Наклонная дальность видимости в сложных метеорологических условиях (стр. 2 )

- сверхкраткосрочный прогноз оперативных параметров НДВ на 30 и 60 мин для принятия решения ухода на запасной аэродром;

- сверхкраткосрочный прогноз НДВ до 2 и 15 мин. для принятия решения на посадку, и адекватной оценки условий видимости с глиссады снижения летным и диспетчерским составом.

- сверхкраткосрочный прогноз НПДВ на 1, 2, 3часа.

Вторая глава. «Факторы, влияющие на наклонную дальность видимости в сложных метеорологических условиях». Рассмотрены факторы, влияющие на наклонную дальность видимости самосветящихся объектов с глиссады снижения и не самосветящихся при визуальных полётах под низкими облаками. Дан анализ оценки условий видимости с глиссады снижения командирами воздушных судов при явлениях погоды обуславливающих категорированные минимумы с учётом времени суток.

Установлено, что на условия визуальной ориентировки в СМУ – НДВ влияют следующие факторы:

1.  ВНГО (ВВ), МДВ (МОДВ), их пространственно-временная изменчивость.

2.  Явления погоды.

3.  Стратификация температуры в подоблачном слое атмосферы, температурный режим земной поверхности.

4.  Форма облаков и характер их нижней границы.

5.  Тип распределения горизонтальной видимости в подоблачном слое и в туманах.

6.  Геометрические характеристики, контраст объекта (ориентира) и фона, освещенность, время года, состояние зрения наблюдателя.

7.  Скорость и высота полета ВС.

8.  Рельеф местности и характер подстилающей поверхности.

9.  Направление и скорость ветра на высоте полета.

10.  Сила света светотехнического оборудования аэродрома (при взлете и посадке).

11.  Конструктивные особенности кабины ВС, уровень подготовки лётчика и его снаряжение.

От формы облаков зависит характер подоблачной дымки, наиболее сложные условия визуальных полётов наблюдаются при слоистообразных и волнистообразных типах облачности.

Низкая облачность, видимость и ее распределение от земли до ВНГО и высота полета оказывают существенное влияние на НПДВ рисунках 2, 3.

Рисунок 2 - Горизонтальная и наклонная видимости в подоблачном слое (при подоблачный дымке) для различных высот полета

Рисунок 3 - Горизонтальная и наклонная видимости в подоблачном слое (при приземной дымке) для различных высот полета

По экспериментальным данным с неподвижного аэростата(в 60-х годах), установлено соотношение горизонтальной видимости у земли и наклонной видимости при низкой облачности, характеризующееся следующими типичными случаями:

1.  Высота нижней границы облаков не более 100 м.

Дальность наклонной видимости в этом случае составляет 25 – 45 % дальности горизонтальной видимости у земли.

2. Высота нижней границы облаков 100 – 200 м.

Дальность наклонной видимости при выходе из облаков составляет 40 – 70 % горизонтальной видимости у земли.

3. Высота нижней границы облаков более 200 м.

В этом случае наклонная видимость в подоблачном слое близка к горизонтальной видимости у земли.

Распределение горизонтальной видимости с высотой зависит от высоты, формы и структуры нижней поверхности облаков, наличия и характера атмосферного помутнения в подоблачном слое, явлений погоды и видимости в них.

Средняя толщина слоев с ухудшенной видимостью, в каждом конкретном случае и распределение горизонтальной видимости с высотой в подоблачных слоях (рисунки 2, 3), зависят от величины относительной влажности в подоблачном слое и вертикального градиента температуры.

Высота установления визуального контакта с самосветящимися ориентирами существенно зависит от изменения прозрачности атмосферы с высотой.

Влияния прозрачности атмосферы (распределения горизонтальной видимости с высотой) на примере высоты установления визуального контакта с огнями приближения на глиссаде снижения показано на рисунке 4.

Рисунок 4 - Диаграммы видимости (Р) огней ненаправленного действия на глиссаде снижения:

1, 2, 3 ….10- номера огней приближения светотехнической системы

ВВК - высота установления визуального контакта с огнём №1

φ1 , φ2 , φ3 -углы визирования с глиссады снижения огня №1.

а) – при понижении прозрачности атмосферы с высотой (Р1);

б) – в однородной атмосфере (Р2);

в) – при увеличении прозрачности атмосферы с высотой (Р3).

Связь путевой скорости, определяемой скоростью ВС, направлением и скоростью ветра на высоте полета, с НДВ выражается через угол визирования объектов на земной поверхности. Чем больше путевая скорость, тем больше угол визирования на земной поверхности и меньше наклонная полетная видимость, и наоборот.

Рельеф местности и характер подстилающей поверхности оказывают существенное влияние на НДВ через ВНГО и МДВ как основных факторов ухудшающих условия видимости.

ВНГО и МДВ в значительной мере зависят от физико-географических особенностей местности. При перемещении облачности над пересеченной местностью высота ее нижней границы значительно понижается над возвышенными участками. При этом обычно наблюдается ухудшение МДВ. Над лесными и водными массивами, а также над заболоченными участками относительная влажность воздуха увеличивается, что приводит к понижению облачности и к ухудшению видимости

Уровень подготовки летного состава определяется предельными значениями НПДВ, необходимыми для выполнения визуальных полетов под облаками.

