Оценка влияния метеорологических факторов на полет воздушных судов

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ульяновское высшее авиационное училище гражданской авиации (институт) Факультет летной эксплуатации и управления воздушным движением Кафедра управления воздушным движением и навигации Курсовая работа Оценка влияния метеорологических факторов на полет воздушных судов Выполнил: к-т гр. П-11−7

Михралиев Р.П.

Руководитель:

Ст. препод. кафедры УВД и Н Евдокимова Т.А.

Ульяновск 2013

Оглавление Перечень принятых сокращений Задание по курсовой работе Введение

1. Физико-географические особенности аэродрома вылета, назначения и запасного

2. Анализ метеорологической обстановки по приземной карте

3. Сводки METАR

4. Расшифровка METАR

5. Анализ метеорологической обстановки по картам абсолютной барической топографии

6. Синоптическая обстановка аэропортов вылета, назначения и запасного

7. Синоптическая обстановка по маршруту

8. Оценка влияния метеорологических факторов на полет ВС Заключение Список используемой литературы Перечень принятых сокращений АМСГ — авиационная метеорологическая станция гражданская АМЦ — авиационный метеорологический центр АКП — авиационная прогностическая карта погоды БП — безопасность полетов ВПП — взлетно-посадочная полоса ВС — воздушное судно ВНГО — высота нижней границы облаков ВПР — высота принятия решения ГА — гражданская авиация РЛЭ — руководство по летной эксплуатации СА — стандартная атмосфера ИКАО (ICAO) — Международная организация гражданской авиации КВС — командир воздушного судна КТА — контрольная точка аэродрома МСА — международная стандартная атмосфера ППП — правила полетов по приборам УВД — управление воздушным движением

BECMG — постепенные, устойчивые изменения

CAT — турбулентность при ясном небе

METAR — регулярная сводка фактической погоды на аэродроме

NOSIG — нет существенных изменений

QNH — атмосферное давление на аэродроме, приведенное к среднему уровню моря по условиям МСА

QFE — атмосферное давление на аэродроме на уровне порога ВПП рабочего курса посадки

QFF — атмосферное давление на метеорологической станции, приведенное к среднему уровню моря по условиям реальной атмосферы

UTC — всемирное скоординированное время (по Гринвичу)

Задание по курсовой работе Эшелон полета: FL120

Воздушное судно DА-42

Время вылета: 12:00 UTC

Маршрут: Ульяновск (UWLW)-Казань (UWKD)

Запасной: Самара Курумоч (UWWW)

Комплект карт за 04.07.2013

Введение

Авиационная метеорология — наука, изучающая влияние метеорологических величин и атмосферных явлений на деятельность авиации и разрабатывающая теоретические основы и практические методы метеорологического обеспечения полетов. Она представляет собой прикладную научную дисциплину, являющуюся частью метеорологии.

Метеорология или физика атмосферы — учение об общих закономерностях развития атмосферных явлений и процессов. Иногда говорят, что метеорология — наука о погоде, под которой понимают физическое состояние атмосферы в определенный момент или промежуток времени, характеризуемое совокупностью метеорологических факторов (температура воздуха, влажность, облака, осадки, атмосферное давление, ветер, видимость и др.).

Задача авиационной метеорологии состоит в том, чтобы вооружить знаниями по двум взаимно связанным группам вопросов: как метеорологические условия влияют на полеты воздушных судов и как обеспечить их безопасность, регулярность и экономичность в метеорологическом отношении.

Авиационная метеорология тесно связана с другими метеорологическими дисциплинами, особенно с физикой атмосферы и синоптической метеорологией. Сведения из физики атмосферы являются базой для более глубокого познания воздушного океана, его своеобразия, которое учитывается при анализе влияния погоды на полеты. Синоптическая метеорология является той основой, на которой строится авиационное прогнозирование погоды.

Авиация не только пользуется сведениями, полученными на базе физики атмосферы и синоптической метеорологии, но и дает техническую возможность для познания атмосферы. В частности, увеличение потолка самолетов, регулярные полеты на больших высотах дали очень ценные сведения об облачности, особенностях изменения ветра (в первую очередь струйных течений) при разных синоптических условиях и т. д. Сюда же относятся знания об обледенении и турбулентности на больших высотах, электризации ВС и др.

