ВВЕДЕНИЕ
1. Условия формирования обледенения воздушных судов 6
1.1 Обледенение и его влияние на полёт самолётов и вертолётов 6
1.2 Основные характеристики обледенения 8
1.2.1 Причины и механизм обледенения 8
1.2.2 Виды и формы отлагающегося льда 10
1.2.3 Интенсивность обледенения 11
1.2.4 Особенности обледенения вертолётов 12
1.3 Особенности обледенения воздушного судна в облаках различных форм 14
1.4 Синоптические условия обледенения воздушных судов 15
1.5 Методы прогноза обледенения 19
Материалы и методы исследования 23
2.1 Физико-географическое положение аэродрома Томск 23
2.2 Циркуляционные условия над рассматриваемой территорией 24
3. Условия формирования зон обледенения 26
3.1 Повторяемость обледенения над аэродромом Томск 26
3.2 Метеорологические характеристики при обнаружении обледенения 30
3.3 Синоптические условия формирования зон обледенения 33
Заключение 35
Список использованных источников и литературы 37
ПРИЛОЖЕНИЕ А Повторяемость числа дней и случаев обледенения в районе аэродрома Томск
В настоящее время на состояние и динамику развития транспортной инфраструктуры Томской области влияют такие факторы, как значительная площадь территории области (314391 км2), заболоченный таежный ландшафт, удаленность от транспортных путей федерального значения (в первую очередь, от Транссиба), высокая концентрация природных сырьевых запасов в слабо освоенных северных районах области [21]. Развитие и совершенствование транспортной системы, ее интегрирование в опорный транспортный каркас России посредством рынка логистических услуг, создание регулярных сообщений внутри области невозможно без ускоренного развития воздушного транспорта, в том числе малой авиации. Это, в первую очередь, предполагает предоставление аэронавигационным службам качественной и детальной информации о метеорологических условиях, в том числе опасных для авиации явлений и их прогноза. В данный момент этот процесс сопровождается совершенствованием измерительной техники, внедрением новых средств дистанционного обнаружения атмосферных явлений, а также развитием компьютерных технологий и численного моделирования, что расширяет возможности все более точного и надежного диагноза и прогноза метеорологических условий для авиации. Глобальный аэронавигационный план ИКАО [26], сформулированный на период до 2028 года, предусматривает в будущем полную автоматизацию обеспечения метеорологической информацией в любой точке, на любой высоте в каждый момент времени. Для этого предполагается усовершенствование сверхкраткосрочного прогнозирования и наукастинга, использование численного прогноза, дистанционных измерений (радаров и спутников), данных частой сети наземных станций, самолетных измерений и передачи метеорологической информации с бортов [20, 23].
Отложение льда на поверхности воздушного судна (ВС) во время полета считается одним из наиболее опасных явлений для авиации. При обледенении отмечается уменьшение скорости полета, происходит потеря подъемной силы, и, в некоторых случаях, полного контроля над летательным аппаратом. Все это может привести к авиационным происшествиям, в том числе с человеческими жертвами [3,29]. Ухудшение летных качеств воздушных судов при полете в зоне обледенения зависит от интенсивности обледенения, количества отложившегося на поверхности самолета льда, формы ледяных отложений и структуры льда. Перечисленные факторы, в свою очередь, зависят от водности облака, фазового состояния и размера облачных частиц, температуры воздуха и поверхности самолета, скорости полета ВС. Изучению обледенения всегда уделялось повышенное внимание, как в России, так и за рубежом [22, 33, 38], в том числе активно развиваются численные методы для прогноза обледенения в США, в Европе, а также РФ [25, 31, 36, 37].
Климатические и погодные условия юга Западной Сибири, а именно наблюдаемые сочетания температуры и влажности воздуха, облачности и переохлажденных осадков увеличивают вероятность образования обледенения в пограничном слое атмосферы. Вследствие этого, исследование особенностей отложения льда на воздушных суднах, и разработка методов их диагноза и прогноза является актуальной задачей для обеспечения безопасного взлета и посадки на аэродромах Томской области. В работе проведена оценка повторяемости случаев обледенения, метеорологических и синоптических условий их возникновения за период с 2011 по 2021 годы.
В результате проведенного исследования можно сделать следующие выводы:
1. Согласно данным бортовой погоды (PIREP) с 2011 по 2021 гг. в районе аэродрома Томск было зафиксировано 382 дня и 473 случая с обледенением.
2. Над рассматриваемой территорией из всех случаев с различными видами обледенения, повторяемость умеренного обледенения составила 54 %, слабого обледенения - 41 %, и обледенение сильной интенсивности - 5 %.
3. Максимальное число случаев с обледенением в районе аэродрома Томск было зафиксировано в 2013 и 2015 году - 66 и 69 случаев, соответственно, затем после 2015 года число случаев с обледенением постепенно уменьшается и минимальное значение случаев наблюдается в 2021 году - 18 случаев.
4. Наибольшее количество дней с обледенением наблюдалось в период октябрь - декабрь и составило 177 дней - 52 %, а наименьшее количество дней наблюдалось с июня по сентябрь - 31 день (9 %).
5. Умеренное обледенение наблюдалось во всех месяцах с максимумом в декабре - 50 случаев. Слабое обледенение было зафиксировано во всех месяцах, кроме июля, с максимумом в октябре - 37 случаев. Обледенение сильной интенсивности наблюдалось только в период с октября по май.
6. Наибольшая повторяемость случаев обледенения наблюдалась с толщиной слоя от 0 до 1000 м (57,4 %) и нижней границей обледенения от 0 до 500 м (39,5 %). С высотой повторяемость уменьшается, что связано с распределением температурно-влажностных характеристик по вертикали.
9. Сильное обледенение более чем в половине случаев (81 %) наблюдалось при наличии кучево-дождевой облачности, 5 % случаев - при фронтальной слоисто-дождевой облачности (Ns).
10. Обледенение чаще сопровождалось в районе аэродрома Томск различными видами атмосферных явлений, преимущественно наблюдалось при ливневом снеге (56%) и ливневом дожде (7 %).
11. Наибольшее число случаев с обледенением наблюдалось при высокой влажности со значениями дефицита точки росы у земли до 2 °С и составило 293 случаев (62 %).
12. Из анализа температуры воздуха у подстилающей поверхности выявлено, что большая часть случаев 66% (312 случаев из 473) с обледенением различной интенсивности фиксировались при температуре в диапазоне от -5 до +5 oC.
13. Наибольшее число случаев было зафиксировано при относительной влажности воздуха у поверхности земли более 80 % (378 случаев), максимум - при относительной влажности 80-90 % (165 случаев). Сильное обледенение наиболее часто наблюдалось при влажности 90-95 %.
14. Обзор синоптических процессов, способствующих формированию зон с обледенением, показал, что чаще всего обледенение возникало при прохождении фронтальных систем. В среднем за период на фронты окклюзии пришлось около 24 %, на ситуации прохождения холодных фронтов - 17 % и теплых - 39 % всех случаев независимо от интенсивности.
