Джорданов Ассен Полеты в облаках -------------------------------------------------------------------------------- Издание: Джорданов А. Полеты в облаках. — М.: Государственное военное издательство наркомата обороны Союза ССР, 1940 — 348 с. Перевод с английского. Цена 8 руб. Оригинал: Jordanoff Assen. Through the Overcast. The Art of Instrument Flying. Scan: Андрей Мятишкин (amyatishkin@mail.ru) Аннотация издательства: Книга посвящена вопросам, связанным с полетами по приборам в условиях отсутствия зрительной ориентировки. В книге довольно подробно изложены основы метеорологии и синоптики, описаны приборы, необходимые для слепого полета, приведены некоторые сведения о работе винто-моторной группы и изложены методы и техника аэронавигации, включая радионавигацию и астрономическую навигацию. Как и в первой книге того же автора "Ваши крылья", в книге приведено большое количество хорошо выполненных рисунков, наглядно и убедительно иллюстрирующих текст. Книга предназначена для летного состава ВВС Красной Армии, однако простота и наглядность изложения делают ее доступной и для всех лиц, интересующихся авиацией вообще и проблемой слепого полета в частности. Книга в формате DjVu: Главы I—XIV — 3494 кб Главы XV—XXVII — 3760 кб Невыправленный текст в формате TXT — 567 кб -------------------------------------------------------------------------------- ОГЛАВЛЕНИЕ От издательства (стр. 6) Введение (стр. 7) Глава I. Простота современного самолета (стр. 11) Глава II. Как стать разведчиком погоды (стр. 14) Глава III. Устойчивость и неустойчивость (стр. 23) Глава IV. История жизни воздушных масс и их распознавание (стр. 44) Глава V. Карты погоды и условные знаки для передачи по «телетайпу»; (стр. 73) Глава VI. Атмосферные фронты и циклоны (стр. 82) Глава VII. Опасные метеорологические явления (стр. 98) Глава VIII. Составление карты погоды (стр. 112) Глава IX. Практическое предсказание погоды для летчиков (стр. 116) Глава X. Погода и полеты по воздушным линиям (стр. 127) Глава XI. Средние погоды (стр. 132) Глава XII. Метеорологические и аэрологические приборы (стр. 139) Глава XIII. Навигационные приборы (стр. 145) Глава XIV. Гироскопические приборы Сперри (стр. 181) Глава XV. Беседа об авиационном двигателе (стр. 197) Глава XVI. Горючее и смазочное (стр. 218) Глава XVII. Указатель состава смеси (стр. 223) Глава XVIII. Свечи (стр. 229) Глава XIX. Воздушные винты (стр. 234) Глава XX. Поведение самолета (стр. 241) Глава XXI. Счисление пути (стр. 244) Глава XXII. Мощность в борьбе с временем и пространством (стр. 250) Глава XXIII. О радио (стр. 253) Глава XXIV. Полеты и ориентировка по радиостанциям воздушных линий США (стр. 279) Глава XXV. Техника полета по приборам (стр. 303) Глава XXVI. Астрономическая навигация (стр. 325) Глава XXVII. Некоторые мысли об авиации (стр. 338) ОТ ИЗДАТЕЛЬСТВА Ассен Джорданов известен у нас по его первой книге «Ваши крылья» (Ассен Джорданов «Ваши крылья», перевод с английского, Воениздат, Москва, 1937 г,; 2-е издание — 1939 г.), знакомящей читателя с основами летного дела. Книга «Полеты в облаках» посвящена вопросам «слепого полета» и знакомит читателя с основами метеорологии и синоптики, аппаратурой, методикой и техникой полетов по приборам. Уменье летать в любую погоду — в условиях сплошной облачности и неблагоприятной метеорологической обстановки — является обязательным для летчиков воздушных линий и военных летчиков. Книга Джорданова, освещающая широкий круг вопросов, связанных с полетом по приборам, несомненно, с интересом и пользой будет прочитана работниками нашей славной авиации, особенно теми, кто только еще овладевает трудным искусством «слепого полета». Специфически «американское» содержание некоторых глав книги, предназначавшейся автором для работников авиации США, не умаляет их ценности для советского читателя, так как изложенные в этих главах принципы применимы для любых географических условий. Перевод книги дается почти полностью; опущены лишь некоторые незначительные места, не представляющие интереса для нашего читателя. Английские меры всюду пересчитаны на метрические, а на диаграммах разметка осей и кривых дана в английских и метрических мерах параллельно. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- THROUGH THE OVERCAST THE ART OF INSTRUMENT FLYING & ASS EN JQRDANOFF ПОЛЕТЫ АССЕН ДЖОРДАНОВ ПЕРЕВОД С АНГЛИЙСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВОЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО НАРКОМАТА ОБОРОНЫ СОЮЗА ССР МОСКВА I94O Асеев Джорданов, "ПОЛЕТЫ В ОБЛАКАХ". Перевод с английского Книга посвящена вопросам, связанным с полетами по приборам в условиях отсутствия зрительной ориентировки. В книге довольно подробно изложены основы метеорологии и синоптики, описаны приборы, необходимые для слепого полета, приведены некоторые сведения о работе винто-мо-торной группы и изложены методы и техника аэронавигации, включая радионавигацию и астрономическую навигацию. Как и в первой книге того гке автора "Ваши крылья", в книге приведено большое количество хорошо выполненных рисунков, наглядно и убедительно иллюстрирующих текст. Книга предназначена для летного состава ВВС Красной Армии, однако простота и наглядность изложения делают ее доступной и для всех лиц, интересующихся авиацией вообще и проблемой слепого полета в частности. Редакторы: майор Захаров М. В., майор Кудрявцев Н. Ф., инженер Латынин Е. В. Технический редактор Никитин Г. Н. Обложка худ. Шмелева Н. В. Корректор Коган С. С. Сдано в производство 28.11.39. Подписано к печати 8.6.40. Формат бумаги 72Х--01/М. Объем 213/4 печ. л., 23,8 уч.-авт. л. Уполн. Главлита № Г-13531. Издат. № 717. Заказ № 4954. Цена книги 5 р. 50 к., переплета №7 - 2 р. 50 к. Отпечатано в 1-й Образцовой типографии Огиза РСФСР треста "Полиграфкнига>>, Москва, Валовая, 28. ОГЛАВЛЕНИЕ Стр. От издательства........................... 6 Введение............................... 7 Глава I. Простота современного самолета............. 11 " II. Как стать разведчиком погоды............. 14 " III. Устойчивость и неустойчивость............. 23 " IV. История жизни воздушных масс и их распознавание ... 44 " V. Карты погоды и условные знаки для передачи по "телетайпу"......................... 73 - " VI. Атмосферные фронты и циклоны ............ 82 " VII. Опасные метеорологические явления........... 98 " VIII. Составление карты погоды................ 112 " IX. Практическое предсказание погоды для летчиков..... 116 << X. Погода и полеты по воздушным линиям......... 127 " XI. Средние погоды..................... 132 ; << XII. Метеорологические и аэрологические приборы . • . . . . 139 - " XIII. Навигационные приборы................. 145 . " XIV. Гироскопические приборы Сперри............ 181 " XV. Беседа об авиационном двигателе............. 197 " XVI. Горючее и смазочное.................. 218 " XVII. Указатель состава смеси................. 223 " XVIII. Свечи......................... 229 " XIX. Воздушные винты................... 234 " XX. Поведение самолета................... 241 " XXI. Счисление пути.................... . 244 " XXII. Мощность в борьбе с временем и пространством ..... 250 " XXIII. О радио........................ 253 " XXIV. Полеты и ориентировка по радиостанциям воздушных линий США......................... 279 " ' XXV. Техника полета по приборам............... 303 " XXVI. Астрономическая навигация............... 325 " XXVII. Некоторые мысли об авиации.............. 338 ОТ ИЗДАТЕЛЬСТВА Ассен Джорданов известен у нас по его первой книге "Ваши крылья",1 знакомящей читателя с основами летного дела. Книга "Полеты в облаках" посвящена вопросам "слепого полета" и знакомит читателя с основами метеорологии и синоптики, аппаратурой, методикой и техникой полетов по приборам. Уменье летать в любую погоду - в условиях сплошной облачности и неблагоприятной метеорологической обстановки - является обязательным для летчиков воздушных линий и военных летчиков. Книга Джор-данова, освещающая широкий круг вопросов, связанных с полетом по приборам, несомненно, с интересом и пользой будет прочитана работниками нашей славной авиации, особенно теми, кто только еще овладевает трудным искусством "слепого полета". Специфически "американское" содержание некоторых глав книги, предназначавшейся автором для работников авиации США, не умаляет их ценности для советского читателя, так как изложенные в этих главах принципы применимы для любых географических условий. Перевод книги дается почти полностью; опущены лишь некоторые незначительные места, не представляющие интереса для нашего читателя. Английские меры всюду пересчитаны на метрические, а на диаграммах разметка осей и кривых дана в английских и метрических мерах параллельно, 1 Ассен Джорданов "Ваши крылья", перевод с английского, Воениздат, Москва, 1937 г,; 2-е издание - 1939 г. -б - ВВЕДЕНИЕ Воздушный океан был завоеван полностью и навеки людьми того же типа, как и те отважные мореплаватели, которые исследовали и, наконец, завоевали моря и океаны. В настоящее время, когда воздушные сообщения становятся все более и более обыденным делом, мы не должны забывать, что это стало возможным только благодаря многолетним упорным трудам пионеров воздушного дела, которых многие квалифицировали лишь как "искателей приключений". В течение ряда лет казалось, что самолет имеет очень мало шансов стать соперником более старых и завоевавших себе прочное положение транспортных средств. Кое-кто считает, что воздушный транспорт развивается медленно, но стоит вам только сравнить его развитие с темпами развития других областей техники, и вы увидите, какие быстрые успехи он делает. Еще примерно десять лет тому назад даже убежденные оптимисты думали, что практическое применение авиации в качестве средства передвижения является лишь отдаленной возможностью; теперь же воздушный транспорт стал признанным и неоспоримым фактом. Этим быстрым развитием авиация обязана главным образом не какому-нибудь изменению принципа летательных аппаратов, а просто лучшим техническим методам. Общие аэродинамические свойства самолета основаны на тех же принципах, которые существовали с самого начала авиации; но усовершенствование конструкций, применение лучших материалов и широкая исследовательская работа во всех отраслях, прямо или косвенно связанных с авиационной наукой, довели "воздушный экипаж", о котором мечтали наши предки, до его современной стадии совершенства. Современная летная техника - сравнительно новое явление, особенно в отношении полетов при неблагоприятных атмосферных условиях. Такие полеты, немыслимые еще несколько лет тому назад, сейчас возможны, так как мы располагаем необходимыми для этого средствами: усовершен- __ у __ ствованными самолетами, мощными моторами и точными приборами для управления ими. Эти приборы основаны на общеизвестных физических законах, хотя для непосвященных их работа порой представляется чуть ли не волшебством. Так как полеты при неблагоприятных атмосферных условиях возможны только при помощи приборов и радио, каждый летчик, безусловно, должен быть основательно знаком с этими средствами. Знанием мы побеждаем страх; обладая знанием, мы можем более разумно подходить к решению встающих перед нами задач полета. А пока мы не будем знать, как летать при плохой видимости и через облака с той же точностью и безопасностью, какая присуща полету с визуальной ориентировкой (т. е. с ориентировкой по земным предметам), воздушные перевозки - военные, пассажирские и транспортные - никогда не станут вполне надежными. Научиться управлять самолетом - дело более или менее простое, так как самолет, его оборудование и аэронавигационные приборы - все создано рукой человека. Но когда вы имеете дело с погодой, которая не создается человеком и не им управляется, перед вами встает совершенно иная задача. Вы не в состоянии преодолеть стихию или ослабить ее силу, но вы можете изучить физические законы, управляющие ею. Раз вы приобрели это знание, вам уже не придется пристально вглядываться в небо и спрашивать себя, чем вызвано то или другое явление или какое влияние оно будет иметь на ваш полет. Именно потому, что погода и основательное понимание погоди имеют чрезвычайно важное значение для ваших полетов, я и посвятил значительную часть моей книги рассмотрению этих вопросов; при этом я старался объяснить, казалось бы, неуловимые явления погоды наглядными рисунками. Прежде чем перейти к самой книге, я должен познакомить вас с бестолковым Джо, который фигурирует в ней с начала и до конца (так как я не мог обойтись без него) и двойники которого имеются во всех областях человеческой деятельности. Его внешность отлично характеризует состояние его ума. Он - энтузиаст и жаждет знаний, но я боюсь, что он всегда будет только путаником. Однако я благодарен ему за то, что он научил меня, как не надо делать целого ряда вещей. Я помню, как я однажды, последовав era примеру, вошел в штопор на высоте около 200 м и врезался носом прямо в землю. Все разлетелось в куски не от скорости, с которой я ударился о землю, а от внезапности, с которой я остановился. Я вылез из-под того, что осталось от самолета, и когда я уходил от этих обломков, между мною и бестолковым Джо не было никакой ощутительной разницы. На этот раз, да и много раз после этого, боюсь, что нас можно было принять за близнецов. При составлении настоящего труда я пользовался помощью целого ряда специалистов, содействие которых позволило мне придать книге "Полеты в облаках" тот вид, в каком она появляется в свет. Надеюсь, что своим трудом я буду содействовать дальнейшему повышению безопасности полетов. • N Г.: Бестолковый Джо знакомится со всей компанией .Кабина управления самолетом Глава 1 ПРОСТОТА СОВРЕМЕННОГО САМОЛЕТА ' Бросив взгляд на кабину пилота, изображенную на рисунке, вы, вероятно, подумаете, что это очень сложная штука. Но, когда вы поймете, как пользоваться приборами, вы увидите, что фактически это совершенно просто. Все кажется сложным, пока вы не понимаете, в чем дело. Для новичка пишущая машина представляется непонятной путаницей рычагов, а опытный переписчик отстукивает на ней письма с большой скоростью, потому что знает свою машину так хорошо, что ему не приходится о ней думать. "Но, скажете вы, на рисунке показано сто три разных прибора, значит это должно быть сложным делом". А посмотрите на скрипку! Она проста на первый взгляд. Но я бьюсь об заклад, что научиться работать в кабине управления самолета покажется вам гораздо проще, чем стать виртуозом скрипичной игры. Не число отдельных частей делает предмет сложным или простым, а трудность или легкость, с которой можно научиться управлять им. Вот перечень приборов, ручек и кнопок, показанных на рисунке. Скоро вы настолько освоитесь со всеми ими, что сможете называть их по именам: 1. Включение надписи: "Застегните 10. Переключатель приема радиостан-привязные ремни". ций аэропортов и радиомаяков. 2. Включение антиобледенителя кар- 11. Выключатель радиоприемника, бюратора левого мотора. 12. Лампочка освещения доски электро- 3. Включение антиобледенителя кар- приборов. бюратора правого мотора. 13 и 14. Выключатели посадочных 4. Переключатель волн дневной и ноч- огней. ной частот. 15. Реостат освещения компаса и гиро- 5. Вспомогательный радиоприемник. полукомпаса. 6. Ручка настройки вспомогательного 16. Реостат освещения приборной доски, радиоприемника. 17. Регулятор громкости приемника 7. Выключатель накала радиопере- радиостанций воздушных линий, датчика. 18. Выключатель электроприборов. 8. Переключатель чувствительности и 19. Освещение шкалы вспомогательного регулятора громкости. радиоприемника. 9. Сигнальная лампочка об уходе 20. Рубильник включения стартера. с установленной частоты передат- 21. Выключатель питания вспомога-чика. тельного радиоприемника. - Л - 22. Вольтметр и амперметр. 62. 23. Зажигалка. 63. 24. Выключатель пускового магнето. 25. Переключатель стартера. 64. 26. Выключатель бортовых ламп ка- 65. бины. 27. Выключатель плафона кабины. 66. 28. Выключатель обогревателя трубки 67. Пито. 68. 29. Выключатель сигнального огня. 69. 30. Выключатель навигационных огней. 31. Выключатель аргоновых ламп. 70. 32. Выключатель освещения приборов. 71. 33. Выключатель освещения доски 72. электроприборов. 73. 34. Выключатель освещения компаса и гирополукомпаса. 35. Выключатель освещения приборов. 74. 36. Выключатель зажигания. 37. Ручка настройки приемника радио- 75. маяков. 38. Рукоятка для открывания левого 76. стекла. 39. Часы. 77. 40. Кнопка управления курсовым авто- 78. матом автопилота. 41. Магнитный компас. 79. 42. Авиагоризонт автопилота Сперри. 43. Ящик для запасных электроламп. 80. 44. Кнопка управления горизонтальностью полета (автопилота). 45. Указатель состава смеси. 81. 46. Рукоятка для открывания правого 82. стекла. 47. Манометры для бензина. 83. 48. Часы. 49. Гирополукомпас автопилотаСперри. 84. 50. Арретир авиагоризонта автопилота. 85. 51. Вакуумметр автопилота Сперри. 52. Кнопка управления поперечным 86. креном (автопилота). 87. 53. Кнопка управления продольным креном (автопилота). 88. 54. Вариометр. 55. Авиагоризонт. 89. 56. Манометры для масла. 57. Манометр и термометр для масла. 90. 58. Указатель температуры в карбюраторе. 91. 59. Шприц для заливки мотора. 60. Коробка соединений для указателя 92, состава смеси. 61. Чувствительный высотомер (отно- 93, сительно аэродрома). 94, Указатель поворота и скольжения. Арретир курсового гироскопа автопилота. Управление шагом пропеллера. Манометр давления во всасывающем трубопроводе. Дроссельные рукоятки. Указатель воздушной скорости. Бензиномер. Регулятор тока указателя состава смеси. Указатель воздушной скорости. Тахометры. Указатель положения закрылков. Кнопка регулятора скорости отклонения руля направления (к автопилоту). Кнопка регулятора скорости отклонения элеронов (к автопилоту). Манометр давления во всасывающем трубопроводе. Синхронизатор числа оборотов моторов. Аргоновая лампа. Кнопка регулятора скорости отклонения руля высоты (к автопилоту). Управление триммером руля направления. Селекторный кран-переключатель манометра давления во всасывающих трубопроводах. Фиксатор шага винта. Чувствительный высотомер (относительно уровня моря). Кран-переключатель бензиновых баков. Указатель триммера руля высоты. Управление подогревом карбюратора. Термометр наружного воздуха. Регулятор громкости приема вспомогательного радиоприемника. Переключатель чувствительности вспомогатель ного радиоприем ника. Выключатель сервомеханизмов автопилота. Стопор колесных тормозов (на стоянке). Регулятор громкости приема радиомаяков. , Кран-переключатель подачи горючего. , Аргоновая лампа. Управление вентиляцией. - 12 - 95. Кран-переключатель указателя по- 100. Сигнал стюардессы. ворота и скольжения. 101. Предупреждающие сигнальные 96. Переключатель бензиномера. огни. 97. Управление триммером элеронов. 102. Выключатель сигнала стюардессы. 98. Кран вакуумпомпы. 103. Кран-переключатель бензиновой 99. Указатели температуры головок помпы, цилиндров. Отныне качество летчика будет измеряться не старой меркой "мужества", а новой меркой "знания" - знания самого самолета, среды, в которой он движется, и всего, имеющего отношение к авиации, как то: аэронавигации, радиотехники, аэродинамики и т. д. И если эти знания желательны для полетов в мирное время, то во время войны они явятся решающим фактором. Я сказал, что, кроме знания самого самолета, вы должны знать среду, в которой он движется, т. е. воздух. Я не могу не настаивать на том, что изменения погоды, циркуляция воздуха и все явления, вызываемые неравномерным распределением солнечной теплоты, имеют величайшее значение для полетов. Вот почему я уделяю так много места погоде и ее влиянию на полеты. Прежде чем итти дальше, я напомню вам нечто, вам уже известное. В каждой области человеческой деятельности существует несколько типов людей: человек, который знает, чего именно он не знает; человек, который не знает, чего он не знает (бестолковый Джо); человек, который думает, что он знает (брат бестолкового Джо) и, наконец, далеко не худший тип, человек, который знает, сколько он знает. То, как мы думаем, и позволяет отнести нас к той или иной категории. Когда дело доходит до полетов, особенно сквозь облака, можно безопасно принадлежать только к одной категории, а именно - к группе людей, которые знают, сколько именно им следует знать. Кратчайшим путем в современной летной практике не всегда является прямая линия, так как вам часто приходится "облетать погоду". Летите ли вы в хорошую или дурную погоду, перед вами встают многочисленные задачи, например, как использовать ветер в верхних слоях или как проложить путь по карте, чтобы избежать "болтанки", шквалов и сильных бурь. В результате вам, может быть, придется много раз менять курс, прежде чем вы долетите до места назначения, особенно если вы летите на дальнюю дистанцию, а ожидавшаяся метеорологическая обстановка оказывается более изменчивой, чем вы предполагали. Поэтому позвольте мне познакомить вас с погодой. Разница между судьей и погодой та, • что вторую вы иногда можете обойти. Глава И. КАК СТАТЬ РАЗВЕДЧИКОМ ПОГОДЫ \ (Метеорология} "Как погода?" - спросил бестолковый Джо, косясь на облака. "Какая погода?" - ответил я. "О какой погоде вы спрашиваете: погоде для фермера или для спорта на открытом воздухе?" Понятия "хорошая" и "плохая" погода часто зависят от того, кто заинтересован в погоде. Хорошая погода для хлебов может быть плохой для спорта; а то, что в настоящее время считается "летной" погодой, несколько лет тому назад во многих случаях было бы невозможной погодой для летчика. В первые годы развития авиации "летная" погода означала: "безветрие, ясно, неограниченная видимость". Впоследствии летную погоду можно было описать примерно так: "облачно, проходящие дожди". Но в настоящее время, когда вы отправляетесь в полет, вам нужно знать о погоде гораздо больше, чем только то, что она "облачна, с проходящими дождями". Вы должны знать, каковы потолки *, видимость, точки росы, образования облаков и т. д. И в настоящее время перед вашим вылетом метеоролог может сказать вам на основании данных, непрерывно получаемых сетью метеорологических станций, какую именно погоду вы можете ожидать в течение всего полета. 1 Здесь и в дальнейшем тексте "потолок" означает высоту облаков над землей. - Ред. - и - Метеоролог говорит на своем собственном языке - языке, который бестолковый Джо никогда не был в состоянии понять. Но если вы овладели основными принципами анализа погоды, их приложением, а также методами анализа, этот специальный язык не представит для вас затруднений. Имея полные метеорологические сведения, вы можете заранее составить план вашего полета, а во время полета сможете по общему виду облачных образований и по характеру возвышенностей, над которыми вы летите, определять наивыгоднейшее направление полета. Вооруженные этим знанием, вы будете в состоянии также выбрать наилучшую высоту полета, обеспечивающую наибольшую безопасность и удобство полета и наилучшие условия для работы мотора, и найти наиболее благоприятные для полета ветры в верхних слоях атмосферы. ТЕПЛО ОТ СОЛНЦА, ЕГО РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ЦИРКУЛЯЦИЯ ВОЗДУХА Все, что связано с погодой, имеет своим первоисточником солнце, так как явления, которые мы называем погодой, вызываются нагреванием океана, земли и воздуха солнечными лучами. Если бы интенсивность солнечного тепла была одинаковой на всей земле и во всей окружающей ее атмосфере, "мы не имели бы метеорологических явлений, другими словами, у нас не было бы "погоды", и жизнь на земле почти прекратилась бы. К счастью, солнце нагревает землю и атмосферу неравномерно, вызывая этим ветры, облака, бури, гром, дождь и снег, и, таким образом, поддерживает на земле жизнь. Другими словами, солнце является нашим постоянным слугой и стражем, вызывая непрерывное перемещение воды из океана на сушу и с суши в океан. Тепло солнца поднимает огромное количество воды с одной части земли и распределяет ее посредством облаков по другим частям нашего мира, нуждающимся в утолении своей жажды. Мы привыкли больше всего восхвалять землю, но мы не должны забывать, что нашими истинными спасителями являются облака, образующиеся под действием солнца. Вы знаете по собственному опыту, что облака часто представляют опасность для летчика, особенно когда они уменьшают видимость вблизи поверхности земли. Но не забывайте, что полное отсутствие облаков в нашей атмосфере означало бы также полное отсутствие летчиков, да и вообще всякой жизни на земле. Неудивительно, что древние поклонялись создателю облаков - солнцу! - 15 - Солнечное лучеиспускание^^ (радиацияуМ s -S1 Тепло,, переносимое, молекулами \ Конвенция ^Ше\В рнашассау tic X едина::] %%%$ ,у.;-:у>; Теплопроводность Частииы пыли в воздухе рассеивают часть солнечного тепла Рис. 1. Тепло от солнца доходит до нас в виде лучистой энергии, проникающей через воздух. Часть этого тепла поглощается воздухом, океаном, землей; остальное отражается обратно в пространство. Fi(ic- Теплота может передаваться воздуху посредством теплопроводности, конвекции и поглощения (абсорбции). Солнечное тепло, поступающее непосредственно в атмосферу, представляет меньшую долю всего атмосферного тепла по сравнению с теплом, отраженным от земли, хотя и отраженное тепло обязано своим происхождением также солнцу. Воздух является очень плохим проводником теплоты, так что теп- р°°- лопроводность играет незначительную роль при передаче тепла в атмосферу. Главными же факторами передачи тепла являются поглощение и конвекция (вертикальные потоки воздуха). Постоянные газы атмосферы, как то: кислород, азот, аргон и др., поглощают очень мало тепла. Водяной пар, всегда имеющийся в атмосфере благодаря непрерывному испарению с поверхности воды и суши, поглощает значительную часть солнечного тепла либо непосредственно, либо в виде тепла, отра- Рве. з- женного от земли. Р и с. 2. Количество солнечного лучеиспускания (радиации), фактически достигающее поверхности земли, изменяется время от времени в широких пределах в зависимости от облачности. Облака, которые представляют собой не водяной пар, а жидкие частицы воды, очень сильно отражают солнечные лучи. В облачный день (при небе, совершенно покрытом облаками) до поверхности земли доходит при- - 76 - Рис. Излучается обратно е пространство больше тепла, чем удерживается \ Количество поглощаемого и излучаемого тепла ^примерно одинаково Удерживается больше тепла, чем излучается Летом Зимой Изотермы (Линии.соединяющие места с одинаковой температурой}_______ мерно только 20% от всего направленного на землю солнечного тепла, а остальные 80% отражаются от верхней поверхности облаков обратно в пространство. Среднее годовое распределение солнечного тепла примерно показано на круглой диаграмме. В дни несплошной облачности количество солнечного тепла, получаемого землей, может достигать приблизительно 40% всего направленного на землю солнечного тепла. Рис. 3. Вследствие присутствия в атмосфере частиц пыли значительное количество солнечного тепла *• рассеивается и теряется в пространстве. Так как рассеивание происходит во все стороны, то к земле направлено столько же рассеянной радиации, сколько и в пространство. Р и с. 4. КОЛИШУГВО солнечного чис-тепла, поглощаемого4-- ..атмосферой, колеблется над раз-лйчнь'ЩИ-ластями поверхности земнор.снпара, ка^лрка-зано на рисунке. 4 Экваториал поясе землей погдсёцае^ся болм& солнечного тепла, ^м бтра; обратно в прострацст^^а^рсредних широтах количествцтря^а, отражав- Рис. мого в пространство, примерно равно количеству, поглощаемому землей. По мере приближения к полюсу количество отражаемого тепла увеличивается по сравнению с поглощаемым. Отсюда вы легко поймете, что раз имеется неравномерное распределение тепла, то атмосфера будет стремиться распределить ото тепло равномерно. В этом - секрет циркуляции воздуха. Р и с. 5. Кривые одинаковых температур (изотермы) летом изогнуты по направлению к полюсу, а зимой - к экватору. Если бы вся поверхность земли была одинакова, - всюду однородная суша или всюду вода, - изотермы были бы параллельны географическим параллелям и отме- 2 ^'"(tm)~x^Jto(r)*ibXa и _ 'tfOif чали непрерывное равномерное изменение температуры между экватором и полюсами. Однако на одной и той же широте наблюдаются разные температуры, так как поверхность земли представляет собой то сушу, то воду, причем температура воды гораздо более постоянна, чем температура суши. Летом суша теплее воды, что заставляет изотермы прогибаться к полюсу. Зимой суша холоднее воды, что вызывает противоположное явление. Рис. 6. Рассматривая вертикальное распределение тепла в атмосфере, вы заметите два основных слоя: нижний, или тропосферу, в котором'всегда происходят вертикальные перемещения воздуха, и верхний слой, или стратосферу, в котором происходят преимущественно горизонтальные перемещения воздуха. В тропосфере температура непрерывно падает с увеличением высоты примерно на 0,6° С (Цельсия) на каждые 100 м подъема. В стратосфере температура остается почти постоянной независимо от высоты. Зона, отделяющая тропосферу от стратосферы, называется тропопаузой. Высота тропопаузы над землей меняется. Летом она больше, так как одна и та же масса воздуха, будучи летом теплее, чем зимой, расширяется и поднимает область тропосферы на большую высоту. Кроме того, летом вертикальные потоки воздуха распространяются выше. По той же причине высота тропосферы над экватором больше, чем над полюсами. Рис. 7. Нормально разница в давлении между двумя точками на поверхности земли, например А и В на рисунке, в горизонтальном направлении чрезвычайно незначительна по сравнению с изменением давления по вертикали - при изменении высоты. Например, разница в барометрических давлениях в точках А и В (отстоящих одна от другой на 100 км) в среднем будет 2-3 мм ртутного столба. Если •-•---.^^ / иуДС! tJ-- *-* •/№•/№ U1 V IJ-IW-L U \JL U-JlVSUi* J-^OtllJU. ^-"^3л?7 же вы подниметесь вертикально над А или В на высоту примерно 300 м, барометрическое давление упадет на 25 мм. Мерой разницы давления в двух точках, лежащих на поверхности земли на одном уровне, служит "барометрический градиент", и чем больше изменение давления, т. е. чем выше градиент, тем сильнее будет поток воздуха из области с более высоким давлением в область с более низким давлением. Нормальные вертикальные и горизонтальные изменения атмосферного давления -----^353мм--- -•'•735ш1^^ ^^-О^ : 'JoUMM ^^V Рис. 7. - 18 - Изобары A,B>CuD Линии равного давления Изостеры TJjBA-uS Линии равного удельного объема I 7Я*м ^~:Иипочник тепла ^7? 'очник холода, WWIPWWf. -гасстояние- ЦИРКУЛЯЦИЯ ВОЗДУХА Рис. 8. Циркуляция земной атмосферы совершается по некоторым достаточно определенным направлениям, которые вы могли бы логически предугадать, принимая во внимание неравномерность распределения солнечного тепла по земной поверхности. Принцип циркуляции показан на рисунке применительно к сравнительно небольшому району. Однако с некоторыми изменениями он приложим вообще к движениям атмосферы в большом масштабе..... Изобарами называются линии равного барометрического давления. Это значит, что изобарические линии проходят через точки, имеющие одинаковое барометрическое давление. Изобары, которые вы видите на метеорологической карте, указывают только края "изобарических поверхностей", которые в виде куполов поднимаются в атмосферу. Представим себе чайную чашку, поставленную вверх донышком на ровную поверхность. Края чашки, непосредственно соприкасающиеся с поверхностью, аналогичны линейной (поверхностной) изобаре, тогда как выпуклая поверхность чашки аналогична изобарической поверхности. Таким образом, край изобарической поверхности может быть указан в одном месте карты погоды; для того же, чтобы получить тот же отсчет барометрического давления в другом месте, придется подняться в воздух. Холодный воздух тяжелее теплого; поэтому, если вы поднимаетесь в холодном воздухе, понижение давления на каждые, скажем, 300 м подъема будет происходить быстрее, чем при подъеме в теплом воздухе. Объем, заключающий в себе определенный вес называется удельным объемом. При том же весе объем теплого воздуха больше, чем объем холодного воздуха. Вы легко поймете, что кубический метр холодного воздуха весит больше, чем кубический метр теплого воздуха. 2* - 19 - Рис. 9, • •На рис. 8, иллюстрирующем принцип циркуляции атмосферы, показан вертикальный разрез атмосферы между источниками холодного и теплого воздуха с пересекающимися линиями равного давления и равного удельного объема. Воздух у теплого источника теплее, чем окружающий его воздух, который, будучи холодным, конечно, имеет большую плотность. Поэтому теплый воздух поднимается в слои атмосферы, где барометрический градиент направлен из района над теплым источником в район над холодным источником. Как только теплый воздух, перемещаясь в сторону холодного источника, оказывается над ним, он охлаждается, становится тяжелее и начинает опускаться. Подъем воздуха над теплым источником вызывает падение атмосферного давления; поэтому барометрический градиент внизу будет направлен от холодного источника к теплому, что вызовет циркуляцию воздуха, как это показано на рисунке стрелками. Если мы будем рассматривать экваториальный пояс как теплый источник, а полярную область как холодный источник, то рис. 8 покажет нам циркуляцию между экватором и полюсом в том виде, в каком она совершалась бы, если бы земля была правильным шаром с гладкой поверхностью однородного строения и не вращалась. Рис. 9 и 10. На этих рисунках показана местная циркуляция воздуха, а именно морской и береговой бризы, возникающие: первый - днем, второй - ночью. Днем суша становится теплее океана; прилегающий к суше воздух нагревается, что вызывает вертикальные потоки; подымающийся воздух в свою очередь замещается прохладным морским воздухом, передвигающимся горизонтально к суше; в результате получается нечто ироде карусели. Ночью происходит обратное явление: циркуляция совершается в направлении, противоположном тому, в котором она происходит днем. - 20 - Рис. 10. Рис. 11. Как сказано выше, если предположить, что земля имеет однородно гладкую* поверхность и не вращается, то поток воздуха примет примерно такой вид, как на рис. 8. Но в действительности циркуляция происходит примерно так, как показано здесь. Вращение земли изменяет направление циркуляции воздуха и в северном полушарии постоянно отклоняет воздух вправо. На экваторе поверхность земли отстоит дальше от оси вращения, чем, например, на 30° северной широты; поэтому линейная скорость имеет наибольшее значение в точке, расположенной на экваторе, и уменьшается с увеличением широты. Другим фактором, влияющим на направление циркуляции воздуха, является трение о земную поверхность, оказывающее значительное влияние на нижние слои воздуха. Грубо говоря, циркуляция воздуха становится параллельной изобарам на высоте 500 м или больше над поверхностью земли. Ниже этой высоты трение о поверхность земли сильно дает себя чувствовать, и воздух имеет тенденцию течь поперек изобар, причем угол потока зависит от степени трения и разности давлений в источниках высокого и низкого давления. Для простоты мы будем сперва рассматривать только северное полушарие. Помимо всех прочих факторов, влияющих на циркуляцию воздуха между экватором и полюсом, наблюдается накопление, воздуха примерно на 30° северной широты; этот воздушный барьер создает пояс областей высокого давле- Рис, и, Холодный полярный воздух Холодный фронт !Р& w ^Холодный - . а воздУх Циркуляция воздуха ---.?7-~ ния, окружающий земной шар. От этого пояса высокого давления происходит циркуляция воздуха, направленная у поверхности земли к экватору, известная под названием северо-восточных пассатов, - поток воздуха от пояса высокого давления к областям низкого давления в экваториальном поясе. К северу от пояса высокого давления примерно до 60° северной широты господствуют западные ветры. Эти ветры дуют преимущественно с юго-запада. Экваториальный воздух перемещается к северу на большой высоте. Часть его из-за отклоняющей силы вращения земли накапливается на 30° северной широты, как показано на рисунке, а другая часть продолжает перемещаться по направлению к полюсу, создавая накопление воздуха в полярном районе. Это создает здесь область высокого давления с постоянным потоком воздуха от полюса на юг в нижних слоях в виде северо-восточных ветров. Сочетание господствующих западных ветров в нижних слоях атмосферы от 30° примерно до 60° северной широты с потоком воздуха от экватора к полюсу в верхних слоях создает в полярном районе скопление воздуха, не затрагиваемое замкнутой полярной циркуляцией. Этот накопленный воздух вторгается в средние широты в виде спорадических глубоких прорывов холодного воздуха, часто распространяющихся в область пассатов. Эти прорывы воздуха из полярной области представляют собой последнюю попытку земной атмосферы приспособиться к неравномерному распределению тепла над земной поверхностью. Разница между искусным и неискусным летчиком та, что первый всегда учитывает погоду. Глава III. УСТОЙЧИВОСТЬ И НЕУСТОЙЧ (Возмущения в воздухе) юсть Во всем разделе, посвященном метеорологии, мы будем часто употреблять слова "устойчивость" и "неустойчивость", а время от времени будет упоминаться "температурный градиент". Поэтому очень важно, чтобы вы хорошо поняли, что означают эти термины. Рис. 12. В последующих объяснениях мы пользуемся метрической системой мер ввиду ее почти всемирного распространения и большого удобства. В США обычно пользуются шкалой Фаренгейта, поэтому мы даем сравнение шкал температур по Цельсию и Фаренгейту. Рис. 13. Кроме "устойчивости" и "неустойчивости", вы должны также понимать различные значения термина "влажность", как он применяется в метеорологии, и знать, что означают "относительная влажность", "абсолютная влажность" и "удельная влажность". Действительное содержание влаги в воздухе составляет обычно некоторый процент от того количества влаги, которое содержал бы воздух, насыщенный влагой при той же температуре. Этот процент и называется относительной влажностью и равен 100, когда воздух насыщен. Удельная влажность (важнейшая для характеристики воздушных масс величина) есть весовое количество влаги в какой-либо единице веса воздуха, например, количе- Цельсий Фаренгейт 95°- 90"- 85' 80'- 75"- 70°' 65" 60°- 55°- 50° 45° 40° 35°- 30°- 1У го° 15'- 10°- У- О" -5°- -10'- -15°- -17.71 -20"- З'С -- - 21; г" ч" - - 20 - 19 " • о 0 -- - -- 0 - о 0 -- 0 - •• -- 18 -- 17 -- 16 -- 151 -- 14 -- 14 -- 13 р -- II * -• --- с -- . -- • -- о г -- " "С-ччи -• ш-яве-хш " --- 10 -- 9 е •л JJJ I 5 --- S -- 4 - 2 ^с^ R> \ Ч - - - г г -- • -- т-т-т" 1 / *// "" -J - У --- <Г --- сг - - 1 ( .* ^-j* " -" .--.., "^ <гс - •S / ---- 1 г? 1А° у 0°F °F = (°с х i?) 1- зг г = (т - эг) I.S Рис. 12. - 23 - При повышении температуры относительная влажность падает Относительная _ влажность Граммов водяного пара "*-(r) Удельная влажность - "а килограмм воздуха Абсолютная влажность-* Вода (в граммах) накуб.см воздуха 1ку6.ем./\ Вода Рис. 13. ство граммов воды в 1 кг воздуха. Абсолютной влажностью называется вес влаги, содержащейся в данном объеме воздуха. Нетрудно понять, что при вертикальных перемещениях воздуха (конвекции) или при горизонтальной циркуляции изменения температуры вызывают изменение относительной влажности (так как, чем теплее воздух, тем больше влаги он может содержать; см. рис. 14) и изменение абсолютной влажности (вследствие изменения объема воздуха), но не вызовут изменения удельной влажности, если только не будет прибыли или потери влаги в воздухе. Рис. 14. Вспомним, что чем выше температура воздуха, тем большее количество (по весу) влаги он может содержать. Как показано на рисунке, воздух при 20° С может содержать больше влаги,- чем воздух при любой более низкой температуре. Представим себе, что некоторый изолированный объем воздуха нагрели до 20° С и дали ему поглотить такое количество влаги, какое он может поглотить при этой температуре. Если воздух будет теперь охлаждаться, влага начнет выделяться из него, как показано в С'. Температура насыщенного влагой воздуха называется "точкой росы". Если воздух не насыщен, то его "точкой росы" будет та температура, до которой надо охладить его, чтобы он оказался насыщенным. Точка росы имеет важное значение, так как разница между температурой воздуха и точкой росы дает нам прямое указание, насколько воздух должен охладиться, чтобы дойти до насыщения и конденсации. Точка росы всегда указывается в полных метеорологических бюллетенях. Если разница в температурах воздуха и точки росы невелика, то для насыщения воздуха достаточно незначительного его охлаждения, тогда как при большой разнице в температурах воздуха и точки росы потребуется очень сильное охлаждение, чтобы получить насыщение. Влага Рис. 14. - U Рис. 15. Если вы возьмете с собой барограф (прибор, записывающий давление) и будете замечать его показания через каждые 300 м вашего подъема, вы увидите, что фактическое падение давления при подъеме на каждые следующие 300 м уменьшается. На рисунке показаны стандартные значения фактических изменений давления на каждые 300 м подъема. От уровня моря до высоты 300 м падение давления наибольшее, а далее оно уменьшается. Рис. 16. Чтобы получить падение барометрического давления на 25 мм ртутного столба на больших высотах, вам придется подняться на большее количество метров, чем это было бы необходимо ближе к уровню моря (это, как будет объяснено на стр. 319, обусловливает скорость снижения на самолете с больших высот, если вы хотите избежать неприятных физиологических ощущений). Возвращаемся к "устойчивости" и "неустойчивости", "температурным градиентам" и т. д. Рассмотрим скорость, с которой изменяется температура воздуха при подъеме. В среднем падение температуры равно 0,6° С на 100 м подъема, но время от времени эта величина изменяется. Предположим, что вы поднимаетесь вертикально в атмосферу с прибором, позволяющим наблюдать изменение температуры с высотой. Например, вы начинаете подъем от уровня моря при температуре 15° С и, поднявшись на 1000 м, наблюдаете на этой высоте температуру в 10°. Кроме того, по вашим наблюдениям изменение Рис_ 15_ температуры во время подъема происходило равномерно. Общее изменение в 5° С на 1000 м, или 0,5° С на 100 м, называется наблюдаемым температурным градиентом. Рис. 17. Рассмотрим теперь изменения, происходящие в изолированной массе воздуха, когда она целиком поднимается в окружающей м мм 5400 ---- А 75,8 5/00 ---- -f- 76,3 4800 ---- -4- /6,9 4500 --- •О -*- 1 /7,4 4200 ---- .ез 3 ~f- <*> 18,0 3500 ---- а- -Hf - § 18,6 3600 ---- •$- -+- '! 19,2 3300 ---- ? -f~ § 75,7 3000 --- § -H § 20,4 2700 ---- ё "- -+- 1Са 21,0 2400 ---- 5 - \- 3; f / 2/56 --- * \- § * 18 /87" ---- -§ --- 1 --- f /493 --- § а •Ss ?- § 3 8 >, //75 ---- "s ) --- I § 868 --- [ 1 31 •n - ?- ^ 570 :§ 2. ?._ 2 39 28? --- * --- Уровень моря 21 ? Величина под?. !&Ш,С0С твет- ствующая па Эению дс шения на 25 мм рт. с т. , цвет нивает- S3. о высота и Рис. 16. 1 Его называют "сухоадиабатическим градиентом". - Ред. - 26 - Без добавления или потери тепла (т. е. воздуха, содержащего при любой температуре максимально возможное количество влаги) температурный градиент равен не 1°С на 100 м, а примерно половине этой величины. Рис. 18. На этом рисунке вы можете заметить, что изолированная масса воздуха, поднятая вертикально вверх, расширилась и охладилась при сухоадиабатическом температурном градиенте (1° на каждые 100 м подъема). Вы также заметите, что окружающий воздух случайно имеет наблюдаемый температурный градиент, равный 1°С на каждые 100 м подъема. Ввиду равенства температур поднимающегося воздуха и окружающего воздуха плотность их будет одинакова, поэтому изолированная масса воздуха не будет иметь тенденции подниматься или опускаться. Такое состояние называется безразличным равновесием и иногда наблюдается в атмосфере. Рис. 19. Наблюдаемый температурный градиент воздуха в этом примере равен только 0,5° С на 100 м. Это значит, что если изолированная Рис. 17. безразличное равновесие (Адиабатическое изменение) Воздушная 15°С (Примеру X 4- 4- Устойчивое равновесие железо /5"С Неустойчивое равновесие 12 "и Тенденция массы, ' воздушной ^подъему' А\ т 15°С Рш;. 1". Рис. 19. •27 - РИС. 20 масса ненасыщенного воздуха будет поднята так же, как на рис. 17, она охладится при сухоадиабатическом температурном градиенте, равном 1° С на 100 м, и будет стремиться опуститься (на рисунке эта тенденция изображена в нарочно преувеличенном виде тонущим железным шаром), так как воздух будет все время холоднее, а следовательно, и плотнее окружающего воздуха. Это состояние называется устойчивым равновесием. Рис. 20. Если наблюдаемый температурный градиент в свободной атмосфере равен, например, 2° С на 100 м подъема, то картина будет обрат-на той, которую мы имели на рис. 19. Поднимающаяся масса воздуха будет охлаждаться при сухоадиабатическом температурном градиенте, равном 1°0 на 100 м, и, оставаясь все время теплее и легче окружающего воздуха, будет подниматься, как пробка в воде. Это состояние называется неустойчивым равновесием (состояние атмосферы, которое во время полета так же не понравится вам, как и бестолковому Джо). Рис. 21. Здесь обычные кривые, характеризующие изменение температуры с высотой; температуры отложены по абсциссе, высоты отложены по ординате. Они показаны здесь в виде прямых ради наглядности объяснения; на самом деле они могут быть как прямыми, так и кривыми. Вы видите, что сухоадиабатический градиент остается постоянным - равным. 