Существует множество примеров катастроф причиной которых стали плохие метеорологические условия или неправильная оценка метеорологических факторов.

Например Авиакатастрофа в Киншасе 4 апреля 2011 года произошла в Демократической Республике Конго во время посадки в аэропорту столицы страны Киншасы в сложных метеоусловиях, потерпел крушение самолёт модели «CRJ-100″, принадлежащий авиакомпании» Airzena" управляемый грузинским экипажем. Всего на борту воздушного судна находились 32 человека, среди которых были представители миссии Организации Объединённых Наций и миротворцы, направленные в ДРК с целью защиты мирного населения в условиях затяжной гражданской войны. Как сообщило агентство «Рейтер» авиакатастрофа произошла около двух часов дня по местному времени (17:00 по московскому). Посадка проходила при сильном ливне и ветре и, судя по всему, экипаж самолёта не справился с управлением. В результате ошибки пилотирования, самолет при ударе о землю раскололся на две части и вспыхнул на взлётно-посадочной полосе. В результате катастрофы 32 человека погибли, 1 пассажир выжил.

Цель работы: оценка влияния метеорологических факторов на полёт ВС.

1. Физико-географические особенности аэродрома вылета, назначения и запасного Маршрут проходит с общим направлением на Север и расстоянием 252 километра.

Вылет:

Аэропорт Ульяновск способен принимать самолёты и вертолёты практически всех типов, имеет взлетно-посадочные полосы:

Аэродром круглосуточного действия, предназначен для выполнения транспортных, учебных, тренировочных и исследовательских полётов. На аэродроме базируется УВАУ ГА (И) (Ульяновское Высшее Авиационное Училище Гражданской Авиации Институт), эксплуатирующие воздушные суда типов: Як-18Т, М-101Т, DA-42, DA-40NG, Ан-2

Принимаемые воздушные суда: Boeing 737−500, Airbus A320, Ан-12, -22, -24, -26, -30, — 32, -72, -74, -124, -140, Ил-18, -62, -76, -86, -96, -114, Як-40, -42, Ту-134, -154, -204, -214 и кл. ниже, МД-81, -82, -83, -87, -88, -90, -95, ДС-9, М-101Т.

Взлётно-посадочные полосы (ВПП)

Климат Климат в Ульяновске умеренно-континентальный, несколько суше, чем в центральной России. В последние годы стал мягче, а среднегодовая температура повысилась (до 1991 года составляла 3,5°C, с начала 2000;х годов около 5°C). Также количество пасмурных и облачных дней в году увеличивается. Доминируют слабые и умеренные ветры западного направления. Наименее облачные месяцы в году — апрель и июль, а самый пасмурный — ноябрь.

Весна приходит в середине марта, лето порой жаркое, но непродолжительное (обычно с середины мая по конец августа, примерно 3,5 месяца). В мае возможен снег и заморозки. Осень наступает в конце августа, а зима в середине ноября-начале декабря.

Среднегодовые параметры:

· Среднегодовая температура — +5,0°C

· Среднегодовая скорость ветра — 3,9 м/с

· Среднегодовая влажность воздуха — 74%

Прибытие: Международный аэропорт Казань — аэропорт города Казань, столицы Республики Татарстан. Расположен в 26 километрах юго-восточнее города. В 2012 году обслужил 1 млн. 487 тыс. пассажиров. Обеспечивает полёты по России, ближнему и дальнему зарубежью, а также чартерные рейсы в Турцию, Таиланд, Египет, ОАЭ, Иорданию. Располагает тремя терминалами (старый терминал 1, новый терминал 1А с 4-мя телескопическими трапами и VIP-терминал 2), более чем 30 стояночными местами для воздушных судов и 3,75-километровой ВПП. Все табло и указатели выполнены на трёх языках — русском, татарском и английском.

Казань — базовый аэропорт для авиакомпании «Татарстан», Ак Барс Аэро и Казанского авиапредприятия.

В Казани и окрестностях имеются также аэродромы:

· аэродром экспериментальной авиации Борисоглебское (испытательный аэродром КАПО);

· аэродром экспериментальной авиации Юдино;

· аэродромы спортивной авиации и авиации общего назначения Куркачи.

