. На годовое распределение влияет умеренно-континентальный климат и влияние холодных воздушных масс из Арктики.
Практически примыкающая к летному полю Москва-река, в районах МК пос 121°- (700 м), середине ВПП (500 м) и МК пос 301°- (400 м), которая приводит к образованию на аэродроме частых туманов, может являться дополнительным фактором образования обледенения в нижних слоях слоистой облачности, выше нулевой изотермы.
Если рассматривать образование обледенения с учетом высоты эшелона, то на уровне FL031-FL050 в районе аэродрома Раменское, обледенения более активное - 43%. В этой зоне могут формироваться фронтальные облака смешанного характера - слоисто-дождевые, облака холодного фронта 1 рода и фронта окклюзии по типу холодного, с кучево-дождевыми (СВ) облаками с интенсивным восходящим и нисходящим движением.
Рассмотренные детально случаи образования обледенения в облаках подтверждают высокое качество прогноза синоптиков аэродрома Раменское, выпуская своевременно предупреждение об неблагоприятном и порой опасном явление погоды.
Для обеспечения безопасности полетов в период большой вероятности образования обледенения, в зоне аэродрома Раменское, требуется высокое качество прогноза, своевременное применение мер по обработки ВШ1 службами аэродрома, наличие и применение активных методов борьбы с обледенением во время полетов. Отсутствие происшествий подтверждает качество работы служб аэродрома, своевременность и точность прогноза и наличие противообледенительных систем.