1° С на каждые 100 м. Для устойчивого равновесия наблюдаемый температурный градиент должен быть меньше сухоадиабатического градиента. Если в атмосфере наблюдается вертикальный температурный градиент такого типа и если изолированная масса воздуха будет, например, поднята 7°С на ЮОм Температурный градиент при неустойчивом равновесии 4 -300 ь-200 Г I I ЮОм -4° -я° -2" -1° Температура____ Рис. 21. -28 - Воздух теряет бООмалых калории пар ^оздух получает 600 малых калорий Рис. 22. над горой внезапным горизонтальным порывом ветра, воздух опять опустится, как только прекратится действие приложенной к нему силы. Кривая, изображающая неустойчивое равновесие, носит характер, обратный характеру только что описанной кривой. Рис. 22. Прежде чем продолжать рассмотрение явлений погоды, я хотел бы, чтобы вы твердо запомнили, что, когда вода испаряется в воздух, на превращение каждого грамма воды в пар затрачивается около 600 малых калорий (единиц тепла). Обратно, когда пар конденсируется в воду, на каждый грамм получающейся воды освобождается и выделяется в воздух около 600 малых калорий. i P и с. 23. Теперь внимательно следите за :моими рассуждениями, так как мы начинаем углубляться в существо вопроса. Вам часто придется наблюдать в атмосфере вертикальный температурный градиент, обусловливающий устойчивое равновесие в свободном воздухе, пока этот воздух не насыщен. Но из наших предыдущих рассуждений вы помните, что, когда поднимающаяся масса воздуха дойдет путем адиабатического охлаждения до насыщения, скорость охлаждения уменьшится благодаря выделению теплоты при конденсации, как указано на рис. 22. Поэтому градиент становится равным примерно половине сухоадиабатического градиента, т. е. около 0,5° С на каждые 100 м подъема. Эта величина охлаждения воздуха после насыщения изменяется в зависимости от содержания влаги, а следовательно, и от температуры насыщенного воздуха. На рис. 14 мы видели, что чем выше температура воздуха, тем больше влаги (по весу) он может содержать. Вл шноне уетойч ивость Г*\ •f - Воздух вь дез прилоь пив Cnodt чения мел имается мической 4 X 1 Теплее, vet силы А . | J 1 3 г Воздух ни" если оак ниче подни \ <е С опуска умствует 1кая сипа, мающая ег N- окружают воздух ^" е/ШиКХ м&га-\\ \ 0 Ш-~^ Г'ВозЪ \ м /неуал Л -*V-c -воздуха От А до В не насыщен • ч Устойчив -4 0° -3 о° -г 0" 1 0° С г -п Г Темпер jamypa (°С ) - *• Л Job г - сухоад иабатиче ский град иент А tof - наблп даемый темпера! пурный гр адиент Б- С-Н -D-E - ел атноадиа батичесн ий градш чнт Рис. 23. - 29 - Линия AF на рис. 23 представляет наблюдаемый вертикальный температурный градиент, который меньше сухоадиабатического градиента. Отрезок АВ представляет адиабатический градиент - скорость, с которой охлаждается при подъеме ненасыщенный воздух. Линия BCHDE (кривая адиабатического температурного градиента насыщенного воздуха - • так называемого влажноадиабатического градиента) указывает скорость охлаждения поднимающейся массы воздуха после насыщения. Как видно из диаграммы, поднимающаяся масса воздуха охлаждается при сухоадиабатическом градиенте (1° С на 100 м), пока не достигнет точки В. От В до С охлаждение происходит при влажноадиабатическом градиенте для насыщенного воздуха (около 0,5° на 100 м). До точки С поднимающийся воздух все время остается холоднее окружающего воздуха, следовательно, воздух будет находиться в состоянии устойчивого равновесия, как показано на рис. 19. От С до 1) кривая, изображающая скорость охлаждения поднимающегося воздуха, проходит вправо от кривой наблюдаемого температурного градиента атмосферы (AF); это показывает, что поднимающийся воздух теплее окружающего воздуха. А вы знаете (рис. 20), что это состояние является состоянием неустойчивого равновесия. Вы видите на диаграмме, что по мере уменьшения содержания влаги в воздухе скорость охлаждения насыщенного воздуха увеличивается; происходит это просто потому, что конденсируется все меньшее и меньшее количество водяного пара, а значит, поднимающаяся воздушная масса получает все меньшее количество тепла. С уменьшением содержания влаги кривая все больше приближается к кривой сухоадиабатического градиента, который установится снова после того, как сконденсируется вся влага, содержащаяся в поднимающемся воздухе. До точки С для подъема воздуха требуется какая-то механическая сила, например, влияние горной вершины или давление более плотного воздуха, так как воздушная масса находится в состоянии устойчивого равновесия, т. е. тяжелее окружающего воздуха. Выше С воздушная масса теплее окружающего воздуха. От С до D - второй точки пересечения кривых - воздушная масса поднимается самостоятельно, так как она находится в неустойчивом равновесии. Но, кроме того, ее подъем до точки D будет ускоренным с наибольшим ускорением в точке Н, как того можно было ожидать, рассуждая логически, так как в этой точке кривые дальше всего расходятся одна от другой; а это значит, что в точке Н наблюдается наибольшая разница в температуре и плотности между поднимающейся воздушной массой и окружающим воздухом. Когда наблюдаемый вертикальный температурный градиент атмосферы находится между градиентом -"30 - сухого воздуха и градиентом для насыщенного воздуха, как показано на диаграмме, - налицо "влажнонеустойчивость". Кроме того, в воздушной массе, непрерывно поднимающейся с возрастающей скоростью, возникают конденсация, осадки и облака. Позднее, когда мы будем говорить об опасности полетов во время грозы, я еще вернусь к этому кажущемуся повороту от устойчивости к неустойчивости. Умение распознавать состояние влажнонеустойчивого равновесия воздуха имеет большое значение для прогноза погоды, так как это состояние свидетельствует о вероятном наличии в облаках мощных восходящих потоков, вызывающих сильные воздушные возмущения (турбулентность). Прежде чем продолжать, я укажу, что атмосферное давление измеряется не только в миллиметрах или дюймах ртутного столба, но и в миллибарах, причем 1 мм рт. ст. равен 1,333 миллибара (мб) при 0° С 1. При объяснении последующих диаграмм мы будем брать для сравнения высоту, соответствующую атмосферному давлению в 1000 мб (750 мм рт. ст.). На практике целый ряд величин принято относить к уровню, соответствующему давлению в 1000 мб. Рис. 24. Когда воздух нагревается адиабатически, при увеличении давления и уменьшении объема без приобретения или потери тепла, температура поднимается. Но если воздух охлаждается адиабатически (вследствие уменьшения давления на данную изолированную воздушную массу и увеличения ее объема), температура падает. Уровень давления, применяемый в практической метеорологии для определения некоторых величин, будет, как я только что сказал, уровнем, соответствующим 1000 мб. На диаграмме поясняется понятие "потенциальной" температуры воздушной массы в точке А. Посмотрим, что получится, если в точке А, которая находится на уровне, соответствующем 800 мб, будем повышать температуру при сухоадиабатическом температурном градиенте (не подумайте только, что сам воздух при этом 1 В международной службе погоды принято выражать давление в миллибарах. Давление, равное 1 миллиону дин на 1 см2 поверхности, называется "бар". Одна тысячная бара называется "миллибар". Нормальное давление на уровне моря, 760 мм ртутного столба, соответствует 1013,2 миллибар. - Ред. МО 800 900 Воздух из А опускается по адиабате в В Потенциальная температура в В 1мм = 1,333 миллибарам ''ЗьХ ---------------•?, 1азЗушК1й 1ППП '""" ' "*'*•" 1Г.Ш1..И." idf/u*,p л" ^ / \ MOljCO- WOO------------------ -#Vv_ji-'---- (750мм рт.ст.) ^\ ^Vr-si 1050 ^першпура:-=:=^-~В5здух1Га 1гшднйм~аёт?я^~~ _____ __1 по адиабате в В Рис. 24. - 3 Т - - Воздух в безразличном •* равновесии \ Потенциальная \^. темп, постоянна с высотой 3 - Ю50м6.------- Температура-*" Ц •&\ Воздух устойчив Наблюдаемый градиент меньше адиабатического SVb 5" ^ ^Потенциальная темп. *Я"0иге\\\ увеличивается > ' ^ v°" \ с высотой 1\\\\ 1ч\Ч\ ?u вы увидите, что потенциальная температура с увеличением высоты уменьшается. А теперь слушайте внимательно! Р и с. 28. Этот рисунок изображает теоретический случай конвекции (вертикального движения) и конденсации в атмосфере. Для объяснения того, что происходит в атмосфере, я беру здесь крайний случай. Конвекция этого типа назы- Леди снег (в воздухе) (Переход пара в снег) В/южноадиабатический градиент ~--'J лед (Вода, поднятая и замерзшая) es сэ S OQ темп.О°С Вода (в воздухе) Влажно-'JJ- адиабатический градиент Ненасыщенный Насыщение достигается здедь Сухоадиабатический градиент Температура- Обратимый (с сохранением всей влаги) процесс нонвекции 1'пе. •>$. 3 Полеты в облаках - 33 - вается "обратимым" процессом или, как мы будем называть его, процессом "с сохранением всей влаги". Основным свойством этого процесса является то, что во время подъема и конденсации, замерзания и сублимации (превращения пара в лед) вся влага (вода и лед) сохраняется в восходящей воздушной массе. Во время "стадии льда" или "стадии града" добавочное количество тепла, отдаваемое воздуху замерзающей водой, оказывается достаточным для того, чтобы помешать понижению температуры, пока вся содержащаяся в воздухе вода (не водяной пар) не замерзнет. Во время последней стадии пар превращается непосредственно в лед и снег, минуя стадию образования воды, так что температурный градиент приближается к обычному влажноадиабати-ческому температурному градиенту (градиенту для насыщенного воздуха). Проследим теперь за подъемом воздуха и соответствующей ему кривой температуры. В точке А воздух содержит влагу, но не насыщен. По мере его подъема он охлаждается при сухоадиабатическом градиенте до точки, в которой достигается насыщение. От этой точки вверх (считая, что точка насыщения выше точки замерзания) насыщенный воздух будет охлаждаться при влажноадиабатическом градиенте, сохраняя всю конденсированную воду, как показано в середине рисунка слева. Непрерывное падение температуры при дальнейшем подъеме воздуха охладит воздух с содержащейся в нем водой до температуры замерзания. Вода в воздухе должна замерзнуть; предположим, что, пока вода замерзает, температура будет постоянной и равной 0° С в течение подъема, как было'объяснено выше и как показано в середине рисунка справа. После того как вся вода, содержащаяся в воздухе, замерзнет, температура снова начнет непрерывно падать при влажноадиабатическом градиенте, пока весь содержащийся в воздухе водяной пар не сконденсируется в точке В. При этом процессе можно, как вы видите, пройти через все стадии в обратном направлении по кривой от В до А, так что, теоретически, воздушная масса вернется в точку А при той же температуре и с тем же содержанием влаги, как до конвекции. Конечно, состояние, подобное только что описанному, не существует; мы рассуждали чисто теоретически. Бестолковый Джо может подумать, что воздушные массы поднимаются и опускаются с кусками льда, заключенными в них! Но мы с вами разбираемся в этом лучше. Рис. 29. В процессе конвекции другого типа, называемого "необратимым" или "псевдоадиабатическим" процессом (мы будем называть его процессом "с потерей всей влаги"), вы заметите,что вместо того, чтобы удерживать во время конвекции конденсированную влагу, воздушная масса теряет всю влагу. Это - другой крайний случай, который мы приводим, чтобы помочь вам уяснить себе процессы конвекции и конденсации в атмо- - 34 - Снег (Вйажноадиабатичсскии градиент) D ----- О Вся влага выпала J При достижении точки замерзания воздух не содержит воды -поэтому стадия града отсутствует Температура Необратимый (с потерей влаги) процесс конвекции Рис. 29. сфере. Если воздушная масса поднимается от точки А, то, пока она не насыщена, ее температура будет падать при сухоадиабатическом градиенте. По достижении точки насыщения, указанной на рисунке, этот воздух продолжает подниматься и охлаждаться при влажноадиабатическом градиенте (помните, что мы не говорим об окружающем воздухе). В течение этого периода, пока температура воздуха выше точки замерзания, вода по мере конденсации будет выпадать из воздуха, как показано на рисунке слева. Поэтому, когда температура упадет до точки замерзания, адиабатическая кривая для насыщенного воздуха не будет прервана кривой постоянной температуры по той простой причине, что в воздухе не осталось больше воды, которая могла бы замерзнуть, так как она вся выпала по мере конденсации. Переход совершается из "стадии воды" (или "стадии тумана") в "стадию снега" с осадками, выпадающими в виде снега при температурах ниже точки замерзания, как показано в левом верхнем углу рисунка. Достигнув точки В, воздух будет абсолютно сух, так как не содержит ни водяного пара, ни продуктов конденсации. Поэтому воздушную массу нельзя опустить обратно в точку А по кривой В А. Всякое понижение воздушной массы вызовет сухоадиабатические изменения, так как воздух абсолютно сух. Посмотрим, что получится, если температуру в точке В будем повышать при сухоадиабатическом градиенте до точки С, находящейся на том же з* 35 - уровне, что и А. Температура воздуха в точке С будет гораздо выше, чем она была в точке А, так как температура повышалась гораздо быстрее, чем она падала во время подъема из А в В. И здесь имейте в виду, что движение воздуха происходит не по наклонной линии вверх или вниз, как можно было бы заключить из чертежа; стрелки поставлены только для наглядности. Температура в точке С называется "эквивалентной" температурой. Это название происходит от того, что эта температура равна той, которая получилась бы, если бы вся заключающаяся в воздухе скрытая теплота конденсации пошла на повышение температуры воздуха. При процессе "с потерей всей влаги" эта теплота сообщается воздуху благодаря конденсации при конвекции, и, когда воздух приходит в точку В, он потенциально теплее, чем был в точке А. Поэтому, если потенциально более теплый воздух опустится адиабатически на прежний уровень, он, естественно, будет иметь более высокую температуру, которая в данном случае и будет эквивалентной температурой. Запомните: эквивалентной температурой называется та температура, которая получается, как указано выше, для первоначального уровня воздуха, причем этот уровень может соответствовать любому уровню атмосферного давления. Имеется еще одна важная величина, требующая объяснения; это - "эквивалентно-потенциальная" температура, или та температура, при которой масса сухого воздуха, находящаяся, скажем, в точке В, будет адиабатически переведена на уровень, соответствующий 1000 мб атмосферного давления. Вы понимаете, в чем дело? Тогда как эквивалентная температура может относиться к любому уровню давления, лишь бы это был первоначальный уровень, эквивалентно-потенциальная температура должна быть отнесена к уровню, соответствующему 1000 мб. Если температуру в точке С привести адиабатически к уровню, соответствующему 1000 мб, получившаяся температура в абсолютных градусах и будет эквивалентно-потенциальной температурой. Эквивалентная температура так же относится к эквивалентно-потенциальной, как фактическая температура к потенциальной. Другими словами, приводя фактическую температуру к уровню, соответствующему 1000 мб, мы получаем потенциальную температуру, Приводя эквивалентную температуру к уровню, соответствующему 1000 мб, получаем эквивалентно-потенциальную температуру. Вы уже знаете, что потенциальная температура остается неизменной при адиабатических изменениях насыщенного воздуха. Теперь вы видите, что эквивалентно-потенциальная температура остается неизменной при адиабатических изменениях как насыщенного, так и ненасыщенного воздуха. Вам не придется - 36 - слишком напрягать свое воображение, чтобы понять, как ценно это последнее свойство для метеоролога при определении различных типов воздуха, так как у холодного воздуха с низкой удельной влажностью будут низкие значения эквивалентно-потенциальной температуры, а у теплого воздуха с высокой удельной влажностью - высокие значения эквивалентно-потенциальной температуры. Благодаря такому свойству эта величина может служить характеристикой типа изучаемого воздуха. Советую вам несколько раз перечитать эти положения, чтобы хорошо понять их, так как они составляют существенную часть прикладной метеорологии, и вы должны основательно освоиться с ними, прежде чем приступить к дальнейшему изучению предмета. Вы уже знаете о местных незначительных перемещениях воздушных масс и о динамике их подъема и опускания в свободном воздухе. При перемещении крупных воздушных масс на большие расстояния масштаб всех явлений значительно возрастает. Крупные воздушные массы часто поднимаются и опускаются в виде обширных слоев. Часто наблюдается также, что, пока слой воздуха не насыщен влагой и находится в покое, он устойчив (как бы дремлет). Падение температуры внутри этого слоя в направлении снизу наверх меньше адиабатического. Однако, если относительная влажность внутри слоя уменьшается по направлению к его верху, нижние части слоя при подъеме насыщаются (благодаря охлаждению при расши< рении) раньше, чем верхние. После насыщения охлаждение нижних частей слоя идет при влажноадиабатическом температурном градиенте, т. е. медленнее, чем охлаждение при сухоадиабатическом градиенте; между тем верхние слои, в которых насыщения еще не произошло, будут продолжать расширяться с большим сухоадиабатическим градиентом, пока в свою очередь, так же не достигнут насыщения. Рис. 30. Внимательно посмотрите на рисунок. Слой ненасыщенного воздуха, ограниченный снизу давлением в 1 000 мб, а сверху давлением в 900 мб, имеет наблюдаемый вертикальный температурный градиент АБ. Воздух находится РИС. зо. Мб А Слой воздуха А-В А " переносится в А'-В' \ \ В' /<-totyu0"M..?\4 В охлаждается при сухо- (ig?K$\^ адиабаттесном градиенте -^увеличения '"Щ ХчА> С' и лривдажтадцаба-- \^igaduaaoa-:y Х\^гяш?вшм" градиенте ,, 80В - 1 TX /L А охпатва?Л1ся\ от " § Off) Tipu вла/кноаоиаоа-*. Л . 0 тическом ерадиеите\ 1 1 f A f от С во А' ^В ВоздуХ & учи >*- /№?S\ А " э/"°" стадии '^однимает 1 наказ \ома/кдается пои сухо- Ч\ ся ЧютойчшаяуадцабатичЕском градиенте^. /ллл ^^^__^/ достигая насыщения а С ^^ --- Температура --- *• д Конвективная неустойчивость - 37 - в устойчивом равновесии, так как его вертикальный температурный градиент меньше сухоадиабатического. Весь слой поднимается так, что давление внизу его становится равным 800 мб, а давление вверху - 700 мб. Относительная влажность в А выше, чем в В, так что адиабатическое охлаждение вызовет насыщение в точке А, когда она перейдет в точку С. От С до А скорость охлаждения равна скорости охлаждения насыщенного воздуха. Нижняя граница слоя, находившаяся в А, останавливается в А'. Рассмотрим теперь точку В. В точке В более низкая относительная влажность заставляет поднимать эту точку на более значительную высоту, чтобы получить достаточно низкую температуру для насыщения. На рисунке точкой насыщения будет С'. От С' до В', точки остановки воздуха, находившегося первоначально в В, охлаждение происходит со скоростью охлаждения насыщенного воздуха. Теперь отметим вертикальный температурный градиент от А' до В'. Он больше адиабатического, так как воздух насыщен и стал неустойчивым. До подъема вертикальные движения (турбулентность) внутри слоя были ограничены, так как он был устойчивым. Но после подъема переход в состояние неустойчивого равновесия значительно усиливает вертикальные движения внутри слоя. Умение распознавать это свойство "конвективной неустойчивости", особенно присущее воздушным слоям, чрезвычайно важно для вас и для метеоролога при определении того, какую погоду принесет подъем крупных масс исследуемого вами воздуха. Воздух может подниматься от различных причин: под влиянием местности и при взаимодействии различных по своим свойствам воздушных масс. Рис. 31. На рис. 16 было показано, что фактическое расстояние, на которое надо переместиться вверх, чтобы получить данное падение атмосферного давления, увеличивается с высотой. Посмотрите теперь на рис. 31. Вы видите, что разность высот, соответствующая падению давления от 800 до 700 мб, меньше, чем разность высот, соответствующая падению давления от 600 до 500 мб. Это оказывает большое влияние на изменения, происходящие внутри слоев воздуха при их вертикальном перемещении. В левой части рисунка прерывистой линией указан адиабатический градиент для сухого (ненасыщенного) воздуха. Начиная слева, рассмотрим сначала слой воздуха между 500 и 600 мб с температурным градиентом ВС. Предположим, что этот слой опустится так, что давление у его верхней поверхности будет 600 мб, а у нижней 700 мб. С нагревается адиабатически, опускаясь в точку Са. В нагревается адиабатически, опускаясь в точку Д>. Если бы расстояния, пройденные этими точками, были равны, температура изменилась бы на одну и ту же величину. Но разность - 35 - %, NS^A 0asttSffся **\3^-???--*йя" аизиух Хлож paexotecuu боздуха,т.к. лсрыиачальный яемлера- .турньщг--- . адиабатический В0 Опускание из В-С до В0-С0 ])д Опускание из D-E делает первоначально устойчивый So Da-?0 делает свой более устойчивым неустойчивый слой _____________ менее неустойчивым Рис. 31. высот, соответствующих давлениям 500 и 600 мб, больше разности высот, соответствующих давлениям 600 и 700 мб. Поэтому С нагреется больше, чем В, так что слой ЕС, находившийся в состоянии устойчивого равновесия, станет еще более устойчивым, опустившись в положение ад. Вторая температурная кривая DE относится к слою, находящемуся в состоянии неустойчивого равновесия. D опускается в точку D0,a,E - B точку Е0, нагреваясь адиабатически. Как сказано выше, вертикальное расстояние от Е до Е0 больше, чем от D до Д>. Е нагревается больше, чем D, так что получившаяся кривая DQE0 соответствует менее неустойчивому равновесию воздуха. Третья температурная кривая FG соответствует безразличному равновесию ненасыщенного воздуха (мы сейчас рассматриваем только ненасыщенные слои), так как наблюдаемый вертикальный температурный градиент равен сухоадиабатическому. Перемещение из F в FQ и из $ в G0 не вызовет изменений в состоянии равновесия воздуха, так как обе точки нагреваются адиабатически по кривой, соответствующей наблюдаемому вертикальному температурному градиенту. Состояние безразличного равновесия удержится. Из этого рассуждения запомним, что опускающиеся слои воздуха становятся более устойчивыми. Может быть, вы заметили в одном из своих полетов, наблюдая за термометром для наружного воздуха, что температура вместо того, чтобы понизиться, увеличилась при наборе высоты. Это явление называется "инверсией". Инверсии имеют большое значение для прогноза погоды, и вы должны ознакомиться с условиями их образования и сохранения. А сейчас отметим, что инверсия усиливается при опускании воздуха. - 39 Инверсия температуры ч 5 сэ о 5 -Q Спокойный, устойчивый воздух " Верхняя граница "~ турбулентного слоя - Турбулентность I *• V" Температура A-D-E- температурный градиент до начала турбулентности B-G-D-E- тоже,после продолжительной турбулентности Рас. 32. Рис. 32. Продолжительная, турбулентная конвекция (вертикальные движения воз-духа малыми струйками) вызывает основательное перемешивание воздуха в слоях, охваченных этими вертикальными движениями. Как было показано на рис. 26, потенциальная температура в свободной атмосфере в большинстве случаев повышается с увеличением высоты. Если в каком-либо слое воздуха возникает турбулентность, воздух, опускающийся с верхней границы турбулентности, подойдет к нижней ее границе более теплым, чем воздух, первоначально находившийся на нижней границе (как точка Т), опустившаяся в D0, на рис. 26). На рис. 32 воздух, поднимающийся с малой высоты в верхние части слоя турбулентности, будет холоднее воздуха, опустившегося вниз. Вы можете представить себе, что продолжительная турбулентность стремится установить в слое турбулентности адиабатический температурный градиент. Температурный градиент внутри слоя турбулентности (адиабатический) будет больше, чем температурный градиент воздуха, лежащего непосредственно над слоем турбулентности, так что при подъеме от верхней границы турбулентности в более спокойный вышележащий воздух будет наблюдаться повышение температуры. На рисунке кривая АЕ изображает наблюдаемый температурный градиент до возникновения турбулентности. После продолжительного обмена воздуха между нижней и верхней границами слоя турбулентности температурный градиент изменяется, как показано на рисунке прерывистой линией ВС. Этот температурный градиент равен или почти равен адиабатическому. Воздух над точкой С, не затронутый турбулентностью, сохраняет прежний температурный градиент DE. Район от С до I), в котором наблюдается повышение температуры, называется "инверсией". Непосредственное значение этого явления заключается в том, что, летя над слоем турбулентности, вы будете находиться в спокойном воздухе, тогда как полет под инверсией сопровождался бы "болтанкой". Другим очень важным последствием инверсии этого типа является ее влияние на образование низких облаков. . . - 40 - Инверсия, вызванная опусканием воздуха ' оз верхних слоев Медленно опускающийся (нагревающийся) /, воздух \ \ / | 1 \ V D ^ ь ^ - Инверсия (А -В) Турбулентный! слой li.iibii-j ). 'емпература^ Рис. 33. Рис. 33. Вы уже знаете из рис. 31, что опускающиеся слои воздуха становятся более устойчивыми благодаря адиабатическому нагреванию. В холодных воздушных массах, наличие которых указывается большими областями высокого давления, наблюдается медленное опускание воздуха, так называемое "оседание", особенно в верхних слоях. Это постепенно распространяющееся опускание и адиабатическое нагревание воздуха обычно не доходит до уровня земли; оно доходит лишь до верхней границы слоя турбулентности, как указано на рис. 33. Этот понижающийся воздух, который, как сказано выше, имеет более высокую потенциальную температуру, чем нижележащий воздух, дойдет до верхней границы слоя турбулентности при гораздо более высокой температуре, чем температура воздуха внутри слоя турбулентности. Кривая АВ на рисунке указывает зону инверсии, или повышения температуры, при подъеме. Влияние этого явления на полет объяснено в предыдущем абзаце. Сочетание турбулентности с опусканием (оседанием) воздуха, создающее инверсию, может вызывать значительное повышение температуры в зонах инверсии. Зимой можно нередко наблюдать разницу температур в 10-15° С. Попутно заметим, что, несмотря на то, что многим из наших рисунков придан наглядный вид, они являются воспроизведениями диаграмм, построенных по фактически полученным данным. Рис. 34. Ночью земля охлаждается, излучая тепло в пространство. В ясные ночи, когда нет облаков, отражающих тепло обратно к земле, охлаждение усиливается. Воздух, соприкасающийся с охлаждающейся землей, естественно, тоже охлаждается. Таково, например, явление контактного охлаждения воздуха, прилегающего к земле при поземном тумане. Как показано на рис. 34, температурный градиент, наблюдаемый в воздухе, по мере охлаждения земли изменяется. В 22 часа воздух находится в состоянии устойчивого равновесия, но инверсии еще не происходит. У поверхности земли наблюдается легкая дымка. В 2 часа охлаждение воздуха, соприкасающегося с землей, вызывает развитие инверсии между охлажденным воздухом и сравнительно более теплым вышележащим воздухом. 41 - Рис. 34. Наблюдается более густая дымка. К 4 час. земля еще более охладится, к 6 час. охлаждение станет еще большим, причем слой охлаждающегося воздуха станет толще, и появится поземный туман, сильно уменьшающий видимость у поверхности земли. Вы помните, что точкой росы называется температура, до которой должен быть охлажден воздух, чтобы быть насыщенным влагой до предела. Легко понять, что во время ночного охлаждения прилегающий к земле воздух может охладиться до точки росы, что приведет к конденсации влаги в туман. При легком ветре слой поземного тумана будет более мощным, чем в совершенно тихую ночь, так как возникающая при этом незначительная турбулентность вызовет циркуляцию большего количества охлаждающегося воздуха. В совершенно тихую ночь слой тумана будет очень тонким. Подобные условия представляют известную опасность, правда, не при полете, но при посадке. Видимость часто значительно уменьшается, временами падая до нуля. После восхода солнца, когда температура земной поверхности начнет повышаться, инверсия у поверхности земли прекращается, и поземный туман рассеивается. Рис. 35. Дальше, при рассмотрении атмосферных фронтов, вы узнаете, что холодный плотный воздух подтекает под теплый, более легкий воздух или вытесняет его. Другими словами, холодный воздух действует как клин, по которому поднимается теплый воздух. Как показано на рис. 35, на котором видно, как теплый воз- Ннверсия вследствие натекания теплого воздуха на холодный Более теплый воздух ___-:^ - *::Z---- А Б / о Гемл.+ /.5°С ц f Темп.* 7,5 "С |---1 /1.-,^Н Изменение в этой зоне] Холодный воздух Температура - - Рис. 35. - 42 - Усиление инверсии ЯСНО \^Нагрев лучеиспусканием ---- --•"^-" mrfr^jf-^л.-^.-.^J^T^J-"-'-b-j.s" i^t -•-" - I •-- ' •*-* |Ц^ул^ябш%^^ J, Температура^ Рис. 36. дух протекает над холодным, наблюдается повышение температуры при подъеме из нижнего слоя холодного воздуха в верхний теплый. В нашем примере температура повышается с 1,5° до 7,5° С в зоне инверсии. Повышение температуры на такую и даже большую величину наблюдается нередко. Важное различие между инверсией этого типа и рассмотренными выше заключается в том, что там, где теплый воздух натекает на более холодный, происходит увеличение содержания влаги (удельной влажности), тогда как при инверсиях ранее описанного типа повышения удельной влажности обычно не бывает. Значение этого явления для полетов заслуживает более подробного рассмотрения, которое последует ниже. Рис. 36. Лучеиспускание из воздуха в пространство, если рассматривать его как причину инверсии, ничтожно мало. Лучеиспускание этого типа незначительно. Но, как показано здесь, под нижней границей уже возникшей инверсии может образоваться скопление посторонних частиц. Эти частицы (дым, пыль и т. д.) поднимаются до нижней границы инверсии находящимся под ней турбулентным воздухом и распространяются вширь. Лучеиспускание этого богатого посторонними частицами слоя А вызывает усиление инверсии. Разница между сухо адиабатическим температурным градиентом и наблюдаемым вертикальным температурным градиентом заключается в том, что первый является величиной постоянной. - 43 - Глава IV ИСТОРИЯ ЖИЗНИ ВОЗДУШНЫХ МАСС И ИХ РАСПОЗНАВАНИЕ Если бы над обширными районами все.время держался воздух с неизменяющимися свойствами, перемены погоды были бы очень незначительными, а объем задач, связанных с прогнозом погоды и полетами, значительно сократился бы. К счастью, с большинства точек зрения и, к сожалению, с некоторых других точек зрения существует непрерывное перемещение воздуха, свойства которого не остаются одинаковыми. Иногда это перемещение помогает нам, в других случаях мешает. Чем лучше вы будете знакомы с разными типами воздуха и с погодой, связанной с каждым из них, а также с взаимодействием между разными типами, тем лучше и безопаснее вы можете планировать свои полеты. . : . : Рис. 37. Вы, вероятно, много слышали за последнее время о "воздушных массах" и задавали себе вопрос, что значит это выражение. Попросту говоря, воздушная масса - это большое количество воздуха, приблизительно однородного строения в горизонтальном направлении. Другими словами, в воздушной массе величина удельной влажности или потенциальной температуры приблизительно одинакова для точек А и В (вспомните рис. 24). Пробыв более или менее неподвижно над обширными районами суши или воды, воздуш- Пример: удельная влажность и потенциальная температура примерно одинаковы в Айв В ,В 5 м Воздушная масса •От 500 до5000км I IN3 Рнс. 37. ные массы в конце концов принимают свойства этих районов (точно так же будет с вами, если вы посидите довольно долго на глыбе льда). Другими словами, воздух над арктическими областями становится - 44 - очень холодным, а воздух, например, над Мексиканским заливом - очень теплым и влажным. Области, вызывающие большие изменения в находящемся над ними воздухе, называются "областями формирования" '. Таким образом, область формирования - это район, в котором притекший туда воздух медленно приобрел свойства новой окружающей его среды. Изменения, происходящие в воздухе, который продолжительное время находится над областью формирования, имеют существенное значение при изучении погоды: а) в области формирования, б) внутри воздушной массы, когда она удаляется от этой области в другие и в) между воздушными массами разного типа, когда они взаимно влияют одна на другую. Вы легко поймете, что было бы весьма удобно иметь какое-нибудь средство определения типа каждой воздушной массы. Прежде всего надо найти свойство или величину, которая изменилась бы незначительно при изменении свойств воздуха во время его движения от области формирования. Такое свойство (или характеристику) можно было бы назвать "консервативным", так как оно стремится оставаться почти неизменным. Фактическая температура (та, которую показывает ваш термометр) изменяется очень значительно и поэтому не может быть использована в качестве постоянного свойства, хотя в практической метеорологии, при наличии большого числа наблюдений, она имеет большое значение, особенно если наблюдают за путями движения воздушных масс по картам погоды, составленным через определенные промежутки времени. Относительная влажность чрезвычайно изменчива. Изменения температуры, испарение и осадки вызывают соответствующие изменения в относительной влажности. Абсолютная влажность изменяется в значительной степени под влиянием изменений температуры, давления и объема, испарения и осадков. Удельная влажность является более постоянной величиной. Она изменяется с приобретением или потерей влаги воздухом. Хотя удельная влажность изменяется под влиянием испарения и осадков, изменения происходят более постепенно, чем изменения вышеприведенных свойств. Потенциальная и эквивалентно-потенциальная температуры являются достаточно постоянными свойствами воздушной массы. При конвекции (вертикальном движении) потенциальная температура некоторого объема воздуха остается неизменной, пока воздух остается ненасыщенным. После насыщения потенциальная температура постоянно меняется из-за непрерывного изменения вертикального температурного градиента внутри под- 1 Как правило, это - области устойчивых антициклонов, где давление у земной поверхности повышенное и движение воздуха относительно медленное. - Ред. - 45 - Воздушная масса / | о 9 9 9 9 о JaatKHOcmb увеличивается V-ft-fb-t-*---^ " -^^лвагг / Инверсия температуры нимагощего воздуха. Эквивалентно-потенциальная температура некоторого объема воздуха постоянна при конвекции как в ненасыщенном, так и в насыщенном воздухе. По мере приобретения опыта вы 38- глубже познакомитесь с изменениями, происходящими в воздушной массе при ее горизонтальном движении из области формирования в районы с разнообразными свойствами поверхности. Я могу только 1ис вкратце ознакомить вас с основными 3S' типами могущих произойти изменений; где и когда эти изменения происходят в каждом отдельном случае, вам придется находить самим путем наблюдения и анализа не только самого воздуха, но и поверхностей, над которыми он дви-Р4и0с- жется. Определенные сведения об этих изменениях получаются на основе наблюдений 'за ветром, температурой, относительной влажностью и давлением в верхних слоях воздуха. По этим основным величинам вычисляются более постоянные свойства воздуха, 'как то: удельная влажность и эквивалентно-потенциальная температура, которые сообщаются вам и метеорологу для определения погоды, ожидающей вас в полете. Когда только возможно, обращайтесь за советом к метеорологу, так как метеоролог имеет под руками в форме сводок сведения, добывание которых потребовало бы от вас слишком много времени. Следующие рисунки изображают в общих чертах и безотносительно к типам воздушных масс изменения, происходящие в воздушных массах после некоторых воздействий. Внимательно изучите эти рисунки. Рис. 38. Здесь воздух нагревается солнечными лучами и отраженной энергией в виде земного лучеиспускания. Р и с. 39. Воздушная масса нагревается; кроме того, в ней увеличивается содержание влаги вследствие испарений с водной поверхности, над которой находится воздух. Воздушная масса более теплая "HS ШЯЯмТЯпШмётрЪв' •прохладнее f.jl Поверхность земли охлаждается лучеиспусканием -46 - - . -- N ( Эта Воздушная воздушная масса масса - >• будет насыщеш 1 скорее (Влажность увеличивается 7 *- - ^ еплая поверхность чем благодаря испарения -№№ш Холодная тверхнос П 4L /пь f ' ^ f - - Воздушная Воздушная масса масса - ^- не охлаждаю- щаяся (Влажность N^ J увеличивается) Теплая поверхность Ш^-^НоШ чеплая лоеерхносгт Рис. 40. Воздух охлаждается после заката солнца от соприкосновения с охлаждающейся землей, причем возникает инверсия, как это было показано на рис. 34. Рис. 41. Воздушная масса в верхней части рисунка переместилась с теплой поверхности земли на холодную и охлаждается. В то же время в нее поступает влага вследствие испарения. Эта воздушная масса достигнет насыщения скорее, чем воздушная масса в нижней р" половине рисунка, так как последняя не охлаждается, в то время как в нее поступает испаряющаяся влага. Это напоминает нам рассмотренное выше соотношение между температурой и влажностью, а именно: чем выше температура воздуха, тем большее количество влаги он может содержать. Рис. 42. Осадки из облаков, образовавшихся в воздушной массе Л, попадают в нижележащую воздушную массу Б. Частичное испарение этих осадков вызывает увеличение влажности нижней воздушной массы. Рис. 43. Воздух, поднимаемый через гору, охлаждается адиабатически. Если он влажен, он достигнет насыщения, а при дальнейшем охлаждении в нем образуются облака и появятся осадки. Рис. 44 и 45. Холодный воздух, протекающий над теплой поверхностью, нагревается снизу. Нагревание его нижних слоев вызывает увеличение вертикального температурного градиента. Если нагревание настолько сильно, что температурный градиент станет больше адиабатического, Рис 42. Рис. 43. Рис. 44. Более теплая воздушная масса (впатная] Pv4 А А, Ь -з.-^ •', 1 а:Г"> облака Т\ Воздушная В масса ^Влаттсть нижних слоев воздуха увеличивается Холодная полярная воздушная масса Суша -> ^Становитсяш неустойчивой I (Верхние слои тяжелее) vb ui s E i il-iJ ЛЬ)мп4П"* Холодная поверхность Сильно нагретая поеерхность - 47 Рис. 45. Рио. 46. создух придет п состояние неустойчивого равновесия, в нем возникнут условия, благоприятные для конвекции. Рис. 46. Нагревание снизу, вызывающее состояние неустойчивого равновесия, приводит к конвекции. Если воздух содержит влагу и относительная влажность достаточно высока, охлаждение во время конвекции может вызвать образование облаков внутри воздушной массы. Эти облака обычно бывают типа кучевых, в виде комков ваты, с плоским основанием. Рис. 47 и- 48. Охлаждение теплого воздуха снизу при прохождении над холодной поверхностью уменьшает вертикальный температурный градиент до величины, меньшей адиабатического, и создает состояние устойчивого равновесия. Рис. 49. Если охлаждение достаточно, чтобы вызвать насыщение и конденсацию, в нижних слоях воздуха образуются низкие облака и туман. . КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЗДУШНЫХ МАСС Летная погода изменяется к лучшему или худшему в тех случаях, когда воздушная масса подвергается воздействиям, изменяю-: щим ее первоначальные свойства, в то время как она находится в состоянии покоя или движется в сторону от области формирования, или когда на место одной воздушной массы приходит другая, с другими свойствами плотности, удельной влажности, относительной влажности и т. д. - ' • ; Зимой ^Неустойчивая^ Воздушная - >• = (верхние слои ;= SP" тяжелее) •= масса воздушная __ -^ масса V -J М4ШШ Суша j г^ 0"еоя (более тепль ш) ^^ Воздушная масса - > Г&^Ъ "трэ-^о.-> АКтпв-' 2К5&{&1ыу Хорошая - > видимость . V __j йНМ/! I ^ili_A-"-U ___ "ц ___ i |уГ^ / Ц.} L-Lf + Холодная поверхность Земля /еплоя поверхность Г Теплая 1 ^Становится* 1 влажная масса ->• устойчивой морского воздуха _^ (Нижние спои V > г== - * ---- *__ ___ < 1_- - =~*_>^. ^-1 Теплая поверхность ; Голодная поверхность ^ Петом / \ f ~ "\ Воздушная -*~ Воздушная масса масса ЩНииишё стш= ^ г^=г-. тяжелее) •-; V J Ч- -- ~^/ Суша ^ ~^ Океан [холоднее) s~ -^ \ /• • - ^\ Плохая Воздушная масса "*" видимость ------ ^ ---- ^ ^"-^=7^ i \ i \\ "*• ;:. 'Слоиетыё^лака'^ ЬФЬШ г ^* -••т^итумант^^ . А^Х-1-"=А-Х Л- Силы/о нагретая твсрхна 0776 / •йодная поверхност > Рис. 47. Рис. 48. Рис - 48 - Рис. 50. Б наших рассуждениях о погоде мы для простоты остановимся лишь на анализе воздушных масс над северо-американским материком и вокруг него. Однако принципы анализа погоды одинаковы для всего земного шара. 4 Полеты в облаках - 49 - Рис. 50. Посмотрите на этот рисунок. Вы увидите, что он усеян воздушными массами. По "адресам" (областям формирования) этих воздушных масс вы легко можете определить, каковы должны быть их свойства. Рисунок не требует особых пояснений, а встречающиеся в нем термины и сокращения официально приняты в США: PC (Polar Continental - полярный континентальный) - воздушная масса из северных континентальных областей. Рр (Polar Pacific - полярный тихоокеанский) - с северной части Тихого океана. Pa (Polar Atlantic - полярный атлантический) - с северной части Атлантического океана. Та (Tropical Atlantic - тропический атлантический) - с Саргассова моря. Тд (Tropical Gulf - тропический с залива) - с Мексиканского залива и Караибского моря. Тс (Tropical Continental - тропический континентальный) - из юго-западных континентальных областей. Тр (Tropical Pacific - тропический тихоокеанский) из пояса пассатов между Калифорнией и Гавайскими островами. Вы не должны думать, что область циклона, показанная на рисунке, является единственным местом, где воздушные массы с различными свойствами встречаются и создают перемену погоды: области циклонов или подвижные "Минимумы" могут находиться где угодно - над сушей или водой. В данном случае мы взяли область циклона, охватившую большую часть США, лишь в качестве примера. При движении воздушных масс из областей их формирования они подвергаются изменениям. При прохождении через средние широты (примерно от 30 до 60° северной широты) их первоначальные свойства меняются довольно значительно. Изучая карты погоды, вы встретитесь с различными способами обозначения. В нашем изложении мы приняли обозначения Рс (полярный континентальный), Рр, Тд и т. д. Обозначения NPc, NTg и т. д., применяемые некоторыми метеорологами, означают просто, что воздушная масса находится в движении или удалилась от своей области формирования. В другой системе обозначения указывается число суток, в течение которых воздух перемещался над сушей и водой, например, ^Рс.2\ это означает, что на пути от области формирования полярный континентальный воздух двигался в течение одних суток над водой и двух суток над сушей. Такие - 50 - обозначения применяются для того, чтобы вы и метеоролог могли получить в самом сжатом виде общие сведения о данной воздушной массе. Степени и типы изменений воздушных масс очень различны и зависят от времени года, состояния поверхности, над которой они проходят, и т. д., причем на них оказывает влияние и снежный покров, и лед, и вода, и другие факторы. Наш окончательный вывод относительно воздушной массы будет основан, во-первых, на последних сведениях об общих свойствах воздушной массы, а во-вторых, на изучении ее поведения и изменений, которые она претерпела не только за последние сутки, но часто также за истекшие несколько суток. Приобретя опыт, вы, конечно, сможете распознавать и предсказывать изменения в воздушных массах, особенно при наличии дополнительных данных исследования верхних слоев атмосферы (ветер, давление, температура, относительная влажность, эквивалентно-потенциальная температура и удельная влажность)1. В США некоторые из воздушных масс, показанных на рис. 50, проникают в страну чаще, чем другие. Самыми частыми посетителями являются полярный континентальный (Рс), тропический с залива (Тд), полярный тихоокеанский (Рр) и тропический атлантический (Та) воздух. Ввиду ограниченной площади жарких областей в США тропический континентальный воздух (Те) является редким посетителем и потому не представляет собой значительного фактора. Полярный атлантический (Ра) воздух также редкий посетитель, но зато значение его достаточно велико: при нем движение воздуха происходит с восточного или северо-восточного направления и сопровождается резко выраженным "минимумом" (областью пониженного давления) или циклоническим возмущением в северо-восточной части США. Затем вторжение этого воздуха обычно направлено против господствующего направления циркуляции. Зимние, более резкие, "минимумы" легче привлекают полярный атлантический воздух, чем летние "минимумы". ХОЛОДНЫЕ ВОЗДУШНЫЕ МАССЫ Полярный континентальный воздух (Рс) зимой. Над областью своего формирования полярный континентальный воздух зимой холоден и устойчив. Его удельная влажность мала (помните, что холодный воздух может содержать меньшее количество влаги, чем теплый). Облаков немного или вовсе нет; имеющиеся облака по большей части представляют собой туман. 1 Такие данные получаются при помощи шаро-пилотных наблюдений и подъема метеорографов на самолете или на шарах-зондах. Подробнее об этом сказано дальше.-- Р е д. 4* - 51 - Относительная влажность высока. Это может показаться на первый взгляд странным, но, если вы вспомните, что холодный воздух может содержать лишь небольшое количество влаги, вы поймете, что даже то небольшое количество, которое в нем имеется, очень близко к максимально возможному. По мере движения на юг воздух образует то, что в просторечии называется "холодной волной", а в метеорологии обозначается термином "холодный фронт". С его вторжением метеорологические станции, над которыми проходит холодная волна, отмечают заметное падение температуры. В воздухе наблюдаются довольно высокие скорости ветра, и обычно возникает турбулентность, простирающаяся до высоты около 1000 м. При прохождении над более теплой поверхностью нижний слой холодной воздушной массы нагревается, а сама воздушная масса становится неустойчивой в пределах нижних 1000 м, причем в ней, естественно, возникает турбулентность. Движение более теплого воздуха из нижних слоев в более высокие и компенсирующее его опускание воздуха из верхних слоев создают нисходящее движение потенциально более теплого воздуха (см. рис. 32). Это вызывает повышение температуры у поверхности, что в свою очередь, понижает относительную влажность (вспомним, что теплый воздух может содержать больше влаги, чем холодный). Воздух обычно ясен и холоден, если только воздушная масса не проходит над сравнительно теплыми водными пространствами, например, над районом Великих озер (случай, рассматриваемый ниже), или не вышла из зон, где она встретилась с воздушными массами, обладающими другими свойствами. Когда наблюдается достаточно мощное горизонтальное движение холодного воздуха на юг, доходящее, предположим, до Мексиканского залива, вы можете быть безусловно уверены в том, что такая воздушная масса претерпит значительные изменения, так как нижние ее слои нагреются и содержание в ней влаги увеличится. Увеличение содержания влаги и повышение температуры, происходящие осенью и в начале зимы при прохождении воздуха над Великими озерами, прежде чем они замерзнут, вызывают постоянные снегопады над Озерами и прилегающими к ним районами суши. Возвышенности к востоку от Озер вызывают дальнейший подъем холодной воздушной массы, что усиливает шквалы. Если температура ниже точки замерзания, ваш самолет будет подвергаться во время полета опасности обледенения, существующей при шквалах и сопровождающих их облаках (преимущественно слоисто-кучевых). О свойствах шквалов я подробнее скажу ниже. - 52 - Полярный континентальный воздух и его изменения 5" Север Юг . , U М О И "* - --*" Неустойчивый воздух, шквалы Здесь некоторое повышение Здесь холодный, влажности и температуры устойчивый (иногда достаточное, чтобы чистый воздух вызвать неустойчивость и облака) - Движение воздуха- Становится неустойчивым \ Полярный континентальный воздух иногда движется в юго-западном направлении через Скалистые горы из районов, прилегающих к Британской Колумбии, и, наконец, достигает побережья Тихого океана. Подъем воздушной массы над восточными склонами гор вызывает снежные шквалы и потерю влаги в виде осадков. У вершин гор воздух менее влажен, чем он был первоначально, вследствие выпадения из него осадков. Опускание воздушной массы над западными склонами гор вызывает адиабатическое нагревание, так что в конце концов воздушная масса подойдет к линии побережья гораздо более теплой и сухой, чем она была первоначально. Это создает на тихоокеанском побережье мягкую зимнюю погоду - гораздо лучшие условия, чем в случае притока воздуха с Тихого океана. Рис. 51. Как правило, погода в полярном континентальном воздухе благоприятна для полетов, если воздух не претерпевает таких коренных изменений, какие вызываются подъемом через горы и нагреванием от водной поверхности. Воздух довольно спокоен, кроме турбулентности, вызываемой неровностями местности и легким нагреванием снизу (зимой большая часть поверхности США покрыта снегом, так что полярный континентальный воздух изменяется не так быстро, как летом, когда весь снег стаял). К востоку от Великих озер часто бывают низкие потолки и плохая видимость из-за снежных шквалов. Вершины облаков над шквалами находятся обычно на высоте от 1500 до 2 500 м; условия полета на этих высотах более благоприятны, чем при полетах в облаках или под ними. При температурах ниже точки замерзания в облаках может наступить значительное обледенение самолета. В облаках воздух турбулентен, но над ними совершенно спокоен. Вследствие более высокой относительной влажности потолки во время шквалов ниже всего в холодное время года. Весной потолки гораздо выше. - 53 - - Гемпература-32°С t - Движение воздуха Здесь холодный. устойчивый воздух Температура i ""_"_-__^ у поверхности -15 °С Озерный шквал 2000м Температура -32°С. t ^Х 'S^^-^C??