Мастер-класс: полёты при ограниченной видимости, часть 2

Туман: его роль в авиации

По своей сути туман представляет собой облако у поверхности земли, состоящее из мельчайших капель воды или кристаллов льда. Это погодное явление кажется обманчиво простым, но из-за способности быстро ухудшать видимость оно может стать одной из самых сложных проблем для пилотов.

В авиации видимость имеет решающее значение для безопасного взлёта, посадки и навигации в полёте. Туман является одной из главных причин снижения видимости ниже порога в 3 мили, требуемого для стандартных полётов. Это погодное явление и частое, и устойчивое, поэтому аэропорты и авиакомпании по всему миру уделяют ему большое внимание.

Особенно опасным туман делает его способность быстро образовываться: нередко видимость падает с нескольких миль до менее чем одной мили всего за несколько минут. Такое стремительное развитие может серьёзно нарушить расписание полётов и поставить под угрозу безопасность.

Физика образования тумана

Туман не появляется из ниоткуда. Он образуется, когда температура и точка росы почти совпадают, а в воздухе достаточно влаги или идёт конденсация. По сути, туман образуется, когда воздух у земли охлаждается до точки росы и начинается конденсация. Когда содержание влаги достигает насыщения, образуются мельчайшие капли воды или кристаллы льда, и видимость ухудшается.

Образованию тумана способствуют несколько факторов:

• Высокая влажность: районы с высоким содержанием влаги в воздухе больше подвержены образованию тумана.
• Понижение температуры: при охлаждении воздух уже не может удерживать влагу, и начинается конденсация.
• Охлаждение воздуха до точки росы: когда температура воздуха и точка росы сближаются, вероятность тумана возрастает.

Особенно подвержены туманам прибрежные районы с их высокой влажностью и промышленные районы, где продукты сгорания усиливают конденсацию. В таких районах туман может быть частым явлением и регулярно влиять на полёты.

Типы тумана

Различают пять основных типов тумана, у каждого из которых свой механизм образования и свои особые трудности для пилотов:

Радиационный туман: этот тип тумана образуется у самой земли, обычно ночью или ранним утром. Он возникает, когда земля остывает и охлаждает соприкасающийся с ней воздух до точки росы. Радиационный туман часто неглубокий, но может быть достаточно плотным, чтобы закрыть видимость. Главным фактором для радиационного тумана является температура земли; легче всего он образуется после того, как остыла пропитанная дождём земля, особенно если ночью небо проясняется.

• Важно учитывать: радиационный туман чаще всего бывает над сушей, так как водоёмы за ночь остывают не так сильно. Пилотам следует ожидать его в районах с ясным небом, слабым ветром и высокой влажностью.

Адвективный туман: адвективный туман образуется, когда тёплый влажный воздух перемещается над более холодной поверхностью, например сушей или водой. Он часто встречается в прибрежных районах и нередко называется морским туманом. Этот тип тумана может быстро сформироваться в любое время суток, а его плотность может увеличиваться при скорости ветра до 15 узлов. Более сильный ветер может поднять туман и превратить его в низкую слоистую облачность, отчего видимость становится ещё хуже.

• Важно учитывать: адвективный туман устойчив, распространяется на обширные районы и часто бывает в прибрежных зонах. Пилоты, выполняющие полёты в этих районах, должны быть готовы к нему в любое время.

Туман склонов: этот туман возникает, когда устойчивый влажный воздух вынужденно поднимается вдоль склона местности. При подъёме воздух охлаждается и образует туман. Туман склонов плотнее и может простираться до больших высот, а в отличие от радиационного тумана, он может образовываться даже при облачном небе. Этот тип тумана сохраняется, пока продолжается ветер вверх по склону.

• Важно учитывать: туман склонов может создавать трудности на больших высотах и в горной местности. Пилотам следует помнить о возможности его образования в таких районах, особенно при устойчивой погоде.

Туман осадков: этот туман образуется, когда тёплые осадки выпадают через более холодный воздух. Испарение тёплых осадков насыщает более холодный воздух, и образуется туман. Туман осадков часто наблюдается у тёплых фронтов, но может развиваться и у медленно движущихся холодных фронтов.

• Важно учитывать: этот туман часто сопровождается обледенением, турбулентностью и грозами, что дополнительно усложняет полёты в затронутых районах. Пилоты должны быть готовы к этим дополнительным опасностям.

Ледяной туман: ледяной туман возникает при очень низких температурах, редко выше примерно -30 °C (-22 °F), когда водяной пар сразу превращается в кристаллы льда. Этот туман может появляться при ясном небе и чаще всего встречается в арктических районах. Особенно сложен он при полёте в сторону Солнца, так как может ослеплять даже в погоде с низкой видимостью (Cat 1).

• Важно учитывать: ледяной туман может возникнуть внезапно в холодных условиях и создаёт особые трудности для видимости и навигации. В холодном климате он представляет серьёзную проблему.

