Реферат: Атмосфера и методы ее исследования

. Стандартная атмосфера

В связи с тем, что полеты самолетов происходят при разных атмосферных условиях, то и их полетные и аэродинамические параметры на одном режиме полета могут быть различными. Поэтому для правильной оценки этих параметров введена Международная стандартная атмосфера (МСА). Она показывает изменение состояния воздуха с подъемом на высоту.

Стандартная атмосфера (СА) - расчётная атмосфера со средним распределением физических характеристик атмосферы по высоте. Для расчёта стандартной атмосферы используют данные многолетних метеорологических наблюдений в приземном слое, сведения радиозондирования атмосферы и результаты измерений с помощью метеорологических ракет за многолетний период.

В России существует СА ГОСТ 4401-81, её параметры на уровне условно принятого моря приведены в таблице:

Приводимые в СА табличные значения (рис.7, смотри в Приложении) предназначены для использования при расчётах и проектировании летательных аппаратов, при обработке результатов геофизических и метеорологических наблюдений и для приведения результатов испытания летательных аппаратов и их элементов к одинаковым условиям, т.е. для возможности их сопоставления.

Таблицы МСА используются при градуировании пилотажно-навигационных приборов, а также для штурманских и инженерных расчетов.

. Методы исследования атмосферы

Приземный слой атмосферы изучается в основном по результатам регулярных наблюдений (4 или 8 раз в сутки) десятков тысяч наземных и судовых метеорологических станций, расположенных во всех районах земного шара. В труднодоступных местностях- в горах, полярных областях - устанавливаются автоматические радиометеорологические станции (АРМС). Без участия наблюдателей АРМС измеряют давление, температуру и влажность воздуха, направление и скорость ветра, а результаты передают по радио. Первая в мире АРМС была сконструирована в СССР в 1933 г.

Расширяются исследования нижних слоев атмосферы с помощью приборов, установленных на высотных сооружениях, например на Останкинской телевизионной башне в Москве (высота 533 м) и на ряде других телебашен. Широко распространено изучение тропосферы с помощью самолетов и вертолетов, оснащенных метеоприборами.

Для изучения атмосферы применяются также шары-пилоты и радиозонды. Это сравнительно небольшие резиновые или полиэтиленовые оболочки, наполняемые водородом и выпускаемые в свободный полет. Шары-пилоты запускаются с целью изучения направления и скорости ветра на высотах. Радиозонд поднимает портативный комплект приборов, регистрирующих давление, температуру и влажность воздуха, а также радиопередатчик, передающий результаты наблюдений на Землю. Первый в мире радиозонд был сконструирован в СССР в 1930 г. П.А.Молчановым. Радиозонды поднимаются до высоты около 30 км.

В последние десятилетия развивается метод радиолокационного изучения некоторых атмосферных явлений. Радиоволны сантиметрового диапазона отражаются от водяных капель, что дает возможность определять расположение, движение и свойства облаков, зону дождей, гроз и т. д. в радиусе до нескольких сотен километров.

Более высокие слои атмосферы исследуются при помощи метеорологических (до 100 км) и геофизических (до 400 км) ракет. Каждая ракета поднимает контейнер с метеорологическими приборами, который затем спускается на парашюте. Для систематического изучения верхних слоев атмосферы с 1957 г. используются искусственные спутники Земли, космические корабли "Союз Т" и "Прогресс", орбитальные космические станции "Салют".

Система "Метеор" непрерывно ведет наблюдения за облачностью, тепловым излучением атмосферы и Земли и некоторыми другими величинами. Полученная информация передается на Землю, где обрабатывается электронными вычислительными машинами и используется как для научных исследований, так и для практических целей - для составления прогнозов погоды, предупреждений командирам воздушных судов и мореплавателям об опасных явлениях, суждения о распределении льдов в Мировом океане, для изучения спектрального состава солнечной радиации, для определения границы снежного покрова, для определения рассеяния, ослабления радиации в атмосфере и изменения её спектрального состава, для вычисления продолжительности дня и её изменчивости; для определения радиационного баланса, запаса воды в снеге, а также о приходе солнечной радиации на различные формы рельефа.