^ ^ г^-^^-Ь^. *V, Рассматривая рис. 51, вы можете подметить постепенное изменение воздуха. Вы заметите, что изменения незначительны, пока воздух не пройдет над незамерзшей водой и нижний слой его не нагреется; когда воздух вберет в себя некоторое количество испарившейся влаги, образуются облака и начинаются снежные шквалы. Турбулентность шквала усиливается, как только воздух динамически поднимается над возвышенной местностью, удаляясь от берегов озера. Рис. 52. Очень важно, чтобы вы поняли характер снежного шквала, вызываемого протеканием холодного воздуха над более теплой водной поверхностью. Судя по общему впечатлению, шквалы, наблюдаемые на берегах Великих озер, возникают в воздухе после того, как он прошел над озером и вступает в районы суши к востоку и югу от Озер. Однако фактически шквалы возникают над водой, как показано на рисунке, и вот как это происходит. Холодный воздух, сухой и устойчивый, вступает с наветренной стороны озера, слева. Вследствие испарения из озера содержание влаги в воздухе увеличивается, и воздух нагревается снизу от соприкосновения с более теплой водой. Как вы уже знаете, нагревание снизу делает воздух неустойчивым, вследствие чего в нем возникают вертикальные движения. Удельная влажность воздуха повышается благодаря поступлению в него влаги, так что количество влаги, могущей конденсироваться, больше, чем ее было в воздухе до прохождения над озером. Неустойчивость воздуха вызывает конвекцию (вертикальные движения), которая поднимает воздух на "высоту конденсации", т. е. до той точки, где охлаждение будет достаточным для насыщения, конденсации влаги и ее осаждения в виде снега. Все это происходит над водой. Правда, подъем воздушной массы на противоположном берегу (направо) усиливает шквалы, но этот подъем не является их первопричиной. Кстати, заметьте разницу температур, указанную на рисунке. С левой стороны вы видите, что разница температур --~^~-- Полярный континентальный воздух и его изменения \ } ! I / / / ^ север юг Летом /// м 111 \ \\\^ sg^ ?§?gj Ясно ""^""ТТТ \ t ____-^ * ~ I *, •1Q -Движение воздуха it i j i .Теплый воздух поднимается 1 11 Uli i < JJJJJ JJ Теплая земля \ -•• Рис. 53. у поверхности земли и на высоте 2000 л" равна 17° С (так как это меньше адиабатического градиента, равновесие воздуха будет устойчивым). В правой части рисунка разность температур у поверхности и на высоте 2 000 м равна 30° С, так как температура повысилась вследствие притока тепла снизу. Наблюдаемый температурный градиент больше адиабатического, который для 2000 м равен 20° С. Что это означает? Конечно, неустойчивое равновесие. Рис. 53. Летом, когда зимний снег стаял и земля нагрета, полярный континентальный воздух подвергается более быстрым изменениям, которые происходят как в области формирования, так и при движении воздуха из этой области. Ввиду нагревания снизу воздух становится слегка неустойчивым в области формирования, но остается еще совершенно ясным, как показано в левой части рисунка. Летом полярный континентальный воздух попадает в США реже, чем зимой, так как общая циркуляция атмосферы менее интенсивна. Когда воздух двигается на юг в теплое время года, содержание влаги в нем (удельная влажность) гораздо выше, чем зимой. Вследствие конвекции, вызванной нагреванием снизу, содержание влаги увеличивается и в верхних слоях, так как восходящие потоки воздуха поднимают влагу с поверхности вверх, распределяя ее более равномерно по всей воздушной массе. Температура воздуха сравнительно низка, но разность между ночными и дневными температурами велика ввиду сильного нагревания днем и охлаждения ночью. После полудня часто возникает конвекция, достаточная для образования небольших кучевых облаков (в виде комков ваты), как показано в середине рисунка. Спустя более продолжительное время, когда воздух получит значительное количество влаги, оставаясь неподвижным над юго-восточными областями страны, образуются большие кучевые облака (как показано в правой части рисунка), иногда разражающиеся местными грозами, •Ю- После захода солнца воздух становится устойчивым благодаря охлаждению снизу. Летом охлаждение в течение одной ночи часто бывает достаточным для образования в воздухе поземного тумана (см. рис. 34). Летая летом в полярном континентальном воздухе, вы встретите спокойный воздух вне облаков, конечно, выше слоя турбулентности, вызванного неровностями рельефа местности. Если после полудня проходят местные грозы, то полет через облака будет, конечно, сопровождаться "болтанкой", но вне района грозовых облаков господствует спокойный воздух. Над небольшими кучевыми облаками, не скопившимися в грозовые тучи, можно после полудня летать на высотах 2000-2500 м. Полярный тихоокеанский воздух (Рр) зимой. Ввиду того, что северная часть Тихого океана к северу суживается и водное пространство к северо-западу и северо-северо-западу от США меньше, чем прямо к западу или к юго-западу, воздух над северной частью Тихого океана зимой обычно континентального происхождения, с изменениями, вызванными непродолжительным пребыванием над водой. Эти изменения, как это и можно было ожидать, происходят от нагревания воздуха снизу и его увлажнения, что вызывает, как мы знаем, неустойчивость. Рис. 54. Над районом Алеутских островов воздух совершенно прозрачен и холоден, так как он только что вышел из холодных континентальных областей (см. левую часть рисунка). Неустойчивость, вызванная нагреванием, и поступление влаги снизу вызывают образование облаков и ливни по мере приближения воздушной массы к западному побережью Америки. Ливни часто начинаются за несколько сот миль от берега, в океане, как показано слева от середины рисунка. С приближением воздуха к линии побережья ливневая погода становится более резко выраженной. Когда воздушная масса поднимается над Скалистыми горами, из воздуха продолжают выпадать осадки, главным образом в виде дождя, ввиду преобла- - - $G •--" дания температур выше точки замерзания, а иногда и в виде снега, особенно над высокими горными гребнями (справа от середины рисунка). Большие изменения происходят в воздухе, когда он, пройдя над горами, начинает опускаться к равнинам к востоку от гор. Большая часть влаги, содержавшейся в воздухе, пока он находился к западу от гор, теряется в виде осадков при прохождении над вершинами. Когда воздух опускается по восточным склонам горного хребта (как показано в правой части рисунка), он нагревается адиабатически и достигает равнин при гораздо более высокой температуре, чем он имел первоначально, и при значительно пониженной удельной влажности (вспомните процесс "с потерей всей влаги" на рис. 29). Во время опускания к востоку от гор воздух становится чистым, теплым и очень устойчивым. Таким он остается долгое время при своем дальнейшем движении на восток. Однако иногда такое течение процесса нарушается. Это происходит в том случае, если район, непосредственно прилегающий к Скалистым горам с востока, занят полярным континентальным воздухом (Рс). Эта плотная холодная воздушная масса действует как клин, по которому полярный тихоокеанский воздух продолжает подниматься и к востоку от Скалистых гор, не ^вступая в соприкосновение с поверхностью земли. Естественно, если воздух продолжает подниматься, то в нем попрежнему образуются облака, возникают конденсация и осадки, и к востоку от гор выпадает много снега. Вы испытаете "болтанку" в облаках этой воздушной массы над водой, на побережье и пролетая над горами. Воздух влажнонеустойчив (см. рис. 30) и после насыщения становится турбулентным. Это значит, что вне облаков воздух гораздо спокойнее, чем в облаках. По временам вы будете встречать в облаках условия обледенения, особенно над горами, где температура часто бывает ниже точки замерзания. К востоку от гор, где воздух становится теплее и чище, условия для полета идеальны. Полярный атлантический воздух (Ра) зимой. В холодное время года полярный атлантический воздух является в Соединенных Штатах редким, но важным гостем, оказывающим влияние на северо-восточные части страны и на область к востоку от Аппалачских гор. Хотя, подобно полярному тихоокеанскому воздуху (Рр), полярный атлантический воздух обычно является измененным воздухом континентального типа, свойства этих двух полярных океанских воздушных масс совершенно различны. Прежде чем дойти до США, полярный атлантический воздух меняет свои свойства, проходя над северной частью Атлантического океана, которая холоднее Тихого океана. Более холодная вода северной части Атлантического --57-. океана вызывает в воздушной массе меньше изменений, чем более теплая вода Тихого океана. Неустойчивость в полярном атлантическом воздухе развивается только в нижних слоях, и ливней, происходящих от неустойчивости воздуха, обычно не бывает. Осадки чаще принимают форму моросящих дождей, а иногда и снега, выпадающих из слоистых облаков (с четко выраженными слоями). Верхний предел этих облаков лежит на высоте 1500-2400 м. Это объясняется тем, что глубина неустойчивого слоя очень невелика. Потолки по большей части низкие, особенно в районах осадков и над горными гребнями в северо-восточной части США, так как относительная влажность обычно высока, что ведет к сравнительно незначительному адиабатическому охлаждению при подъеме до наступления насыщения и конденсации. Зимой при полете через облака в полярном атлантическом воздухе следует всегда считаться с опасностью обледенения. Если вам придется лететь продолжительное время через облака в полярном атлантическом воздухе, ваш самолет покроется толстой коркой льда. Если у вас нет точных сведений об условиях обледенения, не испытывайте их на своем самолете! Конечно, мы знаем, что бестолковый Джо попытался бы лететь при таких условиях, но это его дело* Над неровной местностью полярный атлантический воздух турбулентен в своих нижних слоях. Весной, когда воздушная масса нагревается сильнее и в ней развивается большая неустойчивость, появляются вызванные этим ливни. Полярный тихоокеанский воздух (Рр) летом. Летом, вместо того чтобы нагреваться снизу и становиться вследствие этого неустойчивым, полярный тихоокеанский воздух охлаждается и становится более устойчивым. В теплое время года вода в океане холоднее воздуха (обратное тому, что наблюдается зимой) (см. рис. 45 и 48). Когда летом полярный тихоокеанский воздух двигается к берегу, на западном побережье США наблюдаются обширные районы берегового тумана. Накопление более холодной океанской воды, характерное для прибрежной полосы, приводит к образованию у самого побережья пояса более холодной воды, чем в открытом море. Этот пояс более холодной воды еще больше охлаждает воздух, приближающийся с океана к линии побережья. Охлаждение воздуха снизу (создающее устойчивость) при большой силе ветра ведет к образованию слоистых облаков, имеющих различную вышину, но всегда располагающихся в нижних слоях воздушной массы. При слабых же ветрах эти облака будут находиться совсем низко. Так как земля на побережье теплее воздуха и поэтому создает в нем неустойчивость, туманы распространяются лишь на узкую полосу суши • - 58 - вдоль берега. Когда в воздухе наступает неустойчивое равновесие, туманы и низкие облака рассеиваются, так как условием их существования является устойчивость атмосферы. Вы замечаете, что в воздушной массе этого типа ливни выпадают только над высокими горами, над которыми воздух поднимается на большую высоту. Даже и тогда облака сравнительно невелики. Летая на западном побережье над вершинами облаков и туманов, вы будете находиться в спокойном воздухе. Но будьте осторожны при спуске через облачный слой, так как низкие потолки и ограниченная видимость могут сделать посадку рискованной. Если вы заметите, что инверсия температуры (повышение температуры с увеличением высоты) над облаками происходит на высоте примерно 1200-1500 м и дует свежий ветер, вы можете ожидать высоких потолков и хорошей видимости. Наоборот, если основание инверсии (начало повышения температуры) лежит низко - примерно на высоте 750 - 900 м - и ветер слабый, вы можете ожидать низких потолков и плохой видимости в воздушной массе ниже облачного слоя. Другими словами, слоистые облака образуются всегда под инверсией. Над сушей, вблизи побережья, всегда наблюдается болтанка, вызываемая неровностями местности, но ее легко избежать, летя на большей высоте. Надеюсь, что вы запомните все это. Полярный атлантический воздух (Ра) летом. Эта воздушная масса характеризуется туманами над северным побережьем Атлантического океана и слоистыми облаками, иногда расположенными очень низко над поверхностью земли. Когда приток этого воздуха летом совпадает с барометрическими минимумами в северо-восточных штатах, господствуют низкие потолки и плохая видимость. Дело в том, что летом соотношение между температурами воздуха и воды в океанах обратно тому, которое существует зимой: поверхность океана не нагревает воздух, вызывая его неустойчивость, как это бывает зимой. Наоборот, вода охлаждает воздух, вызывая устойчивость и создавая погоду, характеризующуюся слоистыми облаками и туманом. Вы легко поймете, что опасность полетов в такую погоду происходит от низких потолков и плохой видимости. ТЕПЛЫЕ ВОЗДУШНЫЕ МАССЫ Тропический континентальный воздух (Тс). Воздух этого типа имеет во все времена года сравнительно небольшое значение для полетов, хотя летом его влияние сильнее, чем зимой. Это объясняется тем, что площадь жарких континентальных районов в США и Мексике в теплое время увели- - 59 - чивается. Этот воздух горячий и очень сухой. Хотя по временам он бывает очень неустойчивым, однако он свободен от облаков, так как его относительная влажность настолько низка, что для насыщения его водяным паром необходим подъем на ненормально большую высоту (и очень сильное охлаждение). Условия для полета в нем обычно хороши, хотя днем вы встречаете турбулентность даже на большой высоте. Нижеследующее описание масс морского тропического воздуха гораздо длиннее описания воздушных масс других типов просто потому, что морской тропический воздух, в особенности тропический с залива (Тд] и тропический атлантический (Та), имеет очень большое значение. Тропический тихоокеанский воздух (Тр) зимой. Воздух этого типа формируется в поясе пассатов между Калифорнией и Гавайскими островами, в области высокого давления. Зимой тропический тихоокеанский воздух имеет большое значение для западной части США. В этом районе вода в океане сравнительно прохладна, и то обстоятельство, что воздух сформировался в областях высокого давления, повышает его устойчивость (вспомните, что опускание воздуха вызывает увеличение устойчивости, как показано на рис. 33). В воздухе над океаном, вблизи побережья Мексики, наблюдаются кучевые облака с ливнями, но эти облака не достигают величины облаков, наблюдаемых в других морских тропических воздушных массах. При движении в северном направлении этот воздух проходит над более холодной океанской водой, и устойчивость его увеличивается. С переходом из неустойчивого в устойчивое состояние изменяется и тип облаков. Кучевые облака сменяются слоистыми или слоисто-кучевыми. Устойчивость, созданная охлаждением воздуха снизу, уменьшает его турбулентность. Верхний предел облаков понижается до высоты 1500-2 400 м. Непрерывный подъем тропического тихоокеанского воздуха над нижележащим клином более холодного и более плотного воздуха (как мы увидим ниже, это называется "теплым фронтом") вызывает дождь на западном побережье США. В большинстве случаев эта воздушная масса и погода в ней имеют значение только для западного побережья, но иногда тропический тихоокеанский воздух переваливает через Скалистые горы. Если при этом районы, прилегающие непосредственно к Скалистым горам с востока, заняты глубоким слоем холодного полярного континентального воздуха, то подъем тропического тихоокеанского воздуха, натекающего на холодный воздух, продолжается к востоку от гор и вызывает снегопад. Условия для полетов вполне благоприятны, за исключением того случая, когда в районах осадков (вблизи фронта) вы, вследствие непрерывного дождя, встречаете низкие потолки и плохую видимость. Турбулентность - 00-, и в ясных и в облачных частях воздушной массы невелика, так как в воздухе отсутствует конвективная неустойчивость (см. рис. 30). Летом нормальное направление потоков воздуха над Тихим океаном не благоприятствует вторжению масс тропического тихоокеанского воздуха в США ввиду существования области высокого давления над океаном у побережья США. Зимой играют большую роль другие морские тропические массы, отличающиеся по своим свойствам от тропического тихоокеанского воздуха. Тропический воздух с залива (Тд), формирующийся над Мексиканским заливом и Караибским морем, и тропический атлантический воздух (Та), формирующийся над Саргассовым морем, имеют для США чрезвычайно большое значение. В областях их возникновения температура океанской воды высока, так же как температура воздуха и его удельная влажность, так что этот воздух характеризуется влажнонеустойчивостью (вспомните, что на рис. 23 воздух был устойчив, пока был ненасыщен, но после насыщения сразу становился неустойчивым). Тропический воздух Мексиканского залива имеет очень высокую удельную влажность, а ввиду того, что это большое количество влаги почти насыщает воздух, относительная влажность тоже высока (теплый воздух может содержать больше влаги, чем холодный, а в данном случае он содержит почти все количество влаги, которое может в нем заключаться). Ввиду высокой относительной влажности воздуху этого типа не приходится подниматься очень высоко, чтобы охладиться до температуры, вызывающей конденсацию водяного пара; поэтому такой воздух характеризуется слоисто-кучевыми и слоистыми облаками. Надвигаясь на сушу, тропический воздух Мексиканского залива медленно поднимается над пологим скатом местности в южных штатах. Этот подъем происходит постепенно и на недостаточно большую высоту, чтобы вызвать неустойчивость воздуха. При продолжительном движении над холодной поверхностью суши к северо-востоку, северу и северо-западу воздух становится все более устойчивым, относительная влажность его увеличивается, и в нижних слоях воздуха над более холодной землей образуются низкие облака и туман. Ночью и рано утром погода внутри воздушной массы облачная со слоистыми или слоисто-кучевыми облаками. После нагревания солнцем в течение дня низкие облака часто исчезают, и воздух проясняется. При таких условиях местных гроз не бывает (местными грозами называются грозы, вызванные сильным местным нагреванием поверхности; это нагревание поверхности создает в нижних слоях воздуха неустойчивость, достаточную для того,чтобы вызвать подъем, приводящий к влажнонеустойчивости -61 - воздуха). Однако, если подъем воздуха вызван горным хребтом или клином более холодного и более плотного воздуха, этот подъем может оказаться достаточным, чтобы создать неустойчивость в воздухе даже зимой, в результате чего происходят сильные ливни или грозы (было бы полезно при этих рассуждениях напрячь свое воображение и мысленно посетить воздушные массы в областях их формирования и проследить за ними в их движении). Зимой тропическая атлантическая воздушная масса, двигающаяся к северу из области формирования над Саргассовым морем, охлаждается снизу более холодной водой океана, в результате чего становится устойчивой. Продолжительное охлаждение воздушной массы при ее движении на север ведет к образованию тумана в обширных районах. Подъем тропического атлантического воздуха над клином более холодного и более плотного воздуха в северной части Атлантического океана и вдоль атлантического побережья США ведет к образованию облаков и значительным осадкам, выпадающим из массы тропического атлантического воздуха. Знаменитые "норд-осты" в северо-восточных штатах, сопровождаемые дождем и снегом, являются следствием натекания теплого влажного тропического атлантического воздуха на более холодный воздух. Ваш полет через морские тропические воздушные массы зимой будет спокойным и приятным, кроме тех случаев, когда потолки и видимость понижаются под очень низкими слоистыми облаками или в районах тумана. Опасность обледенения отсутствует, как и сильная турбулентность, за исключением случаев, когда происходит подъем воздуха на высоту, достаточную для того, чтобы вызвать в нем неустойчивость (см. на рис. 23 объяснение влажноиеустойчивости). Тропический воздух Мексиканского залива и тропический атлантический воздух имеют особенно важное значение летом. Летом солнечное лучеиспускание и нагревание поверхности суши значительно усиливаются и вызывают преобладание низкого давления над континентальными областями США. Над Атлантическим океаном, где воздух сравнительно холоднее и плотнее, господствует большей частью высокое давление. Это сочетание высокого давления в океане с низким давлением на материке очень благоприятствует непрерывному притоку морских тропических воздушных масс в США из области высокого в область низкого давления. Ввиду того, что поверхность суши нагрета, и теплый морской воздух затекает далеко на север страны, южная граница холодного полярного воздуха проходит далеко на севере и лишь изредка достигает южных областей страны в виде отдельных вторжений холодного воздуха. - 62 - Днем (Пример) ,Г~\ d^ v-^ x,__ >(О Кучево-дождевые •облака (грозы) У7 Кучево-дождееыеЗ (*1 "d-4-** (грозы) -Длитение воздуха- ЧА4Г"1----"-4__jr-J iUi Теллыц eo30j"r |l|i I 11,11*. 1.ПТ 5пп' ill Рис. 55. Свойства тропического воздуха Мексиканского залива и тропического атлантического воздуха в областях формирования летом во многом схожи с их зимними свойствами. Летом воздух теплее, влажнее и конвективно более неустойчив до больших высот, чем зимой, а величина подъема, необходимого для насыщения воздуха, меньше, чем зимой, ввиду большего содержания влаги и более высокой относительной влажности. Одно из основных различий между морскими тропическими воздушными массами летом и зимой заключается в тех изменениях, которые они претерпевают при движении над сушей. Летом они не охлаждаются, а нагреваются снизу, что увеличивает их неустойчивость. При достаточно энергичной конвекции развивается резкая неустойчивость, вызывающая грозы. Р и с. 55. Этот рисунок изображает массу морского тропического воздуха, двигающуюся с Мексиканского залива через сушу в северном направлении. Слева вы заметите ливни и грозы - • последствия неустойчивости, вызванной нагреванием и увеличением влажности нижних слоев воздуха. При движении воздуха над сушей, как показано в середине рисунка, внизу попрежнему имеется источник тепла в виде нагретой земли, хотя источник влаги прекратил свое действие. Воздух попрежнему неустойчив, а потому ливни и грозы продолжаются. Подъем воздуха над горным хребтом в правой части рисунка вызывает еще более интенсивную конвекцию, более сильные осадки и более усиленную грозовую деятельность. При этом движении к северу воздух теряет значительную часть влаги в виде осадков. Удельная и относительная влажность его падает, а высота подъема, необходимая для насыщения, увеличивается. Чем дальше тропический воздух Мексиканского залива удаляется на север от области формирования, тем меньше облаков и реже грозы в воздушной массе. Воздух становится чистым. Однако он сохраняет свойство прежнего - 63 Рис. 56. морского тропического воздуха - влажнонеустойчивость. Значительный подъем воздушной массы, например при натекании на более холодный и более плотный воздух, сделает ее неустойчивой и вызовет грозы на большой высоте. Тропический атлантический воздух имеет примерно те же свойства, что и тропический воздух Мексиканского залива, с той лишь разницей, что при прохождении первого над более холодной водой океана в нем иногда образуются ночью и рано утром морские туманы. Рис. 56. На этом рисунке изображены изменения несколько другого типа. Тот же тропический воздух Мексиканского залива удаляется от области формирования ночью, проходя над более прохладной землей. Кучевые облака, показанные слева, над сушей уменьшаются благодаря устойчивости, вызванной охлаждением снизу. Это охлаждение и стабилизация воздуха могут оказаться достаточными для образования в ночное время внутри воздушной массы слоистых облаков. При таких условиях конвективные кучевые облака исчезают. Если путь воздушной массы пересекает горы, как показано справа, подъема, вызываемого горами, обычно бывает достаточно для перехода в состояние неустойчивого равновесия и возникновения энергичной конвекции и сильных гроз. При полете через тропический воздух Мексиканского залива и тропический атлантический воздух летом вы можете встретить меняющуюся погоду. Рано утром, вследствие охлаждения воздуха- прохладной землей, на побережье Мексиканского залива или Атлантического океана наблюдаются обширные районы низкой облачности, вызывающей низкие потолки и плохую видимость, но выше облаков вы можете лететь в спокойном, ясном воздухе. Солнечное тепло после восхода солнца рассеивает нижние слоистые облака, но позднее, в течение дня, конвекция приводит к образованию куче- - 64 - вых облаков, иногда разрастающихся до размеров грозовых. Обычно вы можете обогнуть местную грозу, избегая сильной турбулентности и держась более спокойного воздуха вне облаков. Лететь же сквозь такие грозы, конечно, рискованно. Когда грозы, вызваны в морских тропических воздушных массах значительным подъемом воздуха по клину более холодного и более плотного воздуха, погода становится опасной для полетов, так как вместо отдельных гроз вы встретите непрерывную цепь грозовой деятельности. Полет при порывистом ветре может означать хорошую встряску. ОБЛАКА Когда вы научитесь разбираться в типах облаков и ставить их в связь с определенными атмосферными изменениями, вы сделаете большой шаг вперед по пути практического прогноза погоды. Некоторые типы облаков являются обязательными звеньями в процессе распознавания воздушных масс и их взаимного влияния друг на друга. Ниже даются описания и изображения различных форм облаков, их названия и вероятная причина образования. Рис. 57. На заднем плане вверху мы видим тонкие волокнистые облака, известные под названием "перистых" (Сг - cirrus). Эти облака указывают на хорошую погоду и вызываются натеканием более теплого воздуха на очень большой высоте. Они состоят из мелких ледяных кристалликов. Ниже их показаны "кучевые" облака (Си - cumulus). Они похожи на комки ваты, и размеры их изменяются с интенсивностью вертикальных токов, вызывающих их образование. Это - облака конвекции, возникающие вследствие неустойчивости в воздушной массе, а иногда вследствие подъема воздуха над возвышенностями. Массы морского тропического воздуха содержат много кучевых облаков. Полярный континентальный воздух, меняющий свои свойства при движении на юг летом, характеризуется усиленным образованием кучевых облаков. 5 Полеты в оОлаках "~ Ой Рис. 57. Рис. 58. Когда натекание на холодный плотный воздух более теплого и более легкого воздуха принимает значительные размеры, перистые облака сгущаются в "перисто-слоистые" (ClSi - cirro-stratus), как показано на рисунке. Небо принимает молочный оттенок, происходящий от растекания тонкой, беловатой пелены (вуали). Этот облачный слой сгущается, когда высота, на которой происходит натекание теплого воздуха, уменьшается или когда слой холодного воздуха, на который натекает теплый, становится тоньше. , •66 - г Гис. 58. Рис. 59. Если облака опускаются, образуя на высотах ниже перисто-слоистых облаков более темную пелену, из которой часто выпадает дождь или снег, эти облака называются "высокослоистыми" (ASt - alto-stratus). Высокослоистые облака, показанные на рисунке, компактны на заднем плане внизу, но разорваны ветром на переднем плане. Рис. 60. Неустойчивость в нижних слоях воздушных масс обычно Приводит к образованию типа облаков, характеризующихся своим как бы "валообразным" видом. В этом отношении типичны облака, показанные 5* - 67 - Рае. 59. на этом рисунке. Эти облака получили Название "слоисто-кучевых" SiGu - strato-cumulus). "Слоистые" облака (Si - stratus) также образуются в нижних слоях, на тех же высотах, как и слоисто-кучевые, или ниже. Разница между этими двумя типами облаков та, что слоисто-кучевые имеют "валообразный" вид, тогда как слоистые имеют вид пелены. Образованию слоистых облаков в теплых воздушных массах способствует устойчивость воздуха, создаваемая охлаждением его снизу. Во время осадков увеличение влажности более прохладного воздуха, через кото- - 68 - Рис. 60. рый падают осадки, при частичном их испарении часто ведет к образованию слоистых облаков в прохладном воздухе. Рис. 61. На этом рисунке показаны небольшие слоисто-кучевые облака, уменьшающиеся в размерах и рассеивающиеся благодаря опусканию воздуха после захода солнца, когда исчезла причина неустойчивости (солнечное тепло). Часто днем небо покрыто слоисто-кучевыми облаками, образовавшимися вследствие неустойчивости воздуха, тогда как ночью, после того как неустойчивость прекратится, облачность уменьшается, и небо становится чистым. - 69 - L. Рис. 61. Рис. 62. Кучевые облака часто разрастаются до огромных размеров. Грозовые облака принадлежат к семейству кучевых облаков, но вследствие их величины и сопровождающей их погоды они называются "кучево-дождевыми" (OuNb - cumulo-nimbus). Показанное на рисунке как бы "вскипевшее" облако достигло размеров грозового и может быть названо "кучево-дождевымк Осадки из облаков этого типа обычно ливневого характера. Берегитесь сильных вертикальных воздушных токов внутри облака, о наличии которых свидетельствует непрерывное изме- - 70- Рис. 62. нение форм его боков и вершины во время его образования. Избегайте полета сквозь такое облако; в нем вы встретили бы чрезвычайно сильную турбулентность. Бестолковый Джо несколько раз летал в таких облаках и каждый раз испытывал жестокую "болтанку". Другим типом облаков, возникающих вследствие конвекции, но на больших высотах, являются "высококучевые" облака (АСи - altocumulus). Облака "перисто-кучевые" (GiOu - cirro-cumulus) ("барашки") принадлежат к тому же типу, но расположены еще гораздо выше. - 71 - Образование этих облаков вызывается неустойчивостью верхних слоев воздуха, происходящей от подъема и охлаждения конвективно-неустойчивых слоев воздуха (см. рис. 30). Даем приближенно общее распределение облаков различного типа по высоте: верхний ярус (7000 - 9000 м) - перистые, перисто-слоистые и перисто-кучевые (Сг, CiSiis. СгОи); : .-. ... • средний ярус (примерно от 2000 до 4000 м) - высокослоистые и высококучевые (ASt и АСи); нижний ярус (примерно 2000 м и ниже) - слоисто-кучевые, кучевые и слоистые (StCu, Си и St). Причисляются к нижнему ярусу, но распространяются до средних и больших высот кучево-дождевые (QuNV), Облако похоже на вывеску - оно еоворит, чего можно ожидать внутри. Глава V КАРТЫ ПОГОДЫ И УСЛОВНЫЕ ЗНАКИ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ПО "ТЕЛЕТАЙПУ" Первым шагом к обеспечению безопасности полета является заблаговременная прокладка вашего маршрута по карте в соответствии с атмосферными условиями. Вот почему приведенные в этой главе условные знаки имеют такое большое значение. Они являются азбукой карт погоды, а если вы не умеете читать и расшифровывать карты погоды, вам лучше предоставить управление самолетом кому-нибудь другому. Рис. 63. В этой таблице приведены условные знаки, применяемые на картах погоды 1. Первая группа знаков указывает погоду на стан-ции, производящей наблюдения. Внимательно изучите их. Бестолковый Джо никогда не поймет их как следует, но вам они понадобятся, когда вы дойдете до рисунков, иллюстрирующих главы "Атмосферные фронты" и "Практическое предсказание погоды для летчика". Вам, вероятно, нетрудно будет запомнить условные знаки для облачности и тенденции давления; особенно наглядны последние. Кстати, предсказание тенденции давления основано на фактическом изменении давления в сотых дюйма или в пятых долях миллибара2 за последние три часа •перед моментом наблюдения. Почти все метеорологи пользуются при определении силы ветра шкалой Бофорта. Как вы видите, сила (скорость) ветра обозначается прямыми черточками (перьями). Эти перья прибавляются к стрелкам, указывающим направление ветра, т. е. сторону, в которую дует ветер ("стрелка летит по ветру"), сама же стрелка касается кружка, указывающего положение метеорологической станции на карте. 1 Условные знаки уточнены по международному метеорологическому коду, применяе* мому и в СССР. - Ред. * На картах тенденция указывается в десятых долях миллибара. - Ред. -_73 - Условные обозначения по международному метеорологическому коду Условные знаки погоды О "с"о ф Обиаками закрыто Чю неба О Облаками закрыто г/ю - з/ю неба ** Облаками закрыта <Ло- 6/ш неба ф Облаками закрыто 'ЧЮ-ЧЮ неба О Облаками закрыта 9//о небо О Небо etc закрыто * облаками (c) нелп не euoVio из jo тумана или dpi/cut велении с=а Гулая вла сустан дымка I видимость 1000.vj СхО Срая жгло • ДилДь J Умеренный Оождь с перерывами ф"ф Умеренный дождь непрерывный *• Сильный дождь с перерывами •*• Сильный owtfo непрерывный V Ливни * Снег или мокрый снег * йиереншй снег * с перерывами * Сальный снег ^ с перерывами [^ /роза rz Сильная гроза с градом 11 или ледяной крупой Ъ с Сильная гроза дождем 9 f Слаба" морось непрерывная %* Сильная морось -J.. Летел" =f*- Сильная лгетель с перерыва/ли & (-^ Гроао с вровол ^у5 ДожЗь и туман ^= Снее и туман * V Ситный ливневый дождь f ^ Сильная морось непрерывно* -Q" Песчаная буря •4*- Слабый поземок =4* Сильный поземок * -? Слабый аавневый сне" V Сильшй пишевый wet Прочие обозначения ^---- Изобары **--"А__^ Фронт тклтоии V*-*--1 Теплый фронт QCCOOQQO верлний теплый фронш **-•*->* Холодный фронт ьдддддд верхний плодный фронт 0 Ледяная крупа умеренная ф Мокрая крупа сильная Классификация и обозначение облачности Барометрическая тенденция Название Перистые Перисто яучюие Перисто слоисты* внсто • кучееыв висок" слоистые Слиисяо - "учгвыв Слоисты* Сычевы* "Cveeo-важЗевыв (ipOWfWCl Условные знаки 7 г^ c-iESK ЬЛ/ ^ Q a Высолш А) 9000* 5000-6000л 7080л от ШЗо 8С00,м 3000л 1МО-2000Л Зв /000л 600 " \ Равномерное падение давления / Равномерный роса / давления \ Псрыномерное падение \ давление / давления Неравномерный рост давления Рост, затея без изменена V Падете, затеи роса / Рост, затем падение V Падение, затея /- Рост, затея без изменений / без изменений Шкала Бофорта и обозначения ветра Условные оооыачсчи* баллы ____ бофорта км/час Характеристики Условные обозначения Баллы MfceK Ьосроота км/чае Характеристика. --HS 1U L* e-i 0-3,6 1-2 3,t-7.2 2-3 7.Z-I0.8 3-5 lOf-ISt _b-l_ 18,0-K 2 7-Ю .5,2-35.0 10-li 36.0-43,Z Штиль Тихий Легкий Слабый Чмерв1,ный Свежий Сильный III, , Illl , Ulli-. Hill , IIIIL . Illlll , 12-15 43,2-54.0 К-Ч 9 10 11 12 54.0-И.8 W- гг 64.8-79,2 JA-K "5,4-90 28-29 ;00,в-ИМ,4 34-40 К,4-М4," Крепкий Очень крепкий Шторм Сильный шторм Яесттий шторм Ураган Ряс. 63. Взгляните на рис. 78, 79 и 80, на которых приведены эти условные знаки в том виде, в каком они применяются на практике. Каждая группа знаков и цифр относится к определенной метеорологической станции Ч Рис., 64. Департамент торговли Соединенных Штатов передает бюллетени погоды по буквопечатающему телеграфному аппарату "телетайп" с обширной сети станций, охватывающей всю страну. Эти бюллетени составляются в следующем стандартизованном порядке: потолок, состояние неба, видимость, погода, степень помутнения атмосферы, температура, точка росы, направление ветра, скорость ветра, характер порывов ветра, барометрическое давление, состояние барического поля и примечания. Первым фактором, подлежащим рассмотрению по этим бюллетеням, является потолок. Потолок считается неограниченным, когда облака высоки (выше 2 900 м) или когда на меньшей высоте имеются разбросанные облака (покрывающие менее 0,5 неба). О неограниченном потолке не сообщают, но ограниченный потолок всегда указывается, и его высота, измеренная или приближенно оцененная, дается в сотнях футов. Если высота потолка оценена приближенно, то ей предшествует буква Е (estimated - оценено). Нетрудно понять, как легко сочетать эти различные условные знаки при составлении бюллетеня. Так, например, знак, помещенный перед наклонной чертой, относится к высоким облакам; после наклонной черты он относится к низким облакам. Знаки "плюс" и "минус" при условных знаках состояния неба означают соответственно темные и тонкие облака. При знаках погоды и степени помутнения атмосферы "плюс" и "минус" означают интенсивность. Стрелки, указывающие направление ветра, направлены в ту сторону, в которую дует ветер. Температура и точка росы указываются в градусах Фаренгейта, а скорость ветра в милях в час. На рис. 67 показано, какой вид имеют эти знаки в бюллетене, передаваемом по аппарату "телетайп". Одним из важнейших сведений, которые может дать вам метеоролог, является потолок (высота облаков). 1 Центральный кружок обозначает место расположения метеорологической станции и степень облачности в районе станции. Справа от него указываются барометрическое давление и барометрические тенденции. Слева - температура, осадки и видимость. Сверху - формы облаков средних и верхних ярусов; под кружком станции - формы нижних облаков и потолок (см. рис. 78). В США на картах погоды, кроме того, указывается направление движения облаков. - Ред. - 75 - Условные знаки, применяемые при передаче по телетайпу и по радио Состояние неба О Ясно (покрыто меньше '/'О неба) ф Незначительная облачность (покрыто от "/w до 5/ю неба) ф Значительная облачность (покрыто от с/ю до 9/ю неба) ф Сплошная облачность (покрыто 9/ю неба) ф/ Незначительная облачность среднего или верхнего яруса ф/ Значительная облачность среднего или верхнего яруса ф/ Высокая сплошная облачность ф/ф Высоко-сплошная облачность, никв - значительная - облачность ф/Ф Высоко-сплошная облачность, ниже-незначительная облачность Ф/Ф Значительная облачность верхних и нижних ярусов Ф/Ф Значительная облачность верхних ярусов и лга/шл-никнего яруса ф/Ф Малая облачность верхних ярусов и значительная-нижнего ф/ф В верхних и нижнем ярусах-малая облачность F + Густой туман IF + Густой ледяной туман S + Сильный снег R + Сильный дождь SL+Сильный мокрый снег ВО + Густая летучая пыль HI + Сильный град BSA + Густой летучий песок Ml + Сильная дымка К + Густая дымка ZMI4 Сильная морозная дымка Н + Густая мгла Эти знаки употребляются для состояния неба, если coomsem-стч/ющие явления уменьшают потолок до нуля, а видимость до 300м и меньше ZR + Сильный замерзающий дотдь BS + Сильная /петель D + Густая пыль Примечание Знак плюс (+) или минус (-) перед обозначением облаков означает,соответственно, "темные" и "тонкие" К - Слабый дождь R Умеренный дождь R + Сильный дождь S- Слабый снег S "меренный снег 5+ Сильный снег ZR- Слабый замерзающий дотдь ZR Умеренный замерзающий дождь Элементы погоды ZR + Сильный замерзающий дождь SP Морось с осадками Ml - Слабая морось Ml + Сильная морось ZMI - Слабая замерзающая морось ZMI + Сильная замерзающая морось Si - Слабый мокрый снег SL Ч меренный мокрый снег Торнадо (смерч) пишется всегда полностью 51 + Сильный мокрый снег HL - Слабый град HL Умеренный град HL + Сильный град Т - Слабая гроза Т Умеренная гроза ^ + Сильная гроза Понижение видимости F- Слабый туман f Умеренный туман f + Густой туман GF - Слабый погетый im/ман GF Умеренный поземный туман CF+ Густой поземный туман К Мгла Н + Густая игла К Дымка К + Густая дымка D Пыль D+ Густая пыль BS Метель BS+ Сильная метель BD Летучая пыль BD + Густая летучая пыль BSA Летучий лесок BSA + Густой летучий песок IF - Слабый ледяной туман IF Умеренный ледяной туман IF + Сильный ледяной туман ^ Северный I/ Северо-семро-восточный / Северо-восточный •*/ Восточно-северо-восточный •"- Восточный Направление ветра *^ Восточно-юго-восточный \ Юео-юсточный 1\ Юго-юго-восточный t Южный tX Юго-юго-западный f Юго-западный •*/ Западно-юго-западный -" Западный -".\ Западно-северо-западный \ Северо-западный |Ч Севера-севера-западный Характер ветра G - свежие порывы 6 Сильные порывы В + Жестокие порывы V Переменный (Указывается.когда нужно,непосредственно после спорости ветра без промежутки и дез косой черты) Рис. 64. Днем наблюдающие станции обычно измеряют потолок посредством пуска шаров-пилотов, наполненных водородом и имеющих определенную скорость подъема в минуту. При низком потолке применяются небольшие шары-пилоты, и высоту потолка получают, отсчитывая число минут, - 76 - Рис. 65. прошедших от момента выпуска шара до его входа в нижний слой облаков, и умножая это число на скорость подъема шара в метрах в минуту. Высокие потолки измеряются более крупными шарами-пилотами, одновременно с наблюдениями за верхними слоями атмосферы. Эти шары наполняются водородом так, чтобы они имели определенную скорость подъема, и за их подъемом тщательно наблюдают в теодолит (специальный угломерный прибор). Теодолит дает отсчет как вертикального угла подъема шара-пилота, так и его азимута (числа градусов от истинного севера по горизонтальной шкале). По этим величинам высчитывают расстояние до шара-пилота на различных высотах. Когда шар-пилот, выпущенный для исследования верхних слоев атмосферы, входит в нижний слой облаков, высота его в этот момент и принимается за высоту потолка. Обрабатывая данные шаро-пилотных наблюдений, получают направление и скорость ветра на различных высотах. Рис. 65. Здесь показан способ измерения потолка ночью. Прожектор с вертикальным лучом бросает свой луч прямо над собой на нижнюю поверхность облачного слоя. Наблюдатель, находящийся в 150 м или больше от прожектора, измеряет вертикальный угол светлого пятна на облаке посредством квадранта - прибора для определения вертикальных угловых расстояний. Затем при помощи тригонометрических таблиц наблюдатель вычисляет высоту потолка по формуле: ^(потолок)=длине базы X tge, В которой 9 - угол, отсчитанный по квадранту. На нашем рисунке наблюдатель получит высоту й=450 • tg в, так как он находится в 450 м от прожектора.. На метеорологических станциях - 77 - !V Шаропилотные и самолетные метеорологические станции США SAN DIEi Ш. / РЕАИ. HARBOI? * \\ • Шаропилотная станция Бюро погоди Ф Военная шаролилотная станция (Сведенияиспользуются бюро погоды! & Военно-морская шаропилотная станция ?\ Военная самолетная станция I (Сведения используются (Сведения используются бюро погоЬ,) ^Военно-морская самолетная J бюропоговы) О Самолетная станция Бюро погоды станция Рис. 66. прожектор и обычно квадрант располагаются в определенных раз навсегда точках. При такой постоянной установке высота основания облака может получаться непосредственным отсчетом по прибору. Рис. 66. Этот рисунок дает вам представление о количестве аэрологических станций, регулярно сообщающих сведения о состоянии верхних слоев атмосферы в США. Шаро-пилотные станции добывают сведения о направлении и скорости ветра, тогда как самолетные станции ведут в верхних слоях воздуха наблюдения несколько иного рода, о которых будет подробно сказано ниже. Результаты шаро-пилотных наблюдений над ветром в верхних слоях атмосферы регулярно передаются по аппарату "телетайп", причем направление ветра указывается в десятках градусов от истинного севера, а скорость ветра - в милях в час. Такое телеграфное сообщение выглядит следующим образом: "WA 17 01818 2033 22138 2240 42343 2444 62446 2350 82354", - 78 - причем каждая из четырех- и пятизначных групп цифр относится к наблюдениям на определенной высоте, выраженной в тысячах футов от поверхности земли. Расшифровывается сообщение следующим образом: WA Вашингтон, округ Колумбия; 17 17 00 (по 24-часовому исчислению) или 5 00 час. пополудни 01818 На уровне земли (высота "О"); ветер 180° (от севера), скорость 18 миль в час; 2033 Ветер на высоте 1 000 футов, 200°, скорость 33 мили в час; 22138 Ветер на высоте 2000 футов (первая цифра "2"), 210°, скорость 38 миль в час; 2240 Ветер на высоте 3000 футов, 220°, скорость 40 миль в час и т. д. Сведениям, относящимся к уровню земли и к четному числу тысяч футов, предшествует цифра ("О" для уровня земли, "2" для 2000 футов, "4" для 4 000 и т. д.), а для нечетных чисел тысяч футов сведения даются без предшествующей цифры. Рис. 67. Здесь даны образцы метеорологических бюллетеней, получаемых по аппарату "телетайп" Департаментом торговли. Эти бюллетени посылаются каждый час всеми станциями и, взятые последовательными сериями, представляют полный отчет о погоде на различных воздушных трассах. Приведенные здесь бюллетени, как вы видите, не образуют последовательной серии; я брал их наугад, чтобы иллюстрировать раличные ТИПЫ ПОГОДЫ. "TO.'--'-- Заметьте, что некоторые из этих бюллетеней содержат указание класса погоды "С" и "I". Иногда применяется и обозначение "X",. хотя здесь оно не приведено. Эти обозначения класса погоды применяются станциями, расположенными при аэропортах, и относятся к условиям посадки. При потолке от нуля до 150 м и видимости до 1,5 км станция указывает "класс X". Условия "класса X" считаются ниже минимальных, допускающих посадку, за исключением некоторых аэропортов на воздушных ли- йдс> U7%.. в Гримеры сведений о погоде, передаваемых по телетайпу станциями Департамента mogzowu США CTIO1V4K 25/2SMO 99153 ••---- Объяснение: СУ-Кяивленд. .масс Т"; птова ясмя.тЯитат 1&/4 мини, Оымка; темп. 25°Ф, точка росы 23'Ф: ветер-южный, Юмиль в час; барометр 29,91", барометрическая тенденция-равномерное, падение (за последние 3 часа) яа 0.03" BJ С 06К 17/12/ 5 003 18 Объяснение: BJ- Буффало, штат Нью-Йорк, "маге С'; погода ясная,видимость 6 миль, дымка , темп. 17°Ф, точка росы 12°Ф; ветер-севера-восточный 5 миль " час, барометр 30,03", барометрическая аеиденцШ'ЩЮвнонерюс падения (за последние 3 часа) на 0,01" MQ -Ф5/5Н 23/20/17 Объяснение: MQ-Мо/ю " штате ЯпяиноОс; потаят неограниченный, тонкие разбросанные облака но высоте 500футов; видимость S миль,дымка, тема. 23'<Р, точка росы 20'Ф; ветер-семро-восточный,17 миль I чае Ы С 4298 19/16*3 010 F 10STCU/U Обгяснение: AZ-Лябани i штате Яыо-морк. "класс С"; умеренный потолок 4200ох-mot', пасмурно, видимость 8 мит, темп 79*0),/почка росы 1б'Ф; ветер- северный,!мили I час, барометр 30,10"; барометрически тенденция - равномерное повышение- менее 0,01" (непередано); Ю/юнеба покрытъслоиаяо-кучсвыми облаками,направление utitu-чения неизвестно (И-шичилип) CG I 1297 27/23-15 984 25 10S1W С1ЛШ VBBL Обгяснение: Си-Чикаго в штате Нвланойс, "класс I"; измеренный полют* 1200 футов; сплошная облачность, видимость 1 миль; темп. 27'ф,тачка росы 23'Ф; ветер-восточный , к "иль в час , барометр 29, W, барометрическая тенденция-равномерное падение (за последние Зчаса) на 0,02"; ГО/кй"еоа аалрыпю ся^-оолапами .идущими с Ш, облачность переменна" - 79 - ниях, где условия для подхода лучше и где установлены другие минимумы. При потолке от 150 м до 500 м и видимости от 1,5 до 5 км станция указывает "класс I", и это означает, что приближаться к ней надо по приборам, пока условия не изменятся. Аэропорт "класса С" должен иметь потолок выше 500 м и видимость больше 5 км 1. Станции, наблюдающие за облаками, сообщают в конце своих бюллетеней сведения о количестве, типе и направлении движения облаков. Рис. 68. Самолетные аэрологические наблюдения передаются ежедневно с различных станций по аппарату "телетайп" Департаменту торговли и содержат сведения о высоте, давлении, температуре, относительной влажности, эквивалентно-потенциальной температуре и удельной влажности последовательно для каждой высотыполета, состоянии облачности, высоты турбулентности и обледенения. Все эти сведения получаются в результате специальных полетов на самолете в верхние слои атмосферы, совершаемых обычно по утрам, если позволяет погода. Самолет, с установленным на нем метеорографом (см. рис. 115 б), поднимается на высоту до 5 000 м. Во время полета метеорограф записывает температуру, относительную влажность и давление воздуха. Из этих величин вычисляются другие элементы и определяются тип и структура воздушной массы или воздушных масс, через которые совершался полет. Посмотрите на сведения, получаемые при подъемах на самолетах, и объяснения их на рисунке. Для уровня земли высота не указывается, хотя бестолковый Джо никак не может понять, почему. Высота указывается для первого уровня над землей ( и для последующих уровней) и дается в десятках метров над уровнем моря, причем последний нуль опускается; например, "68" значит "680 м над уровнем моря". Следующая группа цифр для первой и дальнейших высот указывает давление в миллибарах и температуру в градусах Цельсия - величины, которые получаются во время 1 поверхности ~* лиши !* - --- "-1 Сведения, ! Зчеик OCX /тшя вотен та льна" получаемые i чем n2t 2'А с самолетной IB 10* м" аэрологической р "-"-, ~" - • S станции j ОЯЧШМНША иажност>7 in" 5Х ? "О СГ • Да"лт еНЗ ? i тюш& ipa || i Тат. 5 о j -1ГС S3 < (Обозначение станции) / i '992-16 776008/6 8 5 з-Т7 7 56 г/ гов/ 86 992-И 726810/162 833-М 567508/ ...... и т.д. для рек N6 х высот 1 Сведения об облаках, обледы ICHUU, турбулентности и 77.../ ( час и число ме> ад а) Рис. 68. 