Взлётно-посадочные полосы (ВПП)

Климат Климат Казани — умеренно-континентальный, сильные морозы и палящая жара редки и не характерны для города. Наиболее частыми ветрами являются южный и западный, штиль бывает в среднем 13 дней в году. Снежный покров умеренный, достигает своей максимальной высоты в феврале и марте — 38 см.

Количество ясных, облачных и пасмурных дней в году — 40, 169 и 149 соответственно. Наиболее облачным месяцем является ноябрь, наименее облачные — июль и август. Осенью и весной бывают туманы, всего 16 дней в году. Средняя температура летом +17−20°C, зимой — ?9−12°C. Продолжительная жара побила рекорд по температуре в июле, а затем и в августе 2010 года: 1 августа температура достигла +39,0°C в тени. Рекорд минимума был установлен 21 января 1942 года (?46,8°C).Наибольшая возможная высота снежного покрова-150 сантиметров. Среднегодовая скорость ветра составляет 3,6 м/с, а влажность воздуха — 75%.

Погода с устойчивой положительной температурой устанавливается, в среднем, в конце марта — начале апреля, а с устойчивой средней температурой ниже нуля — в конце октября — начале ноября. Большая часть атмосферных осадков выпадает с июня по октябрь, максимум их приходится на июнь, а минимум — на март.

В течение года среднее количество дней с осадками — около 197 (от 11 дней в мае до 24 дней в декабре). Самым дождливым месяцем был июнь 1978 года, когда выпало 217 мм осадков (при норме 70 мм). Самыми засушливыми месяцами были февраль 1984 года, август 1972 года и октябрь 1987 года, когда в Казани не наблюдалось осадков вообще. Нижняя облачность составляет 4,1 балла, общая облачность — 6,7 балла.

Запасной аэропорт:

Аэродром Курумоч класса Б, пригоден для большинства типов воздушных судов (самолёты Ан-124, Ил-96, Airbus A330, Ту-204, DC-9,McDonnell Douglas MD-90 и все более лёгкие, а также вертолёты всех типов), располагает 50 стояночными местами для воздушных судов разных размеров.

На аэродроме имеется две взлётно-посадочные полосы, оборудованные современными системами посадки по приборам (ILS) пометеоминимуму I категории ИКАО (видимость на ВПП 550 м, высота принятия решения 60 м) на всех направлениях захода на посадку Климат:

Климат умеренно-континентальный. От севера к югу городского округа более выражено проявляются черты континентального засушливого климата, что обусловлено различным влиянием речного воздушного потока Волги. Разность среднемесячных летних и зимних температур достигает 34 °C, а разность абсолютных экстремумов — 83 °C. Максимумы выпадения осадков достигаются в июне, июле и сентябре. Летом преобладает западный ветер, зимой — восточный и северный, осенью и весной — юго-западный.

Абсолютный максимум температуры воздуха в Самаре (за период регулярных метеонаблюдений, ведущихся с 1936 года) составляет 40,4°C

Абсолютный минимум температуры за тот же период зафиксирован в 1942;м году, и составляет ?43°C.

Взлётно-посадочные полосы (ВПП)

2. Анализ метеорологической обстановки по приземной карте

3. Сводки METAR

1) Ульяновск

?h=

QFE=QFF;

QNH=QFE+= 999.4+=1015,2 гПа

METАR UWLW 4 1200Z 29001MPS CAVOK 12/09 Q1015 NOSIG

2) Казань

?h=

QFE=QFF;

QNH=QFE+= 1002+=1017.3 гПа

METАR UWKD 4 1200Z 00000MPS CAVOK 11/10 Q1017 NOSIG

3) Самара (запасной)

?h=

QFE=QFF;

QNH=QFE+= 995,6+=1013,2 гПа

METАR UWWW 4 1200Z 33001MPS CAVOK 11/8 Q1013 NOSIG

4. Расшифровка METАR

1) Ульяновск: Регулярная Сводка METAR на 4 число 12.00 UTC. Направление ветра 2900 скорость ветра 1 м/с. CAVOK (видимость более 10 км, нет облаков ниже 1500 м, нет явлений погоды и кучево-дождевой облачности).