С конца 90-х годов ХХ века постоянные наблюдения из космоса производятся с полярно-орбитальных спутников, которые вращаются вокруг планеты на высоте от 800 до 1000 км, и с геостационарных спутников - на высоте 36 тысяч км. С этих спутников на Землю непрерывно поступают сведения о температуре воздуха на поверхности суши и океанов, облачности, атмосферном давлении, т.д. Ценную информацию предоставляют члены длительных космических экспедиций на космических станциях, в частности, МКС. Знания о строении верхних слоев атмосферы были существенно дополнены, благодаря космонавтике.

. Авиационные происшествия

I. Авиакатастрофа Ту-154 под Учкудуком 10 июля 1985 года - тяжёлое авиационное происшествие (катастрофа) с самолётом Ту-154Б-2 Ташкентского объединённого авиаотряда Узбекского управления гражданской авиации, выполнявшим 10 июля 1985 года регулярный рейс № 5143 Карши - Уфа - Ленинград. Набрав высоту 11600 м, самолёт потерял скорость, свалился в плоский штопор и столкнулся с поверхностью земли вблизи аула Кокпатас в 68 км северо-восточнее г.Учкудук.

Погибли все 200 человек, находившиеся на борту, включая 9 членов экипажа. Катастрофа стала крупнейшей по числу погибших в истории советской авиации, самолётов Ту-154 и авиакомпании Аэрофлот.

Экипаж выполнял пассажирский рейс № 5143 по маршруту Карши - Уфа - Ленинград. На борту находилось 139 взрослых пассажиров, 52 ребёнка различного возраста. Взлётная масса самолёта составляла 92,2 т, центровка 26,1 % САХ, что соответствовало установленным пределам согласно требованиям "Руководства по лётной эксплуатации самолёта Ту-154" (РЛЭ). При взлёте ночью около 23:00 мск времени (с задержкой более чем на 4 часа от расписания) температура наружного воздуха на аэродроме Карши составляла +33°С. Набор высоты выполнялся с максимальной скороподъёмностью, предусмотренной РЛЭ.

Экипаж набрал высоту 11 600 м на скорости около 400 км/ч на грани срабатывания АУАСП (который был в первый раз отключён экипажем при срабатывании). В дальнейшем, по неустановленным причинам, произошло прекращение срабатывания АУАСП вследствие обесточивания. Полёт проходил в зоне струйного течения с полётной массой 86,5 т, температура наружного воздуха на высоте заданного эшелона была на 16,5°С выше стандартной. В горизонтальном полёте на автопилоте самолёт вошёл в режим критических углов атаки. Из-за надвигающегося срыва потока возникла тряска, которую член экипажа (скорее всего бортинженер) принял за помпаж и с целью его прекращения дважды переводил двигатели на малый газ.

Вместо отдачи штурвала "от себя" для разгона и увеличения скорости командир воздушного судна продолжал удерживать высоту эшелона. Самолёт неоднократно выходил на большие углы атаки; скорость упала до 290 км/ч и через 77 секунд после начала аварийной ситуации самолёт потерял управление и вошёл в плоский штопор. В процессе падения в результате помпажа произошло самовыключение всех трёх двигателей.

Самолёт падал 153 секунды и столкнулся с поверхностью земли в пустыне Кызылкум в 23:46 московского времени вблизи аула Кокпатас, в 68 км северо-восточнее г.Учкудук. При ударе о землю самолёт практически не имел горизонтальной поступательной скорости.

Ту-154Б-2

II. Катастрофа Ту-154 под Донецком - тяжелая авиационная катастрофа, произошедшая во вторник 22 августа 2006 года в 35 километрах севернее Донецка (Украина). Ту-154М российской авиакомпании "Пулково" выполнял плановый пассажирский рейс ПЛК-612 из Анапы в Санкт-Петербург, но над Донецкой областью столкнулся с сильной грозой. Экипаж запросил у диспетчера разрешение на более высокий эшелон полёта, но затем авиалайнер начал быстро терять высоту, а через три минуты разбился близ посёлка Сухая Балка в Константиновском районе Донецкой области. В катастрофе погибли все находящиеся на борту 160 пассажиров и 10 членов экипажа.