1 Недавно эти обозначения были изменены: класс "С" - потолок 250 м или больше - днем, 300 м или больше - ночью, видимость 5 км или больше; класс "N" (вместо "I"} - по-голок 150-250 м, видимость 1,5-5 км. - 80 - полета с метеорографом. Последняя группа для каждой высоты указывает относительную влажность, записанную во время полета, и эквивалентно-потенциальную температуру, вычисляемую после полета. Последняя указывается в градусах абсолютной шкалы (0°0 = 273° абс.). Заметьте, что даются только последние две цифры эквивалентно-потенциальной температуры, первая же опускается. Для холодного воздуха эта опущенная цифра обычно будет "2", для теплого воздуха - "3". Величина удельной влажности указывается полностью и дается в граммах и десятых долях грамма влаги на 1 кг воздуха. Далее, сведения о самолетных аэрологических наблюдениях содержат указания относительно облаков, если таковые имеются, их типа, высоты оснований и вершин для каждого уровня. Высоты слоев турбулентности ("болтанки"), обледенения и приподнятых туманов указываются в десятках метров. Например, "ТЬс. 24-150" расшифровывается так: "Турбулентность (turbulence) на высоте от 240 до 1 500 м", а "10 St. Cu/U 89-200" означает облачный слой, закрывающий 10/10 неба на высоте от 890 до 2 000 м при неустановленном (U - unknown - неизвестно) направлении движения облаков'. •&_? ПГ*^> si С/ I *?&&; --А- ' Знания можно только передавать, а не накачивать. 6 Полеты в облаках Глава VI АТМОСФЕРНЫЕ ФРОНТЫ И ЦИКЛОНЫ (Фронтальные возмущения) Если вам приходилось беседовать о погоде с метеорологом, вы, наверное, много слышали от него о "фронтах". Фронт - это просто граница или зона резкого перехода между воздушными массами, обладающими различными свойствами. Атмосфера создает фронт, когда циркуляция воздуха при-водит в непосредственное соприкосновение между собой две воздушные массы различного происхождения или подвергшиеся неодинаковым изменениям. Легко представить себе, что если, например, масса теплого морского тропического воздуха встретится с массой холодного континентального полярного воздуха, то между ними образуется граница, причем более холодный и более плотный воздух будет стремиться подтекать под более легкий теплый воздух. Вы помните, что на рис. 8 я показал вам, как разница между давлениями и удельными объемами в атмосфере создает циркуляцию между воздушными массами, имеющими разную плотность? Вернитесь к .этому рисунку и заметьте, как линии равных давлений и линии равных удельных объемов пересекаются и как в районе их пересечения возникает местная замкнутая циркуляция воздуха. Скопление этих точек пересечения или увеличение "ячеек" циркуляции между двумя воздушными массами показывает, что разница между плотностями воздушных масс увеличивается и кривые равных давлений и равных удельных объемов изменяются более резко при переходе из одной воздушной массы в другую. Предположите, что эти мелкие ячейки сосредоточены в атмосферном фронте приблизительно в двадцать раз гуще, чем при их нормал ьном распределении внутри воздушной массы, и вы яснее представите себе, что такое переходная зона между воздушными массами (т. е. фронт). Рис. 69. Когда скопление достаточного количества этих ячеек образует зону сосредоточения шириной около 10 км, мы считаем, что между воздушными массами возник фронт. Вы знаете из сказанного выше, что - 82 - . ...:-,> Низкое давленое ie Л . L V & " Т J ^ N. "° •4---"Х-^/---\---"Х: Т - ^^ \Г I noj_^>x'^____изотерма УЧ^ Высокое давление Образование фронта {сходящиеся изотермы) Разрушение фронта (расходящиеся изотермы) Рис. 69. Рис. 70. во время адиабатических изменений в ненасыщенном воздухе потенциальная температура остается постоянной. Поэтому для указания скопления двух воздушных масс вдоль фронта пользуются изотермами, так как увеличение или уменьшение давления, сопровождающее движение" воздуха над какой-нибудь поверхностью, не изменяет потенциальных температур этих воздушных масс. На рисунке показана циркуляция воздуха, способствующая сближению (схождению) изотерм в данном воздухе. Например, изотермы в верхней и в нижней частях рисунка стремятся сблизиться в зоне раздела воздушных масс при встречной циркуляции. После сближения расстояние между изотермами будет гораздо меньше, чем оно было при свободной циркуляции, и в результате этого в зоне раздела между встречными потоками воздуха разница в температурах двух воздушных масс становится резче. Когда эта разница между потенциальными температурами превышает 10°С в зоне шириной в 10 км или меньше, возникает фронт при том условии, что разница в температурах простирается на достаточную высоту вертикально вверх. Фронты, в которых разница в температурах простирается вверх по вертикали на высоту меньше 1 или даже 1,5 км, не считаются важными фронтами. В нижних слоях атмосферы часто наблюдается нормальная разница между дневной и ночной температурой воздуха, которая, однако, не вызывает образования фронта. Способность атмосферы создавать фронты имеет большое значение, так как, согласно принятой теории, фронты и фронтальные зоны играют существенную роль в развитии циклонов. Вы понимаете теперь, почему для вас и для метеоролога важно уметь распознавать существование фронтов и правильно находить их положение на карте погоды? б* - 83 Помимо первичных фронтов, вы часто встречаете фронты вторичные" которые образуются в перемещающихся воздушных массах. Это особенно относится к воздуху полярного происхождения, который, удаляясь от области формирования, претерпевает быстрые изменения. Неравномерность этих изменений может вызвать внутри воздушной массы за короткое время большие различия в температурах по горизонтали. Затекание воздуха по кривой в область низкого давления стремится вызвать внутри воздушной массы циркуляцию, способствующую сближению изотерм и образованию фронта. Эти второстепенные фронты имеют большое значение для вас и для*метеоролога, предсказывающего погоду, так как оказывают заметное влияние на летную погоду. Рис. 70. Иногда воздух циркулирует так, что изотермы стремятся разойтись от оси зоны раздела. В этом случае разница в температурах по обе стороны зоны раздела между воздушными массами уменьшается, фронтальная зона рассеивается и циркуляция воздуха не благоприятствует образованию нового фронта. Рис. 71. Атмосферные фронты представляют собой наклонные поверхности, у которых угол наклона может быть различным1. Линия, обозначающая фронт на карте погоды, является просто пересечением этой наклонной поверхности с поверхностью земли. Если взять горизонтальный разрез фронта, мы получим циркуляцию воздуха и сопровождающее ее сгущение изотерм, изображенные на рис. 69. Здесь же, на рис. 71, мы имеем вертикальный разрез того же фронта. Подумайте хорошенько, и вы поймете, что непрерывное движение воздушных масс навстречу друг другу может привести только к одному результату - развитию и интенсификации фронта. Теплый воздух Теплый воадул Холодный воздух Образование фронта Разрушение фронта Рис. 71. Рис. 72. Рис. 72. Этот вертикальный разрез фронта изображает положение, обратное показанному на рис. 71. Из того, как воздух циркулирует здесь, 1 Этот угол всегда мал - меньше одного градуса. - Ред. - 84 - Холодный фронт f Вторжение холодного воздуха) Теплый воздух Рис. 73. вы легко придете к выводу, что уже через небольшой промежуток времени движение воздушных масс по расходящимся направлениям разрушит весь фронт, рассеяв лежащую между ними зону раздела. Рис. 73. Холодный фронт образуется, когда масса холодного, тяжелого воздуха вторгается под легкую теплую воздушную массу и приподнимает ее (вследствие разницы в плотностях обеих воздушных масс). По мере подъема теплого воздуха он охлаждается адиабатически, обычно до такой степени, что наступает его насыщение и образуются облака. Обыкновенно эти облака принадлежат к типу кучевых, вызываемых конвекцией или "неустойчивым равновесием воздушной массы (если вы не помните, как это происходит, посмотрите на рис. 56). Выпадающие из них осадки носят ливневый характер - крупнокапельный дождь или снег большими хлопьями *. Ввиду неустойчивости и турбулентности слоев в холодном воздухе вы увидите, что облака продолжают образовываться в нем и вдали от холодного фронта, хотя осадки из них, если и бывают, то кратковременные. В холодном воздухе, позади холодного фронта, и значительно ниже облаков, образовавшихся вследствие подъема теплого воздуха, также образуются облака, так называемые разорванные (Frsf), вследствие насыщения воздуха при испарении воды падающих сверху осадков. В теплое время года, когда условия благоприятствуют натеканию морского тропического воздуха навстречу вторгающемуся холодному воздуху, вдоль холодного фронта возникают грозы, вызываемые подъемом теплого воздуха и переходом его в состояние неустойчивого равновесия, за которым следует сильная конвекция (вертикальное движение) внутри облаков2. 1 Так как угол наклона фронтальной поверхности к земле мал, то осадки будут выпадать за холодным фронтом. - Ред. 8 На всех рисунках, изображающих фронты в вертикальном разрезе, масштабы искажены: вертикальный масштаб увеличен раз в 30 по сравнению с горизонтальным. - Ре д. - 85 - Теплый фронт (Натекшим теплого воздуха) А Перистые облак! °""^~ МООм*** Перисто-аюистые облаке Холодный воздух Рис. 74. Р и с . 74. Теплый фронт имеет гораздо более пологий наклон, чем холодный, как вы увидите, посмотрев на этот рисунок. При образовании теп-лого фронта теплый воздух долго и постепенно поднимается по клину холодного воздуха. Этот медленный подъем более теплого воздуха сопровождается образованием высокослоистых облаков - логическим последствием медленного подъема и охлаждения. Но при образовании теплого фронта образуются также облака другого типа. Так, например, вдали от линии теплого фронта, там, где слой холодного воздуха, на который натекает теплый воздух, имеет большую .толщину, вы увидите перистые облака. По мере приближения к линии фронта эти перистые облака постепенно сгущаются в перисто-слоистые и затем и в высокослоистые. Сгущение облаков в слое высокослоистых облаков оказывает большое влияние на составление плана вашего полета, так как конденсация водяного пара в теплом воздухе достигает своего максимума (а отсюда и увеличение количества освобождающейся влаги) и вызывает осадки в виде дождя или снега. Больше того, эти осадки могут распространяться на очень большие районы и принимать затяжной (обложной) характер. Объясняется это тем, что клин холодного воздуха, на который натекает теплый воздух, обычно отступает, поэтому' теплому воздуху приходится подниматься очень долго, и на лежащие под ним районы все это время продолжают выпадать сильные осадки. В теплые периоды года, когда морской тропический воздух отличается конвективной неустойчивостью, могут возникать грозы на больших высотах (бестолковый Джо, конечно, уже забыл, что мы когда-то говорили о конвективной неустойчивости, но вы хорошо знакомы с ней по нашим рассуждениям по поводу рис. 30). В данном случае грозы на больших высотах возникают, когда теплый воздух при подъеме переходит в состояние не- - 86 - Окклюдированный фронт (Холодный фронт стыкается с теплым у поверхности) ТеПЛЫй воздух яертаа-ытяяинеоыша JltwamMriMm' Г<2ГХ-Ч JJ^M ^^^^_^*^ rC^^^4^. ^ С^миш'-Уте№У:-^:^!^-4к'''!'и''а°жае8''/е °^(tm)*?5|?йгага -^-^^ЖМК я~*.^ Рис. 75. устойчивого равновесия. Обычно, если вы летите в облаках над теплым фронтом, вы замечаете, что благодаря медленному, постепенному подъему воздух сделался спокойным, за исключением грозовых районов, где полет будет сопровождаться сильной болтанкой. Рис. 75. Холодный фронт двигается быстрее теплого вследствие большей величины градиента давления (более сильного напора.) Если эта разница в скорости удерживается на сколько-нибудь продолжительное время, вы легко поймете, что в некоторых случаях холодный фронт догоняет теплый фронт, смыкаясь с ним у поверхности земли, как показано на рисунке. Когда холодный и теплый фронты смыкаются таким образом, теплый воздух (теплый сектор) буквально вытесняется вверх, и мы имеем окклюзию в области низкого давления, сопровождающей фронты. Состояние погоды, сопровождающей этот процесс, обычно является сочетанием погоды по типу теплого и по типу холодного фронтов. Вы легко поймете, почему это так, если представите себе, что оба типа погоды, показанные на рис. 73 и 74, следуют непосредственно один за другим, не отделенные друг от друга районом теплого воздуха. Циклоны, другими словами области низкого давления ("минимумы") быстро вызывают окклюзию в районах, в которых условия благоприятствуют этому, например, над большими водными пространствами и равнинами. Рис. 76. Вы увидите, что головная, или передняя, часть воздушной массы (считая по направлению ее движения), на которую натекает теплый воздух при наступлении теплого фронта, редко имеет такую же температуру и плотность, как тыловая часть той же воздушной массы, подтекающая под теплый воздух при наступлении холодного фронта. Разница между плотностями воздуха в обеих воздушных массах обусловливает ход развития окклюзии. - 57 - Окклюзия по типу холодного фронта (Воздух позади холодного фронта плотнее воздуха под теплым фронтом) f^rc-\~\ Теплый воздух ^ Перистые облака, Рис. 76. В окклюзии по типу холодного фронта, показанной на рисунке, воздух в тылу холодного фронта свежее, холоднее, а потому и плотнее, чем воздух впереди фронта. По мере продвижения окклюзии этот плотный, холодный воздух вытесняет весь воздух, находящийся на пути холодного фронта. Поэтому при окклюзии по типу холодного фронта вы встретите не только сочетание погоды теплого и холодного фронтов, но и осадки в холодном воздухе набольшую глубину в тыл от холодного фронта. Почему? Да потому, что, пока теплый воздух вытесняется вверх, как при типичном холодном фронте, более прохладный воздух, лежащий впереди холодного фронта, натекает на наклонную поверхность фронта, отчасти играя роль теплого воздуха и вызывая погоду, схожую с погодой теплого фронта. Осадки, уже выпавшие через воздушные массы как при холодном, так и при теплом фронте, обычно вызывают сильное повышение содержания влаги в результате испарения, между тем как подъем воздуха и добавочные осадки, вызванные окклюзией по типу холодного фронта, обычно приводят к образованию обширных низких облаков в массах холодного воздуха. Следите за окклюзиями по типу холодного фронта. Летом они вызывают туманы, и вам придется считаться с низкими потолками и плохой видимостью. Зимой сюда присоединяется еще опасность обледенения. Рис. 77. При окклюзии по типу теплого фронта воздух под теплым фронтом холоднее, а следовательно, и плотнее воздуха за холодным фронтом. Так как холодному фронту приходится затем подниматься по клину еще более холодного воздуха, лежащего под теплым фронтом, смена погоды происходит в обратном порядке по сравнению с тем, что происходит при окклюзии по типу холодного фронта. Однако при окклюзиях по типу как теплого, так и холодного фронтов теплый воздух, первоначально образующий теплый сектор депрессии, поднимается выше над землей. - SS - Окклюзия по типу теплого фронта (Воздух позади холодного фронта менее /шлмя.теи воздух под теплым фронтом) - Прохладный воздух Холодный вдзНух Рис. 77. Окклюзии по типу теплого фронта - частое явление. Снова вы имеете здесь сочетание погоды по типам теплого и холодного фронтов, причем погода по типу холодного фронта стремится быть главной причиной осадков. Во время окклюзии по типу теплого фронта вы часто заметите сгущение пелены высокослоистых облаков, сопровождающееся по временам легкими дождями, внезапно сменяющимися сильными осадками, при очень незначительно меняющихся или неизменных направлениях ветра у поверхности земли и температуре. Действительно, погода носит характер погоды холодного фронта с незначительными изменениями ветра и температуры у поверхности земли. Однако посмотрите на барометрическую тенденцию, и вы заметите типичную перемену, указывающую на вхождение более плотного воздуха в район с низким давлением, сопровождаемое повышением или устойчивостью барометрического давления. Как же влияет окклюзия по типу теплого фронта на ваш полет? Прежде всего после прохождения холодного фронта вы все еще будете иметь низкие потолки и плохую видимость. Насыщение, вызванное осадками, привело к образованию низкой облачности в холодном воздухе под поверхностью теплого фронта, и оно не исчезнет, пока теплый фронт не минует вашу наземную метеорологическую станцию. Конечно, вы можете рассчитывать на значительное уменьшение осадков, как только холодный фронт пройдет вверху (фактически осадки могут даже совсем прекратиться), но, пока не пройдет теплый фронт, вы должны быть готовы к тому, что встретите низкие потолки и плохую видимость. Рис. 78. Здесь дается характерный бюллетень погоды, относящийся к поверхности земли вблизи холодного фронта и изображенный условными знаками, с которыми вы познакомились на рис. 63. Заметьте, что воздух к востоку от холодного фронта совсем теплый, погода мягкая и условия для полетов в этом районе превосходные. - 59 - ^ Падение, затем лиенееый снег ^ _ ;\ до; У Рви" давления ^*" X / ** Л ? ,,V-O-v{6 76 ?00\ I S^ Полная ? облачность ? Слоисто-кучевые ^?^у 04Z облака •% 1ЛА /* Умеренный снег 0.9 "ь? ib-\j-vM ^ X" Облаками закрыто 7-8/ю неба 1Ш ..лО^^О ю\. ^ * ХоП"'" ?ъ Облаками закрыто '/10 неба ?А? 700 Ч'6 Теплая воздушная масса Видимость > км t Kg - Давление воздуха 101Z.8миллибар \ (759.7 мирт, ст.) ппп '^ ^> '"" Барометричеаш* тенденция: равномерное падение \ за последние 3 часа 13 десятьи долей миллибара Ветер юго-западный 5 баллов Типичная метеорологическая обстановка вблизи холодного фронта 4 Кучевые облака потолок 900м Рис. 78. По мере приближения холодного фронта барометрические тенденции указывают на непрерывное падение давления, а скорость ветра, дующего обычно с направлений от W до S, увеличивается. Это - типичные явления при приближении холодного фронта. Теперь посмотрите на район, над которым прошел холодный фронт. Вы увидите, что ветер перешел на NW, небо закрыто облаками и идет умеренный снег, вызванный энергичным вытеснением более теплого воздуха вверх холодным фронтом, тогда как барометрическая тенденция показывает повышающееся или устойчивое давление. На самом фронте потолки часто очень низкие и видимость очень плохая, а зимой существует опасность обледенения, как это всегда бывает при температурах ниже точки замерзания. В районах, удаленных от влияния теплой воды, вы обычно заметите, что после прохождения холодного фронта погода улучшается, так как облачный покров, образовавшийся в холодном воздухе вследствие турбулентности, стремится разорваться, а при быстром движении холодного фронта - разбиться на несколько разбросанных облаков или совершенно рассеяться. При таких условиях давление продолжает повышаться, температуры остаются низкими, а ветер продолжает дуть с направлений от "W до N. Я уже сказал, что показанные здесь условия холодного фронта представляются идеальными для полета, но к этому утверждению надо сделать две оговорки. Во-первых, если путь холодного воздуха в - 90 - тылу холодного фронта проходит над теплой водой, то облачность удержится, и пойдет снег ливневого характера (вернитесь к рис. 51, и вы поймете почему). Во-вторых, не исключена возможность образования вторичных холодных фронтов после прохождения первого. Первая оговорка имеет особенно важное значение, когда вам приходится иметь дело с холодным воздухом, притекающим в область Великих озер и районы к востоку и юго-востоку от них. При ливневых снежных осадках налицо низкие потолки, плохая видимость и опасность обледенения, хотя в теплом воздухе к востоку от холодного фронта погода обычно остается хорошей до надвигания холодного фронта. Если же вы проследите за движением того же холодного фронта над районами к западу и югу от Озер, вы заметите лишь кратковременное понижение потолков и ухудшение видимости, после чего наступает обычное улучшение погоды. Что же касается вторичных холодных фронтов, то они часто вызывают значительное понижение потолков и ухудшение видимости, обильный снегопад и опасность обледенения. В районе Озер они также усиливают шква-листость (порывистость ветра). При приближении вторичного холодного фронта барометрическая тенденция показывает устойчивость или даже небольшое понижение давления, а ветер вместо того, чтобы дуть в одном и том же направлении, стремится вернуться к более южному направлению. Ввиду влияния, оказываемого на направление ветра вторичным фронтом, остерегайтесь слишком полагаться на перемены ветра как на средство определения положения холодных фронтов. Так, например, перемена ветра к NW, которая нормально последовала бы за прохождением холодного фронта, может быть только временной, и ветер вскоре после прохождения первого фронта может перейти на W или даже WSW и SW под влиянием вторичного фронта. Рис. 79. Здесь дается карта, типичная для погоды вблизи теплого фронта; изучая ее, заметьте данные о потолке и видимости в массе холодного воздуха впереди фронта. Они равны соответственно 300 м и 3 км, и я уже слышу ваш вопрос: "Но ведь погода здесь ведет к образованию высокослоистых облаков?" Так оно и есть, и ваш вопрос совершенно логичен. Но помните, что в более холодный воздух в нижних слоях поступило значительное количество влаги вследствие испарения осадков, выпавших через этот холодный воздух. И, действительно, в воздух часто поступает так много влаги, что в холодном воздухе под системой высокослоистых облаков образуются низкие облака, понижающие потолок и ухудшающие видимость. Подальше от теплого фронта, где высокослоистые облака расположены довольно высоко и где было мало осадков, потолок выше и видимость - 91 - Типичная метеорологическая обстановка вблизи теплого фронта Теплая воздушная пасса ХопоВная воздушная масса Рис. ТУ. Типичная метеорологическая обстановка вблизи окклюзии типа теплого фронта лучше, так как в данном случае действительно преобладают высокослоистые облака. Как правило, погода типа теплого фронта гораздо опаснее зимой, чем летом. Летом вам приходится иметь дело с низкими потолками и плохой видимостью, но в холодное время года вам придется также бороться с опасностью обледенения. Из рисунка вы увидите, что разница в погоде по обе стороны теплого фронта над сушей обычно бывает резко выраженной, с гораздо лучшей погодой в теплом воздухе. Ветер у поверхности земли в холодном секторе сильный, юго-восточного направления. Если бы вы поднялись в воздух над метеорологической станцией, вы отметили бы в теплом натекающем воздухе перемену направления ветра на юго-западное и повышение температуры при переходе из нижнего, более холодного воздуха, в верхний, более теплый. Зимой вы часто можете избежать опасности обледенения, поднявшись в этот более теплый воздух, где температура может быть выше точки замерзания. Переход от погоды с холодным воздухом к погоде с теплым воздухом, наступающий при прохождении теплого фронта по поверхности земли, обычно приносит быстрое улучшение погоды. Температура воздуха у поверхности земли значительно повышается; барометрическое давление становится устойчивым; небо над сушей проясняется, и ветер переходит в """ *ъ воздушная масса Рис. 80. - 92 юго-западную четверть. Но, если открытый теплый сектор находится над крупным водным районом, вы можете после прохождения теплого фронта по поверхности земли ожидать совсем другой погоды. В этом случае охлаждение теплого воздуха холодной водной поверхностью, над которой он протекает, вызывает образование в теплом воздухе низких слоистых облаков или тумана, как мы уже говорили при рассмотрении изменений, претерпеваемых воздушными массами. Что же происходит? Направление ветра и барометрическая тенденция изменяются, а осадки - дождь или снег - прекращаются. Потолки все же будут низкими, а видимость плохой вследствие образования тумана или низких слоистых облаков в теплом воздухе. Рис. 80. Этот рисунок изображает, что происходит, когда холодный фронт догоняет теплый. Открытый теплый сектор (теплый воздух в области пониженного давления), как вы видите, оттесняется к югу, прочь от центра (центр находится вверху рисунка, вблизи смыкания холодного фронта наверху с теплым фронтом). В данном случае воздух справа от теплого сектора холоднее, чем воздух слева от него. Разница в плотности этих двух воздушных масс заставляет воздух слева натекать на более холодный воздух справа, так что теплый воздух поднимается вверх, как на рис. 77, и первоначальная поверхность холодного фронта переходит в положение над землей, выше клина более холодного воздуха в правой части рисунка. Рассмотрите метеорологические данные в середине правой части рисунка. Здесь погода - типичная для высокослоистых облаков: сплошная облачность на средней высоте с небольшим дождем (и удовлетворительной или хорошей видимостью). Барометр непрерывно падает, и ветер у поверхности земли юго-восточный. Теперь посмотрите на данные в правой нижней части рисунка. Здесь погода характерна для теплого фронта после выпадения осадков в количестве, достаточном для насыщения нижних слоев воздуха и для образования низкого слоя облаков под высокослоистыми. Потолок - 300 м, видимость - 3 км. Обратимся затем к метеорологическим данным в верхней средней части рисунка. Прохождение холодного фронта вверху вызвало изменение вида осадков. Осадки выпадают в виде снега вследствие более низких температур, господствующих на высоте конденсации высокослоистых облаков, а также на высоте конденсации в поднятом прохладном воздухе. Потолок упал до 200 м, а видимость до 1,5 км. Заметив указанные в этих данных условия у поверхности земли, вы сами без моей помощи поймете, что при полете - 93 - через этот район вы встретите опасность обледенения. Барометрическая тенденция показывает непрерывное падение, хотя она станет несколько устойчивее после прохождения холодного фронта. Однако до прохождения теплого фронта по поверхности земли вы можете ожидать сохранения общей тенденции к понижению давления. Над этим стоит задуматься и запомнить следующее: даже после прохождения холодного фронта высоко над этой станцией низкий потолок и плохая видимость удержатся, пока в район станции не вторгнется теплый воздух слева позади теплого фронта. Тогда погода будет соответствовать указанной для станции в верхней части рисунка слева, которая, находясь за теплым фронтом, уже наблюдает значительное улучшение погоды. Затем надо обратиться к данным станции у левого края рисунка, на которой наблюдается типичная погода после прохождения холодного фронта. Ветер переменился на северный, барометр поднимается, а температура по сравнению с теплым сектором падает. Станция в левой нижней части рисунка находится в теплом секторе, и погода на ней хорошая. Ветер юго-западный, температура мягкая; на средней высоте преимущественно меняющаяся до значительной кучевая облачность, барометр при приближении холодного фронта медленно падает. Рисковать, может быть, увлекательно, но летать искусно - безопаснее! ЦИКЛОНЫ Иногда вы замечаете, что вдоль фронта развивается волнообразное движение - верный признак начинающегося циклонического возмущения на фронте. Это происходит каждый раз, когда равновесие или нормальный наклон фронта нарушается энергичным вторжением холодного нижележащего воздуха на одном из участков фронта, тогда как другие участки остаются неизменными или когда в какой-либо точке фронта происходит усиление потока натекающего теплого воздуха. По мере усиления волны или возмущения начинает возникать ясно выраженное вихревое движение, сопровождаемое усилением потока натекающего теплого воздуха; давление в волне понижается, и возникает циклон, или "область низкого давления". Эти волны образуются на фронтах между воздушными массами - 94 - с очень различными свойствами, так как здесь, как вы легко поймете, циркуляция воздуха способствует нарушению равновесия фронта. Горные хребты, изменяющие направление потока воздуха, сравнительно энергичный приток холодного воздуха к фронту или поток теплого воздуха над фронтальной поверхностью - все это приводит к образованию и поддержанию волны. Рис. 81. Этот рисунок иллюстрирует аналогию между водой и маслом, с одной стороны, и холодным и теплым воздухом - с другой. В А вы имеете плотную жидкость - воду, отделенную тонкой перегородкой от более легкой жидкости - мае-________________________ ла. В С вы имеете плотный холодный воздух, отделенный фронтальной зоной от более теплого, более легкого воздуха. Предположим теперь, что перегородка между водой и маслом '"Л Вода ^иш% Вода J/ Перегородка1 пробита^ . ^^ Холодный воздух S^ Теплый воздух Q Холодный воздух ,ронт >!. Теплый воздух "i< -4 Образование небольшого циклона (минимума) Рис. 81. пробита, как показано в В. Более тяжелая жидкость (вода) устремляется в пространство, занятое маслом, причем возникает кругообразное движение, показанное стрелками. Сравните это положение с D, и вы увидите, что почти то же самое происходит, когда холодный воздух вторгается в теплый, что сопровождается усилением потока натекающего теплого воздуха на фронте справа от центра завихрения (эти рисунки очень взволновали бестолкового Джо: теперь он уверен, что в циклонах можно найти масло). Рис. 82. Здесь показаны последовательные стадии образования резко выраженного циклона, как они изображаются на картах погоды. Первым предупреждением об образовании циклона является выпячивание холодного фронта в А. В Б циркуляция усиливается, и волна при своем движении на восток образует как холодный, так и теплый фронты. Теперь рассмотрите стадию развития, изображенную в С, и сравните ее с Б. Сомкнутые изобары вокруг определенного центра низкого давления указывают на еще большее усиление циркуляции и на углубление центра низкого давления. В D холодный фронт окончательно смыкается с теплым, и циклон окклюдируется. Это - типичный ход развития циклона, при котором воздух в теплом секторе оттесняется на юг от центра низкого давления. Плотность воздуха в тылу холодного фронта и плотность - 95 - 765мм Холодный воздух Теплый воздух хояоанм*^^ хояоа#?* Rs=====?>i№i!'^'''^ Теплый воздух ^/^^ /( I ^ D Стадии образования и углубления циклона (минимума) по карте погоды, с указанием фронтое,изобар и циркуляции воздуха _____ ________ Рис. 82. воздуха под теплым фронтом определяют, будет ли холодный фронт попрежнему располагаться над теплым или нет (советую вам вернуться к рис. 76 и 77 и еще раз рассмотреть окклюзии по типу холодного и теплого фронтов). В северном полушарии область низкого давления, или циклон, обычно двигается в направлении с запада на восток. Это, конечно, обусловлено господствующей циркуляцией в средних широтах. Однако часто имеют место отклонения к северу или к югу от этого направления и наблюдаются траектории движения циклонов, меняющие свое направление. Вы можете с уверенностью предполагать, что центр циклона будет двигаться по линии наименьшего сопротивления, т. е. туда, где^ барометрическая тенденция указывает наибольшее падение давления на пути движения области низкого давления. Запомните это! Как определить, углубляется ли область низкого давления или заполняется (затухает)? Сравните по последовательным метеорологическим бюллетеням величины барометрического давления в центре или вблизи центра циклона. Хотя эта разница давления указывается за шестичасовой период и очень помогает определять тенденцию циклона, вы не можете получить из нее величину изменения в данный момент, необходимую для абсолютной точности. Если имеется ясно выраженный теплый сектор, то барометрическая тенденция вблизи центра низкого давления внутри теплого воздуха дает вам степень углубления или заполнения за трехчасовой период, причем знак минус перед цифрой означает углубление, а знак плюс - заполнение (затухание). Но, если циклон вполне окклюдирован, - 96 - вы не сможете получить непосредственного показания барометрической тенденции в теплом секторе, так как теплый сектор, или район теплого воздуха, у поверхности земли может находиться далеко к югу от центра низкого давления. По счастью, для решения летных задач вы можете руководствоваться общей тенденцией в том виде, в каком она указывается на картах погоды. Вам надо запомнить, что циклоны или области низкого давления ("минимумы") характеризуются понижением давления и сходящимися потоками или скоплением воздуха. В антициклоне же или области высокого давления ("максимуме") происходит как раз обратное: давление повышается, а потоки воздуха двигаются по расходящимся направлениям. •-/. - Если бы он только знал, в чем тут дело! 3 Полеты в облаках Глава VII ОПАСНЫЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ (Туман, грозы, обледенение и т. д.) Одним из самых коварных врагов, с которыми вы можете встретиться во время полета, является туман. Как бы хорошо и спокойно ни проходил ваш полет, какой бы идеальной ни была погода на высоте -полета, но если место вашего назначения и другие аэропорты, где возможна посадка, окутаны туманом, вы окажетесь в затруднительном положении. Со временем приемы слепой посадки будут настолько усовершенствованы, что опасность тумана уменьшится, но до тех пор ваша наилучшая защита от него будет заключаться в уменье распознавать условия, при которых образуются туманы. Имеется много способов классификации туманов, но в конце концов все они сводятся к тому, что существуют два основных типа тумана - туманы адвекции, вызываемые горизонтальным движением воздуха, и туманы радиации, вызываемые выделением теплоты в пространство. Туманы адвекции образуются в большинстве случаев вследствие движения теплого воздуха по более холодной поверхности. Однако иногда,'особенно в Арктике, мы встречаем туманы, известные под названием "морозной дымки" ^вызванные натеканием холодного воздуха на более теплую поверхность. "Морозная дымка" - не что иное, как пар, поднимающийся с теплой поверхности и конденсирующийся в холодном воздухе. Морские туманы возникают вследствие натекания теплого влажного воздуха, находившегося над теплой водной поверхностью, на более холодную водную поверхность, где он и охлаждается. Если движение теплого воздуха сравнительно медленно, то охлаждение происходит в слое, непосредственно прилегающем к поверхности воды, и мы имеем низкий туман. Но если теплый воздух двигается быстро, то в его нижнем слое возникает турбулентность, вызывающая образование высокого тумана. Океанские туманы этого типа нередко достигают большой высоты и очень устой- -98 - чивы. Морские туманы, образующиеся у побережья Новой Англии *, часто переносятся на сушу морскими бризами или общей циркуляцией атмосферы, вызванной барометрическим градиентом (разностью давлений). Аналогичные условия существуют летом на западном побережье США. Летая над сушей, остерегайтесь туманов над холодными озерами и реками, над которыми может протекать теплый воздух. В связи с этим вот указание, которое может пригодиться вам при встрече с этими туманами над поверхностью суши. Если теплый воздух держится неподвижно или очень медленно движется над холодным районом, видимость ухудшается, и туман образуется в самых нижних слоях воздуха. Но если более энергичное движение воздуха вызывает турбулентность, туман располагается на большей высоте, а под ним будет во многих случаях удовлетворительная видимость. Затруднения могут возникнуть также там, где теплый тропический воздух протекает над более холодными поверхностями суши. Это особенно часто случается в юго-восточной и южной частях США. Если теплый воздух не был бы вовсе турбулентным, туман, конечно, образовался бы у самой поверхности земли. Но обычно наблюдается турбулентность, вызванная рельефом местности и достаточная для того, чтобы вместо поземного тумана образовалась пелена слоистых облаков. Под облачным покровом потолки часто настолько низки и видимость так плоха, что летать в таких районах вы сочтете рискованным. Самым обычным типом туманов радиации, который причинит вам больше всего хлопот при полетах, является обыкновенный "поземный туман". Поземный туман образуется во время ночного охлаждения и вызывает значительное ухудшение видимости в охваченном им районе. Рассеивается этот туман обычно после восхода солнца при уничтожении инверсии в нижних слоях воздуха, вызванной охлаждением за ночь (вспомните рис. 34). Поземные туманы часто имеют небольшую высоту, так как в совершенно тихую ночь конденсация, вызываемая охлаждением, может распространяться в воздух лишь на незначительную высоту. Если имеется небольшая турбулентность, вызванная слабым ветром, охлаждение распространяется на большую высоту и вызывает образование более высокого тумана. Наличие в утренние часы этого еще нерассеявшегося тумана может причинить вам немало хлопот при посадке. Поземные туманы легче всего образуются в прохладные, ясные, почти совершенно тихие ночи, когда 1 Северо-восточная часть США. - Ред. ~99~ воздух почти насыщен и вполне устойчив; поэтому, вылетая в ночной полет, замечайте разницу между температурой воздуха и точкой росы (указывающую на величину относительной влажности). Если в начале ночи разность эта невелика и другие условия благоприятствуют образованию тумана, берегитесь поземного тумана. Вы, конечно, знаете по собственным наблюдениям, что туманы часто образуются при выпадении осадков, когда их испарение в воздухе повышает содержание в нем влаги и повышает его точку росы. Вы часто встречаете туманы перед теплыми фронтами, после сильного выпадения осадков через холодный воздух, находящийся под теплым. Неподвижный клин холодного воздуха более способствует образованию тумана, чем энергичная циркуляция. Холодный воздух позади холодного фронта также способствует образованию тумана, когда осадки холодного фронта насыщают нижние слои воздуха. Главная опасность тумана заключается для вас в том, что не только место вашего назначения, но и другие пункты, в которых вы могли бы совершить посадку, окажутся окутанными туманом. Единственная гарантия для вас заключается в изучении циркуляции и общего распределения воздуха над районом, в который вы собираетесь лететь. Если температуры воздуха и точки росы очень близки одна к другой, а воздух вблизи поверхности земли устойчив, берегитесь тумана. Помните, что осадки повышают точку росы в некоторых случаях до такой степени, что туман образуется чуть ли не прежде, чем вы успеете опомниться. ГРОЗЫ Гроза есть не что иное, как развившийся из кучевого облака ливень, сопровождаемый громом, молнией, а иногда и градом (бестолковый Джо не понимает, почему это так). Если вам приходилось летать через грозу, вы по собственному опыту знаете, что в грозовом облаке возникают сильные вертикальные токи воздуха. Они вызываются энергичной конвекцией, сопровождающей грозу. В сильную грозу высота вашего полета может измениться на много сотен метров, хотя вы и не будете трогать ни рулей, ни сектора газа. . - , Бестолковый Джо никогда не поймет процессов, происходящих в грозу, так как он уже успел забыть о том, что существуют такие явления, как влажнонеустойчивость и конвективная неустойчивость, или, как мы могли бы назвать их, потенциальная неустойчивость, или скрытая сила. * - 100 - Однако для вас не представит труда понять связь между этими условиями и грозами. Как проявление энергичной конвекции гроза, например, легко возникает в воздухе, обладающем в высокой степени потенциальной неустойчивостью, или скрытой силой. Так как в США этим условиям лучше всего удовлетворяют массы морского тропического воздуха, образовавшиеся в Мексиканском заливе или в Атлантическом океане, вы легко поймете, что грозы часто возникают в воздухе этого типа. Однако в летнее время вы можете наблюдать в юго-восточной части США местные грозы и в массах полярного воздуха, который вследствие изменений стал содержать значительное количество влаги и приобрел некоторую неустойчивость. После того как полностью проявится потенциальная неустойчивость воздуха, вертикальное движение этого воздуха сильно ускоряется. Это проявление неустойчивости происходит, когда воздушная масса поднимается атмосферным фронтом или рельефом местности или когда нижние слои воздуха настолько сильно нагрелись за день, что вверх до высоты конденсации устанавливается вертикальный температурный градиент, больший, чем адиабатический. Ввиду более высоких температур воздушных масс, большего содержания в них влаги и большей степени их потенциальной неустойчивости грозы чаще возникают в теплое время года. Сильные вертикальные токи воздуха, возникающие в грозовом облаке, в настоящее время считаются причиной молнии. Эти токи воздуха расщепляют дождевые капли так, что частицы их, заряженные отрицательным электричеством, уносятся прочь, а заряженные положительным электричеством ядрышки капель сосредоточиваются в некоторых частях облаков. Таким образом, возникает значительная разность потенциалов (напряжения) между частями облака, заряженными положительным и отрицательным электричеством, или между частями облака, заряженными положительным электричеством, и землей, заряженной отрицательным электричеством. А гром, как знает даже бестолковый Джо, это звук, сопровождающий молнию. Рис. 83. Здесь вы видите, как образуются градины. Дождевые капли, падающие по направлению к земле, подхватываются сильными восходящими токами воздуха и подбрасываются в слой, в котором температура ниже точки замерзания. Оттуда они падают обратно, но вновь подхватываются другим восходящим током. Это продолжается до тех nopf пока теперь уже вполне замерзшая капля или градина, все увеличивающаяся в размерах во время своих перемещений, станет настолько тяжелой что упадет на землю, несмотря на сильнейший восходящий ток воздуха. - 101 - Рис 83. В настоящее время все, кроме бестолкового Джо, пришли к заключению, что полет через грозу - предприятие опасное. При регулярных полетах на воздушных линиях встреч с грозами избегают самым тщательным образом и где только возможно. Прежде всего здесь имеется опасность, происходящая от быстрых и неожиданных изменений высоты полета, так как вертикальные токи воздуха могут бросить вниз самолет, подобно тому, как они бросали градины, а это может привести вас в опасную близость с наземными препятствиями. Сильная турбулентность в грозу не только причиняет серьезные неудобства людям, но и вызывает большие перегрузки в самом самолете. Другую опасность представляют градины, которые с большой силой ударяются о движущийся самолет. Что же касается молнии, то вы увидите, что случаи попадания молнии в самолет редки; повидимому, можно логически предположить, что сам самолет не вызывает удара молнии, а только иногда случайно оказывается на пути электрического разряда. Но не преуменьшайте опасностей молнии. Если она ударит, самолет может получить повреждения. Первым обычно страдает радиооборудование, другие же части самолета могут расплавиться или расколоться. Я помню, как я испытал на себе такой "редкий" удар - знак отличия, от которого я с удовольствием отказался бы. Разряд вошел около левого мотора и вышел у конца правого крыла. В то время как электрический ток проходил сквозь самолет, зажигание временно выключилось, и воздушная скорость упала с 28С до 185 KMJWC. А когда все прошло, оказалось, что конец крыла на протяжении полуметра был аккуратно --J02 - сварен, т. е. металл расплавился и спаялся. В данном случае мне повезло, так как мое радиооборудование повреждено не было. СМЕРЧИ (ТОРНАДО)! Рис Вам не придется очень 84-бояться торнадо, как серьезной опасности во время полетов, так как они имеют чисто местный характер. Однако, так как торнадо возникают во время резко выраженной грозовой деятельности, появление торнадо служит признаком неблагоприятной для полетов погоды. Хотя причины образования торнадо нам мало известны, мы, рассуждая логически, можем предположить, что здесь имеет место повышение температурного градиента воздуха до величины, значительно превышающей адиабатический градиент. Это изменение температурного градиента вызывает энергичное вертикальное вытеснение воздуха вверх и соответствующий приток снаружи воздуха, заполняющего пустоту внутри, вследствие чего возникает интенсивная местная циркуляция, знаменующая первую стадию торнадо. Рис. 84. Вы заметите, что сначала торнадо имеет вид сигарообразного валика, выступающего из большого кучево-дождевого облака грозового характера. Темная окраска стержня торнадо происходит от ненормального понижения давления внутри завихрения, - понижения, которое вызывает конденсацию влаги в облако, а также от захваченных вихрем твердых частиц. 1 Торнадо - смерч над сушей. - Р е.д. - 103 -- Рис. 85. Торнадо перемещаются по пути причудливого начертания. Иногда они ударяются о землю и довольно долго идут по земле; в других случаях они только касаются земли. Циркуляция ветра вблизи смерча очень энергична, как вы 'и могли ожидать, ввиду низкого давления в смерче. Считают, что внутри торнадо барометрическое давление составляет половину нормального давления снаружи торнадо. Рис. 86. Помимо разрушений, вызываемых высокими скоростями ветра, следует учитывать и "взрывной эффект" торнадо. Он заключается в внезапном разрушении сооружения, прочность которого рассчитана на нормальное атмосферное давление. "Взрыв" происходит, когда давление быстро падает до ненормально низкой величины в центре торнадо. Наблюдая за вертикальным температурным градиентом наружного воздуха при наборе высоты, вы можете составить себе представление о том, принадлежит ли воздух, в котором вы летите, к флегматическому (устойчивому) или темпераментному (неустойчивому) типу. ОБЛЕДЕНЕНИЕ И КАК ИЗБЕЖАТЬ ЕГО По отношению к противнику можно применить один из двух способов: или пойти навстречу ему и вступить с ним в борьбу или посторониться. Имея же дело с явлением обледенения, следует держаться только одного способа, а именно - сторониться. Мне нечего рассказывать вам о том, какой вред обледенение может принести вашему самолету; вы уже знаете это, если вам приходилось разговаривать с бестолковым Джо, который часто, сам того не зная, попадает в это опасное положение. Для вас же важно узнать и запомнить, когда может наступить обледенение. Вы можете ожидать обледенения: 1) когда вы летите сквозь облачное образование и какие-либо осадки при температуре ниже точки замерзания; 2) когда вы летите в безоблачном слое при температуре.на точке замерзания или ниже, а через этот слой падает дождь из вышележащего более теплого слоя; 3) когда вы летите из холодного района, в котором температура вашего самолета упала до точки замерзания, в район облачности, в которой температура выше точки замерзания. Третий случай довольно • - 104 - • необычен, и обледенение при таких условиях незначительно. При температуре ниже точки замерзания обледенение иногда вызывается мокрым снегом. Причина обледенения заключается в следующем. Районы с температурой ниже 0°С наполнены капельками воды. Кажется странным, что эти капли, охлажденные ниже точки замерзания, не замерзают, но это явление объясняется сочетанием нескольких факторов. Поверхностное натяжение капли, ее соленость, а главное то обстоятельство, что жидкость в капле находится в спокойном состоянии, - все это способствует сохранению капли в жидком виде. Но если капля будет разбита или энергично потревожена, как, например, при ударе о самолет, она превращается в лед. Опыт полетов показал, что даже при таких низких температурах, как - 25° С и даже - 30° С, в атмосфере может находиться вода в жидком состоянии. Степень опасности обледенения, повидимому, зависит от размеров и количества водяных капель и от устойчивости воздуха, в котором они находятся. Если капли небольшие и переохлаждены, их поверхностное натяжение так велико, что некоторые из них при ударе о самолет отскакивают от него, тогда как другие примерзают к нему. Такого рода капли находятся в слоистых облаках, где вертикальные движения ограничены. При очень низких температурах капельки имеют тенденцию замерзать целиком, а не распластываться. При обледенении этого типа обычно образуется "изморозь". Здесь лед принимает зернистую форму и может накапливаться в значительном количестве, но легко отпадает под действием потока воздуха, обтекающего самолет, или от вибраций самого самолета. Поэтому лед в виде "изморози" менее опасен, чем "стеклообразный лед". В отличие от изморози стеклообразный лед крепко держится; он твердый и гладкий. Хотя он иногда имеет неровную поверхность, но никогда не принимает зернистой формы; струя воздуха, обтекающая самолет, обычно не оказывает на стеклообразный лед никакого действия. При условиях, благоприятных для образования стеклообразного льда, он может удивительно быстро образовать целую корку, чрезвычайно опасную для самолета. Если вам придется испытать обледенение такого типа, вес вашего самолета значительно увеличится, а форма крыльев исказится; поверхности управления (рули и элероны) станут бесполезными, а нарост льда на винте снизит мощность мотора до опасных пределов. Известны случаи, когда за такой короткий промежуток времени, как десять минут, образовывался нарост стеклообразного льда, достаточный для того, чтобы нарушить управление самолетом и сделать полет опасным. Лучший способ - JQ5 --- Рис. 87. избежать опасности заключается в том, чтобы обходить районы, в которых возможно образование стеклообразного льда. Последующие рисунки и пояснения дадут вам представление о том, как это делать. Ро фронтальных зонах, где облачность гуще и вертикальные токи воздуха сильнее, вы увидите, что опасность обледенения еще больше, чем в облаках, образующихся в однородных воздушных массах. Это относится особенно к облакам над горными хребтами, где вертикальные токи способствуют поддержанию в воздухе больших жидких капель. Так, например, если условия температуры и облачности благоприятствуют обледенению на воздушной трассе Колумбус - Нью-Арк, самое сильное обледенение имеет место на участке Питсборг - Бакстаун (где имеются возвышенности). В некоторых случаях обледенение, очевидно, связано с облачностью в воздушных массах одного и того же типа, хотя, повидимому, большее количество могущей замерзнуть воды содержится в воздухе над горами. Подобное же явление отмечается при полетах через холодные фронты. В отношении обледенения холодные фронты оказывают такое же влияние, как и горы. Из всего сказанного ясно, что опасность обледенения больше, когда вы летите в облаках, образующихся в воздухе с сильными восходящими потоками, чем в облаках, образующихся в сравнительно неподвижном воздухе. Вы помните, что при образовании теплого фронта теплый воздух поднимается, натекая на клин холодного воздуха. Это может оказать большое -106 - • . .. . *г. •.