Температура воздуха 12⁰С, температура точки россы 9⁰С. Давление приведенное к уровню моря 1015 гПа. В ближайшее 2 часа не предвидится серьёзных изменений погоды

2) Казань: Регулярная Сводка METAR на 4 число 12.00 UTC. Ветра не наблюдается. CAVOK (видимость более 10 км, нет облаков ниже 1500 м, нет явлений погоды и кучево-дождевой облачности). Температура воздуха 11⁰С, температура точки россы 10⁰С.

Давление приведенное к уровню моря 1017 гПа. В ближайшее 2 часа не предвидится серьёзных изменений погоды

3) Самара: Регулярная сводка а/п. Курумоч на 4 число 12.00 UTС, приземный ветер 330 градусов 1 м/с, CAVOK (видимость более 10 км, нет облаков ниже 1500 м, нет явлений погоды и кучево-дождевой облачности), температура 11 градусов Цельсия, точка росы 8 градусов Цельсия. Давление приведенное к уровню моря 1013 гПа. В ближайшее 2 часа не предвидится серьёзных изменений погоды

5. Анализ метеорологической обстановки по картам абсолютной барической топографии

6. Синоптическая обстановка аэропортов вылета, назначения и запасного Ульяновск (Вылет) Аэропорт находится в гребне антициклона, смещающегося с севера на юг.

Опасной для полета кучево-дождевой и остальной облачности не имеются, так как присутствуют нисходящие воздушные массы. Центр антициклона располагается в удалении 1000 километров от аэропорта. Антициклон является молодым. Располагается низко и движется с маленькой скоростью. Поэтому преобладает ясная или малооблачная безветренная погода, благоприятная для полетов воздушных судов.

Казань (Прилет) Аэропорт находится в седловине. Над аэропортом преобладает теплая воздушная масса. На расстоянии 200 км на восток находится теплый фронт, который перемещается на восток. За теплым фронтом наблюдаются слоистые облака, из которых могут выпадать осадки, но в теплое время года они, обычно, не достигают земли.

Самара (Курумоч) (Запасной) Аэропорт находится в ложбине циклона, смещающегося на северо-восток. Центр циклона находится на расстоянии 1100 км. Наличие восходящего движения воздуха приводит к образованию облаков. Из-за нахождения за тыловой частью циклона, над аэропортом преобладает холодная неустойчивая воздушная масса. В ней обычно наблюдаются облака вертикального развития, турбулентность, ливни, шквалы. На расстоянии 300 км находится холодный фронт

7. Синоптическая обстановка по маршруту По маршруту полета — преобладание северо-западного ветра, с маленькими скоростями.

— в районе Ульяновска:

Прогнозируется пересечение холодного фронта 1-го рода, поэтому прогнозируются: кучево-дождевая облачность, восходящие и нисходящие движения воздуха, турбулентность. Это следует иметь в виду при обходе облачности в полете.

— в районе Казани:

Отсутствие всякого рода опасных метеоявлений, ветра и отсутствие облачности до высоты 2500 м.

Решение на вылет — положительное, т. к:

— На аэродроме вылета погода не ниже минимума, установленного для взлета.

— На маршруте полета отсутствуют опасные метеоявления, обход которых невозможен.

— Имеется запасной аэродром.

8. Оценка влияния метеорологических факторов на полет ВС Обледенение воздушных судов — отложение льда на обтекаемых воздушным потоком их частях и силовых установках и внешних деталях, таких, как антенны и т. п. Наблюдается при полете в воздухе, содержащем переохлажденные капли воды.

К обледенению приводит:

— замерзание на различных частях ВС переохлажденных капель воды при полете в переохлажденных облаках, тумане, осадках в виде дождя, мороси, мокрого снега, ледяного дождя.

— сублимация на поверхностях ВС содержащегося в воздухе водяного пара, что происходит при температуре этих поверхностей значительно ниже температуры окружающего воздуха.

Степень обледенения ВС зависит от времени пребывания ВС в зоне обледенения. На атмосферных фронтах обледенение представляет опасность из-за большой продолжительности полёта в его зоне, так как облака и осадки, связанные с фронтом, занимают, как правило, очень большие площади.