Утром 22 августа 2006 года экипаж командира Корогодина, после прохождения медосмотра, заступил на работу в базовом аэропорту Пулково. Ему предстояло выполнить регулярный пассажирский рейс PLK-611 (ПЛК-611) в Анапу. В баки самолёта при этом было залито топливо из расчёта на выполнение и обратного рейса. Полёт до Анапы продолжительностью 2 часа 32 минуты прошёл без отклонений, и в 09:10 рейс 611 приземлился в аэропорту Витязево (Анапа). Здесь экипаж начал готовиться к выполнению обратного рейса в Санкт-Петербург - PLK-612 (ПЛК-612). В 09:30 по прогнозу погоды, без учёта фактической погоды и без запасного аэродрома, командир Корогодин принял решение на вылет. При этом в прогнозе было указано, что над Донецкой областью могут быть грозы с градом и ливнем, облака с верхней границей до 12 километров, а также пересечение холодного фронта с волнами. Предполётная подготовка на вылет в Санкт-Петербург была выполнена в полном объёме. На борт самолёта сели 160 пассажиров: 115 взрослых и 45 детей (6 детей возрастом менее 2 лет и 39 детей возрастом от 2 до 12 лет). Также был загружен багаж - 153 места общим весом 1921 кг. В топливных баках ещё оставалось 18 000 кг авиакеросина. При расчётном расходе топлива для полёта до Санкт-Петербурга 11 405 кг и минимальном аэронавигационном запасе 5000 кг, имеющегося запаса топлива было более чем достаточно, поэтому дозаправка борта 85185 в Анапе не производилась. Взлётный вес авиалайнера составлял 87 200 кг, а центровка 29-30% САХ, так называемая средняя центровка. В 11:03:14 рейс 612 занял исполнительный старт, а в 11:03:52 получил разрешение на взлёт. В 11:04:49 на скорости 290 км/ч Ту-154 борт 85185 со 170 людьми на борту оторвался от полосы 22 аэропорта Витязево.

При полёте над территорией Украины в условиях сильной грозы экипаж предпринял попытку провести самолёт над развитым кучево-дождевым облаком (вместо того, чтобы обойти облако сбоку, как этого требуют руководящие документы), вследствие воздействия интенсивных восходящих воздушных потоков в верхней части облака, после неоднократного срабатывания АУАСП, самолёт вышел на закритические углы атаки и на высоте более 11 000 метров резко, на протяжении 10 секунд (со скоростью около 83 м/с, под углом 46,1°) взмыл вверх до высоты 12794 метра, вследствие чего полностью потерял поступательную скорость, свалился в плоский штопор и примерно через 3 минуты рухнул на землю, врезавшись в склон неглубокого оврага на полях совхоза "Степной", в полутора километрах северо-западнее небольшого посёлка Сухая Балка в Донецкой области.

Скорость сближения самолёта с землёй в последние секунды составляла более 300 км/ч. На борту находились 160 пассажиров и 10 членов экипажа. Столкновение с землёй произошло в 11:38:30 (14:38:30 по киевскому времени и соответственно в 15:38:30 по московскому). Все находившиеся на борту погибли.