-.*• • '• . : -у . • • ' *^v. i'-..."•*•• : -!*.•• '•.. ••*: •.;• • • • • .'.L.-^'. " %.'•''' • Температура у поверхности земли+1,6° Рис. 88, влияние на план вашего полета, так как знание этого обстоятельства иногда позволяет вам избежать опасности обледенения. Инверсия температуры и изменение содержания влаги при переходе из нижележащей, более холодной, воздушной массы в вышележащую, более теплую, иногда позволяют избежать опасности обледенения. Но увеличение высоты полета не всегда предохранит ваш самолет от обледенения. Температура более теплого воздуха, натекающего сверху, может быть значительно выше температуры нижележащего более холодного воздуха, и все же быть ниже точки замерзания. При таких условиях в зоне теплого фронта и высокослоистых облаков все же наступит сильное обледенение. Здесь следует запомнить еще одно важное указание. Иногда сильное обледенение наступает как в слоистых облаках, так и в замерзающих туманах, которые в изобилии образуются в зимние месяцы в континентальном полярном воздухе при его движении на юг позади задержанного холодного фронта. Вследствие повышения содержания влаги в нижних слоях воздуха после его передвижения на юг в нем имеется больше влаги, готовой к конденсации, чем при обычной облачности в воздухе этого типа. Если бы вы были настолько опрометчивы, что попытались бы совершить продолжительный полет в облаках и замерзающем тумане при температуре ниже точки замерзания, вы подвергли бы свой самолет всем опасностям сильного обледенения. В такую именно беду легко попадает бестолковый Джо, мы же просто летим над слоистыми облаками, которые при подобных условиях, к счастью, расположены совсем низко. - 107 - • f / *щ*тт Рис. 89. Рис. 87. Вы видите здесь самолет, летящий навстречу холодному фронту. Слой воздуха с температурой 0° С в более теплом воздухе в правой половине рисунка значительно выше, чем позади фронта. Однако заметьте, что в более теплом воздухе слой с температурой замерзания начинается в облаке, у самого его основания, так что полет в облаке приведет к обледенению. При этих условиях вам лучше всего лететь ниже облаков, если только вы знаете, что за холодным фронтом стоит ясная погода и что при переходе из воздуха с температурой выше точки замерзания в воздух с температурой ниже точки замерзания ваш самолет после понижения температуры не встретится с облачным образованием. Рис. 88. На этом рисунке мы видим осадки теплого фронта в виде снега. Воздух под наклонной поверхностью теплого фронта совсем холодный, и сильно замерзший снег падает твердыми хлопьями. В верхнем слое холодного воздуха температура равна - 7° С, тогда как температура в более теплом воздухе повышается у поверхности фронта, но остается ниже точки замерзания. Предположим, что вы установили путем наблюдения, что вершина высокослоистых облаков находится на большой высоте и что вы можете подняться над этими облаками, только пройдя через все стадии опасности обледенения в толще высокослоистых облаков. Теперь подумайте: какая наилучшая высота полета в данных условиях? Конечно, под высокослоистыми облаками, где облаков нет, прямо через снегопад. Здесь вам не придется опасаться обледенения, так как температура низка, а осадки - совершенно замерзшие. - 108 - Рис. 90. Рис. 89. На этом рисунке показаны почти такие же условия, как на предыдущем, с той лишь разницей, что здесь осадки отсутствуют и в более холодном воздухе под высокослоистыми облаками образовался слой облаков. Так как под нижним слоем облаков потолок достаточно высок и видимость хороша, вам лучше всего лететь под этим слоем. Вы могли бы также лететь между обоими слоями облачности, вне влияния фронтальной циркуляции, там, где воздух спокойнее, если вы уверены в том, что потолок нижнего слоя достаточно высок. Полет в облаках был бы, конечно, рискованным ввиду опасности обледенения не только в высокослоистых облаках, но и в нижнем облачном слое. Рис. 90. Распределение температуры в условиях, показанных здесь, таково, что опасность обледенения существует во всех облаках, хотя эта опасность, вероятно, меньше всего на большой высоте в высокослоистых облаках, где температура очень низка. При потолке, равном только 300 м, полет под нижним слоем облаков будет, несмотря на хорошую видимость, сравнительно небезопасным, если только вы не летите над очень ровной местностью, не имеющей никаких препятствий для полета. При указанных здесь условиях попытка лететь между слоями облаков была бы такжэ рискованной, так как нижний слой имеет тенденцию слиться с вышележащими высокослоистыми облаками. Таким образом, наивыгоднейшая высота полета будет либо над высокослоистыми облаками, либо в самых верхних слоях этих облаков, где ввиду чрезвычайно низких температур вы можете опасаться лишь незначительного образования изморози. - 109 - Ясно и холодно -4" ^ Опасность обледенения ^ Слоисто -кучевые Температура над облаками - J" (Инверсия) /~* t S* о "2 ^" Ц >8. аг Температуоа у поверхности земли О"С Рис. 91. Здесь опасность обледенения существует во всей пелене слоистых облаков в холодном воздухе, имеющих потолок всего лишь в 150 М. Как в облаках, так и под ними температура ниже точки замерзания, так что влага, выпадающая из облаков, замерзает, являясь второй причиной обледенения дополнительно к первой, существующей в самих облаках. К счастью высота верхней границы слоистых облаков невелика, и потому наивыгоднейшая высота полета будет над верхней границей облаков, где воздух несколько теплее и спокойнее и где нет опасности обледенения. Но вы должны быть уверены в том, что под пеленой слоистых облаков имеется достаточно большой потолок и достаточная видимость, позволяющие быстро пробиться через эти облака и подойти к аэродрому. Я уже говорил, что более серьезная опасность обледенения существует в облаках, в которых наблюдаются восходящие потоки воздуха и которые содержат более крупные капли воды, могущие замерзнуть. В условиях низких слоистых облаков, показанных на рисунке, мы имеем исключение из этого правила. Хотя холодный воздух все время постепенно поднимается, однако этого недостаточно для возникновения сильных восходящих потоков воздуха. Однако большое число хотя и мелких капель составляет достаточное количество влаги, которая может замерзнуть при ударе о самолет. Замерзающая влага, очевидно, представляет большую опасность при полете, так как осадки этого типа замерзают при прикосновении ко всякому предмету, если этот предмет не настолько нагрет, чтобы немедленно растопить лед. - ПО - Конечно, вы можете задать вопрос, каким же образом все-таки иногда летают через районы обледенения. Ответ на этот вопрос заключается в том, что надо тщательно анализировать все условия обледенения и что летчик должен перед полетом определить, сможет ли антиобледенитель-нов оборудование его самолета справиться с ожидаемым обледенением. При изморози антиобледенители обычно бывают очень действительными. Они действительны также против незначительного нароста стеклообразного льда, когда лед образуется только на передних кромках крыльев. Когда стеклообразный лед начинает отлагаться вокруг чехлов (покрышек) антиобледенителей на передних кромках крыльев и образует нарост на поверхностях крыльев за чехлами антиобледенителей, тогда пора перестать надеяться на антиобледенители и надо стараться выйти из зопы обледенения. Грубые ошибки - и не только в полете - бывают в результате того, что сперва действуют, а потом думают. Глава VIII . СОСТАВЛЕНИЕ КАРТЫ ПОГОДЫ Карта погоды является основным инструментом метеоролога и, как я уже сказал, одним из основных ваших пособий при прокладке вами воздушного пути. Эти карты составляются так тщательно, а элементы, входящие в их построение, анализируются с таким знанием дела, что прогнозы, основанные на картах погоды, отличаются высокой степенью точности. Вы уже знакомы с условными знаками, применяемыми для обозначения погоды и с их расположением на карте. Вы имеете представление о числе метеорологических станций в стране, выпускающих бюллетени погоды. А теперь, когда вы прочитали все написанное нами до сих пор, вы уже сами можете считаться метеорологом-любителем! Теперь вам нужно познакомиться с тем, как метеоролог сопоставляет и истолковывает полученные им данные и в удобной, сжатой форме наносит их на карту. Представьте себе, что вы составляете карту. С чего вы начнете? Бестолковый Джо полагает, что вы должны собрать все последние данные и начать наносить их на карту; но он опять ошибается. Начинать надо с предыдущей карты. Карты погоды отображают логическую последовательность событий, и по последней составленной карте вы можете представить себе, что могло произойти за последующий (после составления этой карты) отрезок времени, и определить вероятное положение фронтов и изобар. Их фактическое положение может быть нанесено на карту только на основании тщательного сравнения и научного истолкования существующих атмосферных условий, указанных в последних бюллетенях метеорологических станций. Изменения температуры, барометрическая тенденция и направление ветра - все это полезно при определении положения фронта. Так, вы имеете право подозревать наличие теплого фронта между двумя станциями, если между этими двумя пунктами наблюдается повышение температуры. Обратно, вы имеете право предполагать существование холодного фронта, если температура между двумя пунктами понижается, или окклюзии, - 112 - если температура переменная. Эти выводы должны быть основаны на температурах, измеренных на высоте примерно 1000 м; ниже этой высоты воздушные массы, находясь в соприкосновении с поверхностью земли, подвергаются влиянию ее температуры. Однако заметьте, что вы вправе только подозревать образование фронтов, так как метеорология не такая область, в которой можно делать поспешные выводы. Прежде чем окончательно притти к определенному заключению, вы должны собрать еще много доказательств, подтверждающих его правильность. К этим доказательствам относятся барометрические тенденции и направление ветра. Изменение барометрической тенденции от непрерывного падения к непрерывному медленному повышению или быстрое падение барометра указывают на возможность существования теплого фронта. Смена быстрого падения барометра быстрым его повышением может означать присутствие либо холодного фронта, либо фронта окклюзии. Изменения ветра у поверхности земли также имеют значение, если они сопровождаются другими приметами, особенно когда речь идет об определении положения холодных фронтов. Даже если показания всех этих факторов совпадают, вы все еще не можете сказать: "Вот здесь проходит фронт". Надо еще внимательно рассмотреть данные исследования верхних слоев атмосферы (результаты шаро-пилотных наблюдений), а также данные, полученные при подъемах метеорографов на самолетах или посредством радиозонда. Надо проанализировать значения давления, температуры, относительной и абсолютной влажности и эквивалентно-потенциальной температуры на различных высотах. Особенную ценность для определения свойств воздушных масс по карте погоды имеют аэрологические наблюдения с самолетов. Как используются аэрологические данные профессиональным метеорологом? Ответ на этот вопрос потребовал бы довольно длинного, подробного объяснения, которое не представляет для вас особой ценности; мы дадим здесь лишь краткий пример того, как могут быть использованы данные исследования верхних слоев атмосферы. Предположим, что мы знаем по одному из таких исследований, что в довольно устойчивом слое воздуха от земли до высоты около 1 500 м температура изменяется от +2° 0 до - 3° С, удельная влажность от 2,3 г/кедо 0,5 г/кг, эквивалентно-потенциальная температура от 260° (абс.) до 280° (абс.). Выше 1500 м температура повышается до+2° 0, удельная влажность - до 4,5 г/кг, а эквивалентно-потенциальная температура - примерно до 315° (абс.). Из всего этого ясно, что над холодным воздухом находится более теплый, а анализ карты, позволяющий узнать траектории соответствующих воздуш- 8 Полеты в облаках - 213 - ных масс, покажет вам, имеется ли холодный или теплый фронт. Указывая точку, в которой наблюдаются инверсия и изменение влажности, аэрологические данные позволяют вам определить высоту раздела между двумя воздушными массами. Средний наклон фронтальной поверхности определяется путем сравнения расстояния от точки наблюдения на высоте до положения фронта на поверхности земли с высотой этой точки (в данном случае 1500 м). Глубина отдельных воздушных масс, их свойства в отношении устойчивости и неустойчивости и вероятные изменения их при подъеме и опускании определяются путем сличения данных аэрологических исследований, полученных от станций в обширном районе. Предположим, что вы обнаружили инверсию со слоями высокой относительной влажности в более холодном воздухе, находящемся под теплой фронтальной поверхностью. Какой вывод вы можете сделать из этого? Просто тот, что из высокослоистых облаков теплого фронта выпадут осадки; слои высокой относительной влажности в холодном воздухе под инверсией насытятся влагой вследствие частичного испарения осадков, и в более холодном нижележащем воздухе образуется слой низких облаков. Когда надо установить, как воздушная масса будет реагировать на подъем и опускание, метеоролог пользуется диаграммами, чтобы "экспериментировать" над слоями воздуха, определяя, как происходил бы их подъем и опускание в действительности. Таким путем он определяет протяженность и тип облаков, количество и интенсивность осадков и состояние воздуха в смысле его устойчивости и неустойчивости. Имея ряд факторов, указывающих на положение фронта, вы должны теперь наметить его положение на карте погоды тонкой чертой, а затем добавить черным карандашом изобары. Вы помните, что изобары соединяют точки с одинаковым давлением и проводятся через каждые 5 миллибар изменения барометрического давления. Вы увидите, что изобары могут иметь различную форму. Одни из них - довольно прямые; другие имеют форму колец (как, например, вокруг области высокого или низкого давления); третьи образуют ложбины в виде буквы V. Эти V характерны для изобар вблизи фронта, и наличие их на карте погоды очень помогает точному определению положения фронта. Когда вы окончательно придете к заключению, что фронт существует, и определите его положение, нанесите его на карту более толстой чертой: синей для холодного фронта, красной для теплого, фиолетовой для фронта окклюзии и прерывистой для верхнего холодного фронта, какой наблюдается при окклюзии типа теплого фронта. Заштрихуйте области осадков - 114 - зеленым карандашом и проведите тонкие карандашные линии (изаллобары) между точками с равным изменением давления. Изаллобары можно также наносить тонкими прерывистыми карандашными линиями. Имея законченную карту, вы можете попытаться сделать заключение о том, что же должно произойти дальше, другими словами, поставить прогноз. Делать правильные выводы нелегко, так как каждый ряд факторов погоды обычно подчиняется своему собственному закону. Конечно, опытный метеоролог может ускорить свою работу, проводя аналогию между данным и прошлыми случаями, но он слишком хорошо знаком с капризами погоды, чтобы сказать: "Это случится сегодня, потому что случилось вчера (или на прошлой неделе или в прошлом месяце) при подобном же комплексе условий". На основании показаний карты, анализа происшедших ранее изменений и своего долгого опыта метеоролог отчетливо представляет себе усиление или ослабление, углубление или заполнение "максимумов" и "минимумов"; таким путем он и определяет, что вероятнее всего произойдет в будущем. Практика, подкрепленная знанием теории, повышает точность при составлении карт и прогнозе погоды. Опыт профессионального метеоролога в построении и толковании карты погоды является важным фактором безопасности вашего полета. Таким же важным фактором будет и опыт, который вы сами приобретете, изучая и анализируя погоду. Нет двух одинаковых оттисков пальцев, нет и двух одинаковых карт погоды. 85 Глава IX ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРЕДСКАЗАНИЕ ПОГОДЫ ДЛЯ ЛЕТЧИКОВ Я считаю твердо установленным, что все - кроме бестолкового Джо ' - поняли, какую важную роль играет метеорология в работе летчика. Прежде чем стартовать в дальний полет, всегда советуйтесь с метеорологом, если только он имеется при аэропорте. Часто то, что он может сообщить вам о погоде, так же важно для безопасности вашего полета, как и исправное состояние вашего самолета. Пока вы не составите плана полета, который не только отвечает требованиям гражданского законодательства о воздушных сообщениях, но и полностью учитывает погоду, оставайтесь наг земле! Составляя план полета, помните, что учитывать существующую погоду недостаточно; вы должны принимать в расчет и ожидаемую погоду. При очень кратковременном полете атмосферные условия часто остаются без изменений, и погода, наблюдавшаяся во время вашего вылета, может продержаться до вашей посадки. Но при более продолжительных полетах, особенно через районы циклонической деятельности, вы увидите, что погода так же непостоянна, как любимая девушка бестолкового Джо. Ведете ли вы большой транспортный самолет или самолет меньших размеров, вы должны предусматривать перемены погоды и учитывать их при состав-• лении плана полета. Рис. 92. Посмотрите на условия погоды, указанные на рисунке. Они, очевидно, неблагоприятны для полетов между Буффало и Чикаго, хотя полет от Ныо-Арка до Буффало можно было бы провести безопасно. Но не слишком торопитесь стартовать! Наблюдается общее перемещение неблагоприятной погоды с запада на восток, так что, хотя осадки в Буффало показаны в виде снега, однако этот снег имеет тенденцию перейти в более мокрый снег и весьма вероятно в замерзающий дождь, как в районе Детройта. Поэтому вы должны притти к выводу, что условия неблагоприятны для полета на всем пути от Нью-Арка до Чикаго. Если бы вы летели из Детройта в Чикаго, вы нашли бы благоприятную для полета высоту над холодной воздушной массой в теплом воздухе, -116 - Рис. 92. где температуры выше точки замерзания. Но, набирая высоту после вылета из Детройта и производя в Чикаго посадку по приборам, как будет объяснено дальше, вы подвергли бы свой самолет опасности обледенения стеклообразного твердого типа, а кроме того, попали бы над Чикаго в район ограниченной видимости, происходящей от сгущения низких слоистых облаков и наличия замерзающей мороси и тумана под нижним слоем облаков. Конечно, вы встретились бы с условиями, способствующими обледенению, во всей системе высокослоистых облаков, начиная от очень низкой температуры высоко над Буффало, вызывающей образование изморози (зернистого льда), до района с температурой 0° С над Детройтом и Чикаго (стеклообразный лед образуется при температуре от 0°0 примерно до - 4° С). Если бы вы попытались избежать опасности обледенения, летя между облачными слоями, вы только испытали бы новые затруднения. Вы встретили бы умеренные, а по временам сильные осадки, и, летя сквозь них, вы не могли бы быть уверены в своем положении относительно облаков. Планируя свой полет, обязательно заметьте, какая погода в аэропорте отправления и просмотрите все имеющиеся бюллетени погоды по маршруту и по обе стороны его. В настоящее время, когда вся страна покрыта сетью метеорологических станций, вам будет довольно легко следить за продвижением фронтов и за сопутствующими метеорологическими явлениями. Рис. 93. Приближаясь к теплому фронту, наблюдайте за пеленой облаков, которые обычно начинаются с перистых, а затем сгущаются в высокослоистые. Вам придется рассмотреть два следующих вопроса. - 117 - ^ *> Ваша метеорологическая станция D Часть карты погоды за J4 часов 00мин. Рис. 93. Лететь ли вам вдоль наружной границы облачного слоя, где нет осадков и где натекающий теплый воздух расположен высоко? Или же вы полетите сквозь сгущающиеся облака системы теплого фронта в теплый воздух теплого сектора? В первом случае вы встретите идеальные условия для полета. Во втором - действует целый ряд факторов. Предположим, например, что вы находитесь на метеорологической станции, расположенной в правой части карты погоды данного района. Над станцией - сплошная пелена высокослоистых облаков с потолком в 1800 м. Видимость довольно хорошая. Дождь еще не начался, но ожи- Рис. 94. W- Рис. 95. дается. При таких условиях вы, вероятно, могли бы лететь с достаточным потолком и видимостью, если бы не один фактор. Холодный воздух под высокослоистыми облаками обладает способностью вызывать образование низких облаков внутри самого себя после того, как через него начнут выпадать осадки. В этом заключается главная опасность при полете в условиях погоды типа теплого фронта. В теплые периоды года опасность сводится к низким потолкам и плохой видимости, но зимой, когда осадки принимают форму снега или замерзающего дождя, к этому присоединяется опасность обледенения. Теплый воздух ~г-гр>^, •ХЬ-г^-Э-С: Холодный воздух Если только возможно, обращайтесь к метеорологу, чтобы выяснить структуру воздуха, через который выпадают осадки. Имея данные о температуре и влажности в верхних слоях атмосферы, метеоролог может сказать вам, на какой высоте вероятно образование облаков. Конечно, если бы вы имели эти данные, вы сами могли бы сделать нужные выводы. Если, например, аэрологические данные указывают на инверсию в более холодном воздухе при равномерном вертикальном температурном градиенте, соответствующем слегка неустойчивому равновесию и идущему снизу до нижней границы инверсии, и на высокую относительную влажность непосредственно под инверсией, условия благоприятны для образования низких слоистых облаков под нижней границей инверсии после начала осадков. Если у поверхности земли разница между температурой воздуха и точкой росы незначительна, весьма вероятно, что вблизи нижней границы инверсии существует слой, близкий к насыщению. После того как осадки вызовут образование нижнего слоя облаков, толщина облака будет увеличиваться книзу по мере насыщения более холодного воздуха. Чем выше нижняя граница инверсии, тем, конечно, выше будут основание и вершина нижнего облака. Рис. 94. Здесь показаны в разрезе атмосферные условия и распределение воздушных масс по линии AD рис. 93. Заметьте, что низких облаков, связанных с теплым фронтом, здесь еще нет и что потолки повсюду высоки и видимость хорошая. Рис. 95. Здесь показаны атмосферные условия вблизи линии AD рис. 93 по истечении шести часов. Осадки, сопутствующие обширной системе высокослоистых облаков, распространились. Теплый фронт переместился незначительно ввиду равномерности барометрического давления в холодном воздухе слева. С другой стороны, холодный фронт значительно продвинулся и приближается к теплому фронту в центре низкого давления, образуя окклюзию (вспомните рис. 82). Погода на вашей станции претерпела значительные изменения. Непрерывный дождь вызвал насыщение в нижних слоях и образование пелены слоистых облаков на высоте 300 м при понижении видимости до 2,5 км. На станции, расположенной к северо-западу от вашей, потолок также понизился с 1200 до 200 м, а видимость упала с 5 км до 3 км по той же причине. Рис. 96. На этом разрезе погоды, показанной на предыдущем рисунке, заметьте, что дождь из высокослоистых облаков распространился на обширное пространство и что вследствие этого в нижележащем более холодном воздухе образовалась низкая облачность. При подобных условиях вы можете безопасно лететь по приборам из холодного воздуха в систему - 120 - высокослоистых облаков и оттуда в открытый теплый сектор, при том, однако, условии, если нет опасности обледенения. Если осадки' принимают форму снега, старайтесь держаться вне высокослоистых облаков, так как температура будет ниже точки замерзания и в облаках, вероятно, наступит обледенение. Вы, конечно, можете знать заранее, что температура там очень низка, так что возможно только самое незначительное обледенение типа изморози, но без этой положительной уверенности не пытайтесь лететь слишком долго в облаках. Эксперименты с опасностью обледенения ведут к беде! При дожде из высокослоистых облаков вы обычно найдете наверху более теплый воздух. При замерзающем дожде держитесь вне нижнего холодного воздуха и поднимитесь на высоту, на которой дождь возникает при температуре выше точки замерзания. Вы можете сами понять, что в облаках, образующихся в нижележащем более холодном воздухе во время выпадения снега или замерзающего дождя, всегда возможно обледенение. Я еще раз предостерегаю вас: избегайте районов, в которых возможно обледенение. При благоприятных для обледенения условиях лед образуется так быстро, что он в самый короткий срок может прижать ваш самолет к земле. Когда зимой происходит вторжение холодного воздуха на холодном фронте, вы можете встретить летную погоду в районе, удаленном от воды. Но над водой погода у фронта осложняется усиленным снегопадом с понижением потолков и ухудшением видимости (если вы забыли, почему это так, вернитесь к разделу об озерных шквалах и1 посмотрите на рис. 52). После прохождения холодного фронта следите за погодой в холодном воздухе, так как даже без взаимодействия с более теплой воздушной массой погода в холодном воздухе может стать довольно опасной. Как я указал, говоря об озерных шквалах, это является результатом изменений под влиянием более теплых водных поверхностей. Очевидно, если вы можете долететь до места назначения прежде, чем до него дойдет холодный фронт, вам не придется беспокоиться об этом. Но если нет, то вам лучше заранее подсчитать, какого потолка и какой видимости вы! можете ожидать, если вы прибудете на место одновременно с фронтом или сразу после его прохождения. Рис. 97. В холодные периоды года метеорологические станции часто сообщают, что после прохождения холодного фронта в холодном воздухе образовалась обширная область низкой облачности. Возможны также сообщения об осадках из пелены слоистых облаков в виде замерзающей мороси и ливневого снега. Это явление всегда застает бестолкового Джо - 121 - Быстрое образование слоистых облаков в холодном воздухе Медленный подъем в холодном воздухе вызывает охлаждение и конденсацию -на небольшой высоте (низкие потолки) Наверху ясно Медленно движущийся холодном (роонт Теплый воздух Рис. 97. и непосвященных людей врасплох, хотя опытные летчик и метеоролог ожидают таких осадков. Как вы знаете, низкие облака не образуются в холодном воздухе в тылу быстро перемещающегося фронта вследствие большой толщины массы холодного воздуха позади фронта и турбулентности в холодном воздухе, который обычно двигается с большой скоростью. Но когда вторжение холодного воздуха достигло своей максимальной глубины и воздух начинает отступать, холодный фронт либо останавливается, либо двигается очень медленно. Это первый признак наличия благоприятных условий для образования низких облаков. На рис. 69 вы видели,'что поток воздуха, способствующий образованию фронта, неизбежно приводит в соприкосновение две воздушные массы. На рис. 97 показана такая циркуляция воздуха, при которой на сравнительно неглубокую массу холодного воздуха натекает более теплая воздушная масса. Для компенсации скопления воздуха у холодного фронта дол-жен происходить, как вы знаете, медленный подъем холодного воздуха позади фронта. После замедления движения холодного фронта свойства этого холодного воздуха обычно значительно изменяются вследствие увеличения содержания влаги в нижних слоях. Эта добавочная влага повышает относительную влажность воздушной массы, между тем как температура остается относительно постоянной. - 122 - Медленный подъем холодного воздуха позади холодного фронта вызывает адиабатическое охлаждение, и, ввиду высокой относительной влажности, высота конденсации (т. е. высота, на которой начинается фактическая конденсация влаги, содержащейся в воздухе) очень невелика. В результате в холодном воздухе позади фронта быстро образуются низкие слоистые облака. Как вы узнаете из опыта, погода этого типа обладает одним свойством, несколько искупающим ее недостатки: верхняя граница облаков обычно находится довольно низко, и вы без труда найдете удобные условия для полета над пеленой низких слоистых облаков. Но зимой всегда существует серьезная опасность обледенения как в облаках, так и в осадках, выпадающих из облака. Поэтому не делайте ошибки и не пытайтесь зимой совершать продолжительные полеты в облаках. Помимо опасности обледенения, облачность этого типа представляет другую опасность - низкие потолки и плохую видимость, когда вам приходится снижаться через облака, идя на посадку. Ожидая такого рода погоды, прежде всего следите за признаками замедления движения фронта. Это замедление обычно происходит вдали от центра области низкого давления, преимущественно к юго-западу или юго-юго-западу от этого центра. Затем старайтесь узнать толщину холодного воздуха непосредственно за холодным фронтом. Сведения об этом вы можете получить, просматривая имеющиеся данные о самолетных аэрологических наблюдениях. Эти данные укажут вам высоту инверсии на границе натекающего теплого воздуха. Помните, что высота нижней границы инверсии будет высотой верхней границы облаков и что слоистые облака будут образовываться сверху вниз при подъеме холодного воздуха снизу и при выпадении через этот воздух осадков из слоистых облаков, образовавшихся в верхних слоях воздуха. Временами инверсия бывает очень значительной, и облачность удерживается надолго. Нередко обширная облачная пелена этого типа может держаться в неподвижной массе холодного воздуха от двух до трех суток. Рис. 98 и 99. Если имеются указания на то, что вы можете встретиться с холодным фронтом, надвигающимся на район, занятый теплым тропическим воздухом, вам следует тщательно рассмотреть данные о погоде у фронта, прежде чем стартовать в полет. Вдоль линии фронта часто возникают грозы, сильные дожди и турбулентность, как показано на рисунке. Указания на перемену погоды, происходящую при этих условиях, даны в двух бюллетенях на рис. 98 и 99 для станции, находящейся в левой -123 - * О w ч"/ \ ^/ \ (000 /V/ \" 0,6 91 о w А Хорошая погода в теплом тропическом воздухе Мексиканского залива, в центральных штатах США НО \ 7 we лшая хорошая пагода,когда холодный, фронт поднимает теплый воздух Рис. Рис. 99. части рисунка. Пока станция находилась в юго-западном потоке воздуха, над ней наблюдались только отдельные разбросанные облака. Но с прохождением холодного фронта ветер изменился на крепкий северо-западного направления, началась гроза с градом, а потолки и видимость сильно снизились. Летом при таких условиях вам лучше всего приземлиться на аэродроме в районе теплого воздуха и переждать прохождения холодного фронта. Однако вы могли бы очень осторожно лететь вдоль фронта, ища интервал между грозами, через который вы можете пересечь фронт. Чем больше у вас сведений о расположении гроз, о фронте, на котором они происходят, и скорости, с которой они двигаются, тем лучше вы можете планировать свой полет. Даже бестолковый Джо больше не летает по доброй воле в грозу, какой бы слабой она ни казалась. Рис. 100. Вы, несомненно, много слышали о "линиях шквалов" и о том, какие затруднения они могут причинить вам. Эти линии шквалов часто наблюдаются вдоль холодного фронта типа, показанного на рис. 99. На рис. 100 такой шквал показан в разрезе. Линии шквалов сопровождают грозы, возникающие у холодного фронта. Особая опасность погоды этого типа по сравнению с обыкновенными грозами заключается - 124 - о s~*y^ rW^S" ^b-AJ ^с f^7-V^ -^~f Кучем-дождевые облака 4 ) "^-^ ~ \--? 1 ^/-^ -rb^i^^io >^-р/^~Д л ^ r^\^^ f Шквальное7 3-."О ~N/~v_-^X "SXJb. | ^Г. лйл-к- _^ >- V С Холодный воздух, (очень быстро движущийся) облако ^^--^ Теплый воздух ^Порыеистыищ 5Линия холодтгофронпщ Тис. )00. в сильной турбулентности, возникающей не только в облаках самой грозы, но и в шкваловом облаке и у поверхности, над которой проходит гроза. Замедление движения холодного воздуха вследствие трения о поверхность земли вызывает выпучивание быстро двигающегося холодного воздуха вперед в массу теплого воздуха над поверхностью земли, впереди линии холодного фронта. Это положение особенно способствует образованию погоды шквалового типа и часто случается летом. Вы можете узнать линию шквалов по ее темному оттенку и грозовому виду и валообразному или сигарообразному облаку впереди грозы. Если вы Летит достаточно висом', чтобы щи "баптанм"не imcaatnxf слишком близко к вершине юр Следите за облаками, образующимися при падаем через горы. По обе стороны мотет быть ясно,а над горами - аламт лоюда <^9-2Tte- S/fi Кучево - до/кдевые облака Рис. 101. Рис. 102. - 125 - увидите, что не можете перелететь над облаками или не найдете достаточно большого интервала между грозами, то мой совет вам - сделать посадку и переждать! Рис. 101. Пролетая над гористой местностью, помните, что сильные потоки воздуха вызывают значительную турбулентность. Держитесь на такой высоте, чтобы броски при "болтанке" (которые могут одинаково легко бросить вас как вверх, так и вниз) не привели вас слишком близко к вершинам гор. Рис. 102. При перелете через горы вы также должны следить за образованием облаков, вызываемых подъемом воздуха над горами. Даже если вдали ясная погода, как показано на рис. 98, подъем воздуха, вызываемый горами, может оказаться достаточным для проявления потенциальной неустойчивости воздуха и возникновения гроз или сильных ливней. Даже если в воздухе отсутствует потенциальная неустойчивость, подъем может выз-звать насыщение воздуха и образование облаков, которые закроют вершины гор. Опасность заключается еще и в том, что может не быть сведений о наличии этих облаков на пути, так как район их образования может находиться вдали от станции, дающей сведения. * * * Не падайте духом, если ваши первые попытки предсказывать погоду будут неудачны. Опыт научит вас. Наблюдайте за периодическими переменами погоды; и если вы не знаете, к какому типу принадлежит та или другая перемена, спросите метеоролога. Помните, что некоторые перемены погоды происходят внутри воздушных масс без воздействия на них соседних воздушных масс, а другие возникают вследствие взаимодействия между воздушными массами, например при натекании на холодный воздух более теплого воздуха или при подтекании более холодного воздуха под теплый. Определяйте различные перемены, происходящие внутри воздушных масс при прохождении их над разнообразной местностью, например образование облаков с наветренной стороны гор и рассеивание их с подветренной стороны. Каждый раз, когда вы будете на основании собственных наблюдений находить правильное объяснение перемены погоды, вы тем самым автоматически повышаете свою способность предсказывать подобные перемены в будущем. По мере приобретения опыта внимательный наблюдатель обычно становится хорошим практическим предсказателем погоды. -126-• Глава X ПОГОДА И ПОЛЕТЫ ПО ВОЗДУШНЫМ ЛИНИЯМ В "доброе старое" время при полетах обычно руководились импульсом и личным суждением. Летчик вылетал, твердо решив прилететь на место назначения, если ему удастся это сделать, вернуться обратно, если не удастся долететь, а в случае невозможности сделать то и другое - сесть где-нибудь между местом старта и местом назначения. Бестолковый Джо и кое-кто из его приятелей до сих пор пользуются этим примитивным методом, но в отношении полетов по воздушным линиям эти дни канули в Г 1ЛА н п ОЛЕГА NC /H56 2 а. 12.3J Оп 1 До Расстояние жиль Магнитный путевой угол Магнитный курс V СГ гол оса Высота футов ветер (напрс"мпис и сиоростъ! М1/л*/<гвс Те мпература •С Мощность л. с Путевая скорость миль/час Расчетное время полета Nt < Ml VO 3/Г -Ч? "Ч /6000 WSH4S -1,3. 600 S 104 И* М г fA ;зг 314 30" "" 6000 Ъ 1000 WS"4f -) t,-s.s г ISS S3. ЕА SJ in з/<г_"г W-2W +N -+t чооо \ WSW4S -s A-L+ IS . 150 УУ In 01 л Р. 1 P3V • 66 Vtl М f/0 twoo SWH) -1 600 /• 11$ 32 PJ / PW g& *f щ f/0 1000 Wto + 1.S * т ?0 PS ч DO ?* •гво-лгззо иг-ли-яг "-I* >, *-• 2000 \ Wi"V3r 0 II 11S " /г V,, DC ) т It, -УМ ДГ +5 t чооо W&W ЗГ -1 600 S 70Г /а V г АО 53 гл ад -3 чооо ww -г в 130 1н АС ? GO К и? л? -Д чооо iv чо -z ^ 130 К G( ? ML 74 1MO-W ЗН1~2Л1 -в -0 чооо-zsoo W JS" -г * /зг W М 0 CG 36 Перемени. fotui Ямин tSOO N WjWM -i * "зг >г n2 ZVfO DT X От 6J > До no - - Ц 15 к<п GO От 90 2 г До CG - - 7" ? im GO ST От ш ПО g От 3 До От Пия от.. -У • tytMic. До Инс пекли"'. _.>? U..-?w. 1 Itcmo nocai ох в случае по nnaeo отмиа pa 8ио: M-.W -со _ • - "в ключа /т и треб /емыи законом запас Рис. 103 (перевод). ---J27 - ПО ПЕТНА Я ПУТЕВКА АМЕР 4КАНС ких ВС 13ДУШ ны X ЛИН МЙ • Аэропорт. т *лу* с .. Р. ilc..?. .Тип самолета .Л.втД. ....Пи тот "oec(ui еглел маю J.) ГЖ.."..1 1ы"вп..??..^... Отправлен т. X или" м ..... . ......... ". . . . 7)jff>f a* Г * ""и МММА 1ж, iMf ___ Вата.. #&•#?•• СПЕЦИАЛЬНС I РАЗРЕ ШЕЛИЕ •рте- и мют аолсж м усммфсм! 0 ЛЦЛМШ Н ыгт о tm (ицрми IlKM •мер* м и И<у-Ч|"1 "В •WMM: ...... 1-T,.....,TV(tm) ..... ">.-л."""-м. ..... •pot АШДА* •! ЛТ1 "т"1я"мп ["••<пт"* ".........^-...U. Лигучем перс Я........ Возмажлы! л уинлы от often.. ЗА rtfxruJb. .." - Р> -ции ши"Ж|.. ." ---- ,- Разрешая та еумшанио му само пешу IWJM -< ...... 5yf?x""опо ч Я"СМЯ ""•IE СОСТОИНЯ! ВИДНИОСТЪ TVP А •ОСЫ •Af MVtMMf ВАРОМСТГ n состояние •t.~ милы •С •С • ломкть .. _. (tm) АЭГОАГОП* Ньюарн --------- •- , ПК Л00 "0 в К 3 Г -3 J wj нл 1 -zv" w ф к V -\ -3 5 4Vi •НА Маунт Покено ------ "- PMi Г г-** гу 9 ю С " -2 f WH ^ .гу" •ю Ф If ~1 -", t v n jtopvif Ut y*MJU*\ Уоилкс Варр • -" WI #0- io (r) ч *1 -S м JH/ ( _. 8 294 Чо Ф г + 1 -г I" ЩгГ _ | Элмира " 6 [А 2)оо м Ф ю О -г s V Н> и-в 5 !"ао it Ф ю -о, Г -Z i w ;о ич Маунт Моррис • • " РМ 0 VS If (r) ю 0 -г * W /V ^ Iff00 If ffi ю •и -1 у >У /5 - BJ ftOO to Ф 7 *•? -1 s ^^t кг гн°° H, Ф R- V + f -1 J> 1 vn- "J Мартине Крик - ---- •- . Ml к1" to -в>/" 7 0 -ч > w 9 HI PL Л" 60 Ф 8 ~4 -$• s >ГО Jtt Дтереис -------- *- | PJV ЛЛ it Ф 7 •ц, г -ty \M }*Н JS1 Стрзтберн ------- "- " PSW И" lb Ф 8 + " -г И/ S" /S Кч 10 Детройт (город) ----- *- 1 PO .И"' >4 -Ф К б *•'( 5 -i j * W ?" Детройт (округ; ----- " ' DT -}W и и(r) Ю *'| Г -г H 'ДГ/Г А*РО1" ОРТ ВЫСОТА тмя у ммди 2000 40Ш ' ьооо •00 B' 10000' 12000' И 000' ISOOO' •trru M /V* ^ 0 ЛЗ00 j"vf K-ii* "г (fjiv V3 fit •MCOTI 5. 1 ХлЪ"лМел.ч. к. с ftvru -тРт: *Ak ^-LU ^ _ . ' • a-x"oj an •олеи •. ^ VUltl "с, КЗ ,_•... --- " ---- _? nftftn.- на. efmwiu -. C""TAU UK_u " !• 1 1 VTt "0Л СТАПЦ' *я^^___. ----- "- • Груз на самол erne , ex лючая 3"uira",,yf- Лампа освещения шкалы Шкивы слейящео системы Миференииа" Указатель следящей системы, продольных кренов Рама приборе Коробка Вида управления горизонтальностью попето Катера управлени" горизонтальность" полета Вал включения и выключения управления горизонтальностью полета Вид сбоку Авиагоризонт Крепежный винт Рис. 159. высоком, вакуумпомпа создает чрезмерный вакуум. Этот избыток вакуума уничтожается посредством регулятора вакуума. При помощи трех кранов-регуляторов скорость автоматического отклонения рулей может быть установлена более или менее быстрой (по 13 Полеты в облаках . - 193 - вашему желанию или если это требуется наличием "болтанки" в воздухе). Краны-регуляторы регулируют подачу масла в сервомоторы в большем или меньшем количестве. От скорости, с которой масло поступает к поршням сервомотора, зависит быстрота или медленность работы автопилота. Давление, потребное для работы сервомоторов, для различных типов самолетов различно. Масляный бак гидравлической системы автопилота снабжен регулятором давления масла и фильтром. Регулятор давления поддерживает постоянным давление, под которым подается масло. ПРАВИЛА ПОЛЬЗОВАНИЯ АВТОПИЛОТОМ Прежде чем стартовать в полет, во время которого вы намерены пользоваться автопилотом, выполните следующее: 1) До запуска мотора, установив органы управления самолетом примерно в нейтральное положение, поверните кран, включающий автопилот, в положение "включено". 2) Откройте краны-регуляторы скорости и начните действовать органами управления. Если они не поддаются, значит в цилиндре соответствующего сервомотора нет воздуха, и вы можете выключить автопилот. Если они как бы пружинят, значит в цилиндре есть воздух. Чтобы удалить его, поверните включающий кран в положение "выключено", запустите мотор и приведите отдельно каждый орган управления в крайнее положение. Примерно через 30 сек. масло вытеснит воздух из сервомоторов в масляный бак. 3) Проверьте давление масла, закрыв краны-регуляторы скорости. Давление по манометру должно отличаться не больше чем на 0,5 кг от давления, указанного для данного самолета. 4) Проверьте вакуум. При 1000 оборотах мотора в минуту вакуумметр должен показывать самое меньшее 75 мм рт. ст., а при максимальном числе оборотов на земле - не больше 125 мм. 5) Включите авиагоризонт автопилота; если он работает исправно, то через несколько минут он покажет положение вашего самолета относительно горизонта. 6) Установите и включите гирополукомпас. - 7) Откройте краны-регуляторы скорости. 8) Поверните кнопку управления горизонтальностью полета в положение "выключено". -194 - Рис. 160. 9) Установите указатели следящих систем в соответствие с показаниями гироприборов, пользуясь кнопками руля поворота, элеронов и руля глубины, установив ручное управление примерно в нейтральное положение. 10) Теперь снова включите автопилот. Проверьте, исправно ли он работает, поворачивая кнопки поворота, поперечного и продольного кренов, чтобы убедиться в том, что органы управления действуют с одинаковой скоростью в обе стороны. Неодинаковая скорость органов управления показывает, что что-то неисправно и что необходимо устранить эту неисправность до вылета. 11) Прежде чем стартовать, выключите автопилот. Находясь в воздухе, вы, прежде чем включать автопилот, должны убедиться в том, что краны-регуляторы скорости открыты и что указатели следящих систем стоят правильно. Включив автопилот, "настройте" его по самолету. Еслп самолет имеет тенденцию качаться или "рыскать", вы можете ослабить эту тенденцию посредством кранов-регуляторов скорости. Наилучшим способом ознакомиться с остальными приемами полета с автопилотом является практика в пользовании автопилотом. После подъема, при котором самолет управлялся автопилотом, вы, пабрав желательную высоту, должны выключить автопилот, прежде чем выравнивать самолет. К тому времени как самолет выравняется, убедитесь в том, что кнопка управления горизонтальностью полета также выключена. Затем, удерживая ручным управлением самолет в горизонтальном положении, установите кнопку управления горизонтальностью полета 13" - 195 - на горизонтальный полет, пока автопилот еще выключен. Как только перемещение указателя следящей системы руля глубины прекратится, совместите этот указатель с указателем горизонта автопилота и снова включите автопилот. Помните, что, прежде чем выключать автопилот или менять высоту полета, вы всегда должны выключить управление горизонтальностью полета. Рис. 160. Этот схематический рисунок показывает присоединение автопилота к органам управления самолета. Никакой сделанный человеком механизм не лучше человека, управляющего им. Глава XV БЕСЕДА ОБ АВИАЦИОННОМ ДВИГАТЕЛЕ Авиационные двигатели - моторы, которые приводят самолет в движение в воздухе - делятся на несколько классов. Существуют моторы с жидкостным и воздушным охлаждением, дизели и бензиновые моторы, двигатели с наддувом и без наддува и т. д. Одним из основных требований, предъявляемых к современному мотору, является гибкость. Двигатель должен хорошо работать при большой и малой мощностях. Для взлета тяжело нагруженного самолета необходима высокая мощность, тогда как при полете на крейсерской скорости достаточно половины этой мощности. Важно также, чтобы двигатель работал экономично, т. е. при минимальном расходе горючего на лошадиную силу в час. В последние годы развитие мотора шло большими шагами. Благодаря усовершенствованию конструкции головки цилиндра удалось улучшить охлаждение камеры сгорания. Применение лучших сплавов для подшипников позволило увеличить число оборотов коленчатого вала, а следовательно, повысить мощность мотора. Повышение степени сжатия позволило уменьшить расход горючего на лошадиную силу в час. Улучшение конструкции нагнетателей повысило мощность современных моторов. Вес мотора на лошадиную силу понизился. Среднее эффективное давление увеличилось - например у мотора Райт "Циклон" за последние 10 лет оно увеличилось с 8 кг! см2 Д° --^ кг [см 2, тогда как удельный вес мотора уменьшился примерно с 1 кг до 0,5 - 0,6 кг на лошадиную силу. Степень сжатия, составлявшая еще недавно немногим более 5,0, теперь доведена до 7,0 благодаря применению горючих с высоким октановым числом. Скорость вращения коленчатого вала мотора повысилась с 1600 - 1700 до 2 000-2 300 оборотов в минуту; удельный расход горючего понизился до 180 г на одну лошадиную силу в час. Этими усовершенствованиями отнюдь не исчерпываются успехи моторной техники, но они дают некоторое представление о современном авиационном двигателе. - т - МОТОРЫ ЖИДКОСТНОГО И ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ В течение многих лет авиационные моторы охлаждались водой. Первые моторы воздушного охлаждения, обладая меньшим весом, чем двигатели жидкостного охлаждения, имели, однако, серьезный недостаток - большое лобовое сопротивление. Усовершенствование капотов позволило устранить этот недостаток, и вскоре моторы воздушного охлаждения высокой мощности с звездообразным расположением цилиндров вытеснили в Америке моторы жидкостного охлаждения.;? Расход горючего у моторов жидкостного охлаждения, однако, ниже, чем у моторов воздушного охлаж-ждения. Головки цилиндров, которые больше всего нагреваются при работе, у моторов жидкостного охлаждения охлаждаются лучше, чем у моторов воздушного охлаждения. Правда, возможность перегрева у моторов воздушного охлаждения уменьшена до безопасных пределов, и разница в расходе горючего у моторов обоих типов доведена до минимума. Крупным преимуществом моторов воздушного охлаждения по сравнению с моторами жидкостного охлаждения являются меньшие расходы по содержанию и эксплоатации. Так как моторы воздушного охлаждения имеют меньше трубопроводов, чем моторы жидкостного охлаждения, они менее подвержены авариям; ремонт их проще. МОТОРЫ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ С РЯДНЫМ И ЗВЕЗДООБРАЗНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ЦИЛИНДРОВ Бестолковый Джо не может понять, почему моторы воздушного охлаждения делают со звездообразным расположением цилиндров. Такие моторы, казалось бы, должны иметь большее лобовое сопротивление. На самом деле сопротивление мотора зависит от многих обстоятельств. Если вы установите маленький мотор с очень небольшой площадью лба (мотор рядного типа) перед большим фюзеляжем, то общее лобовое сопротивление увеличится. Сопротивление увеличивается также, если установить большой мотор звездообразного типа перед небольшим фюзеляжем. Другими словами, для получения наилучших результатов ваш мотор должен соответствовать самолету. Имеет также значение форма конструкции, находящейся позади мотора. Винт работает более эффективно, если он расположен перед круглым телом, например моторным коком. Такое расположение, при котором мотор является составной частью обтекаемого тела, дает равное, а быть - 795 - может, и меньшее суммарное лобовое сопротивление по сравнению с рядным мотором такой же мощности. Бестолковый Джо хотел бы знать, почему моторы не устанавливаются целиком в крыльях самолета. Для самолетов и моторных установок существующих размеров такое расположение неосуществимо, но я должен признать, что на этот раз бестолковому Джо пришла в голову хорошая идея. Я думаю, что в конце концов с увеличением размеров самолетов и моторов моторы будут прятать в крыльях. МОТОРЫ С НАДДУВОМ И БЕЗ НАДДУВА Мотор без наддува развивает наибольшую мощность на уровне моря и при подъеме на высоту постепенно теряет мощность. Как вы увидите дальше, на высоте 6 ОООд мотор развивает только 47% мощности, которую он имел на уровне моря. Мотор с наддувом может сохранять свою максимальную мощность до критической (расчетной) высоты благодаря нагнетателю, повышающему атмосферное давление во всасывающем трубопроводе. На высотах, превосходящих расчетную, моторы с наддувом начинают терять мощность. Чем большую мощность вы извлекаете из мотора, тем больше развивается тепла. Часть этого тепла идет на совершение механической работы, а остальное (около 65°/0 всего количества) должно отдаваться в наружный воздух. Хуже всего мотор охлаждается при взлете, когда он развивает максимальную мощность, а скорость поступательного движения самолета сравнительно невысока. Бестолковый Джо задает мне кучу вопросов о моторе, но сейчас у меня есть время ответить ему только на один из них. Он хочет знать, почему в одних странах предпочитают моторы одного типа, в других - другого. Решающим фактором является в большинстве случаев качество горючего. В США, где имеются почти неограниченные ресурсы горючего с высоким октановым числом, выгодно применять моторы воздушного охлаждения. В Англии, где бензин худшего качества, для некоторых целей предпочитают моторы жидкостного охлаждения, а в Германии, где вообще трудно достать бензин, пользуются популярностью дизели, работающие на тяжелом горючем. Большое влияние на конструкцию моторов имеет также финансовое положение авиационной промышленности. Там, где авиация является центральным пунктом военной программы, авиационная промышленность в значительной мере поддерживается правительственными субсидиями. В США авиационной промышленности приходится стоять на своих собст- -т~ Мотор Райт "Циклон" 6 ЮООл.