Туман в лётной эксплуатации

В авиации влияние тумана на видимость делят на несколько уровней, прежде всего по его толщине и плотности. Главная трудность для пилотов в том, как эти условия тумана влияют на эксплуатацию самолёта, особенно на посадке и взлёте. Вот как туман классифицируется в авиации:

• Погода Cat 1: в условиях Cat 1 видимость ограничивается в основном нижней границей облаков, осадками и взвешенными в воздухе частицами. Туман может ухудшать видимость, но самолёт ещё может выполнять полёты с использованием основной визуальной навигации.
• Погода Cat 2 и Cat 3: в этих условиях туман становится главным фактором, ограничивающим видимость. При заходах в условиях ограниченной видимости пилоты полагаются на приборы и радиолокацию, чтобы пройти через плотный туман.

Понимание структуры тумана крайне важно для полётов в нём. Туман может различаться по плотности и однородности, и это существенно влияет на то, как видимость меняется с высотой:

Однородный туман

Его отличает постоянная плотность по всей высоте: видимость одинакова на любом уровне, а видимый нам участок равномерно увеличивается по мере снижения, потому что наклонное расстояние до огней сокращается. Такая предсказуемость позволяет пилотам заранее понимать, как будет меняться видимый сегмент на снижении, и делает заход более плавным по сравнению с другими типами тумана. Настоящий туман редко бывает таким однородным; именно так туман обычно моделируют в тренировочных устройствах, чтобы создать контролируемую учебную среду.

В подготовке однородный туман удобен для отработки посадок при ограниченной видимости, так как он создаёт для пилотов стабильную, равномерную нагрузку. Видимый сегмент равномерно растёт по мере снижения, и пилоты могут оттачивать технику, зная, что увидят на каждой высоте. Благодаря этому постоянству однородный туман менее опасен, чем другие типы: он служит надёжным инструментом подготовки и даёт предсказуемые изменения видимости в полёте.

Развитый туман

Развитый туман становится плотнее на больших высотах, а видимость улучшается по мере того, как самолёт снижается в нижние, менее плотные слои. Такой туман часто образуется при устойчивом состоянии атмосферы, когда приземный туман по мере охлаждения воздуха становится толще. На больших высотах пилоты могут встретить более плотный туман, что делает снижение непростым, но ближе к поверхности туман, как правило, редеет и видимость становится лучше.

Сложность развитого тумана заключается в его неравномерной плотности, из-за которой трудно оценить изменения видимости. Пилоты должны учитывать это в своей стратегии захода, сохранять бдительность на снижении и не ошибиться в оценке улучшающихся условий. Хотя на малых высотах видимость может стать лучше, из-за более плотных слоёв выше RVR, измеренная на ВПП, может оказаться лучше того, что мы видим на заходе: визуальные ориентиры могут появиться позже, чем можно ожидать по переданной RVR.

Мелкий приземный туман

Мелкий приземный туман образуется у самой поверхности и, как правило, быстро исчезает с набором высоты. Такой туман часто бывает ранним утром или поздним вечером, когда быстрое охлаждение у земли вызывает конденсацию. Главная особенность мелкого тумана в том, что он не поднимается высоко над поверхностью, поэтому пилоты могут выйти из него, набрав совсем немного высоты.

Обычно пилотам легко выйти из мелкого приземного тумана, набрав всего несколько сотен футов. Он может создавать трудности на взлёте или посадке, но в целом менее опасен, чем более мощные туманы. Понимание того, что этот туман быстро рассеивается с набором высоты, позволяет пилотам грамотно выполнять заход и эффективно выходить из зоны ограниченной видимости.

Технологии: лучшее обнаружение тумана и выше безопасность

Поскольку туман остаётся серьёзной проблемой для авиации, технологические инновации по-прежнему играют ключевую роль в повышении безопасности полётов при ограниченной видимости. Современные самолёты оснащаются передовыми радиолокаторами, лидарами (LIDAR, Light Detection and Ranging) и системами улучшенного видения, которые способны обнаруживать туман и помогают пилотам безопаснее выполнять полёты в тумане. Эти системы в реальном времени дают данные о видимости даже там, где туман закрывает пилоту обзор, и служат дополнительным источником информации при принятии критически важных решений.

Кроме того, наземные системы, такие как системы посадки по приборам (ILS) и системы точного мониторинга ВПП (Precision Runway Monitoring, PRM), помогают пилотам точно выдерживать параметры на заходе, особенно в плотном тумане. Эти технологии делают возможными заходы по приборам категорий II и III, при которых самолёт может безопасно сесть даже при практически нулевой видимости. Когда передовые технологии дополняют мастерство пилота, риски, связанные с туманом, можно снизить, а полёты сделать безопаснее и эффективнее. Сочетание человеческого опыта и современных систем показывает, как инновации постоянно повышают безопасность полётов перед лицом таких природных явлений, как туман.