Требования к измерению характеристик ветра для обеспечения авиации

Ветром называется горизонтальное перемещение воздуха относитель­но земной поверхности. Основные его характеристики – направление d и скорость U. Направление ветра метеорологическое выражается в градусах или румбах той части го­ризонта, откуда дует ветер. Градусы отсчитывают от северного направле­ния географического меридиана по часовой стрелке от 0 до 360° . В аэро­портах, где наблюдается большое магнитное склонение (δ ≥ 5^о), экипажам ВС при посадке сообщают направление ветра с учетом этого склонения – магнитный ветер:

d_m = d ± δ , (1)

где d – метеорологическое направление ветра.

В воздушной навигации при расчетах используют навигационный ветер, направление которого определяется той частью горизонта, куда дует ветер:

d_н = d ± 180° . (2)

Скорость ветра измеряется в метрах в секунду, в некоторых странах в узлах (1 узел = 0,5 м/с).

Скорость и направление ветра на аэродромах измеряется на высоте 6-12 м от поверхности ВПП. В этих целях используют специальные мачты, на которых укрепляются датчики ветра.

Турбулентный характер ветра в приземном слое атмосферы обуславливает сложную картину пространственно-временной изменчивости его ха­рактеристик. Эти изменения представляют собой случайный процесс, при котором мгновенные значения скорости и направления ветра непрерывно колеблются около их средних значений, устойчивых в течение достаточно большого интервала времени t и могут быть представлены функциями следующего вида:

U (t) = + Δ U (t) , (3)

d (t) = + Δ d (t) , (4)

где , – средние значения скорости и направления ветра за ин­тервал наблюдения τ ;

Δ U (t), Δ d (t) – случайные пульсации скорости и направления ветра относительно , соответственно.

Для оперативного обеспечения авиации информация о ветре должна быть репрезентативной (характерной) во времени на период выполнения различных этапов полета. По рекомендациям ИКАО и ВМО принято двухминутное определение характеристик ветра для обеспечения взлета, посадки, руления, и десятиминутное при обеспечении ВС, находящихся на подходе, на кругу, а также для межаэродромного обмена метеоинформаци­ей сводками METAR.

Наряду со средней скоростью ветра производится также оценка порывистости ветра, которая характеризуется максимальными значениями мгновенной скорости за десятиминутный интервал независимо от фактиче­ского времени осреднения (2 или 10 мин).

Информация о приземном ветре для авиации должна иметь и пространственную репрезентативность. Это достигается установкой вдоль каждой ВПП не менее двух датчиков ветра, которые позволяют осущест­вить пространственное осреднение ветра вдоль ВПП. При этом максимум мгновенной скорости ветра должен выдаваться от датчика, зафиксиро­вавшего наибольшее значение.

Точность выведения самолета в заданную точку приземления на ВПП зависит от сдвига ветра в приземном слое атмосферы.

В зависимости от ориентации векторной разности ветра относительно движения самолета (относительно ВПП) различают вертикальные, гори­зонтальные и боковые сдвиги ветра. Причина влияния вертикального сдви­га ветра на полет ВС в приземном слое заключается в том, что переходя от одного уровня на другой с различными характеристиками ветра, ВС по инерции некоторое время сохраняет путевую скорость. В ре­зультате изменяется воздушная скорость, а значит и подъемная сила и тра­ектория движения самолета.

По рекомендациям ИКАО необходимо измерять вертикальный сдвиг продольной и поперечной составляющих ветра относительно направления ВПП на границах слоя Δ Z = 30 м. При этом вертикальный сдвиг ветра β_z рассчитывается как векторная разность ветра в двух точках пространства, отнесенная к расстоянию между этими точками. Аналитическое выражение для расчета β_z имеет вид:

(5)

(6)

где U₁, U₂ – модули скоростей ветра в первой и второй точках пространства;

Δ φ – угол между векторами скоростей ветра и .

Характеристики вертикальных сдвигов ветра, отнесенные к слоям толщиной 30 и 100 м, представлены в таблице 6.

Таблица 6

Оценка вертикального сдвига ветра в качественных терминах

Качественный термин	βz
	30 м	100 м
Слабый	0-2	0-7
Умеренный	2-4	7-17
Сильный	4-6	14-21
Очень сильный	6	21