с. Вид сзади Рис. 161. венных ногах, как всякому коммерческому предприятию. Поэтому авиационные моторы строятся там с таким .расчетом, чтобы они окупались в •процессе эксплоатации. - '••••-. •-200- Мотор Райт "Циклон"G Вид спереди в частичном разрезе Рпс. 162. Рис. 161-164. На этих рисунках представлены вид сзади, вид спереди в разрезе и главные части американского звездообразного мотора воздушного охлаждения. -'201 - Ноленчатыц вал мотора Райт "Циклон" G Противовес Редуктор винта с передаточным числом 16'-11 Рис. 163. Рис. 165. Здесь показаны в виде наглядной формулы основные факторы, влияющие на мощность мотора. Заметьте, что среди этих факторов имеются два переменных, которые вы можете изменять по своему усмотрению. Эта формула пригодится вам при рассмотрении мощности моторов с наддувом и без наддува. Мощность мотора удалось увеличить благодаря следующим усовершенствованиям: Партер мотора Райт "Циклон" G Носок (литой, алюминиевый • сплав) И- A Г *^ Главные полунартеры (кованые, алюминиевый сплав) Корпус^ нагнетателя (литой, алюминиевый сплав) \ Перегородка (литая, магниевый сплав) Рис. 164. - где - Факторы, влияют эффективное дав; иена среднее ение . Основные факторы, впияющие на мощность мотора 1 Правильный cocmat смеси 2 Плотность воздуха воздуха в карбмрап температура tope В четыре двигател илактном V ЧИСЛО 8СЛЬ< • ' 3 Давление во всасые трубопроводе ающем шек s тн число обо а 30/7708 б МПН 2 \ Переме ниыи | | Лсрел! . . енныи | | По ;тоянный \ [ ПомошньМ \ ] Поигттнын \ 1\ Число Ллощггйь цилиндра" ___ поршня ^~ л •-у-] яг" ^ж. JIM* (c) 1 (c) * I з.м"/- Ив • (кг т Среднее эд Индикаторная давл смг) рективно" V '.ние ' А-'~ У\'Чис / Г вслы ^ \ 9 MUH ^v ми 1 >./ *!??_}$? А Рх(c)хЖ 75 Рис. 165. 1. Увеличение степени сжатия, возможное благодаря применению горючих с высоким октановым числом. 2. Увеличение площади охлаждающих ребер. 3. Увеличение давления во всасывающем трубопроводе (наддув). 4. Увеличение конструктивной прочности (улучшение материалов). 5. Понижение температуры клапанов благодаря применению выхлопных клапанов с натриевым охлаждением. 6. Улучшение формы впускного трубопровода, усовершенствование конструкции нагнетателя. ХАРАКТЕРИСТИКА МОТОРА Рис. 166. Кривая на диаграмме представляет мощность мотора на полном газу на уровне моря, т. е. эффективную мощность, передаваемую на вал винта при различном числе оборотов в минуту. Она называется характеристикой мотора. Характеристики мотора составляются для стандартных атмосферных условий. Если мотор испытывается при атмосферных условиях, отличающихся от стандартных, то в результаты испытаний вводят поправки с целью определить мощность, которую двигатель' развивал бы в стандартных условиях х. 1 Это называется приведением к стандартным (нормальным) условиям. - Ред. - 203 - поо i8oo woo гооо то ггоо гщ гш zsoo Число оборотов в минуту Рис. 166. Когда нагрузка на винт невелика и позволяет мотору на полном газу работать с числом оборотов 2400 об/мин., то мотор развивает 650 л. с. Но, когда нагрузка на винт увеличена и число оборотов уменьшено, например до 1800 об/мин., мотор развивает только 513 л. с. Рис. 167. Какое влияние оказывает высота на мотор, работающий на полном газу? Ответ на этот вопрос дает диаграмма, на которой вычерчена определенная опытным путем кривая изменения мощности мотора с высотой - высотная характеристика. Мощность мотора уменьшается с высотой не потому, что, как думает бестолковый Джо, у мотора закружилась голова от высоты и он ослабел, а вследствие уменьшения плотности воздуха. Рис. 168 и 169. Относительной плотностью для данной высоты называется отношение веса 1 д3 воздуха на данной высоте к весу 1 м3 воздуха на уровне моря при стандартных условиях. При стандартных атмосферных условиях 1 м? воздуха весит на уровне моря 1,225 кг, а на высоте 3000 м - 0,909 кг; отношение второй величины к первой равно 0,740. На рис. 168 дана шкала относительной плотности воздуха по высоте через каждые 2 000 фут. (610 м). На рис. 169 дана шкала относительной плотности воздуха по высоте для значений коэфициентов через каждые 0,05. Рис. 170. На рис., 167 изображена характеристика мотора, ра- •^ гг " p-'JC \ N ч \\, 500 V' ч ч-*" 450 т ч ^ *." *.,- ^vS ч ^i дал --- ч к] ^ 2000 ?1Л WOO 6000 8DOO 10000 12000 MOOO 16000 ISOOO ЙОООО фут 1ггО 1830 2440 3050 3660 42Х 4880 5430 6100 м Высота Рис. 167. .. Относительная плотность 1.0000 O.S428 0.8881 0.вЗ!Й 0.7SM 0.7384 0.633/ 4,1133 О.Ш! 03S9S O.S3f! 0.4974 0.4640 гаю 4т sooo so" ют \гах ном torn т/х жеа ггчт 24/тацм ПО 1220 1830 2440 ЗОЬО 3SSO 4270 48SO ММ 6/00 S705 73* ч Высота Рис. 168. Относительная мотносяь i.ma o.ssm 0.9000 o,ssoo o.m o.rsoo 0,1000 o.ew о.ыюо ojsoa o.sax 0.4500 I I I i i I I I I I i I I I I I III I Г I I Т Г б в " а М № в 20 22 24Л.С.ФГЛ 1830 гиО 3050 3660 42т 4810 S4SO 6100 6Т№ >31Ь X Высота 2 6Ю Рис. 169. . - 204 1.0000 0.9600 0.9Ш aKOO О.аХО 0.7SOO 0.7000 0,6iOO 0,6000 HiiOO ЛИЮО 0.4X0 Относительная плотность Рис. 170. ^J>V ботающего на полном газу при 2 400 об/мин, на разных высотах. Здесь же мы даем мощность того же мотора при различной относительной плотности. Заметьте, что вместо кривой, как на рис. 167, мы получили здесь прямую линию. Рис. 171. Теперь вычертим кривую мощности нашего мотора при 2400 об/мин, по высотам, вычисляя их по коэфи-циентам относительной плотности (рис. 170). Мы снова получаем прямую линию. Заметьте, что на уровне моря мотор развивает 665 л. с., а на высоте 6100 м - только 311 д.с., т. е. только 47%. Бестолковый Джо хочет знать, зачем здесь изображена вторая линия, соответствующая 2000 об/мин. Мы еще вернемся к этому вопросу. Рис. 172. Только что проделанная нами работа позволяет нам установить один важный закон, а именно, что изменение эффективной мощности с высотой в зависимости от относительной плотности атмосферы изображается прямой линией. Вы можете убедиться, насколько знание этого закона полезно, вычертив диаграмму, показывающую изменение мощности мотора в процентах (приняв мощность на уровне моря за 100%) в зависимости от высоты. Из рис. 170 вы уже знаете, что мотор, работающий при 2400 об/мин., развивает на уровне моря 100% мощности, а на высоте 6100 .и только 47%, и что кривая мощности мотора изображается в этом случае прямой линией. На вашей новой диаграмме проведите 20 22 24 mic.at" wo то зою зело 4Z70 "во изо иоо ею ш * В lit с от а Рис. 171. 6/0 4 6 8 Ю 12 И 16 18 ZO 22 Z4ijjH J220 IS30 24<0 3060 3660 "70 ШО USD 6/00 6706 7316м ? и с о т и Рис. 172. 205 - прямую, соединяющую точку 100% (на уровне моря) с точкой 47% на высоте 6100 м. Эта линия изобразит процент мощности на любой высоте. Эта кривая годится для любого нормального мотора без наддува, если только он работает на полном газу и с постоянным числом оборотов. Приложим эти сведения к мотору, работающему на полном газу при 2 000 об/мин. Обратившись к рис. 166, мы увидим, что эффективная мощность мотора, делающего 2000 об/мин, на полном газу, равна 570 л. с.; 47% этой мощности (мощность на высоте 6100 м) равны 268 л. с. Нанесите эту кривую на диаграмму на рис. 171, и вы получите вторую линию АВ - ту самую, которая интриговала бестолкового Джо. Она позволяет определить эффективную мощность мотора при 2 000 об/мин, на полном газу для любой высоты от уровня моря до 6100 м и выше. Вы видите, что кривые мощности вовсе не являются теоретическими измышлениями, как думает бестолковый Джо. Солидные теоретические познания для всякой специальности - то же, что прочный фундамент для дома. Рис. 173. Предположим, что на высоте 3960 м мотор работает на полном газу при 1950 об/мин, и развивает 580 л. с. Какой процент полной мощности представляют эти 580 л. с.? Для того чтобы ответить на этот вопрос, достаточно обратиться к диаграмме рис. 172. Ответ гласит: 63%. Бестолковый Джо, который кончил только пять классов школы, никогда не слыхал о "пропорциях" и не имеет никакого представления о том, как определить мощность на уровне моря. Для вас же не составит труда составить и решить следующую пропорцию: Мощность на высоте 3 900 м равна 580 л. с. Эта мощность составляет 63°|0 мощности на уровне моря Следовательно, 580 л. с. мощность на уровне моря == - - ЬШ л. с. U-DO На практике получить эту мощность от мотора невозможно без опасности аварии. Предположим, что мы должны построить кривую мощности мотора с наддувом, т. е. мотора, снабженного компрессором, нагнетающим воздух - 206 - 300 2 610 А 1220 6 8 Ю 12 14 16 18 20 ZZ 24$% 1830 2440 3050 3660 4270 4880 5490 S100 6705 73/5 м Высота Рис. 173. во всасывающий трубопровод и таким образом поддерживающим в нем то же давление, что на уровне моря или даже большее. Чтобы получить представление о том, как работает мотор | ж 400 с наддувом, вообразите, что вы летите на самолете с таким мотором и что вы хотите поддерживать 1950 об/мин, при давлении 876 мм рт. ст. во всасывающем трубопроводе. Вы увидите, что для этого вам при подъеме придется все больше и больше открывать дроссель, пока вы не наберете высоту, на которой вы сможете поддерживать данное число оборотов только при полностью открытом дросселе. Высота, на которой это произойдет, называется, как мы знаем, критической (или расчетной) высотой вашего мотора. Опыты над мотором рассматриваемого нами типа, т. е. мотором с наддувом, работающим при постоянном числе оборотов 1950 об/мин, и при постоянном давлении во всасывающем трубопроводе, показали, что мотор развивает на уровне моря 71% полной теоретической мощности и что на расчетной высоте 2 260 м его мощность составляет 78% полной. Кривая мощностей этого мотора от уровня моря до высоты 2 260 м показана линией В А. После достижения расчетной высоты мощность мотора изменяется по кривой АО. Опыты показали также, что если мотор этого типа работает при переменном давлении во всасывающем трубопроводе и с постоянным числом оборотов 1950 об/мин., то он развивает на уровне моря 78% полной теоретической мощности и сохраняет эту мощность до расчетной высоты (как показано пунктирной кривой СА\ после чего его мощность изменяется по кривой AG. Заметьте, что после достижения расчетной высоты мощность мотора изменяется по той же кривой, что и мощность мотора без наддува. Пока вы можете поддерживать во всасывающем трубопроводе постоянное давление, мощность вашего мотора будет увеличиваться с высотой. Это увеличение вызывается понижением давления воздуха на выхлопе мотора, а также тем, что мотор работает при температурах более низких, чем на уровне моря. Мощность по кривой С А постоянна от уровня моря до расчетной высоты мотора. Это значит, что наддув, при котором мотор начал работать - 207 - 1650 1650 ШО 1850 Число оборотов в минуту Рис. 174. /550 2050 на уровне моря, гораздо выше атмосферного давления на уровне моря и что потеря наддува с высотой компенсируется увеличением мощности мотора вследствие уменьшения давления в выхлопном коллекторе. С другой стороны, кривая В А, соответствующая постоянному числу оборотов и постоянному наддуву, показывает, что на уровне моря мотор работает с минимальным наддувом и по^ этому развивает меньшую мощность. Повышение мощности с высотой объясняется тем, что при сохранении давления во всасывающем трубопроводе постоянным атмосферное давление по мере подъема на высоту падает. Рис. 174. На рис. 166 мы построили кривую эффективной мощности, соответствующей различному числу оборотов в минуту, для мотора, работающего на полном газу. На данной диаграмме приведены кривые мощности при различном числе оборотов в минуту и для разных значений давления на всасывании. Кривая LS представляет мощность мотора, работающего на полном газу. Если изменить воздушную нагрузку на винт так, что винт будет делать только 1550 об/мин, при давлении 876 мм рт. ст. во всасывающем трубопроводе, то мотор разовьет 593 л. с. (точка С). Если вы будете попрежнему поддерживать во всасывающем трубопроводе давление 876 мм рт. ст. при одновременном уменьшении нагрузки на винт, то вы получите кривую OR, представляющую мощность мотора при постоянном давлении на всасывании 876 мм рт. ст. и при различном числе оборотов. Число оборотов в минуту может увеличиться только в случае уменьшения нагрузки на винт. Подобным же образом можно вычертить кривые для моторов, работающих при давлениях 762, 660, 559, 457 мм рт. ст. и т. д. Заметьте, что кривая для полного газа непараллельна кривым для постоянных давлений во всасывающем трубопроводе и что она вообще не имеет отношения к давлению во всасывающем трубопроводе, как кривые, расположенные ниже. Это объясняется тем, что на полном газу давление во вса- - 208 - ВОО 800 700 600 500 400 °°/мш 2050 1950 1850, 1750. 1650 1550 J Ж Ъ f Кривые для уровня моря К\Л /С Полный газ ZO 22 24 Z6 28 30 32 3* 36 38 40 дм 457 60S 559 610 660 711 T6Z 813 864 914 966 1016 я*, Абсолютное давление на всасывании Рис. 175. \pm.ca бывающем трубопроводе мотора изменяется с изменением числа оборотов в зависимости от нагрузки на винт. По этой диаграмме, показывающей кривые давлений во всасывающем трубопроводе на уровне моря, вы легко можете определить мощность, развиваемую при данном числе оборотов и данном давлении во всасывающем трубопроводе. Предположим, например, что мотор работает с числом оборотов 1950 об/мин, при абсолютном давлении 762 мм рт. ст. во всасывающем трубопроводе. Кривая давления в этом случае пересечет линию, соответствующую 1 950 оборотам, в точке F. Посмотрите на шкалу ординат против этой точки (чтобы помочь бестолковому Джо, я провел от этой точки к оси ординат пунктирную линию), и вы увидите, что точка Т'7 соответствует мощности 560 л. с. Если мотор работает на полном газу, то вам нет надобности учитывать давление во всасывающем трубопроводе. Для того чтобы определить развиваемую мотором мощность, вы просто находите линию, соответствующую данному числу оборотов, например 1750 об/мин.; пересечение ее с кривой мощности на полном газу в точке О показывает вам, что при этих условиях мотор развивает мощность 740 л. с. По этой диаграмме вы можете также найти мощность мотора при постоянном числе оборотов и при переменном давлении во всасывающем трубопроводе. Возьмите, например, линию для 1550 об/мин. В точках пересечения ее с кривыми.давления 6r, H, J, К, Cia.L вы найдете соответствующие эффективные мощности. Мотор при 1550 об/мин, и при абсолютном давлении во всасывающем трубопроводе 457 мм рт. ст. развивает на уровне моря только 168 л. с. Заметьте, как с увеличением давления во всасывающем трубопроводе повышается мощность мотора. Рис. 175. Теперь вы можете получить данные, необходимые для построения новой кривой, изображающей мощность на уровне моря в зависимости от абсолютного давления во всасывающем трубопроводе. Прежде 14 Полеты в облаках - 20У - 762ммрщ.<яп 2 610 4 6 8 10 12 М /6 18 20 22 24 цм/я, KZQ 1830 2440 3050 3660 42704880 5490 6100 67051315м Высота Рис. 176. всего, перенесите с рпс. 174 на рис. 175 величины: Gr Н, J', К, О и L, представляющие значения мощности, развиваемой мотором при постоянном числе оборотов - 1550 об/мин, и при давлениях во всасывающем трубопроводе 457, 559, 660, 762 и 876 мм рт. ст. и, наконец, на полном газу. Пользуясь этой же диаграммой, постройте кривые давления во всасывающем трубопроводе, в зависимости от мощностей при других числах оборотов (заметьте, что все эти кривые являются в сущности прямыми линиями). Соединив теперь точки L, 0 и S, перенесенные с рис. 174, вы получите кривую давления во всасывающем трубопроводе при работе мотора на полном газу на уровне моря. Из этой новой диаграммы вы можете найти мощность, развиваемую мотором при увеличении числа оборотов и при любом данном давлении во всасывающем трубопроводе. Пунктирная линия, пересекающая кривые числа оборотов, представляет абсолютное давление во всасывающем трубопроводе 876 мм рт. ст. Еще раз заметьте, что при этом давлении (как и при всяком другом постоянном давлении во всасывающем трубопроводе) увеличение числа оборотов сопровождается увеличением мощности мотора. Рис. 176. Теперь построим кривые чисел оборотов мотора, работающего на полном газу, при различных эффективных мощностях на различных высотах. Перенесите значения кривой мощностей мотора на полном газу с рис. 175 на шкалу ординат рис. 176, соответствующую уровню моря; это будут точки S, М, О, Т и L. Из рис. 172 вы уже знаете, что мотор, работающий на полном газу при постоянном числе оборотов в минуту, развивает на высоте 6100л" 47% мощности, которую он развивал на уровне моря. По этим двум величинам (100% эффективной мощности на уровне моря и 47% этой мощности на высоте 6100 м) вы можете построить кривые высотности для каждого рассматриваемого числа оборотов, как показано на диаграмме (немного дальше мы расскажем, что изображают жирные кривые на этом рисунке). - 210 - \ ОИ VI s\N \\\ \ ., Ill \\\ XV м к а г\\\ .л^ *& ^- Б 864 "И \\<| ЧЧ4 л 1 813 32 S S тег зо 1 7И га V \ \\\ ^ \ \ Lv\ r$w ^ V sf ^ чч\Ч> ^/^^ ч\_-- / Шр< на по. ты в лнам, 2050 Ш> I860 1750 мил. азу ц ч\\Ч 4Ov- s^\s 1650 % 660 26 \\ч \ VS ^ ? полное i газа пр и // д очном ч исле обо мтов и с авлении на еса сьнаниц /// • 1000 2 I Шдите Энного ч j перенес точку.,1 иола обо игле эту " на кри оотов и точку в вой для у давлении "С" ровня мо на всас ря для ывании J //** / JO 3 "оединцп te "А"и "С" пря" пои и прс чтите i •чощност //// ча данно и высот e,,D" X// 3 4 Нсправыг е мощн кть " D ' на откл онение л пемпера- // /А 00 ОПП йэ туры eoi духа пер ед карбю ротором , Т" от станЗар т- /// / oUU G &о ной тем nepamypt i на дан 10U вЫСО! те (Ts) //// / "§ [з рфектш ная /иощ/ /ость " D ч- П 0+i 0"Г / /// /// А // f г 1700 =] S. ' Приблия ченная по правка - 1% на ка шдые /// У / Е 5,5 °С в/п клонент ' от " Ts ') /// / // // (^7~, 500 §• Мощное W6 /^ // /1600 В при езла пе /// / / Л ч /. //// ' /1 i /А '/ / /Г Г^-~ ii ///, < / / -/15С ^~~ /о - ~~ Мощ юсть 700 rt ^ h а полно* и газу сз // ?/// / / . /Л / ' 1 ШЙ //// / / У Л ''/// // HpL 1вая | S/, У/, i дл< я i/pot Ш Ml •>ря g / Г// i 500 1 В ///, '/ / S \, ///// V/ § -t A // ' ' / s #// '/ / . s ///// / / ё ЛЛП У// '/ "ё '// 1 Мощно( 1ть и дс еление ча всась I80HUU / / § ре жим на уровне i •поря 1 ^ onn ТА Z в г j 3 3 3 г з t 3 6 3 В А 0 4 г 4 4 4 S 4 8 5 Одм i i - Ш 6< ?о ъ 7 Я г si 3 81 i4 91 4 91 >5 10 16 10 57 II 7 11 68 12 9 12 70мм Абсолютное давление на всасывании РИС. 178. высотой, как показывает линия Т Y, будет 1230 м. Если изменить число оборотов до 1650 об/мин., оставив то же давление во всасывающем трубопроводе, то расчетная высота будет около 600 м, тогда как расчетная высота мотора, развивающего 1950 об/мин, при давлении во всасывающем трубопроводе 762 мм рт. ст., будет несколько больше 2440 м. - 212 - О 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 тыс./рутов О 305 610 915 1220 1525 1830 2135 2440 2745 3050 3355 3660 3965 4270 4575м Высота Рис. 179. Рис. 178 и 179. Кривыми мощностей мотора на уровне моря (рис. 175) и кривыми мощностей на различных высотах можно пользоваться для определения фактической мощности данного мотора, если мы знаем высоту, число оборотов в минуту, давление во всасывающем трубопроводе и температуру воздуха в карбюраторе. - 213 - На рис. 178 кривые чисел оборотов мотора изображены в зависимости от давления во всасывающем трубопроводе и от мощности. На рис. 179 построены кривые чисел оборотов и давления во всасывающем трубопроводе на разных высотах. Вы хотите узнать мощность, развиваемую при 1800 об/мин, при абсолютном давлении во всасывающем трубопроводе 660 мм рт. ст. Найдите на рис. 179 точку А пересечения кривой давления 660 мм с кривой 1800 об/мин. На рис. 178 найдите точку В пересечения линии, соответствующей давлению 660 мм, с кривой для 1800 об/мин. Эта точка, как вы увидите, проследив по жирной линии, соответствует мощности 430 л. с. Перенесите точку В в С на рис. 178 и соедините С с А прямой. Эта линия укажет мощность, развиваемую на любой высоте до 4270 м мотором при 1800 об/мин, и при давлении во всасывающем трубопроводе 660 мм рт. ст. Например, на высоте 2 440 м (точка D) мотор будет развивать 510 л. с. Если температура воздуха в карбюраторе не равна температуре воздуха на данной высоте, то приходится вводить поправку по формуле, указанной на рис. 178. Поправка составляет примерно 1% на каждые 5,5° С отклонения от стандартной температуры. Если температура воздуха в карбюраторе выше стандартной на 5,5° С, то мощность мотора следует уменьшить на 1%, если она ниже стандартной, то увеличить на 1%. Ч* я его\^-^{ _5 -,-_ дерну! ( ^Tv- Людской фактор играет большую роль в летном деле Характеристика авиационного мотора Райт при стандартных атмосферных условиях, без учета скоростного наддува . Возможны отклонения до ± 2,5% -KHfc О 1000 2000 3000 4000<пт Увеличение еысоты.на которой поддер-- яиваетея расчетная мощность при нормально/и числе оборотов в зависимости от величина скоростного наддува Удельный расход горючего 182 227 273 318 г/яцкае Удельный расход горючего и эффективная мощность, на любой высот Дроссельная характеристика /500 /600 '700 /800 1900 2000 2100 2200 Уровень моря - Обороту в минуту Примечание На каждые 5,5°С увеличения температуры воздуха перед карбюратором лротие стандартной нужно прибавить 1% к величине удельного расхода, показанного кривой Значения расхода горючего действительны п?и отклонениях до 100 об/мин от дроссельной характеристики Рис. 180. Рис. 180. Эти диаграммы показывают характеристики мотора, основные данные которого приведены в правом верхнем углу рисунка. Характеристики определены при стандартных атмосферных условиях и без учета скоростного наддува. Скоростным наддувом, как вам, вероятно, известно, называется динамическое давление воздуха, поступающего в мотор через воздухозаборный патрубок. Скоростной наддув не учитывается по той простой причине, что во время полета он оказывает на мотор совершенно такое же действие, как нагнетатель. Чем больше поступательная скорость самолета, тем больше напор воздуха, и тем меньше надо открывать дроссель для данной мощности мотора. Кривые на левой диаграмме не требуют особых объяснений. После наших предыдущих рассуждений я полагаю, что все вы (разве за исключением бестолкового Джо) сумеете извлечь из этих диаграмм все нужные вам сведения о работе мотора. - 215 - (оповна цилиндра f \r n f \f •-•• Переключатель Измеритель температуры Рис. 181. Бестолковый Джо решил после наших объяснений брать с собой в полет побольше карандашей и миллиметровой бумаги, чтобы иметь возможность получать все сведения относительно мощности своего мотора в полете. Конечно, этого делать не нужно, так как имеются удобные карманные счетные линейки (вычислители), позволяющие нам почти с одного взгляда находить все нужные нам данные. Эти вычислители состоят из графика, изображающего давление во всасывающем трубопроводе, мощность и число оборотов в минуту. Помните, однако, чем бы вы ни пользовались, карандашом и миллиметровой бумагой или готовым графиком, - вы всегда должны учитывать все отклонения от стандартных атмосферных условий. Рис. 181. На этом рисунке показана схема измерения температуры различных частей мотора. Указатель прибора, действующий посредством электричества, соединен с переключателем. От переключателя идут провода к тем частям мотора, температура которых измеряется. Чтобы узнать температуру любой из этих частей, вы включаете ее посредством переключателя. Во время полета вас интересует главным образом температура головок цилиндров, которая при взлете колеблется от 120 до 230° С. При крейсерской скорости температура головок цилиндров должна быть ниже 200° С. - 216 - 850л.с.на уровне моря 2100о6/лшп Давление ммрт.ст. 762 643 655 795 932 Темлерат + 15° -Г -2,8е +32' +46" 350л с. на уровне моря 2200о6/!иин Дшление ммрт.ст. 762 691 704 858 1011 Гемперат. +15' -/' -2? +37' +52" /^Х< 7В2ммртет.иК°С 'ф'/W , Оттзйуюааборноео патрубка до всасывающего . * трубопровода * Возйухозаборньш патрубок" Входной патрубок нагнетателя Вход в крыльчатку нагнетателя Выход из крыльчатки нагнетателя Всасывающий трубопровод Данные, полученные при испытании мотора "Циклон"Д-1820-22 Рнз. 182. Рис. 182. Воздух, поступающий в мотор через воздухозаборный патрубок, поступает в нагнетатель, а оттуда во всасывающий трубопровод, как показано в правой части рисунка. Таблица, расположенная в левой части рисунка, показывает давление и температуру горючей смеси на пути от патрубка до всасывающего трубопровода для двух разных мощностей мотора на уровне моря при двух разных числах оборотов в минуту. Характер этого изменения давления и температуры горючей смеси изображен двумя кривыми на диаграмме, расположенной в левом нижнем углу рисунка. Знание принципа поможет вам овладеть подробностями. Глава XVI ГОРЮЧЕЕ И СМАЗОЧНОЕ Много лет тому назад я, подобно бестолковому Джо, не знал ничего о горючем и смазочном для мотора, который двигал мой самолет по воз-духу. Я открывал дроссель, когда хотел взлететь, и закрывал его, когда хотел спуститься. Если мотор правильно смазывался, он работал сколь угодно долго. Если нет, он "скисал", и мне приходилось делать вынужденную посадку. Я не имел представления о том, насколько важно разбираться в горючем и смазочном не для авиационного мотора вообще, а именно для того мотора, которым я пользовался. В прежнее время мотор смазывали любым смазочным, имевшимся на рынке, и питали его любым горючим, на котором он, казалось, мог исправно работать. В наши дни смазочные и горючие, употребляемые в вашем моторе, изготовляются специально для моторов этого типа по указаниям химиков, работающих в исследовательских лабораториях. Вы, может быть, пришли к заключению, что современный авиационный мотор большой мощности является капризной и нежной машиной. На самом деле при соблюдении правил эксплоатации авиационный мотор работает вполне надежно. Надежность, например, мотора Райт "Циклон" характеризуется тем обстоятельством, что промежутки между переборками его увеличились с 200 чае. рабочего времени, как это было лет 10 назад, до 600 час. с лишним. Самолет с мотором этого типа может пролететь больше 150 000 км, лрежде чем мотор потребует переборки. Однако для того, чтобы добиться таких результатов, вы должны питать мотор пищей, которую он легко переваривает. Вы должны смазывать его маслом, способным образовывать пленку между трущимися частями не только при нормальных условиях температуры и нагрузки, но и в исключительных условиях, когда температура значительно превосходит нормальную. Пока имеется такая пленка, как бы тонка она ни была, она не позволяет трущимся поверхностям приходить в непосредственное соприкосновение друг с другом. --275 - 1 Недавно я пришел к заключению, что знаю о подборе горючего для мотора не больше моего приятеля - бестолкового Джо и что мне надо пополнить свои знания из первоисточников. Одна из нефтяных компаний любезно разрешила мне осмотреть свою исследовательскую лабораторию и дала мне очень внимательного проводника. Мне не хотелось показать ему, как мало я знаю, и поэтому я состроил умное лицо. Может быть, мне и удалось бы сойти за знающего человека, если бы мой проводник не познакомил меня с мистером X, которого он отрекомендовал, как человека, занимающегося измерением предметов размерами от одной до четырех миллионных долей дюйма. Мистер X огорошил меня вопросом: "Вы, конечно, знакомы, - спросил он, - с теорией профессора Блейка XYN KRPSLXMKFN кольцевых молекул?" (так, по крайней мере, мне послышалось). Прежде чем я успел ответить, последовал другой вопрос: "А что вы думаете о методе MLFKMSZMKSQJ определения толщины пленки масла по цветам пленки?" Я разинул рот, и вся моя напускная важность испарилась. Я уже готов был признаться в своем глубоком невежестве, но тут мистер X улыбнулся мне и быстро продолжал: "Видите ли, по моему мнению..." и рассказал мне все об этой теории и о методе, и еще о многом другом, и избавил меня от позорного признания. Оставив мистера X за его работой над измерением молекул, мы продолжали осмотр лаборатории. Я увидел, что в ней непрерывно производятся опыты над изысканием наилучших масел для авиационных моторов. В искусственно созданных рабочих условиях масло подвергается даже более серьезным испытаниям, чем в действительных условиях работы. В одном из отделов лаборатории испытывали масло для мотора со степенью сжатия 6,7, при 2200 об/мин, и с наддувом в 1090 мм рт. ст. В лаборатории был установлен опытный мотор со степенью сжатия 6,7, но с числом оборотов 3 600 об/мин, и с наддувом в 1730 мм рт. ст. Прежде чем найти наилучшее в смысле стойкости и наименее загрязняющееся масло, приходится проводить бесчисленные опыты над смазочными веществами разных типов. Даже "лабораторное испытание не всегда может дать окончательный ответ, так что, безусловно, необходимо проверять масло длительной работой на авиационном моторе, для которого оно предназначено. После таких испытаний, проведенных в условиях, значительно, более тяжелых, чем нормальные, масло, показавшее самые высокие качества, окончательно выбирается для применения на данном моторе. Я сообщаю вам это, чтобы вы имели некоторое представление о сложности --2/9--, процедуры, посредством которой подбирают масло для моторов. Знайте, что каждое усовершенствование в конструкции моторов создает новые задачи, и смазочные, которые были вполне удовлетворительными для моторов два года тому назад, уже не годятся для моторов сегодняшего дня. Даже если вы пользуетесь маслом, специально подобранным для вашего мотора, вы не можете рассчитывать на идеальную смазку, если мотор будет работать без надлежащего охлаждения масла, при недостаточной подаче масла и при слишком высокой температуре. Замечательное увеличение мощности моторов, достигнутое в последние годы без увеличения размеров самих моторов, является результатом нескольких факторов. Один из способов увеличения мощности мотора заключается в том, что на каждый рабочий ход поршня в цилиндрах сжигается большее количество горючего. Вследствие этого в единицу времени освобождается большее количество тепловой энергии, и среднее эффективное давление в цилиндре возрастает. Поршень и поршневые кольца авиационного мотора передают стенкам цилиндра значительную часть тепла, развивающегося в цилиндре при сгорании смеси. Тепло уходит в наружный воздух через охлаждающие ребра, повышая температуру стенок. Если масло в вашем моторе не выдерживает высокой температуры, то повышение температуры стенки неизбежно вызовет пригорание поршневых колец, понижение мощности и, возможно, серьезные повреждения мотора. Единственный способ контроля над состоянием масла во время полета заключается в наблюдении за температурой и давлением масла в масляной магистрали мотора. Незначительное падение давления само по себе еще не должно внушать тревоги. Знайте, что масло служит не только для смазки, но отчасти и для охлаждения трущихся деталей мотора. Вследствие этого давление значительно повышают по сравнению с тем давлением, которого было бы достаточно для одного смазывания. Поэтому не тревожьтесь, если во время полета давление по вашему масляному манометру несколько упадет. .Если нормальное давление, при котором работает ваш мотор, равно 8 кг/см2, то ваш мотор будет работать удовлетворительно ипри давлении, скажем, 5 кг/см2, конечно, если вы уменьшите развиваемую мотором мощность. Непосредственной причиной падения давления может быть чрезмерный нагрев масла, что отметит ваш указатель температуры, исходную же причину придется устанавливать позднее. Если температура головок цилиндров не вышла за пределы, рекомендованные для вашего мотора, то все данные говорят о том, что причина падения давления в маслопроводе еще - 220 - не является источником опасности и что вам не придется совершать вынужденной посадки. Но если температура головок цилиндров начнет угрожающим образом повышаться, обогатите смесь, сделайте вынужденную посадку и отыщите причину падения давления. Существование моторов большой мощности, как, например, мотора Райт "Циклон", возможно только благодаря горючим с высоким октановым числом. Высокая степень сжатия мотора, а также повышенное давление во всасывающем трубопроводе означают, что в единицу времени в цилиндрах сгорает большее количество горючего. А это требует таких горючих, которые не детонировали бы под влиянием высокого давления до начала рабочего хода. Детонация представляет собой взрыв, а не нормальное, относительно медленное сгорание смеси, и вызывает внутри цилиндров чрезмерно высокие давления и температуры. На склонность двигателя к детонации влияют следующие факторы: 1) октановое число топлива; чем выше октановое число, тем меньше опасность детонации; 2) конструкция цилиндров; правильная конструкция головки цилиндра, улучшая охлаждение и устраняя "горячие точки" в камере сгорания, понижает склонность к детонации; 3) состав смеси (процентное отношение горючего и воздуха в топливо-воздушной смеси); слишком бедная смесь (т. е. с относительно малым содержанием горючего) значительно увеличивает опасность детонации; 4) температура головок цилиндров; чем выше температура головок цилиндров, тем вероятнее образование местных "горячих точек" внутри камеры сгорания и тем сильнее тенденция к детонации; 5) мощность мотора; чем большую мощность развивает мотор, тем выше температура головок цилиндров и тем сильнее тенденция к детонации; 6) число оборотов] чем больше число оборотов в минуту, тем, вообще говоря, меньше склонность к детонации; 7) температура в карбюраторе; чем выше температура в карбюраторе, тем горячее смесь, поступающая в камеры сгорания, и тем сильнее тенденция к детонации; 8) температура охлаждающего воздуха; чем выше температура наружного воздуха, тем выше температура цилиндров и тем сильнее тенденция к детонации. Летом обязательно применяйте горючее с более высоким октановым числом! Если ваш мотор сконструирован под горючее с высоким октановым числом, обязательно употребляйте горючее только этого типа. Горючее - 221 - с более низким октановым числом будет детонировать и может в конце концов вызвать аварию мотора. Не так давно я совершил ряд полетов по стране на самолете, пилотируемом бестолковым Джо. По счастью, я вышел из этих полетов целым и невредимым. Но у меня заметно прибавилось седых волос. Помимо прочих бед, которые натворил бестолковый Джо, он проделывал следующее: 1) Старался лететь на бедной смеси ("Я покажу вам, как я экономлю деньги", - объяснял он). 2) При взлете не устанавливал карбюратор на самую богатую смесь. 3) Старался нагонять потерянное время, форсируя мотор при полетах против встречного ветра. 4) Старался развить большую мощность, не увеличивая числа оборотов, перегревая таким образом мотор. 5) Забывал включать обогрев воздуха, поступающего в карбюратор, вследствие чего карбюратор обмерзал. 6) Закончил полет в облаке пара, вызванного перегретым бензином (виной этому была неисправность трубопровода, установленного братом бестолкового Джо по "особо сходному тарифу"). Но в течение всего путешествия меня больше всего раздражало то, что бестолковый Джо мог ведь уменьшить опасность от всех этих ошибок, если бы догадался заправляться горючим с более высоким октановым числом. Даже если все гайки на самолете затянуты, нельзя считать себя в безопасности, если хоть одна из них ослабла. Глава XVII УКАЗАТЕЛЬ СОСТАВА СМЕСИ Вы уже знаете, что наибольшей плотностью воздух обладает на уровне моря и что один и тот же объем воздуха весит на уровне моря больше чем на высоте. Для того чтобы обеспечить наилучшее сгорание смеси в вашем моторе, вы должны поддерживать правильную пропорцию между горючим и воздухом, всасываемыми мотором. Вы, вероятно, знаете, что наивыгоднейшая пропорция воздуха и горючего равна 13 : 1, т. е. что одна весовая единица горючего должна приходиться на 13 весовых единиц воздуха. При всяком другом соотношении между горючим и воздухом смесь будет либо богатой, либо бедной. Если горючего слишком много, а воздуха недостаточно, т. е. смесь слишком богата, то сгорание будет неполным, и много горючего будет выбрасываться несгоревшим в выхлопной трубопровод. Если же воздуха слишком много, а горючего недостаточно, то смесь будет бедной. В результате температура цилиндров мотора повысится. Установка правильной пропорции смеси называется регулировкой смеси. Летя на определенной высоте, вы, естественно, летите при примерно постоянной плотности воздуха. Поэтому, отрегулировав состав смеси, вы можете не менять его, пока самолет не перейдет в слой воздуха с другим атмосферным давлением. В прежнее время смесь регулировали, поднявшись на высоту примерно 1000 - 1200 м, установив дроссель на число оборотов, соответствующее крейсерской скорости, и постепенно обедняя смесь, пока обороты мотора не падали примерно на 20 об/мин. После этого снова обогащали смесь, пока мотор не развивал прежнего числа оборотов. Этот состав смеси и считался нормальным. Подобный способ регулирования смеси до сих пор применяется на самолетах с винтами фиксированного шага. При этом способе единственным контрольным прибором является тахометр. При винте с постоянным числом оборотов приходится применять другой способ, так как независимо от того, как вы установите дроссель или отрегулируете смесь, ваш тахометр будет все время показывать одно и то же число - Ш--- Указатель состава смеси для двухмоторного самолета Р*С. 183. оборотов в минуту. Поэтому был сконструирован указатель состава смеси, как точное средство регулировки состава смеси. Указатель позволяет при всяких условиях поддерживать минимальный расход горючего. Авиационный мотор большой мощности расходует за каждые четыре часа работы на крейсерской скорости' количество горючего, равное весу мотора. Расход горючего является поэтому весьма важным фактором экономичности полета. Малый расход горючего позволяет увеличить вес перевозимого груза и дальность полета самолета при данном запасе горючего. Указатель состава смеси предупреждает вас, когда мотор работает на слишком бедной смеси, что может привести к значительному перегреву мотора, а иногда и к серьезным авариям его. Рис. 183 и 184. На этих рисунках изображены указатели состава смеси "Кембридж" для двухмоторного и четырехмоторного самолетов. Бестолковый Джо считает, что, чем меньше на самолете приборов, тем лучше. Он предпочитает полагаться на свою, как он выражается, "жуткую сообразительность". На самом же деле это предубеждение против приборов объясняется тем, что он не может понять, как они действуют. Вы-то понимаете (или во всяком случае скоро поймете из наших объяснений) действие приборов. Как я уже говорил, все, что относится к управлению самолетом просто, раз вы знаете в чем дело. Неведение может быть и блаженно, но на самолете оно опасно. Указатель состава смеси для четырехмоторного самолета Рис. 134. -224- Ямтвметр. батарея (тол, Haspesamuiuu платиновые спирали примерно до 126"С) Принцип действия указателя состава смеси Рис. 185. Сейчас я объясню вам простой принцип, на котором основано действие указателя состава смеси. Рис. 185. Продукты сгорания в выхлопном трубопроводе мотора состоят из двуокиси углерода, водорода, кислорода, окиси углерода, метана и воды. Пропорция этих газов зависит от состава смеси, поступившей в цилиндры мотора. Теплопроводность этих газов различна. В зависимости от состава продуктов сгорания различна и теплопроводность выхлопных газов. Из всех продуктов сгорания наибольшую теплопроводность имеет водород. Указатель состава выхлопных газов состоит из двух камер S и Е. Камера S наполнена воздухом, насыщенным влагой. Камера Е имеет отверстия, через которые все время входят и выходят выхлопные газы. В камерах установлены две спиральные платиновые проволочки равного сопротивления /ViHiV2- В цепь введен мостик Уитстона, также имеющий две проволочки равного сопротивления Ег и Rz. Посмотрим теперь, что произойдет, если включить в цепь электрический ток от батареи. Прежде всего ток пойдет через мостик Уитстона и накалит проволочки NI и ЛТ2. Теплота немедленно поглощается газами, окружающими обе проволочки. Теплопроводность воздуха, окружающего проволочку NI, постоянна, тогда как теплопроводность выхлопных газов, окружающих проволочку _У2, изменяется в зависимости от состава смеси. По этой причине температура проволочки N2 также изменяется по сравнению с NI. Чем выше температура платиновой проволочки, тем выше ее электрическое ?5 Полеты в облаках - 225 Указатель состава смеси Гибкий вал Приемная трубка Выпускная трубка Медная трубка Установка указателя состава смеси (для одного мотора) Рис. 186. сопротивление. Эта разница сопротивлений нарушает равновесие мостика Уитстона и вызывает падение вольтажа в мостике, которое в свою очередь, заставляет стрелку гальванометра 6г отклониться от ее среднего положения. Величина отклонения стрелки пропорциональна величине теплопроводно- - 226 сти выхлопных газов. Теплопроводность же выхлопных газов, как мы знаем, зависит от состава смеси. Шкала гальванометра градуирована в единицах состава смеси. Поэтому вы можете прочесть непосредственно на шкале вашего указателя состав смеси. Когда карбюратор подает нормальную смесь, т. е. смесь горючего и воздуха в отношении 1 : 13, или 0,07, теплопроводность выхлопных газов в камере Е будет примерно равна теплопроводности воздуха в камере 8, и указатель будет показывать 0,07. Если смесь слишком богата, например если отношение горючего и воздуха в ней равно 1 : 11 (0,09), то выхлопные газы в камере Е будут иметь большую теплопроводность, чем воздух в камере 8, Обратное явление наблюдается, когда смесь слишком бедна, например когда отношение горючего и воздуха в смеси равно примерно 1 : 15 (0,06). В этом случае теплопроводность анализируемого газа в камере Е будет ниже теплопроводности насыщенного воздуха в камере 8. Вы видите, таким образом, что всякое изменение пропорции газов в выхлопном трубопроводе (например водорода или двуокиси углерода) создает разницу в теплопроводности газов в обеих камерах и приводит к изменению температуры, а следовательно, электрического сопротивления проволочки Nz по сравнению с проволочкой N^ Эта разница в сопротивлениях заставляет указатель отклоняться в ту или другую сторону. Рис. 186. На этом рисунке, не требующем особых объяснений, показана общая схема установки указателя состава смеси. Ход выхлопных газов показан стрелками. Рис. 187. Здесь изображена шкала указателя состава смеси "Кембридж" для двух моторов. Крупные цифры в середине шкалы показывают давление во всасывающем трубопроводе в дюймах ртутного столба. Это значительно упрощает пользование указателем состава смеси. Для каждой величины давления во всасывающем трубопроводе существует определенный наивыгоднейший состав смеси. Вы должны регулировать состав смеси так, чтобы стрелка указателя состава смеси заняла на шкале "давления во всасывающем трубопроводе" положение, соответствующее фактическому показанию вашего указателя давления во всасывающем трубопроводе. Лучше всего регулировать состав смеси с некоторой тенденцией в сторону обогащения смеси; насколько - покажет вам опыт. При взлете и при наборе высоты всегда применяйте богатую смесь." При переходе на крейсерскую скорость отрегулируйте смесь так, чтобы стрелка указателя смеси указывала деление, совпадающее с показанием указателя давления во всасывающем трубопроводе. Это - положение, соответствующее наименьшему расходу топлива. 15* - 227 - Jllllllllllllllllllll III Г" AM />Лд"вл./\Р" AM "•у 5 ноя 30-2-25 i. 1 i i i i I i i i i i i i i 111111111111 • 1111 i 111 iu| .0" д .07 ПРАВЫЙ СОСТАВ СМЕСИ 11МОТОР (ГОРЮЧЕЕ/ВОЗДУХ) Шпала указателя состава смеси (neoseod) Рис. 187. Указатель смеси не только показывает вам правильный состав смеси, но также предупреждает вас, если что-нибудь не в порядке. Например, если дроссель сместится из положения, в котором он установлен, то стрелка указателя смеси сообщит вам об этом, автоматически сместившись из положения, в которое вы ее установили. Стрелки указателя перемещаются также при изменении температуры воздуха в карбюраторе и при увеличении или уменьшении давления в воздухопроводе карбюратора. Если давление в бензинопроводе упадет, то стрелки указателя смеси передвинутся в сторону бедной смеси. Посредством указателя смеси вы можете также обнаружить детонацию. Детонация, как вам известно, разрушительно действует на мотор, и она бывает в большинстве случаев тогда, когда самолетом управляет бестолковый Джо. С началом детонации стрелки указателя состава смеси начинают быстро колебаться. Постепенно они переходят в сторону богатого горючего. Если вы понимаете язык указателя смеси, это означает, что он кричит, чтобы вы изменили состав смеси. Если вы проглотите кость, вы будете чувствовать себя примерно так же, как мотор, питаемый горючим, которое он не в, состоянии переварить. Глава XVIII СВЕЧИ Бестолковый Джо думает, что значение имеют только большие вещи. Он проводит большую часть времени, наводя глянец на свой самолет, но никогда не обращает внимания на такую мелочь, как запальные свечи. Но так как надежность работы мотора, а также ваша собственная безопасность зависят от этих маленьких деталей, я расскажу вам о том, как содержать эти маленькие, но важные части в полной исправности. Как правило, свечи следует снимать, чистить и осматривать через каждые 60, самое большее 75 летных часов. Во избежание повреждения какой-нибудь части свечи обращаться с ними надо очень осторожно. Вот порядок, которого вы должны придерживаться при осмотре свечей. 