Интенсивность обледенения измеряется толщиной льда, отложившегося в единицу времени на передней кромке крыла. Различают:

— слабое обледенение — менее 0,5 мм/мин;

— умеренное — от 0,5 до 1,0 мм/мин;

— сильное — более 1 мм/мин.

Самым частым является слабое обледенение с интенсивностью 0,1−0,2 мм/мин.

Наиболее сильное обледенение бывает в кучево-дождевых и слоисто-дождевых облаках, а также в переохлаждённом дожде.

На интенсивность обледенения оказывают влияние:

1) Температура. Наиболее опасное обледенение при температуре воздуха 0…-10?С.

2) Размеры переохлаждённых капель. Чем крупнее капли, тем интенсивнее обледенение.

3) Водность. Чем выше водность облака, тем интенсивность обледенения больше. Самое сильное обледенение наблюдается в кучево-дождевых и слоисто-дождевых облаках при водности более 1г/м3.

4) Наличие и вид осадков. В облаках, из которых выпадают осадки, интенсивность обледенения уменьшается, так как уменьшается их водность.

5) Профиль крыла.

6) Скорость полёта ВС.

Предотвращение обледенения:

Способы борьбы, существующие практически на всех ВС можно разделить на три группы:

— механические;

— физико-химические;

— тепловые.

Механический способ заключается в удалении льда с передней кромки крыла.

Физико-химический способ обычно используют для защиты лобовых стёкол кабины. Жидкостные противообледенительные системы, основанные на данном способе, эффективно действуют как средство, препятствующее образованию льда, а не как средство, удаляющее образовавшийся лёд. Недостаток систем такого типа — ограниченность их работы по времени.

Тепловой способ защиты от обледенения основан на использовании тепла, забираемого от двигателя. Применяют воздушно-тепловые системы непрерывного действия с использованием горячего воздуха, отводимого от компрессора двигателя и электротепловые противообледенительные устройства периодического действия.

Полёты в условиях обледенения разрешается выполнять только на ВС, имеющим допуск к эксплуатации в этих условиях. В период предполётной подготовки экипажем должна быть тщательно проанализирована метеорологическая обстановка и на основании фактической погоды и её прогноза по маршруту выбран эшелон полёта вне зоны интенсивного обледенения. Перед пробиванием облаков с возможным обледенением в наборе высоты и снижении, а также при входе в них на эшелоне полёта должны быть включены все противообледенительные средства в соответствии с требованиями РЛЭ.

В тех случаях, когда, несмотря на принятые меры, обледенение продолжается, и не обеспечивается безопасность полёта, необходимо, по согласованию с диспетчерской службой, изменить высоту полёта или маршрут полёта для выхода из зоны обледенения.

В зимнее время целесообразно выходить вверх, в области более низких температур, а летом и в переходные периоды года — вниз, в области пониженных температур.

Турбулентность, болтанка, наблюдаемая в верхней тропосфере и нижней стратосфере при ясном небе, обычно связана со струйными течениями. Необходимо заметить, что струйные течения имеют фронтальную структуру.

Атмосферная турбулентность — хаотическое движение частиц воздуха по сложным траекториям в пространстве и во времени. Она связана с образованием в атмосфере вихрей различных масштабов, которые перемещаются с различными скоростями в воздушном потоке. Пульсации вертикальной составляющей движения воздуха, обусловленные существованием атмосферных вихрей размерами от нескольких десятков до нескольких сотен метров, вызывают болтанку воздушного судна. Болтанка — беспорядочные перемещения ВС при полете в турбулентной атмосфере.

Если смотреть по потоку, то турбулентность в струйных течениях наиболее часто встречается ниже и слева (на циклонической стороне) от оси струйного течения и выше и справа (на антициклонической стороне) от нее, причем повторяемость болтанки при полетах на циклонической (холодной) стороне струи несколько больше, чем на антициклонической (теплой). Это объясняется различием в значениях вертикальных и горизонтальных градиентов скорости ветра, которые значительно больше на холодной стороне (почти в 1,5 раза).

Количественно болтанка оценивается с помощью приращения перегрузки.

— приращение перегрузки < 1.0 — умеренная болтанка,

— приращение перегрузки > 1.0 -сильная.