Опыт полетов показывает, что время, затрачиваемое на опознавание большинства объектов на земной поверхности находящихся в единственном числе, для нетренированного летчика составляет около 3,5 с. при опознавании по отличительным признакам и 9,4 с. привлечением признака взаимоположения. У тренированного летчика это время сокращается на 1 – 2 с. Кроме того, летчик затрачивает определенное время на обдумывание и запоминание полученной информации. Установлено, что при малом числе объектов в поле зрения наблюдавремя, потребное для ассоциации обнаруженного объекта у нетренированного летчика, составляет 1,5 - 2,9 с., а для тренированного наблюдателя это время сокращается до 1,1 - 1,7 с. Наиболее вероятное время на опознавание объектов на земной поверхности составляет 2,5 с.

На наклонную полетную видимость оказывают существенное влияние геометрические характеристики объекта, контраст объекта (ориентира) и фона, освещенность, время года, состояние зрения наблюдателя. Геометрические характеристики, а именно угловой размер объекта (ориентира) должны быть больше остроты зрения наблюдателя. Нормальная острота зрения человека – 1 угловая минута, т. е. если размер объекта меньше 1/150 расстояния до него, то человеческий глаз не способен его воспринимать.

Для видимости объекта необходимо, чтобы освещенность его и фона была не меньше определенной величины и, чтобы между фоном и объектом был яркостной контраст.

Для пилота, хорошо знающего район полетов, характер наблюдения сводится к поиску, в хорошо известном направлении объекта (ориентира), находящегося на крайнем пределе восприятия. Этому случаю соответствует порог контрастной чувствительности , равный 3%. Однако нужно учесть, что летчик наблюдает за объектами (ориентирами) через смотровое стекло, которое вносит искажение в восприятие наблюдаемой картины. Из-за искажающего влияния смотрового стекла есть полное основание поднять значение с 3 до 4%. При этом следует заметить, что искажающее влияние смотрового стекла при дожде и снегопаде еще более сильно (=7%).

На НДВ при посадке в СМУ большое влияние оказывает сила света огней светосигнального оборудования, зависящая от времени суток и явлений погоды. Светотехническое оборудование с различным расположением огней позволяют производить посадку при любых значениях МОДВ на категорированных аэродромах. Особенностью посадок в этих условиях является необходимость учёта силы света и ослепляющего действия огней светотехнического оборудования таблица 2.

Таблица 2 - Ослепляющее действие ОВИ в различных явлениях погоды при минимумах I, II, III категории ИКАО

Явления погоды	Минимум I категории ИКАО	Минимум II, III категории ИКАО
Туман адвективный	После установления визуального контакта с высоты 60-30 м	На высоте 3-4 м
Туман радиационный	С высоты 20 м и до приземления	При полете торца ВПП над световым ковром
Туман приземный	От начала выравнивания до приземления	От начала выравнивания до приземления
Низкие облака	При выходе из облаков на высоте 50-40 м
Дождь	На выравнивании	На высоте начала выравнивания, особенно на ВПП с темным асфальтовым покрытием
Снег		На высоте 40-30 м
Морось		На выравнивании

Оценка сложности посадки (по данным экипажей ВС) за счёт визуальных иллюзий, в различных явлениях погоды показывает. Выполнить посадку сложнее всего в осадках 87% (46% - в дожде, 20% - в снеге, 13% - в ливневом дожде, 4% - при метели, 3% - в ливневом снеге, 1% - в мороси); 11% - в тумане и 2% - при низких облаках.

По времени суток оценка следующая:

днем – 46% летчиков считают выполнение посадки сложнее всего в осадках, 45% - в тумане и 9% при низких облаках;

в сумерках: 87% - в осадках, 11% - в тумане и 2% - при низких облаках;

ночью: 98% - в осадках (60% - в дожде, 19% - в ливневом дожде, 12% - в снеге, 5% - в мороси) и 2% - в тумане.

Экспериментальными исследованиями установлено, что относительно дымки морось ухудшает НПДВ на 20% снег на 16% дождь на 9%.

Все рассмотренные факторы, влияющие на НДВ взаимосвязаны. Решение проблемы определения НПДВ под низкими облаками и оперативных параметров НДВ (ВВК, ВО ВПП, посадочная видимость) с глиссады снижения должно основываться на комплексном учёте и установление связей между всеми факторами и оперативными параметрами НДВ.

В третьей главе «Пространственно-временные характеристики сложных метеорологических условий» Исследованы масштабы сложных метеорологических условий и пространственно временные характеристики высоты нижней границы облаков и горизонтальной дальности видимости в них с учетом влияния рельефа местности и характера подстилающей поверхности. Разработаны расчётные уравнения ВНГО и МДВ с учётом превышения рельефа местности и характера подстилающей поверхности по данным метеорологических наблюдений и при их отсутствии в типовых синоптических ситуациях.

Характеристики пространственных и временных масштабов сложных метеорологических условия представлены в таблицах 3 и 4.

Таблица 3 - Средние, максимальные и минимальные значения (км) характерных пространственных размеров зон сложных метеорологических условий

Сезон	Средние значения	Максимальные значения	Минимальные значения
по направлению смещения	по фронту	по направлению смещения	по фронту	по направлению смещения	по фронту
Осень	День	210	390	550	1000	100	100
Ночь	310	380	1000	900	20	20
Зима	День	620	810	1300	2000	200	100
Ночь	520	1050	1000	1850	250	400
Весна	День	390	580	1100	1500	100	250
Ночь	480	520	1100	1450	100	150
Лето	День	150	240	250	400	100	150
Ночь	160	180	400	600	20	20

Таблица 4 - Повторяемость (%) периодов различной непрерывной продолжительности сложных метеорологических условий

Продолжительность	зима	весна	лето	осень
XII	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI
3 ч.	54	64	68	56	49	67	73	68	63	59	60	53
12 ч.	86	92	92	90	86	93	99	97	96	90	89	82

Исследования позволили провести классификацию масштабов сложных метеорологических условий.