1) Вынув собранный сердечник из корпуса свечи и сняв прокладку, вставьте сердечники в гнезда доски рабочего приспособления (см. рис. 191). 2) Очистите сердечник и центральный электрод; промойте и высушите сердечник. 3) Измерьте диаметр заплечика электрода,'проверьте диаметр центрального электрода, осмотрите сердечник. 4) Очистите и осмотрите корпус; отштампуйте боковые электроды, соберите свечу и отрегулируйте расстояние между электродами. 5) Испытайте свечу и вставьте ее в мотор (или подготовьте для хранения). Рис. 188 и 189. Для того чтобы вынуть собранный сердечник свечи, состоящей из двух частей (как, например, свечи BG), из ее корпуса, вставьте свечу в фальшивые губки тисков и выверните сердечник свечным ключом. Ключ Вывертывание сердечника свечи Рис. 188. Рис. 189. - 229 - Свечи,ктавленные в гнезда доски Никогда не пользуйтесь ключом с открытым зевом и никогда не вставляйте корпус или сердечник свечи непосредственно между губками тисков, Рис. 190. На этой фигуре пока-РИС зано, как нужно пользоваться спе- 190. -, циальным бородком для удаления медной прокладки сердечника из корпуса свечи. В корпусах свечей некоторых типов прокладка находится между корпусом и соединитель- ' ной гайкой (ниппелем). Рис. 191. Свечу легко повре- РНО. дить. Поэтому не оставляйте свечи в ящике или кучками. Вставляйте их в гнезда специальной доски, как показано здесь, вынимая их только для работы с ними. Рис. 192. Для очистки сердечника свечи от следов угля, масла,свинца и т. д. пользуйтесь песочной бумагой № 00 или алокситовым полотном марки 150. Сердечник Рис. вставляется в специальную гильзу, 142 ' вращаемую станком. Наилучшие результаты вы получите, если вал мотора, к которому прикреплена гильза, делает около 1750 об/мин. Никогда не пользуйтесь для очистки сердечников свечей наждачным и РИС карборундовым полотном или бума-193- гой, "стальной шерстью", напильниками или металлическими шлифовальными кругами. Рис. 193. Измеряйте заплечик или диаметр головки электрода микрометром или калибром, как показано на рисунке, в том месте металлического электрода, где начинается слюдяная изоляция. Если окажется, что диаметр меньше 6,6 мм, сердечник надо выбросить. - 230 - Рис. Р*йка Маховичск Установят. дальность Л/Т 1 / " При luituk**^ ^ J? т^ большом * w Максимальная скорость подъема Скорость------->• Потребная мощность угле атаки Экономические скорости самолета. Для наибольшей продолжительности пребывания в воздухе ___ Скорость - - 242 - Если вы поднимаетесь при постоянной мощности, кривая либо подобна показанной прерывистой чертой либо еще больше приближается к вертикали. Когда вы достигнете расчетной высоты, вертикальная скорость начинает падать, так как мотор с наддувом приобретает теперь свойства мотора без наддува. Рис. 210. Эта диаграмма показывает, что на больших высотах для поддержания одной и той же воздушной скорости требуется меньшая мощность мотора, чем на меньших высотах. Причина этого лежит в том, что с подъемом плотность воздуха уменьшается и,следовательно,уменьшается его сопротивление, для преодоления которого потребуется меньшая мощность. Рис. 211. Кривая на этом рисунке показывает изменения расхода горючего в час на различных скоростях. Заметьте по кривой "потребной мощности", что расход горючего на очень малых скоростях больше. Это происходит потому, что большой угол атаки настолько увеличивает лобовое сопротивление, что для преодоления его нужна большая мощность. Для наибольшей вертикальной скорости воздушная скорость должна быть несколько больше экономической скорости; для наибольшей дальности, т. е. для того, чтобы пролететь наибольшее число километров на литр горючего, скорость самолета должна быть больше скорости, необходимой для наибольшей вертикальной скорости (вы, конечно, понимаете, что все это только общие указания и что точные данные можно получить только путем изучения летных характеристик определенного самолета). Из кривой "располагаемой мощности" вы увидите, что вы не можете извлечь из своего мотора большую мощность, чем та, которая показана кривой между точками А и В. . . Чтобы определить максимальную вертикальную скорость данного самолета, надо построить кривые потребной и располагаемой мощностей' для этого самолета при разных воздушных скоростях. Наибольшая вертикальная скорость будет в точке, где расстояние между этими кривыми наибольшее. На рис. 205 это расстояние указано линией со стрелками С. Рис. 212. Для пребывания в воздухе в течение максимального времени вы можете и должны уменьшить скорость,1 чтобы сберечь горючее, как показано на рисунке. Если во время полета окажется, что вы должны пробыть в воздухе как можно дольше, непрерывно уменьшайте скорость самолета по мере того, как общий вес его уменьшается благодаря потреблению горючего. Это - общее правило. Для получения наилучших результатов надо проанализировать летные характеристики данного самолета, чтобы определить его экономические скорости при различных нагрузках. 16* - 243 - Глава XXI СЧИСЛЕНИЕ ПУТИ Как попасть туда, куда вы летите Счисление пути заключается в определении вашего положения в данное время по расстоянию, пройденному вами с известными курсами. Счисление может считаться вполне надежным только в том случае, если вы можете проверить свое положение относительно какой-либо определенной точки на зем-. ной поверхности. Предположим, что вы летите над облаками и потеряли землю из виду. Ваш курс был рассчитан на основании сведений о направлении и скорости ветра, полученных вами перед началом полета. Но, хотя эти сведения были правильными в то время, когда вы прокладывали свой путь на карте, ваши расчеты могут быть совершенно спутаны, если ветер на высоте полета изменил свое направление и скорость. В прежнее время, когда применяли счисление, единственным способом проверки правильности вашего пути была ориентировка по земным ориентирам (городам, рекам и т. д.), положение которых было указано на полетной карте. Когда приходится летать в облаках и через облака, счисление все еще остается основным приемом аэронавигации, но вашими ориентирами при этом являются радиостанции, радиозоны и радиомаркеры. Прежде чем подробно рассматривать вопрос о счислении, вам следует запомнить несколько общих указаний. Показания вашего компаса могут быть правдивыми, но для этого вы должны знать, насколько он отклоняется от истинного направления. Картушка компаса отклоняется к востоку или западу в зависимости от вашего географического положения. Линии, соединяющие точки с одинаковым магнитным склонением, показаны на вашей полетной карте. Если ветры на высоте дуют не параллельно проложенному вами пути, ваш самолет будет сносить влево или вправа в зависимости от направления ветра. Чтобы сохранять направление пути, вы должны лететь с компасным курсом, исправленным поправкой на ветер (угол сноса). Поэтому нос вашего самолета не всегда будет направлен прямо к месту вашего назначения. Рис. 213. Углом сноса называется угол между линией, соединяющей точку вылета и место назначения, и прямой, параллельной продольной - 2М - Место назначения -истинный север *\ Магнитный курс 10° II Путееая скорость 226 км/час ^"j>"° Пример - *&• Магнитный курс Z Высота-ЗОООм ^Мииманчяа" Же*,/(tm) """"тноесиананю-Ю* =-----•---• ДО^ШЛСЯ CKO/WWrt ЛО прибору -240кт1час воздушная скорость спопршками на температуру и давление - 'ig° 274 км/час при температу- '^"^Г Магнитный курс 360' "" -Ю'С.ищюитмоаЯ**/* ] Путевая скорость 248 км/vac ^•••--•i Истинный север Путевая скорость Истинная воздушная скорость 'i \ Направление \ еетра Магнитный курс 360 [Путевая скорость ЗКкт/час T7i i Магнитный курс Ю1 [Путевая скорость 322хм]час Место* вылета Рис. 213. оси самолета. На этом рисунке вы видите, как угол сноса самолета, летящего с данной скоростью, изменяется в зависимости от изменения направления ветра (уг(r)л сноса изменяется также в зависимости от скорости ветра). - 245 - К тесту назначения V \л& ^ А4 х I, ":*? Неправильный д А курс а Отложите направление и скорость ветра ОтлоШшКе истинную 1 воздушную скорость ' самолета___ Правильный курс Рис. 214. Посмотрите на самолет в точке А, Здесь мы предполагаем, что ветер дует прямо с севера со скоростью 48 км/час; что вы летите в истинном северном направлении с воздушной скоростью по прибору 240 км/час; что ваша истинная воздушная скорость 274 км/час, а путевая скорость 226 км/час. При этих условиях вам приходится брать поправку только на магнитное склонение. Если склонение западное и равно - 10°, вы, чтобы лететь на север, должны прибавить 10° к заданному путевому углу, если же склонение восточное, вы должны вычесть 10°. Теперь посмотрите на самолет в положениях В, С, D,E,Fm 67, и вы увидите, как угол сноса изменяется с изменением направления ветра. Скорость ветра остается во всех этих случаях постоянной. Угол сноса зависит не только от направления и скорости ветра, но также от истинной воздушной скорости самолета, которая, как вы помните, определяется счетной линейкой (или вычислителем, изображенным на рис. 119), а также может быть аналитически получена из уравнения, данного на стр. 147; при этом учитываются температура и давление на данной высоте. В правой части рисунка показан способ определения путевой скорости и угла сноса, когда известны направление и скорость ветра и истинная воздушная скорость вашего самолета. Прежде всего отложите географическое направление полета (путевой угол); затем постройте угол, составленный направлением ветра с этим направлением, и в сторону, куда дует ветер, отложите его скорость в каком-нибудь линейном масштабе. В том же масштабе возьмите истинную воздушную скорость; отложите ее, как пока- - 246 - Отложите направление и скорость ветра , Отложите uci воздушную скорость/ ' самолета Правильный курс Рис. 215. зано на рисунке. В результате вы найдете сторону треугольника, показанную жирной черной линией. Длина этой линии, измеренная тем же линейным масштабом, в котором вы откладывали скорость ветра и истинную воздушную скорость самолета, дает вам его путевую скорость. Заметьте, что в данном случае угол сноса равен 8°. Изучив этот рисунок, вы без труда можете строить треугольники скоростей и находить решения для разных направлений и скоростей ветра при различных истинных воздушных скоростях. Рис. 214. Здесь мы еще раз показываем вам шаг за шагом, как определять компасный курс, учитывая ветер. Начните с положения А. Если вы летите прямо на север и продольная ось вашего самолета направлена также прямо на север, то при ветре, дующем слева (или справа), вы никогда не попадете на место назначения. Но если вы построите вектор направления и скорости ветра, как показано в положении В, и отложите истинную воздушную скорость вашего самолета, как показано в С, вы получите угол сноса. Вычтите его из магнитного курса, по которому вы летели бы, при условии отсутствия бокового ветра, и вы получите правильный магнитный курс следования. Исправьте его на девиацию компаса и получите компасный курс следования. Рис. 215. Здесь путь вашего полета направлен не на север. Пользуясь приемами, показанными на рис. 214, вы можете получить магнитный курс следования, как показано в положении D. • . т - 247 - Высота попета и < етры на в ысоте 4000 ----- _ j ^**^ .ысоС1"- &&- вь-^_""- 3000 s^ ---- '/J - Попутнь и ветер - 2ЯВ" I-- о \ 3 ^•"•^^ to -л -- & тречныиве* чср --- •-. ^ - -. ^-vC- 1000 : -------- --- Д| ---- - - •да- -ев Птерш citik земли А L^/; -Ю -i 1 -24 -1 : -в 6 +S +/ 5 +24 +3 г +10 +4 5 +54 КЛ f в vac ВЕТРЫ НА ВЫСОТЕ Скорость ветра на высоте не имеет большого значения, когда вы летите на короткое расстояние, как вы увидите ниже, но она играет большую роль при полетах на дальние расстояния. При дальних полетах ветер на высоте является одним из факторов, определяющих время, необходимое для перелета от места вылета до места назначения. Однако время принимается в расчет в последнюю очередь. Прежде всего вы должны определить минимальную высоту полета в соответствии с правилами передвижения по воздуху, местностью, над которой вы будете лететь, и господствующими атмосферными условиями. Затем вы должны решить, является ли намеченная высота полета наивыгоднейшей в смысле режима мотора и спокойствия полета. Далее, вы можете заняться ветрами, дующими на высоте. Если скорость ветра, например, составляет более чем 10% от максимальной скорости вашего самолета, вы не будете в состоянии преодолеть ее задерживающее действие, форсируя ваш мотор или моторы. Даже если бы вы смогли увеличить крейсерскую скорость самолета на 10%, это было бы непрактично, так как вам пришлось бы полностью открыть дроссели ваших моторов. Это значило бы, что самолет летит на своей максимальной скорости, а такой режим отнюдь не благоприятен для вашей винтомоторной группы. Рис. 2161. Приняв во внимание все прочие условия, вы должны сознательно выбрать высоту полета. Например, если по аэрологическому бюллетеню вы увидите, что на высоте 600 м дует попутный ветер со скоростью 27 км/час, на высоте 1000 м ветер тоже попутный, но скорость его 24 км/час, на высотах 2 000 и 2 300 м ветер встречный, а на высоте 4 000 м хороший попутный ветер, то с точки зрения безопасности вы, может быть, предпочтете лететь при встречном ветре на высоте 2 000 или 2 300 м, чем при попутном ветре, но на высоте 600 и 1000 м. Может быть, полет будет спокойнее Рис. 216. 1 На графике отложены от средней вертикальной линии (0) вправо составляющие (по направлению полета) скоростей попутных ветров, а влево - составляющие скоростей встречных ветров. - Ред. -•24?-. на высоте 1000 м с попутным ветром в 24 км/час, чем на высоте 600 м, где скорость ветра равна 27 км/час. При перелете на короткое расстояние не было бы никакой выгоды забираться на 4000 м только для того, чтобы иметь лучший попутный ветер. Я указал здесь некоторые соображения, могущие повлиять на ваш выбор высоты полета, но помните, что если вы летите в Америке по трассе воздушной линии, вы должны выбирать высоту так, чтобы эта высота выражалась четным числом тысяч футов над уровнем моря при полетах в западных направлениях и нечетным числом тысяч футов при полетах в восточных направлениях. Следующие формулы позволят вам найти путевое время, пройденный путь и путевую скорость1: . гт , , длина пути (кле)ХбО Путевое время (мин.)=----------г^-, - ч J r \ / путевая скорость (км/час) т, " , , путевая скорость (км/час)^путевое время (минЛ Пройденный путь (км.) = - ---------- - 6Q J--------5--- ,-, , , пройденный путь (км/час) X 60 Путевая скорость (км час) - - ---------^ - f^-• J r \ / путевое время (мин.) -Л .^ Где же я?. I У нас эти расчеты производятся счетной линейкой, Глава XXII МОЩНОСТЬ В БОРЬБЕ С ВРЕМЕНЕМ И ПРОСТРАНСТВОМ Соблюдение плана полета имеет значение не только при регулярной эксплоатации воздушных линий, но и в связи с военными операциями. Бестолковый Джо не может представить себе, почему военные самолеты, вылетающие с разных баз, часто должны встречаться в одно время и в одном и том же месте в воздухе. Но военный летчик должен уметь являться на такие воздушные свидания с такой же точностью, словно это было бы свиданием, назначенным с друзьями на углу такой-то улицы. Рис. 217. Этот рисунок, относящийся к самолетам любого типа, содержит важные указания относительно времени, расстояния и мощности мотора. Примите эти указания к сведению, так как когда-нибудь они могут вам пригодиться. Нижние кривые показывают вам, что как в транспортных, так и в военных перелетах вы напрасно будете стараться нагнать опоздание, повышая мощность своего мотора. Это особенно справедливо для очень небольших расстояний. Другими словами, скорость любого самолета во время небольшого перелета имеет сравнительно малое значение вследствие того, что много времени затрачивается на необходимые маневры на аэродроме. Единственное, что позволило бы вам сэкономить сколько-нибудь зна-Рис. 217. чительное время, это - огром- 1 \ % КПП \ s я" \ Вл иян х " КОН a at oidi НШ на мои (НОС ть * \ * \ ^ *~> а Ж- -~~^ 1 500 *^-" - --- - м- -*- -*а, -*• == ад -н- * Г I ^ 400 •ч N. ( коре wib UMC щно СЛ16 неЫ wodi IMU 1ляс обан rtem 1Я р> 1СПИ сани /1 - 5" § SHOP ость им тцн хть ,/1СО мод имь е * " Una W.'.l на п пт RHHI !на Пт IH 304 190 Скор ост bUt чащ НОСИ 1ь,т общ л* ые дня i мго на 01 юзд они. ч на 4м ин. Ш1ЯП -1 она! есц °м>н згой опт их 1нт, =*- =f && =я= | 272 /70 it гбып iita / нощ/ ЧОС1Г и ^*~ Jpr ^ & ^ "~^-V - , , --| *- л*- •§ / S S 2чк 1Кл ft l*t гП / '/, / '" Ск орос ть, HCOt код JMH я tin я 240 КО / /, у f -пе оеле та i 1061 udi чин 1 - | 224 140 / / f За (ff Я кат орои фО( сир ним JK / /не щт ста dm юли МО <$ f gna tin 1C V 2L Ю 30 0 41 Ю 51 Ю 61 10 7 ТО 8L Ю ми 1Ь С It Л 3i 0 41 Ю 6 1C 8 90 9 50 11 го 12 80 ям А' ШН[ те; lent та - 260 - О 100 200 300 400 500 600 700 600 900мим Длина аерелеша Рис. 218. I 31 1 миль/чс кГ48км /•"К / / / // 1 -^ / / / у / / т - *i 1C 1 ?/"Mt/w лил/и с(32хм с(16км л"г< /час)^ ^ ^ У/ // // ?4П Подгем Попет 75% /и 70% ощн. (5, .. (S ЗОл.с.)] 00л.с.) // ^ // / Пла нирован "70% - (& 00л.с.) U / // // 220 рлл --- | Чстрсчн ни eemt />-*== ^ /'/J У/ Лг ^ ^.1Шч вец тный->?Р. Г" \/ W г // Ж "<;о_я , го"(tm) */нс1№к tfuc(32 ш/пе) Ы/ЧП) 7 СЛ 56 мин А\ и '///, '%••: "30м '•б'/гт "/ме(" я. 4*liocl МЛ /, 'U ''/ 1?Л Бе jeempu '.-, М Г 46'/гм Я. IC.U //'//, /!Я 1ЛП '>> W 36 мин ши /У //• 1 Тоотнт иенио <с*ду Ш ^ длиной перелс, по, 80 / '///'/ --- / юлетм ,м еры м '///-- 24мин 1 и т прим пр 41 № ''/ \ паи симат но 8оп\, 'стимо а ////// '+.-. г прей серсш i т но щност 1 40 /1 W t~ И мин ол / K--J -Ч/ п ' 1 50 3 го 4 80 t 1 40 8 00 9 0 Л 20 h ?"0 И 140км i Цлина перепила Рис. ?19. ное увеличение скорости. Весьма вероятно, что это увеличение потребовало бы гораздо большей мощности, чем может развить мотор. Даже если бы вам и удалось развить такую скорость, это было бы вредно для мотора, а потому непрактично. Верхние кривые показывают влияние нагона опоздания на мощность в зависимости от длины перелета. На очень больших дистанциях вы можете нагнать незначительное опоздание, несколько форсируя ваш мотор, так как теперь регулирование мощности допускает известную гибкость. Рис. 218. Эта диаграмма показывает соотношение между мощностью и временем полета на любое расстояние. Заметьте, что при перелете длиной в 640 км (400 миль) высота полета не имеет практически никакого влияния на время полета. Это опровергает распространенное мнение, будто бы большая высота полета более выгодна при полетах по расписанию с промежуточными посадками. Дело в том, что время, потерянное на набор высоты, примерно возмещается выигрышем времени при снижении, так что общая продолжительность перелета остается без изменений независимо от высоты полета, если только нет ветра. Влияние высоты полета в смысле экономии времени не заметно,пока длина вашего перелета не достигнет 1100-1300 км или больше. - 251 - Нормальный диапазон изменений мощности для обеспечения полетов по расписанию составляет в настоящее время 50-70%. Этот диапазон крейсерской мощности, вероятно, сохранится как нормальный рабочий диапазон на воздушных линиях. В настоящее время возможность выигрыша (нагона опоздания) или потери времени посредством изменения мощности мотора ограничена пределами примерно ±10 мин. на перелете длиной в 640 км (400 миль). С этим согласен даже бестолковый Джо. Рис. 219. Эти кривые показывают минимальное время, в которое может быть совершен перелет, при использовании максимальной допустимой крейсерской мощности при различных ветрах (вы можете получить эти кривые из кривых, приведенных на рис. 218, путем простого арифметического расчета). Сравнивая рис. 218 и 219, вы увидите, что для определения наивыгоднейшей высоты полета при данном комплексе условий тщательный анализ изменений ветра с высотой гораздо важнее учета мощности мотора. Используя на перелете в 640 км, аналогичном рассмотренному нами, ветер вместо повышения мощности мотора, вы можете нормально выиграть 40 мин. вместо десяти. Другими словами, вы можете гораздо точнее выдерживать время по плану на данном перелете, если произведете тщательный анализ ветров на высотах и будете соответственно регулировать крейсерскую мощность мотора. Последние два рисунка помогут вам составить разумный план для перелета на любое расстояние на самолете любого типа, при условии, если данные, приведенные в этих диаграммах, подходят к вашему самолету. Длина намеченного перелета в километрах будет вам известна, и, анализируя сведения о ветрах на высотах, вы можете получить крейсерскую составляющую ветра на различных высотах и выбрать высоту полета, учтя все прочие условия вашего полета. Из рис. 219 вы можете получить минимальное время, необходимое для совершения перелета; если же вы не интересуетесь минимальным временем, а хотите выдержать расписание, рис. 218 укажет вам необходимую для этого мощность. Летая по приборам, существенно важно действовать обдуманно, хладнокровно и планомерно. Глава XXIII О РАДИО Каждый раз,когда я совершаю дальний полет в туманную погоду на самолете, не имеющем радиоприемника и передатчика, я чувствую себя так же уверенным в своем положении, как если бы я заблудился в пустыне. Я не хочу сказать, что нельзя летать без помощи радио. Летать можно... иногда, и только в так называемую "летную" погоду. К счастью, Бюро воздушных сообщений установило от одного побережья США до другого сеть радиомаяков, которые посылают невидимые перекрывающиеся лучи, образующие большаки для "воздушных экипажей", так что теперь вы можете летать над всей страной, ориентируясь исключительно по радиомаякам. Конечно, мне нечего говорить о том, что для того, чтобы пользоваться этими воздушными проводниками, вы должны оборудовать свой самолет, по меньшей мере, радиоприемником или авиационным радиокомпасом. Если вы добавите к вашему оборудованию радиопередатчик, вы уже можете разговаривать об этом серьезно! Какие сведения вы можете получать из эфира во время полета? Во-первых, сигналы "на курсе", звучащие, как длинное тире, и кодовые сигналы секторов отклонения от курса, А и /V (точка-тире и тире-точка). Вы можете получать полные сведения о погоде по маршруту, включая направление и скорость ветра в верхних слоях, а некоторые станции дают вам сведения о состоянии летного поля, особенно ценные для вас, если вы собираетесь приземлиться в незнакомом вам аэропорте. С радиостанций аэропортов, оборудованных передатчиками для регулирования движения, вы можете также получать указания для посадки или взлета, особенно полезные - 253 - 6 случае оживленного воздушного движения или плохих условий для полета. Все станции непрерывно слушают самолеты, снабженные передатчиками, и по их требованию сообщают им дополнительные сведения о погоде на маршруте и любые интересующие их сведения об аэродромах. Воздушные линии с регулярным сообщением содержат собственные радиостанции, обменивающиеся со своими самолетами сведениями о положении самолетов, о расписаниях, погоде на трассе и т. д. Хотя эти радиостанции предназначены только для обслуживания самолетов, принадлежащих данной воздушной линии, однако даже случайный воздушный путешественник может договориться заранее об использовании этой помощи. Существует еще один вид радиоориентировки, который может помочь вам при полете, если ваш самолет оборудован радиокомпасом. Я не буду останавливаться здесь на этом приборе, так как он будет подробно описан ниже, но при помощи его указателя отклонения от курса вы можете лететь прямо на любую широковещательную станцию или на радиомаяк или прямо от них. Когда я говорю "прямо", это не значит, что линия вашего пути всегда будет прямой линией, так как при всяком сносе боковым ветром линия пути превратится из прямой в кривую. Важно только помнить, что вы в конце концов долетите до данной станции, если будете держать курс на нее. Так как широковещательные станции работают большую часть суток, а радиомаяки - круглые сутки, те и другие всегда к вашим услугам. Понадобилось несколько лет исследований и упорного труда в лабораториях, чтобы создать радиооборудование для самолетов, которое, в отличие от обыкновенной продажной радиоаппаратуры, должно быть надежным во всякое время. Самолетные приемники и передатчики должны быть сконструированы прочно, но вместе с тем быть насколько возможно компактными и легкими. Приспособления для настройки приемников должны быть настолько простыми, чтобы можно было без труда ловить сигналы радиомаяков, метеорологические бюллетени, указания по регулированию движения, радиовещание и сигналы других самолетов. В настоящее время с такими усовершенствованиями, как высокоизбирательная настройка на частоту (возможная благодаря применению кристаллов кварца), вы можете настраивать свой приемник автоматически посредством переключателя, который немедленно устанавливает радиосвязь вашего самолета с транспортными самолетами и станциями воздушных линий. Другим новейшим усовершенствованием в авиационной радиотехнике является специальная антенна, уменьшающая до минимума атмосферные помехи, создаваемые дождем и снегом. Одним из важнейших приборов для самолетовождения по радио - 254 - Дайна волны L - L=L и т. д. чист циклов i 1секунду = частота L* I*- !"-?•( Ч0|?? 3'-^:?г?гг-*-Jf^iffl.z_-V>. -;.- Рис. 220. является радиокомпас, которым вы можете пользоваться, как обыкновенным радиоприемником, как указателем направления на широковещательные станции и радиомаяки и как средством для проверки положения самолета посредством пеленгования направлений, т. е. засечки двух или более радиостанций по их ответным сигналам, что дает возможность определить место вашего самолета. Рис. 220. Если вы бросите камешек в аквариум, вы заметите, что все возникшие волны будут иметь одинаковую длину. Независимо от того, глубоки или мелки впадины между волнами, расстояние от одной волны до другой остается неизменным. Вы заметите также, что, хотя длина волны остается неизменной, высота или амплитуда волн уменьшается по мере удаления их от точки падения камешка. Радиопередатчик создает в эфире волны совершенно так же, как камешек в аквариуме. Длина этих волн постоянная, но "высота" или амплитуда их уменьшается с удалением от передающей станции. Фактический линейный размер волны (длина L на рисунке) называется длиной волны и указывается в метрах. Перемещение одной волны на свою длину называется г^иклом, а число циклов, возникающих в одну секунду, называется частотой. Радиоволны распространяются со скоростью света (300000 км/сек). Так как радиочастоты достигают нескольких тысяч и миллионов в одну секунду, они выражаются в "килоциклах", т. е. в тысячах циклов, так что 3105 щ равны 3105 000 циклов в секунду. Цолет в облаках без радио так же безопасен, как езда на автомобиле ночью с потушенными фарами. Рис. 221, Рис. 221. Здесь показана форма волн, создаваемых самолетной передающей станцией. Так как центр этих волн все время перемещается, сигналы с самолета ослабевают с увеличением и усиливаются с уменьшением расстояния между самолетом и принимающей станцией. Рис. 222. Наземная передаточная радиостанция излучает волны в виде фонтана. Если вблизи станции имеются высокие металлические здания, форма волн иногда искажается. Большая часть волн, отклоненных препятствиями, не исчезает; они просто огибают препятствие, появляются вновь по ту сторону его и в конце концов распространяются на нормальное для них расстояние. Это огибание радиоволнами препятствий вроде высоких зданий или гор имеет важное значение при пользовании радиокомпасом. Предположим, что вы летите вдоль окраины большого города с высокими металлическими зданиями и настроили радиокомпас на прием широковещательной станции, расположенной на противоположной окраине города. Волны, проходя через этот район, огибают препятствия, и в результате указательная стрелка вашего радиокомпаса начнет колебаться. Пусть это вас не смущает. Пользуйтесь радиокомпасом для проверки, а самолет ведите по магнитному компасу или по гирополукомпасу, пока колебания стрелки радиокомпаса не прекратятся. Если, с другой стороны, волны от передаточной радиостанции ничем не отклоняются и стрелка радиокомпаса находится в среднем положении, нос самолета будет направлен прямо на станцию, на которую вы настроились, и вам не потребуется никаких других указаний, кроме радиокомпаса. Но даже при этих условиях, как я говорил выше, боковой ветер может заставить ваш самолет лететь не по прямой, а по кривой. Рис. 223. Радиомаяки работают на диапазоне длинных волн частотой от 200 до 400 кц (1500-750 м). Корабли в море передают на диапазоне Рис. 222. - 256 - Рис. 223. длинных волн частотой между 150 и 300 кц (2000-1000.и). Широковещательные станции, которые вы будете принимать своим радиокомпасом, передают на частотах от 550 до 1 500 щ (545-200 м). Любительские передатчики, а также самолетные передатчики для связи с другими самолетами и с наземными станциями работают на еще более высоких частотах, а ультравысокие частоты (ультракороткие волны) предназначены для таких целей, как посадка самолетов по приборам и телевидение. Некоторые любительские передатчики также работают на диапазоне ультравысоких частот. В нижней части рисунка приведены две формулы, выражающие зависимость между длиной волны в метрах и частотой в килоциклах, Рис. 224. Антенна передаточной станции излучает волны двух типов - земные (поверхностные) и отраженные. Земные волны распространяются вдоль поверхности земли и используются в первую очередь для радиосвязи на длинных волнах и для передачи на сравнительно небольшие расстояния на волнах высокой частоты. Отраженные волны поднимаются на высоту GO - 300 км и отражаются обратно на землю ионосферой. Этот ионизирован- ие Полеты в облаках - 257 - Рис. 224. ный слой1 днем находится ближе к земле, чем ночью, и плотность его в разные времена года различна. Плотность ионосферы изменяется также из года в год под влиянием солнечных пятен и других причин, о которых мы пока знаем еще очень мало. Подвижная станция (самолет), изображенная на этом рисунке, имеет днем дальность распространения земных волн, равную примерно 70 км. Между точкой, где кончаются земные волны, и точкой, в которую возвращается на землю ближайшая отраженная волна, находится зона молчания, в которой сигналы слышны очень неясно или вовсе не слышны. Рис. 225. Ночью земные волны, излучаемые подвижной станцией, показанной на предыдущем рисунке, распространяются в пределах окружности радиусом около 100 км. Направление отраженных волн (до и после отражения) более отлогое, чем днем, что ведет к образованию зоны молчания шириной около 200 км. Заметьте, что дальность распространения отраженных лучей ночью достигает 5000 км, что в несколько раз превышает дальность той же станции днем. Рис. 226-231. Наземные радиостанции разных типов излучают и волны разных типов, как вы увидите из этих рисунков. Так, например, 1 Так называемый "слой Хивисайда". - Ред. - 258 - 17" Рпс. 225. радиомаяки старого типа излучают днем земные волны, а ночью земные и отраженные волны, тогда как радиомаяки нового типа излучают и днем и ночью только земные волны. Заметьте разницу между волнами, которые излучает широковещательная станция, работающая на частотах 500-900 щ днем и ночью, и разницу между волнами широковещательных станций, работающих на частотах 500-900 и 900-1500 щ. Рис. 232. Этот рисунок даст вам еще лучшее представление о форме волн, излучаемых подвижной (самолетной) радиостанцией. Вы видите, что различные земные радиостанции, показанные на рисунке, будут слышать или терять самолет в зависимости от зоны волн, в которой они расположены. Так как зоны волн перемещаются вместе с самолетом, их положение относительно земли непрерывно изменяется. Этим объясняется временное отсутствие связи между самолетом и отдельными земными радиостанциями, что всегда пугает нашего бестолкового Джо, так как, поднявшись в воздух, он совершенно забывает о зонах молчания. Рис. 233. На этом рисунке показано распределение частот, установленных для радиосвязи самолетных станций между собой и между самолетными станциями и различными обслуживающими их земными радиостанциями. - 259 - 1500-750* (300-400кц> 220. 1500-75UM (гт-иЮпц) 1 Земныеволны '.Радиомаяк старого типа ':; '•'•^ЦШ^Щ Рис. 1500-750М (200-400-4) Только земные волны днем или ночью Радиомаяк'новогч типа вОО-ЗЗЗм(500-900кц) Днем РАДИОПРИЕМНИК Теория радио гораздо сложнее, чем могло бы показаться по немногим только что затро- Рис. г нутым нами вопросам. Конструирование и изготовление радиоаппаратуры требуют очень высокого уровня технических знаний и квалификации. Но, к счастью для вас, а особенно для 227. бестолкового Джо, пользование современным самолетным радиооборудованием сравнительно просто. Рис. 234. На этом рисунке показаны общее устройство и т.' установка самолетного радиоприемника RCA. Подобно большинству современных самолетных приемников, он удовлетво- Р"С ряет всем вашим требованиям 229. в полете, так как имеет три диапазона частот - для приема сведений о погоде (X), радиовещания (А) и связи с самолетами (В). Главные органы РИС vпpaвлeния следующие: 230. "л -, Главная ручка 1, которой приемник включается. Так как требуется некоторое время для того, чтобы лампы приемника нагрелись до рабочей темпера-гзТ; туры, главная ручка всегда должна включаться до отрыва от земли, пока ваши моторы еще прогреваются. Включая ваш приемник в это время, вы сможете проверить еще до взлета, исправно ли он работает. Ручка ограничителя помех 2, которой пользуются только при неблагоприятных атмосферных условиях, когда атмосферные помехи исключительно 260 .*>v 3?Шттг '/' •.'•. -".,_ """----------------------*-- "•*--•--* *~ Зона молчании •"•••••'...••• .•••"• /"V/TV". аона молчании _,,••> ••.•.•.••:•:•• "'<: '•' ;'/yYffjoffiVvv'''-'........*......,-^-r-'-^*:-::••;•:•/;-••;•.- *-•..#"> 'W-mV: ^--^-^"ш •;••• .:V=V'V:V;--;\:/-^V;.ii "•---.." ;: .••.'•'•';.-..•••.••• ••••'••.•- .•':•••.•-. ••'•!...---•"" ^Олипи"п ........-•---..1;1,-.;..:--.v^--:-:-.-------1- "олчания Рис. 232. сильны. В другое время ручка должна всегда быть в выключенном положении. В большинстве случаев применение ограничителя при установке регулятора громкости на полную громкость позволит вам в неблагоприятных атмосферных условиях слушать передаваемые голосом сведения о погоде, которые вы иначе не смогли бы принять. Регулятор громкости 3. Этот регулятор соединен с главной ручкой, что уменьшает число приборов, о которых вам приходится думать. Ручка перекл'ючателя диапазонов 4, которой устанавливаются различные диапазоны. Бестолковый Джо держит эту ручку на диапазоне широковещательных станций - при полной громкости, - так как он любит слушать веселые радиопередачи. Основное же назначение этого диапазона - прием на слух указания направления, когда приемник переключен на рамочную '(пеленгаторную) антенну. Переключатель для перехода с телефонного приема, т незатухающие волны (гетеродинный прием) 5. Этот переключатель, имеющийся не во всех приемниках, позволяет вам принимать телеграфные сигналы на незатухаю- - 261-- Радиостанции воздушных линий передают и принимают на предназначенных Зля них волнах от 150 до 46м (2000-6500 кц) Метеорологическая .станция и радиомаяк бюро воздушных сообщений США (е аэропорте или е&пизиезо) Рис. 233. щих волнах и слушать сигналы радиомаяков с большей легкостью и точностью, чем это было бы возможно иначе при неблагоприятных атмосферных условиях. Если вы желаете принимать телефонную передачу, держите - 262 - К самолетной антенне для приема радиомаяков Провод перемены диапазона Провод (гибкий вал) настройки' Электропровод 'Кземле (фюзеятусамолета) Ксоейтению с антенной самолетного пеоедатчик ______I Самолетный радиоприемник Рис. 234. этот переключатель в выключенном положении. В противном случае голос будет сильно искажаться. Ручка настройки 6, соединенная с расположенным над ней циферблатом указателя частот посредством зубчатой передачи, а с самим приемни- - 263 - ком механически посредством гибкого вала. Так как небрежно или неправильно настроенные приемники часто дают неправильные сигналы курса и ложно показывают конусы молчания, необходимо хорошо научиться настраивать приемник. Прежде всего поставьте регулятор громкости почти на полный звук, затем поворачивайте ручку настройки, пока не поймаете нужный вам сигнал. Продолжайте покачивать ручку настройки вправо и влево, пока вы не найдете совершенно точно одну точку, в которой сигнал слышен громче и яснее всего. Найдя эту точку, уменьшите громкость регулятором. Вы увидите, что, летя на радиомаяк, вы достигаете наилучших результатов, если только-только слышите его сигнал. При низкой интенсивности звука вы будете распознавать изменения его силы гораздо скорее, чем при полной громкости, совершенно так же, как вы слышите малейший звук в очень тихой комнате и можете не услышать гораздо более громкого звука, если в комнате шумно. Тщательно отрегулировав громкость вашего головного телефона, вы можете гораздо точнее держаться на курсе с гораздо меньшим для себя напряжением. Переключатель кварцевой стабилизации 7. Этот переключатель позволяет вам стабилизировать прием на двух избранных вами частотах в диапазоне высоких частот (для приема станций воздушных линий). Выгода, получаемая от этой детали, очевидна, так как благодаря' ей вы можете принимать сообщения, которыми обмениваются рейсовые транспортные самолеты между собой или со своими наземными станциями. Эти сообщения представляют для кас особую ценность, если вы случайно летите по тому же маршруту, что и транспортные самолеты, так как в них непрерывно даются сведения о погоде, которую вы встретите на пути. Пользуясь кварцевой стабилизацией, установите переключатель диапазонов на диапазон станций воздушных линий, включите переключатель кварцевой стабилизации и поверните ручку настройки приблизительно на желательную вам частоту. Поворачивая ручку настройки, вы не будете слышать никакого или почти никакого шума в телефонных наушниках, пока приемник не настроится приблизительно на частоту, стабилизированную кварцем. В этой точке вы услышите в наушниках обычное шипение и шум, и кварц автоматически стабилизирует прием на этой частоте. Теперь при первой же пойманной вами передаче слегка покачайте ручку настройки вправо и влево, пока не найдете точку, в которой сигналы будут слышны яснее и громче всего (вы увидите, что настройка кварцем не так остра, как обыкновенная настройка). После этого прием становится автоматическим, пока вы не переведете переключатель обратно в выключенное положение. - 264 -. Переключатель на рамочную антенну 8 служит для перевода приема на поворотную, экранированную рамочную (пеленгаторную) антенну. Кроме неподвижной антенны для обычного приема, вы можете снабдить свой радиоприемник поворотной рамочной антенной, которой можно пользоваться для ослабления атмосферных помех от дождя и снега во время полета по приборам. Если поставить переключатель в положение "включено", приемник автоматически отключается от неподвижной антенны и присоединяется к рамочной. Рамку поворачивают так, чтобы она установилась в плоскости полета (90° или 270° по указателю поворота рамочной антенны), а затем пользуются приемником, как обыкновенно. К только что описанному приему вы прибегаете, когда летите по курсу, указываемому радиомаяком, и хотите устранить или ослабить атмосферные помехи от дождя или снега. Вы можете также взять пеленг на принимаемую вами станцию, поворачивая рамочную антенну, пока она не придет в такое положение, при котором сигнал, пропадает. Теперь прочтите показание на азимутальной шкале указателя рамочной антенны, прибавьте его к истинному курсу самолета, и вы получите пеленг станции, который и можете нанести на карту. Если вы не знаете наверняка, находится ли станция впереди или позади вас, приведите ваш самолет на найденный пеленг и, установив рамочную антенну в плоскость полета (90° или 270° по азимутальной шкале), летите этим курсом, переведя регулятор громкости на минимальную силу звука. Через несколько минут громкость сигналов начнет увеличиваться или уменьшаться, указывая истинное положение станции. При этом, установив регулятор громкости на минимальную силу, ни в коем случае не переставляйте его. Самолетная антенна для приема сигналов радиомаяков. Существуют два типа антенн, применяемых для приема сигналов радиомаяков самолетным приемником: вертикальная стержневая антенна и горизонтальная Т-образная проволочная антенна. При вертикальной антенне приемник должен быть расположен непосредственно у основания антенны так, чтобы вводной провод (снижение) не имел горизонтальной части. При горизонтальной Т-образной антенне снижение должно быть присоединено точно в центре действующей горизонтальной части, образуя правильное Т, и опускаться или подниматься вертикально к приемнику. Недавно была сконструирована новая система связи с антенной, допускающая расположение вводного провода вертикальной или Т-образной антенны на некотором расстоянии от приемника. Трансформатор, расположенный у основания антенны, соединен с другим трансформатором, расположенным у приемника. Провод, соединяющий эти трансформаторы, может, - 265 - иметь некоторую длину и не производит нежелательных эффектов, наблюдающихся в тех случаях, когда вводной провод антенны расположен не строго отвесно. Эта новая система упрощает установку радио на самолете. РАДИОКОМПАС Рис. 235. Величайшим изобретением, которое радиотехники сделали в интересах аэронавигации, является радиокомпас *. Со стрелкой, установившейся в центре указателя, радиокомпас показывает правильный путь в облаках, сокращает до минимума время полета между станциями и повышает безопасность полета. Этот прибор может действовать одновременно как визуальный указатель курса и как обыкновенный слуховой приемник или как слуховой приемник сигналов радиомаяков на экранированную рамочную антенну или на обыкновенную антенну. Так как радиокомпас является одним из важнейших навигационных приборов, которыми вы можете пользоваться в полете, рассмотрим его по частям. 1) Главная ручка и регулятор громкости. Они объединены, как и в радиоприемнике, и действуют точно так же. 2) Устанавливая селектор (ручку настройки) в положения: на обыкновенную антенну, на рамочную антенну или на радиокомпас, вы можете пользоваться прибором: а) как слуховым приемником, работающим только на антенне для приема сигналов радиомаяков, б) как слуховым приемником, работающим только на рамочной антенне для ослабления или устранения атмосферных помех от дождя и снега, в) как визуальным радиокомпасом. 3) Перемена диапазона, циферблат указателя частот и ограничитель помех (конденсатор). Они схожи с соответствующими частями слухового приемника и действуют подобным же образом. Чтобы использовать радиокомпас в качестве слухового приемника, просто включите главную ручку, установите ручку селектора на обыкновенную антенну и поступайте, как указано выше для радиоприемника. 4) Регулятор чувствительности указателя курса. Этот регулятор применяется для установки стрелки на циферблате указателя на желательную чувствительность. Используя прибор в качестве радиокомпаса, включите главную ручку, пока прогреваются моторы самолета, установите селектор в положение приема на радиокомпас, тщательно настройтесь на при- 1 По существу этот прибор является полукомпасом, так как указывает только отклонение от курса. - Ред. - 266 - Лиаф. Проволочная цитата Рутаност/таи Мйи радиолюякее \ Гоюр^ &ея8каар1 Наобыкноктю антенну Нарамачиуюцяпену L=L Обтекаемый капот рамкц Поворотный механизм рамки Радиокомпас и его установка на самолете Рис. 235. нимаемую вами станцию и установите стрелку регулятора чувствительности указателя примерно на половину ее размаха по часовой стрелке. Затем поверните рамочную антенну так, чтобы визуальный указатель установился - 2G7 - в среднем положении, и заметьте пеленг на приборе управления рамочной антенной. Затем поверните рамочную антенну на 30° вправо или влево от этого пеленга, установите регулятор чувствительности указателя так, чтобы стрелка отклонилась ровно на всю шкалу (не больше и не меньше), и поставьте указатель положения рамочной антенны на 0°. Теперь вы можете лететь на принимаемую вами станцию. 5) Указатель курса. Бестолковый Джо думает, что отлично знает эту часть радиокомпаса, помещающуюся на приборной доске самолета. Он считает совершенно очевидным, что, когда стрелка стоит на середине, его самолет направлен на принимаемую станцию, а когда стрелка смещена в сторону, самолет уклоняется от курса. Но бестолковый Джо не знает, что если курс самолета отклонится вправо или влево от станции, находящейся впереди вас, стрелка отклонится соответственно вправо или влево, а если самолет уклонится вправо или влево от станции, расположенной позади вас, стрелка отклонится соответственно влево или вправо. Бестолковый Джо не знает также, что, устанавливая курс на станцию, вы должны сперва привести стрелку приблизительно на середину, повернув самолет на надлежащий курс, замеченный по магнитному компасу или гиро-полукомпасу, а затем свернуть с курса на 30° вправо или влево (или повернуть рамочную антенну, если она поворотного типа). Летите измененным курсом, пока вы не установите регулятор чувствительности указателя так, чтобы стрелка чуть вышла за пределы шкалы. Теперь, но не раньше, вы можете повернуть на правильный курс, следя за стрелкой. Урегулировав чувствительность стрелки, больше не трогайте ручек радиокомпаса, пока вам не надо будет менять курс на какую-либо другую станцию. Стрел-ка после этой регулировки будет двигаться плавно, и следовать за ней будет легко. 6) Проволочная антенна для приема сигналов радиомаяков. Радиокомпас, как и всякий приемник сигналов радиомаяков, должен иметь неподвижную проволочную антенну ненаправленного действия, которая может быть либо вертикальной стержневой либо горизонтальной Т-образной. Заметьте, что радиокомпас, изображенный на нашем рисунке, снабжен горизонтальной Т-образной антенной и что снижение, поднимающееся отвесно от приемника, делит горизонтальный провод антенны в точке А на две равные части L и 1ц. 7) Пеленгаторная (рамочная] антенна. Радиокомпас снабжен также иеленгаторной рамочной антенной, которая может быть неподвижной или (как показано на рисунке) новоротной. Эта рамка помещается в обтекаемом капоте. Так как рамочная антенна не может принимать сигналов, - 268 - идущих под прямым углом к плоскости рамки, все неподвижные рамки должны устанавливаться на самолете так, чтобы плоскость рамки была под прямым углом к линии полета. Хотя неподвижная рамочная антенна применяется чаще, чем поворотная, вы поймете, что последняя представляет определенные преимущества. Ее можно поворачивать на 360°, не меняя курса самолета. Имея неподвижную рамочную антенну, вы можете взять пеленг на станцию, расположенную не на линии полета, только развернув самолет так, чтобы рамка повернулась в надлежащем направлении. Имея же поворотную рамку, вам придется только поворачивать рамку, держась в то же время любого желательного вам курса. Неподвижная рамочная антенна представляет также неудобства при атмо.сферных помехах от дождя и снега. Чтобы ослабить влияние помех этого вида при неподвижной антенне, вы должны переключить селектор на рамочную антенну и затем лететь зигзагами, уклоняясь на 20° и больше вправо и влево от курса на радиостанцию, чтобы быть в состоянии ловить обычные акустические сигналы. Когда селектор установлен на радиокомпас, прибор использует и рамочную и проволочную антенны. При такой установке включается высокочастотный контур с большой амплитудой, автоматически регулирующий громкость и не позволяющий лететь по акустическим сигналам радиомаяка. Пользуясь указателем курса, вы можете также принимать и сигналы радиомаяка на слух, но руководствоваться этими сигналами не следует. Однако, пользуясь визуальным указателем, вы можете наряду с этим принимать в наушники телефонную передачу, например сведения о погоде и передачу широковещательных станций. Когда селектор установлен на вертикальную или горизонтальную антенну, автоматически выключаются и рамочная антенна и визуальный индикатор, так что ваш радиокомпас превращается в приемник, работающий на проволочной антенне ненаправленного действия без автоматической регулировки громкости. Если вы пользуетесь симметричной Т-образной антенной или вертикальной стержневой антенной, ваш радиокомпас будет работать как идеальный приемник сигналов радиомаяков. Когда селектор установлен на рамочную антенну, автоматически выключается и заземляется проволочная антенна, и отключается визуальный указатель с его цепью, и приемная часть вашего агрегата начинает работать только на рамочной антенне. Если рамка направлена должным образом на станцию, которую вы принимаете, ваш радиокомпас будет работать как слуховой приемник сигналов - 269 - Рив. 226. радиомаяков п будет способствовать ослаблению атмосферных помех от дождя и снега. 