В международной практике полетов имеется опыт оценки атмосферной турбулентности с борта ВС в единицах кубического корня из скорости затухания вихря (EDR).

— Сильная, кубический корень из EDR превышает 0.7,

— Умеренная, кубический корень из EDR больше 0.4, но меньше либо равно 0.7,

— Слабая, кубический корень из EDR больше 0.1, но меньше или равно 0.4.

По данным донесений экипажей рейсовых самолетов и исследовательских полетов, повторяемость болтанки на циклонической стороне струйного течения составляет 40% и более антициклонической — около 30%. Примерно 60% случаев умеренной и сильной болтанки, отмеченной пилотами, имело место на расстоянии 200—300 км от оси струйного течения со скоростью ветра более 50 м/с и вертикальным сдвигом ветра более 0,6 м/с на 100 м.

При малых скоростях ветра или совпадении оси струи с тропопаузой максимум повторяемости и интенсивности болтанки наблюдается только под тропопаузой.

Если уровень максимальной скорости ветра в струйном течении лежит ниже тропопаузы, то формируются два турбулентных слоя. Один располагается непосредственно под тропопаузой, а другой, более сильно выраженный, с большой повторяемостью интенсивной турбулентности — приблизительно на 1,5 км ниже уровня максимальной скорости ветра. При расположении оси струйного течения над тропопаузой может быть несколько слоев с интенсивной турбулентностью: два слоя — выше тропопаузы и один слой — под тропопаузой.

В нижней стратосфере антициклоническая часть струйного течения является холодной, поэтому выше оси наблюдается противоположный характер распределения повторяемости и интенсивности турбулентности: наибольшая повторяемость и интенсивность болтанки имеют место при полетах на антициклонической стороне струйного течения выше его оси.

Ветер — движение воздуха по отношению к земной поверхности. Он характеризуется скоростью (в м/с или км/ч) и направлением (в град). Направление ветра, принятое в метеорологии (откуда дует), отличается от аэронавигационного (куда дует) на 180°.

Непосредственной причиной возникновения ветра является неравномерное распределение давления по горизонтали. Как только создается разность атмосферного давления в горизонтальном направлении, сейчас же возникает сила барического градиента, под действием которой частицы воздуха начинают перемещаться с ускорением из области более высокого в область более низкого давления. Эта сила всегда направлена перпендикулярно по нормали к изобаре в сторону низкого давления.

Наиболее сильные ветры отмечаются в области струйных течений; скорость ветра в них превышает 100 км/ч. Ось струйного течения с максимальной скоростью ветра чаще всего располагается на 1000−2000 м ниже тропопаузы, т. е. переходного слоя, отделяющего тропосферу от стратосферы. Толщина тропосферы колеблется от нескольких сот метров до 1−2 км. В этом слое падение температуры с высотой замедляется.

Преобладающим направлением струйных течений является западное. Над РФ струйные течения чаще всего наблюдаются над Дальним Востоком, центральной частью европейской территории, Уралом, Западной Сибирью и Средней Азией. Скорость струйного течения вблизи оси достигает 300 км/ч.

Заключение

В ходе выполнения данной курсовой работы была проанализирована метеообстановка на аэродромах Самара, Ульяновск и Казань; используя приземную карту погоды и абсолютной барической топографии была составлена сводка METAR; определены опасные явления, обледенение и наличие облачности. Было выявлено, что аэродром Самара может быть выбран в качестве запасного. Все условия погоды удовлетворяют требованиям и являются благоприятными для полетов.

Список используемой литературы

1) Астапенко П. Д., Баранов А. М., Шварев И. М. Авиационная метеорология: Учеб. пособие для вузов гражданской авиации. — М.: Транспорт, 1985; 262 с.

2) Баранов А. М. Облака и безопасность полетов — Л: Гидрометеоиздат.,

3) Воробьев, Л. И. Синоптическая метеорология — Л: Гидрометеоиздат., 1991. -616 с.

4) Баранов А. М., Солонин С. В. Авиационная метеорология. — Л.: Гидрометеоиздат., 1981.-383 с.

5) Сафонова Т. В. Авиационная метеорология. Учебник — УВАУГА

6) www.wikipediа.ru (Характеристика аэродромов городов Самара, Ульяновск, Казань)