Ту-154М

атмосфера тропопауза авиационный происшествие

III. Катастрофа Ил-18В Туркменского управления ГВФ в а/п Ашхабад.

Экипаж 165 летного отряда выполнил взлет в Красноводске в 18:04. Прогноз погоды по аэропорту Ашхабад был следующим: облачность 7-10 баллов, кучево-дождевая, 600-1 000 м, видимость 4-10 км. После 21:00: пыльная буря, ветер 300°, 18-20 м/с, видимость менее 1 000 м. Таким образом, по прогнозу погоды экипаж успевал завершить рейс до наступления опасных метеоявлений. Погода ухудшалась быстрее и в 17:00 синоптик ашхабадского аэропорта внесла коррективы в прогноз. Синоптик аэропорта Красноводск этот прогноз, предусматривавший опасные метеоявления, не довел до старшего диспетчера. Через 15-20 минут после взлета во время полета в эшелоне 6 000 м экипаж встретился с очень сложной метеообстановкой на маршруте (сильная болтанка) и изменил курс для обхода. В 19:15 была передана погода: пыльная буря, видимость 300 м. Из-за радиопомех эта погода экипажем принята не была. Диспетчеры ПРЛ, РДС и КДП так и не приняли мер для сообщения экипажам действительной погоды и не перенаправили самолет на запасной аэродром Ак-Тепе, где погода была лучше. Экипаж, в свою очередь, также не принял мер по выяснению фактической погоды (у них была информация о видимости 5 км). На удалении 25 км на пеленге 3° экипаж начал выполнять маневр захода на посадку. Из-за атмосферных помех показания радиокомпаса были ошибочными, показавшими пролет ДПРМ. После обнаружения ошибки самолет был выведен в район траверса ДПРМ. Выполнив 3-й и 4-ый развороты, экипаж вышел на посадочную прямую на высоте 400 метров экипаж доложил, что видит огни. На участке между ДПРМ и БПРМ самолет стал резко терять высоту, попав в условия сильной турбулентности с видимостью 30 м и ветром 20-25 м/с. Полет проходил с бросками до 40 м и недопустимыми кренами с неустойчивыми показаниями основных пилотажных приборов. В результате мощного вертикального броска самолет оказался у земли на высоте 7 м с креном 5-7° на удалении 250 м от БПРМ. Винт №1 задел фонарь на опоре огней подхода высотой 6 м. Правая плоскость сбила телеграфный столб высотой 7 м. Затем, снижаясь, самолет левой тележкой шасси сбил железобетонный столб огней подхода на удалении 150 м от БПРМ. С креном 30°, сбивая железобетонные столбы огней подхода и ограды БПРМ и разрушаясь, он упал около БПРМ в 1 012 м от торца ВПП с МК=295°. В момент катастрофы самолетом управлял проверяющий из ГУ ГВФ, занимавший правое кресло второго пилота. Продвинувшись 130 м, фюзеляж без обеих плоскостей остановился на левом борту. Средняя его часть полностью сгорела. Передняя часть (кабина пилотов) полностью разрушена. Отрицательную роль сыграло включение фар, создавшее экран. Погибли все, находившееся на борту.

Ил-18

Заключение

В данной работе я ознакомился с понятием "атмосфера", изучил её строение, состав, то, насколько важное значение для всего живого имеет атмосфера. Я изучил, каким образом и с применением каких средств исследуется воздушная оболочка нашей планеты в наши дни. Благодаря изучению атмосферы метеорологи могут составлять прогнозы на несколько дней, и даже недель вперёд, что очень важно, например, для сельского хозяйства. Также благодаря анализу состояния атмосферы можно спрогнозировать появление таких опасных явлений погоды, как ураган, смерч, град, ливневой дождь, гроза и другие опасные явления, о которых, в свою очередь, должны быть уведомлены командиры воздушных судов и мореплаватели. Атмосфера имеет очень сложное строение и состав, поэтому, несмотря на применение учеными современнейших комплексов и аппаратов для изучения атмосферы, ещё остаётся много загадок, которые скрывает воздушная оболочка планеты Земля.

Список литературы

1.       Наставление по метеорологическому обеспечению ГА (НМО ГА-95г.).

2.      Богаткин О.Г. Авиационные прогнозы погоды.- Изд. "БХВ-Петербург", СПб, 2010.-284с.

.        Богаткин О.Г. Основы авиационной метеорологии.- СПб.:РГГМУ. 2009.-338с.

.        Богаткин О.Г. Информационно-справочная книга авиационного метеоролога.- Изд. ООО "КРОМ", СПб, 2010.-410 с.

.        Богаткин О.Г. Авиационная метеорология для летчиков.- Изд. ООО НПП "Техника связи", СПб, 2010.-196 с.

6.       Тишина А.Н. Учебное пособие по авиационной метеорологии, Красный Кут,2007г.-44 с.

.         #"801279.files/image011.gif">

Рис.1 "Строение атмосферы"

Рис.2 "Будка для термометра"

Рис.3 "Ртутный барометр"

Рис.4 "Барометр-анероид"

Рис.5 "Психрометр"

Рис.6 "Гигрометр плёночный"

Рис.7 "Стандартная атмосфера (примерно до 10000 метров)"