8) Поворотный механизм рамочной антенны. Этот прибор, как и визуальный указатель, находится на приборной доске самолета. Он'состоит из азимутальной шкалы, указательной стрелки и передаточных шестерен; он соединен с рамкой гибким валом. Рис. 236. Показанная на этом рисунке антенна - Т-образная, ненаправленного действия. Как правило, наиболее практичной для самолетов является горизонтальная антенна. Помните, что "Т" должно быть абсолютно симметричным, снижение должно делить горизонтальный провод пополам и подниматься от приемника отвесно. При установке радиооборудования следует помнить мудрое правило: приемник не лучше тех ушей, которые его слушают. Бестолковый Джо уверяет, что лучшим монтером антенн является его брат, у которого имеется большой запас проволоки и который берет самую дешевую цену. Однако бестолковый Джо не может понять, почему он получает такие жалкие результаты от хорошего радиооборудования. Мне нечего говорить вам, что установку даже простейшей неподвижной антенны ненаправленного действия надо поручать специалисту по установке и содержанию самолетного радиооборудования. Еще одно замечание: прежде чем пытаться летать по приборам, обязательно тщательно проверяйте во время полетов со зрительной ориентировкой установку антенны и приемника, обнаруживая амплитуду уклонений от курса, сбивчивые указания курса, конусы молчания и т. д. Р и с. 237. Как вы уже знаете, одно из свойств рамочной антенны заключается в том, что она не может принимать сигналов, идущих под прямым углом к плоскости рамки.. Показанная здесь рамочная антенна не может в данном положении принимать сигналов радиостанций, работающих на волнах 333 и 273 м, хотя бы приемник и был настроен на эти станции. Чтобы услышать эти станции, рамку надо установить в плоскости, проходящей через них, либо повернув рамку, если она поворотного типа, либо изменив курс самолета, если рамка неподвижная. Сила сигналов передаточной радиостанции начнет уменьшаться, как только плоскость рамки антенны сместится так, что станция окажется вне этой плоскости; слышимость сигналов будет наибольшей, когда плоскость рамки проходит через станцию. На этом --270 - Рис. 237. рисунке сигналы станций, работающих на волнах 375 и 250 м, будут слышны с максимальной громкостью, если соединить рамочную антенну с приемником, настроенным на эти волны. Рис. 238. Как я упомянул выше, если стрелка указателя курса находится в среднем положении, то самолет летит на радиостанцию, на которую настроен ваш радиокомпас. Но надо еще установить, находится ли эта станция впереди или позади вас. Если в то время, когда вы настраиваете радиокомпас на радиостанцию, которая должна служить вам ориентиром, стрелка придет в среднее положение, дайте правую ногу. Если стрелка отклонится вправо, значит станция находится впереди, если влево, то позади. Когда вы дадите левую ногу, стрелка отклонится влево, если станция впереди, и вправо, если станция позади. Когда стрелка уже отклонена влево, то, давая правую ногу, вы вернете ее в среднее положение, если станция впереди, или еще больше отклоните влево, если станция позади. Когда стрелка уже отклонена вправо, то, давая левую ногу, вы вернете ее в среднее положение, если станция впереди, или еще больше отклоните вправо, если станция позади. Самолетные радиоприемники и радиокомпасы - чувствительные приборы, и вы не можете ожидать, чтобы они оставались отрегулированными бесконечно долгое время. Периодически проверяйте и осматривайте их, лучше всего в то время, когда производится проверка или переборка вашего - 271 - мотора. Эта работа должна производиться хорошим специалистом по самолетной радиотехнике, в частности специалистом по радиоаппаратуре того типа, который установлен на вашем самолете. Пункты радиообслуживания самолетов имеются во многих местах в США, и вы наверняка можете найти такой пункт во всяком крупном аэропорте. Основательная проверка вашей радиоаппаратуры специалистом обойдется вам недорого, а эта мера предосторожности с лихвой окупается безопасностью в полете. Чтобы произвести эту работу, не ждите, пока что-нибудь испортится в вашем радиооборудовании в то время, когда вы летите в облаках. РАДИОПЕРЕДАТЧИК Рис. 239. На первый взгляд этот рисунок, вероятно, вызовет у вас представление, что радиопередатчик гораздо сложнее радиоприемника или радиокомпаса. Фактически из этих трех приборов он является наиболее простым для работы; здесь он выглядит более сложным потому, что я, так сказать, повел вас за кулисы. Сперва посмотрите на различные части прибора управления, показанного на рисунке справа: * Главная ручка накала, 1. Ставьте ее во включенное положение, когда вы запускаете моторы, и оставляйте ее в этом положении, пока не остановите моторы. Ручка избирателя частоты 2. Включив передатчик, поставьте ручку избирателя частоты на частоту (длину волны), на которой вы хотите передавать, и каждый раз, когда вы хотите говорить, нажимайте разговорную кнопку микрофона. Ручка передачи 3. Если ваш передатчик приспособлен и для телегр^аф- Рис. 238. - 272 - Чсияшпель васиной частоты Генератор /кедшмш 'кристалла, стабилизирующие частоту Самолетный радиопередатчик, вынутый из ящика Клеммы для антенны приемника земли частоты 50-ваттный самолетный радиопередатчик RCA Генератор тот. Рис. 239. ной передачи, то, прежде чем пользоваться телеграфным ключом, перекиньте ручку в положение "незатухающие волны" (CW). Сигнальная лампочка 4. Все передатчики снабжены сигнальными лампочками, которые зажигаются при включении главной ручки для того, 18 Полеты в облаках - 273 чтобы бестолковый Джо не забывал выключать передатчик, прежде чем выключить моторы, или не пытался разговаривать или телеграфировать по радио при выключенном передатчике. Указатель тока антенны. При последней настройке передатчика во время полета проверяйте по этому указателю, какой ток передатчик дает на каждой частоте, и записывайте это показание. Если во время последующих полетов вы заметите, что передатчик дает на любой из своих частот ток ниже нормального, поручите опытному специалисту осмотреть ваше радиооборудование. Генератор тока, показанный в нижней части рисунка, снабжает электроэнергией ламповый генератор, модуляторное устройство и усилитель. Когда вы говорите в микрофон, порожденные вами звуковые волны сперва усиливаются, затем накладываются в контуре генератора на энергию высокой частоты. Эта энергия еще усиливается и передается на антенну. Антенны самолетных передатчиков. Весь вопрос об антеннах самолетных передатчиков носит такой высокотехнический характер, что подробное рассмотрение его привело бы бестолкового Джо в полное недоумение. Но даже он должен иметь некоторые сведения об антеннах. Ниже мы и даем эти сведения. Самым практичным и выгодным типом самолетной антенны общего назначения является выпускная, убирающаяся антенна без грузика, имеющая собственную длину волны, равную *Д или 8Д длины волны для используемой частоты или частот. Антенна из проволочного канатика длиной около 30 м наматывается на катушку из изолирующего материала, которая помещается внутри самолета. Этот канатик, на конце которого имеется полотняный или резиновый мешочек, выпускается из самолета через изолированную выводную трубку, проходящую через обшивку самолета. При разматывании канатика сопротивление мешочка, воздуху оказывается достаточным для того, чтобы вытянуть канатик и держать его вытянутым прямо за хвостом самолета во время полета. Длина выпущенного канатика зависит от используемой частоты и от первоначальной настройки передатчика. Антенну выпускают только во время полета. У некоторых выпускных антенн катушка помещается в самом х'восте самолета и соединена гибким валиком с вращающим ее механизмом в кабине. У других антенн катушка установлена в кабине под рукой у радиста. Антенны второго типа значительно дешевле, но установка их сложнее, так как канатик приходится вести сначала вверх, затем через трубку в верхней обшивке назад к хвосту и выводить через изолированное кольцо на стойке руля поворота наружу. Мешочек-ветроулавливатель прикрепляется: - 274 - к канатику позади хвостового кольца. Независимо от типа антенны вашего передатчика вы должны иметь вертикальную или Т-образную антенну для приема сигналов радиомаяков. Если у вас имеется выпускная антенна, вы можете установить на самолете переключатель (с дистанционным управлением) для того, чтобы, когда ваш самолет находится на земле и выпускная антенна убрана, вы могли переключать передатчик на Т-образную приемную антенну. Это позволит вам полностью использовать свой передатчик не только в воздухе, но и на земле. Установка приемной и передаточной антенн представляет собой на каждом самолете самостоятельную задачу. Не пытайтесь разрешать эти задачи сами и не позволяйте брату бестолкового Джо возиться с вашим радиооборудованием. Прежде всего прочтите наставление завода и выясните, какой тип антенны рекомендован для вашего передатчика. Затем следуйте этому наставлению, но поручите установку оборудования радиоспециалистам. Кроме того, помните еще одно: дальность действия передатчика зависит от действующей длины антенны, и небольшая разница в ее длине может увеличить дальность передачи с 30-50 км до 150-300 км. Обязательно запишите точное число оборотов катушки, необходимое для выпуска ан-, тенны на такую длину, которая соответствовала бы каждой из используемых вами частот. Прежде чем дать удовлетворительные результаты, передатчик, впервые установленный на вашем самолете, должен быть тщательно настроен. Настройка может быть частично произведена на земле, но окончательно настраивать передатчик надо всегда в воздухе. Как бы *хорош ни был передатчик, вы никогда не извлечете из него полной мощности и не добьетесь тех высоких качеств передачи, которые по своей конструкции оп может дать, если .его окончательная настройка не будет произведена в полете. ; Хороший, но плохо установленный передатчик подобен отличной, но плохо настроенной скрипке. 18* Выключено \ Микрофон (c) ? @ э AIRCRAFT TRAn$miTT€R Самолетный передатчик ' Включено Контент Кбатарее аккумуляторов Зазеимиие Передатчик Вибрационный преобразователь тока Рис. 240. Рис. 240. У изображенного здесь 20-ваттного передатчика ручка регулятора накала 1 и ручка избирателя частоты 2 объединены в одну; работает он так же, как 50-ваттный передатчик, с той лишь разницей, что он не снабжен переключателем (3 на рис. 239) для телеграфной передачи. По дальности действия 20-ваттный передатчик мало чем отличается от 50-ваттного, если оба работают на хорошей антенне, но большая мощность второго делает его более надежным при неблагоприятных атмосферных условиях. - 276 - Pa&osopsas кнопка / * tiumwpcm отпущена Водна - 50% модуляция 242. Разговор Микрофон слишком далеко an рта Рис. Хорошая слышимость Каярофт t самою рта, атчтлмая речь +SmpapssvdiniHRsel4Mi L?a--?s5s Рис. 241-244. Как только вы отпустите "разговорную" кнопку микрофона, передатчик начинает посылать немодулированные волны. Эти волны модулируются, как показано на рис. 242 и 243, когда вы начинаете говорить. Волны, вызываемые телеграфным ключом, рис не модулированы, как показано на рис. 244. Помните, что радиоприемник не может быть лучше ушей того, кто им пользуется (ваши^ ушей). Радиопередатчик не луч- гГз ше голоса, который он передает. Самолетные антишумовые микрофоны модулируют несущие ВОЛНЫ ТОЛЬКО В ТОМ СЛУ- Рис. , J 244. чае, если микрофонная мембрана подвергается давлениям, создаваемым голосом. Держите самолетный микрофон на расстоянии не больше 12 мм от своих губ. Говорите обыкновенным голосом (не кричите), говорите прямо в микрофон, а не сбоку или вкось. Еще один совет: не наклоняйте микрофон, а держите его отвесно. Бестолковый Джо думает, что чем громче он кричит в микрофон, тем слышнее его голос. Вот почему слушающий его через радиоприемник никогда не может понять, о чем говорит бестолковый Джо. Пользоваться радиоприемником или радиокомпасом вы можете без особого разрешения государственных органов; но как только вы превратите свой самолет в подвижную радиостанцию, вам потребуется государственное свидетельство на право радиопередачи и разрешение ("операторская лицензия") на радиостанцию. Получить операторскую лицензию вы можете, только выдержав письменное испытание по законам о радиосвязи и простейшим основам теории радио (в США получать разрешения на радиостанции и радиооператорские лицензии могут только граждане США). Получив эти документы, не следуйте примеру бестолкового Джо, который повесил их на стену в золоченых рамках. Операторскую лицензию имейте всегда при себе, а разрешение на радиостанцию храните на самолете. - 277 - Лицензия радиооператора дает вам право работать на любой самолетной радиостанции класса, указанного в лицензии. Для всех практических целей вам достаточно иметь телефонную лицензию 3-го класса. К счастью, получить ее так легко, что даже бестолковый Джо имеет ее. Летя по радиолучу без счисления, вы щожете залететь в тупик. . Глава XXIV ПОЛЕТЫ И ОРИЕНТИРОВКА ПО РАДИОСТАНЦИЯМ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИИ США Когда вы летите по федеральным воздушным линиям, пересекаете их или пользуетесь (в условиях не идеальной летной погоды) аэропортами, находящимися под контролем правительства США, вы связаны правилами движения почти так же, как машинист железнодорожного поезда. Вы не можете стартовать, пока план вашего полета не будет утвержден органом регулирования движения по федеральным воздушным линиям. Как в аэропорте, так и в пределах радиуса в 30 миль (50 км) от места старта или назначения вы должны подчиняться распоряжениям инспектора движения в контролируемом правительством аэропорте. Обязательные для вас правила начинают действовать еще до того, как вы выруливаете на летное поле. Если ваш самолет снабжен радиопередатчиком, вы должны вызвать контору управления движения и сообщить план своего полета, свою фамилию, марку и тип самолета, на котором вы летите, и его крейсерскую скорость. Сообщите номер ангара, в котором вы прогреваете моторы, час, когда вы желаете стартовать, место назначения, высоту, на которой вы собираетесь лететь, и предполагаемый час (по стандартному местному времени в 24-часовом обозначении) вашего прибытия на место назначения. Дежурный по аэропорту передает план вашего полета инспектору движения по федеральным воздушным трассам, получает его утверждение или распоряжения и дает вам исчерпывающие указания для руления на старт и для взлета. Прежде чем вызывать диспетчера движения, вы должны: 1) Начиная прогревать моторы, включить главные ручки радиоприемника и радиопередатчика. 2) Установить приемник на диапазон метеорологических сводок и радиомаяков; проверить положение ручки ограничителя помех, который должен быть выключен', установить регулятор громкости в наушниках на -•279 - -/2-"/4 его полного перемещения; вставить штепсель наушников и настроив приемник на 278 щ (1079 м). Если через некоторое время вы не услышите сигналов, относящихся к регулированию движения, покачайте ручку настройки немного вправо и влево от деления 278 щ, так как шкала циферблата приемника может быть немного смещена; таким образом, вы сможете поймать переговоры станции регулирования движения с другими самолетами. 3) Если ваш передатчик многочастотного типа, убедитесь в том, что избиратель частоты установлен на нужную частоту. Если ваш передатчик телефонно-телеграфного типа, проверьте положение переключателя передачи, который должен быть включен на телефонную передачу, и убедитесь в том, что микрофон включен. Затем надавите разговорную кнопку микрофона и вызовите дежурного по аэропорту, например: "Бестолковый Джо, N0 1900, вызывает WREE - в Ныо-Арке". Если вы летаете на самолете, оборудованном .только приемником, вам придется, естественно, действовать иначе. Заранее предупредите начальника движения (лично или по телефону) о планах полета и получите его утверждение. Затем действуйте, как указано в пп. 1 и 2, и медленно рулите на летное поле (если вы вместо радиоприемника пользуетесь радиокомпасом, поставьте ручку селектора на прием метеорологических сводок, а затем поступайте, как при обыкновенном приемнике). Выруливая на поле, слушайте сигналы регулирования движения и будьте готовы установить регулятор громкости так, чтобы не пропустить указаний. Дежурный по аэропорту вызовет вас, назвав марку или тип вашего самолета: "Алло, Кэб (или Фэрчайльд или Стинсон и т. п.). Если вы меня слышите, покачайте рулем направления". Исполнив это, вы немедленно получите все указания для взлета. Опять-таки будьте готовы урегулировать громкость приема, чтобы не пропустить того, что вам говорят. Так как вы подчиняетесь дежурному по аэропорту в районе радиусом в 50 км от аэропорта, держите свой приемник настроенным на 278 кц, пока вы не отлетите на это расстояние или пока дежурный по аэропорту не убедится в том, что вы уже не можете помешать движению, и не разрешит вам лететь самостоятельно. Теперь, пока вы не подлетите на 50 км к месту посадки, вы находитесь под наблюдением инспекции федерального правительства. Федеральный 1 Позывные. - Ред. i - ; - 280 инспектор движения не только проверил безопасность плана вашего полета, но также послал по телетайпу сообщение о плане вашего полета во все пункты, лежащие на вашем маршруте. Это "извещение о перелете", обычно называемое "РХ", записывается на каждой станции, сравнивается со всеми другими текущими извещениями о перелетах во избежание нарушения безопасности движения и, наконец, погашается после вашего прибытия на место назначения. Во время полета вы, если имеете передатчик, должны извещать все эти станции о ходе вашего перелета, так чтобы можно было точно учесть вашу путевую скорость. , Всякий самолет, снабженный радиопередатчиком и летящий по организованной трассе, обязан также сообщать о том, что он достиг крейсерской высоты полета или начал снижаться (вы сами понимаете, насколько это важно при плохих атмосферных условиях или когда вы летите по приборам). Предположим, например, что вы летите из Нью-Арка в Вашингтон на высоте 6000 фут. (1800 м) и что вы набрали эту высоту и пошли горизонтально, отлетев от старта менее чем на 50 км. Немедленно вызовите аэропорт и сообщите, где и когда вы перешли в горизонтальный полет (время всегда указывайте стандартное по 24-часовому циферблату). Как только вы подойдете к Вашингтонскому аэропорту на расстояние действия связи, вызовите аэропорт и попросите разрешения снизиться с высоты 1800 м для посадки в Вашингтоне, указав место и время снижения. После того как Вашингтонский аэропорт проверит безопасность этого маневра, вы получите разрешение снизиться. Когда вы подойдете к Вашингтонскому аэропорту настолько близко, что дежурный по аэродрому увидит вас, он даст вам подробные указания для посадки. Кстати, обязательно держите высотомер установленным на указание высоты над уровнем моря и сообщайте только высоты по прибору над уровнем моря. Дежурный по аэропорту продолжает давать вам указания для рулежки, пока вы не подойдете к ангару. Затем он посылает инспектору движения по федеральным воздушным трассам сообщение о вашем благополучном прибытии в такое-то время. Это сообщение передается обратно по трассе до Нью-Арка по телетайпу, и ваше "извещение о перелете" погашается, чем ваш полет официально заканчивается. 1 Если вы летите без радиопередатчика, вы должны немедленно лично сообщить инспектору движения по федеральным воздушным путям 19 Полеты в облаках *~ - 281 - Рис. Рис. %*^V;:^§3=Магнитный eeeep^^i, wfi$0ii ЛУ\Ч\\\1 о вашем прибытии, чтобы погасить "извещение" о вашем перелете. Если вы этого не сделаете, то может последовать целый ряд вызовов по радиотелеграфу и радиотелефону, имеющих целью отыскать вас. Это не только не- -".' удобно для вас и обойдется вам дорого, но и навлечет на вас неудовольствие властей. Бестолковый Джо, неизменно забывающий сообщать о своем прибытии по окончании перелета, всегда в немилости у властей и сидит без де- 246. нег, потому что ему приходится платить за телеграфные и телефонные вызовы, записанные на его счет. Летая на самолете, снабженном радиопередатчиком, по трассам воздушных линий, поддерживайте связь со станциями, расположенными на вашем маршруте, РИС. и извещайте их о' ходе вашего перелета, о высоте полета и месте вашего назначения. Вас будут уведомлять о получении этих извещений и будут передавать их по телетайпу на другие станции вдоль трассы. Благодаря этому * точно определяется ваша путевая скорость, и вы в случае необходимости можете проверить во Рис. -48. время полета свои расчеты пути и места. Если ваш самолет не снабжен радиопередатчиком, станции, расположенные на трассе, будут следить за вами и сообщать другим станциям о вашем проходе над аэропортом, если ваш самолет виден с земли. биссектрисы - 282 - Для полетов по федеральным воздушным трассам во всякую погоду, а не только в условиях неограниченных потолка и видимости, обязательно хорошенько изучите гражданские правила воздушных сообщений. Этп правила требуют двусторонней радиосвязи, т. е. наличия радиоприемника или радиокомпаса и радиопередатчика, почти для всех полетов, кроме совершаемых в хорошую погоду. Эти же правила дадут вам подробные указания о пользовании радио и о порядке полетов. Рис. 245. Большая часть радиовещательных станций и некоторые радиомаркеры имеют антенны ненаправленного действия и излучают волны кольцевого типа.- Рис. 246. Курсовые радиомаяки, которые указывают курс по воздушным трассам радиолучами, имеют две перекрещивающиеся рамочные (или эквивалентные им) антенны, излучающие волны указанной на рисунке формы. Через одну из этих антенн посредством механического приспособления передается буква.4 по азбуке Морзе (• шш), прерываемая каждые полминуты позывной буквой станции; через другую передается буква N(•••), также прерываемая позывными станции. Благодаря форме волн, излучаемых рамочными антеннами, слышимость буквы А преобладает в двух секторах, расположенных противоположно по диагонали, а буквы N - в двух других секторах. В четырех узких секторах (равносигнальных зонах), расходящихся от радиомаяка, подобно лучам света, обе буквы сливаются в одно непрерывное тире или гуденье, прерываемое через каждые полминуты дважды повторенными позывными сигналами одинаковой громкости. Это непрерывное гуденье или тире и является сигналом "на курсе". Рис. 247. Углы, под которыми перекрещиваются равносигналь-ные зоны, зависят от конфигурации местности и от направления обслуживаемых маршрутов. Эти углы устанавливаются радиоинженерами во время проектирования радиомаяка. Независимо от географического направления все листы аэронавигационных карт дают пеленг равносигнальных зон в направлении на радиомаяк и относительно магнитного севера. Изображенные здесь равносиг-нальные зоны имеют магнитные пеленги, соответственно 80°, 170°, 260° и 350°. Противоположные им зоны, получаемые путем прибавления 180°, имеют пеленги 260°, 350°, 80° и 170°. На аэронавигационных картах указываются именно эти противоположные равносигнальные зоны (обратные пеленги). Заметьте, что в центре этих равносигнальных зон, непосредственно над передающим их радиомаяком, имеется конус молчания, в котором 19* - 283 - ШШЖ1 Рис. сигналов не слышно. Если бы радиоволны, излучаемые радиостанцией, не имели формы фонтана (рис. 222), этого конуса молчания не было бы, и бестолковый Джо никогда не знал бы, когда он пролетает над самой станцией. . :дА;; Рис. 248. Когда две соседние зоны направлены, одна восточнее, другая западнее истинного севера, г/Го, сектор между ними и сектор, противолежащий ему, будут квадрантами сигнала N. Если одна из рав-носигнальных зон направлена на истинный север, сектор к западу от него и противолежащий последнему всегда являются квадрантами сигнала N. Как вы увидите ниже, такое расположение очень облегчает вам ориентировку в воздухе и выбор курса, ведущего к ближай-РИС. шей равносигнальной зоне. Прерывистые линии, рассекающие попо-- , лам углы между зонами (биссек- трисы), также имеют значение для определения вашего пути в облаках. Рис. 249. Вдоль границ каждой равносигнальной зоны лежит переходная ("сумеречная") зона, в которой сигналы А и N слышны попеременно, но с неодинаковой силой. Если переходная зона прилегает к квадранту А, то в ней слышнее сигнал А и соответствующие ему позывные радиомаяка, как показано для самолета С. Если переходная зона прилегает к квадранту N, в ней слышнее сигнал N и соответствующие ему позывные радиомаяка, как показано для самолета Е. Предположим, что вы летите в переходной зоне. Вы слышите сигналы А и N и два позывных сигнала радиомаяка, с различной громкостью. Если более слабый сигнал начинает усиливаться, это верный признак того, что вы приближаетесь к ближайшей курсовой равносигнальной зоне, где слышимость обоих сигналов одинакова. Если более слабый сигнал продолжает ослабевать, вы знаете, что - 284 - удаляетесь от равносигналыгой зоны. Пытаясь определить свой курс в облаках, бестолковый Джо, конечно, забудет об этом, но, как вы увидите дальше, это правило поможет вам, когда вам надо будет определять, куда вы летите. Заметьте на рисунке, что само- Рис. леты В и F вышли из переходной 251' зоны и принимают теперь только по одному сигналу, соответственно А и N (с относящимися к нему позывными радиомаяка). Рис. 250. Конус молчания расположен вертикально над передающей станцией, и площадь его сечения увеличивается с высотой. Не- fsli посредственно перед тем, как вы входите в этот конус, громкость сигналов значительно усиливается. Когда вы выходите из конуса, сигналы внезапно возобновляются с большой силой, а затем по мере вашего удаления от радиомаяка постепенно ослабевают. Обязательно РИС. 253. держите регулятор громкости приемника на минимальной слышимости и, приближаясь к радиомаяку, точно держите курс на него; иначе сигналы полностью не прекратятся. Рис. 251-254. Равносигналь-ные зоны (радиолучи) имеют ширину Рис. около 15 м вблизи радиомаяка и до 254'---------------- 11 км в 160 км от радиомаяка, где сигналы окончательно затухают. Чтобы охватить этот диапазон, ваша антенна должна быть установлена соответствующим образом. Теоретически эти зоны образовываются прямыми, не отклоняющимися и не расщепляющимися лучами, но, чтобы полет в облаках не был для вас слишком легким делом, .-'1'--т--.то-ч"л*л'7'.ч/ // ^^.'i.% Смешанная зона, ' |Ш/"4 . ' -Ы ^^•:;:-^Щ^ W\ 1^ ^Ц-.;^- jsj \^ ^"*<^/ 1 ^вв я •* . ^ Ч!1^>/ *-> '. \&&. Ориентировка по способу сравнительной настройки -Г- • - V - •ptj-'tfi yj'-XJi'-s .?:%?$ ^(r)>, 4S Рис. 262. и Z. Если сигналы одного из этих радиомаяков слышны лучше сигналов другого, вы, вероятно, находитесь в секторе, расположенном ближе к первому. Разница в мощности передатчиков радиомаяков, ваше положение относительно плоскости передающей антенны и наличие кольцевых зон молчания - все это делает описываемый способ ориентировки ненадежным; им можно пользоваться только тогда, когда имеются данные, подтверждающие правильность полученных указаний. Рис. 263. Истинный конус молчания может быть обнаружен по двум признакам. Во-первых, непосредственно перед входом в конус и сразу после выхода из него громкость сигнала очень велика. Во-вторых, сектор направо .__ ООП ___ - &V& • lute ттка j -•:..; -^ ~s ^^V .....^'-Ss*; Север N \ - Г->-ЙУ;*' .,:-V-i:^:--:>"' -A ..^^^Й^;"' ."-V^-^^:- • V - • .-<•..-! .Г* •* N •^:; *:••"?••••-:• -v^V:;.:>s,x Ложный конус молчания Рис. 263. Распределение радиотелефонных частот во сели. Американских воздушных линий " Условные обозначения: •mm чаапти самолетов = - -для вариантов маршрута - . И/а сети мтдр соседними станциями ГЧидоы на ли/нот амачают число катциялое) РВС. 264. от вас после выхода из истинного конуса молчания будет другим, чем тот, который был направо от вас до входа в конус. Как вы знаете, равносигнальные зоны часто капризничают. Например, искривленная равносигнальная зона может иногда образовать ложный конус молчания. Однако при этом до входа в конус и сразу после выхода из него значительного усиления громкости сигнала не наблюдается, а сектор направо от вас не изменяется. На рисунке самолет летит по равносигнальной зоне, временами слегка уклоняясь вправо от нее, где он слышит сигнал А, как показано в положении 1. В точке 2 он входит в район, в котором вследствие искривления равносигнальной зоны сигналов не слышно. В точке 3 он опять уклоняется вправо и снова слышит сигнал А, доказывающий, что район молчания не был истинным конусом молчания. В точке 4 сигнал снова исчезает, в точке 5 он возобновляется с большой силой, а в точке в поворот направо позволяет услышать сигнал N, доказывающий, что второй район молчания был истинным конусом молчания. В точке 7самолет снова вошел в равносигнальную зону и удаляется от станции. аовп Распределение радиотелеграфных частот на сети .Американски" воздушны* линий' Условные обозначения: --------- f часта!. шыующчк" займи vauoaam талый имея *--"----" ' - - * Л-Ч/М) * - . • • dncjfv-ovwo ~^Ж^* "-"ми" Лежат" (Литры ив ашши шночаюа "/ело килоциклов; fMv J NASHVIUl Z&Ou iOOtm -фвв?" ----J"S7.J------., KiO --7700------=] --moo---- FT WORTH -^5*г^ иоавоаю Рис. 265. - 301 - Рис. 264 и 265. Наряду с радиомаяками и радиомаркерами воздушные линии располагают своими собственными радиостанциями, обслуживающими их самолеты. Из этих двух рисунков вы можете составить себе представление, как широко развита радиосвязь для обеспечения работы воздушной. линии. Когда только возможно, принимайте заранее меры, чтобы получить разрешение пользоваться этими радиостанциями во время своих полетов. Эффектный фигурный полет сам по себе еще не является доказательством подлинного летного мастерства Глава XXV ТЕХНИКА ПОЛЕТА ПО ПРИБОРАМ Нельзя летать "половина-наполовину", т. е. летать по приборам и в то же время стараться ориентироваться по земным предметам. Бестолковый Джо не может понять, почему нельзя летать по приборам, а время от времени проверять точность своего полета, выходя под облака и ориентируясь по земле. Он не понимает, что именно такой метод полета приводит к серьезным неприятностям. Действительно, можно почти наверняка предсказать заранее, что полет, проведенный по такому методу, будет последним для человека, сидящего за рулем самолета. Если облака высоки и видимость хорошая, летите по земным ориентирам; в противном случае летите по приборам и не "половина - наполовину", а полностью. В предыдущих главах я рассказал вам все, что мог допустить объем настоящего труда, о погоде и о том, как обходиться с ней, а также о приборах, о мощности мотора и о многом другом, связанном с нашей темой, так как именно эти знания вы должны приобрести, прежде чем начать летать по приборам. Но одних этих знаний для полетов в облаках и тумане вам будет недостаточно; вы должны сперва пройти на земле тренировку в полете по приборам. Знание фактов вы можете приобрести из книг, но чутье приобретается только долгим опытом, а техника - только постоянной практикой. У бестолкового Джо было несколько двоюродных братьев, которые так и не приобрели необходимого чутья, так как их многообещающая карьера была прервана из-за недостатка практики в тот ранний период, когда люди только начинали летать по приборам. - 203 - В этот ранний период все время наблюдался конфликт между самолетом, погодой, приборами и внешними чувствами и ощущениями самого летчика. Так как относительно всех этих факторов мало что было известно, многие дорого поплатились за приобретенный опыт. Я помню случай, когда один из родственников бестолкового Джо летел над гладким, равнинным участком местности, окаймленном горами. Когда он приблизился к горам, погода испортилась, высота облаков уменьшилась и у самой поверхности земли образовался туман. На самолете имелись приборы, но летчик пользовался ими неохотно, надеясь, что туман рас*сеется. Туман не рассеялся, а летчик начал терять доверие к своим приборам. Высунув голову из самолета, он спустился под облака, чтобы посмотреть на землю. Он успел бросить на землю только один взгляд, который и был для него последним. Этот родственник бестолкового Джо вовсе не является единичным примером. Подобные случаи часто бывали в раннем периоде развития авиации и наблюдаются еще до сих пор, но я надеюсь, что вы будете следовать золотым правилам, на которых основывается безопасность полетов: летать с визуальной ориентировкой, когда это возможно, и практиковаться в полете по приборам на земле и в хорошую погоду, пока у вас не выработаются достаточные навыки и вы не приобретете достаточную уверенность в своем уменье летать в облаках по приборам, не пытаясь рассмотреть, над чем вы летите. Летая по приборам в облаках, помните', что благодаря счислению пути и прочим приемам аэронавигации вы знаете, над чем вы летите. Если ваши расчеты правильны, вам нечего стараться рассмотреть, что находится под вами; если они неправильны, то попытка снизиться, чтобы посмотреть на местность, только увеличит ваши затруднения. Другой источник затруднений заключался в те времена в том, что очень немногие летчики доверяли приборам по той простой причине, что они совершенно не умели истолковывать их показания. При полете в облаках они пытались руководствоваться "рефлексами управления", которые они выработали в себе во время полетов с визуальной ориентировкой. Однако "рефлексы управления" дают надежные указания только при полете с визуальной ориентировкой; в облаках же они только сбивают летчика с толка и неоднократно являлись причиной гибели самолета и летчика. Но время, опыт и теория постепенно показали, в чем тут дело, и мы, наконец, научились правильно летать по приборам. Так как самолет и его приборы ведут себя совершенно одинаково в облаках и вне облаков, не имеет большого значения, где и когда летит самолет. Значение же имеет то обстоятельство, что ваше ощущение равновесия и направления изменяется в зависимости оттого, видите ли вы горизонт - 304 - 3 полукружных канала (управляющих равновесием) Волосковые нервные мешки Улитка (управляющая слухом) Рис. 266. или нет, и что при полете в облаках вы сами можете стать главным - или, наоборот, самым маловажным - источником затруднений. Когда ваши глаза открыты и вы видите землю, вы при нормальных условиях сами сохраняете равновесие. Но, когда вы теряете зрительную ориентировку, ваше чувство равновесия и направления совершенно искажается. Попробуйте пройтись по улице с завязанными глазами, и вы увидите, как быстро отсутствие зрительной ориентировки нарушает ваше чувство равновесия. Сядьте с завязанными глазами на вращающийся стул, и пусть вас повертят на нем; вы увидите, как быстро вы потеряете чувство направления. Если вас вращают влево, то, когда вращение прекратится, вы почувствуете, - это подскажет вам ваше ощущение, - что вы продолжаете вращаться вправо. Это ощущение вращения (можете назвать его головокружением) вызывает противоречивые ощущения и ложные впечатления о скорости и направлении вращения. Во время полета в облаках без пилотажных приборов человеческий организм под влиянием головокружения имеет тенденцию неправильно реагировать на изменения положения самолета, и летчик начинает неправильно действовать органами управления. Рис. 266. Человеческое ухо состоит из трех частей: наружного, среднего и внутреннего уха. Было установлено, что большое влияние на сохранение человеком равновесия имеет внутреннее ухо с его тремя полукружными каналами. Строение внутреннего уха показано в правой части рисунка. Заметьте, что три полукружных канала лежат в разных плоско- 20 Полеты в облаках - 305 - стях и что в конце каждого канала имеется расширение. Это расширение (ампула) выложено во Лесковыми клетками. Полукружные каналы и перепончатый мешочек, в который выходят каналы, наполнены жидкостью (эндолимфой). Всякое перемещение этой жидкости отзывается на волоско-вых клетках, которые в свою очередь возбуждают определенные нервы, передающие в мозг ощущение движения. Так как каждый канал расположен в своей собственной, отличной от других, плоскости, жидкость в одном из каналов может быть приведена в движение, в то время как в других каналах она остается неподвижной. Например, если вас вращают на стуле, приводится в движение жидкость в горизонтальном канале, и вы испытываете ощущение горизонтального вращения. Если вы перемещаетесь в вертикальной плоскости, приходит в движение жидкость в одном или обоих вертикальных каналах. Существует целый ряд теорий и объяснений того, каким образом внутреннее ухо и мозг реагируют на движение, но для наших целей эти теории не имеют значения. Вам важно знать только то, что без зрительной ориентировки вы не можете полагаться на ощущения, вызываемые внутренним ухом. Поэтому при полете в облаках вы должны отрешиться от ваших собственных ощущений движения и всецело положиться на показания приборов. Полет со зрительной ориентировкой требует хорошей головы, полет по приборам - еще лучшей. ОСНОВНЫЕ ПИЛОТАЖНЫЕ ПРИБОРЫ Основными приборами, необходимыми для удержания самолета и управления им в желаемом положении относительно земли, являются указатель поворота и скольжения, указатель воздушной скорости и указатель вертикальной скорости (вариометр). Каждый из^этих приборов дает вам свое собственное показание, но вы должны научиться пользоваться ими совместно и в определенном порядке. Указатель тюрота I ис. 267. Элероны 55S3 Указатель "^1 воздушной скорости \ Р и с. 267. Указатель поворота реагирует на всякое движение руля поворота, вызывающее поворот, и указывает скорость и направление поворота. Таким образом, указатель поворота и руль поворота тесно связаны между собой.' Рис. 268. Указатель скольжения показывает, горизонтальны ли крылья самолета или они наклонены на некоторый угол к горизонту, и реагирует на движения элеронов. Указатель поворота и указатель скольжения объединены в один прибор, и, как вы Рис увидите ниже, они вместе пока- 2es! зывают, правильно ли выполняется вираж самолета. \Р и с. 269. Указатель воздушной скорости указывает увеличение или уменьшение скорости в зависимости от положения руля высоты. Рис. 270. Указатель верти- рис. , . 269. калькой скорости (вариометр) показывает, летите ли вы горизонтально, и указывает скорость подъема или снижения в зависимости от избытка мощности мотора ( или моторов) по сравнению с мощностью, необходимой для поддержания горизонтального {."о'. полета с заданной воздушной скоростью. Чтобы сделать вираж, сперва поверните руль, а немедленно за этим действуйте элеронами так, чтобы шарик указателя скольжения оставался в среднем положении. Помните, что стрелку указателя поворота удерживают в надлежащем положении ногами, управляющими рулем поворота, а шарик Руль высоты Дроссель Открыт Управление горизонтальны* полетом а скоростью подъема и спуска" Вариометр 20* - 307 - Крен плева без поворота Скольжение влево Скольжение вправо указателя скольжения удерживают в среднем положении, управляя элеронами. Во время поворота в горизонтальной плоскости вариометр должен показывать нуль. Чтобы привести самолет в по-2тТ.' ложенпе прямолинейного горизонтального полета, прекратите вираж, приведя стрелку указателя поворота в среднее положение, выравняйте крылья, приведя в среднее положение шарик указателя скольжения, и отрегули-272. руйте воздушную скорость посредством руля высоты. Указанные действия должны быть произведены строго в указанной последовательности для приведения самолета в прямолинейный ГО-РИС ризонтальный полет независимо ото i 6- от начального положения самолета. Рис. 271 и 272. Если вы накрените самолет влево без поворота, он начнет скользить на левое крыло; если вы накрените ?f?- его вправо, он начнет скользить на правое крыло. Шарик указателя скольжения перекатится влево или вправо в зависимости от направления скольжения, а стрелка указателя поворота останется в среднем положении. Рис. 273 и 274. Давая левую или правую ногу, вы поворачиваете сайолет влево или вправо. Если вы во время поворота не накрените самолет, его начнет забрасывать (заносить). При заносе влево стрелка указателя поворота отклоняется вправо, тогда как центробежная сила отталкивает шарик указателя скольжения влево. При заносе без крена -- Занос вправо - •< - Занос влево - Прямолинейный и горизонтальный полет Рис. 275. - 308 - Крен IS'влево Правильный 2-минутный вираж или 3°в секунду Крен 30° влево Правильный вираж вправо шарик идет направо, а стрелка указателя поворота - налево. Рис. 275. Во время прямолинейного горизонтального полета стрелка указателя поворота и шарик указателя скольжения находятся в среднем положении. РИС. Помните, что независимо от положения самолета, т. е. независимо от того, летит ли самолет прямолинейно и горизонтально или разворачивается, шарик указателя скольжения должен оставаться в среднем положении. Рис. 276. При правильном исполнении левого виража с кре-277-ном 15° шарик указателя скольжения остается в среднем положении, а стрелка указателя поворота отклоняется влево. Обучаясь исполнению виражей, практикуйтесь сначала в виражах с креном 15°, как самых легких. Затем попробуйте делать разворо- \(tm)\ ты на 180° (за одну минуту), прекращая разворот с точностью до плюс или минус 10°. По мере того как вы будете приобретать опыт, эта ошибка будет уменьшаться. Считайте продолжительность поворота с того момента, как вы начнете поворачивать Рис руль поворота (давать ногу), до 279' того мгновения, когда вы прекратите действовать рулем в конце разворота. Р и с. 277. По мере увеличения скорости виража стрелка указателя поворота будет все дальше отклоняться от среднего положения. Шарик указателя скольжения надо все время удерживать в среднем положении. Правильный вираж Прекращайте вираж, \-<^ приводя стрелку ~" указателя поворота в сребнееполотенце - 309 - Выходя из крутого крена (30° или больше), согласовывайте действие органов управления так, чтобы самолет выравнивался плавно. Еще одно замечание: при крутом крене воздушная скорость падает и продолжает падать, когда вы выходите из разворота, так как нос вашего самолета стремится приподняться. Поэтому, выходя из разворота, сперва действуйте рулем поворота, а затем элеронами, проверяя воздушную скорость и наблюдая за указателем вертикальной скорости (вариометром). Помните, что вариометр всегда немного запаздывает и показывает то, что происходит, только через несколько секунд после того, как это произошло. Р и е. 278. По мере увеличения скорости виража вам придется все сильнее накренять самолет, чтобы удержать шарик указателя скольжения в его среднем положении. При повороте с креном в 45° руль высоты приближается к вертикальному положению, а руль поворота - к горизонтальному, так что эти органы управления до некоторой степени меняются местами. Когда во время крутого крена нос самолета опустится, вы поднимаете его не рулем высоты, а рулем поворота. Помня о положении руля поворота и руля высоты относительно земли, вы сумеете лучше координировать действие ими при кренах в 45° и больше. При большом крене не разворачивайтесь слишком круто. Крутые развороты требуют более точной координации действий органов управления, чем пологие. Вы увидите, что правильная координация достигается практикой. Рис. 279. Во время точного разворота - нормального двухминутного виража (3° в секунду при крене 15°) или более быстрого (6° в секунду) - руководствуйтесь показаниями гирополукомпаса. Но прекращайте вираж не по гирополукомпасу, а приводя в среднее положение стрелку указателя поворота. Регулируя положение самолета во время разворота, пользуйтесь только указателем поворота и скольжения и держите вариометр на нуле, выдерживая таким образом высоту полета. Полезно помнить, что ваши приборы никогда не кричат. Они шепотом дают вам свои указания. Внимательно следите за ними так, чтобы не пропустить ни малейшего их указания, ...и старайтесь лучше немного опережать их, чем плестись у них в хвосте. Уменье делать одно дело во-время -*-один из секретов полета по приборам. - 310 - Рис. ва- f- Рис. 282. 283. птя- Рис- md 284. Рис. Прямолинейный подгем Горизонтальный левый вара/к (крутой) Вираж влево с подъемом (крутой) Рис. 280. Пока вы набираете высоту по прямой, указатель поворота и шарик указателя скольжения остаются в среднем положении Указатель воздушной ско- 28°-рости должен показывать желаемую скорость вашего самолета, а вертикальная скорость, с которой вы поднимаетесь, указывается риометром и зависит от избытка мощности мотора по сравнению с мощностью, необходимой для горизонтального полета с заданной воздушной скоростью. Рис. 281. Чтобы выполнить правильный левый вираж в горизонтальной плоскости, вы должны управлять самолетом так, чтобы Рис. указатель воздушной скорости показывал воздушную скорость, необходимую для виража самолета данного типа; стрелка указателя поворота отклонится влево; рик указателя скольжения остается в среднем положении, а вариометр должен показывать нуль. Рис. 282. При вираже влево с подъемом ваши при- 285 боры должны указывать приблизительно то, что показано здесь. Показание указателя воздушной скорости упадет, если вы не увеличите мощность мотора; вариометр покажет скорость подъема. • •> / Рис. 283. Если вы выполняете вертикальный вираж влево из горизон- Вертикальный еират влево Спиральный спуск влево Левый штопор • - 311 тального полета, не изменяя мощности мотора, указатель поворота покажет скорость поворота. Показание воздушной скорости, естественно, понизится. Рис. 284. Здесь вы видите, как примерно будут реагировать ваши приборы, если вы уменьшите мощность мотора и перейдете в спиральный спуск влево. Рис. 285. Если же вы войдете в левый штопор, крылья самолета установятся под таким большим углом атаки, что воздушная скорость уменьшится, шарик указателя отклонится вправо от среднего положения, а стрелка указателя поворота сместится в зависимости от крутизны и скорости штопора. Показание вариометра будет в значительной степени зависеть от типа самолета, на котором вы летите, от его нагрузки на крыло и величины полного лобового сопротивления. Рисунки эти относятся к поворотам налево; повороты направо оказывают на указатель поворота и скольжения прямо противоположное влияние, а указатель воздушной скорости и вариометр будут давать вам примерно такие же указания, как на рис. 281-285. Заметьте, что, объясняя вам, как реагируют ваши приборы на различные эволюции, я употребил выражение "примерно". Реакции указателя воздушной скорости и вариометра изменяются в зависимости от характеристик вашего самолета, в число которых входят, как вы знаете, крейсерская и критическая скорости, скороподъемность (зависящая от мощности мотора или моторов) и тип винта. Зато указатель поворота и скольжения всегда реагирует в точности так, как указано на этих рисунках, независимо от характеристик самолета. ВЫХОД ИЗ ПОТЕРИ СКОРОСТИ И ШТОПОРА ПО ПРИБОРАМ Теперь, когда вы знаете, как выполнять нормальные летные эволюции по приборам, вы должны также уметь выходить по приборам из положений, в которые самолет попадает нечаянно, как то: из потери скорости и из штопора. Плохо, если вы делаете ошибки в воздухе, но еще хуже, если вы не умеете исправлять их. Если ваш самолет потеряет скорость из-за недостаточной быстроты поступательного движения, опустите нос самолета. Как только указатель воздушной скорости начнет показывать увеличение скорости, слегка возьмите-ручку на себя. Обязательно поднимайте нос самолета, прежде чем указатель воздушной скорости покажет нормальную, желательную скорость. Опережайте указатель воздушной скорости, медленно поднимая нос самолета и не давая ему развить слишком большую скорость. Развив желатель- - 312 - ную вам нормальную скорость, проверьте вашу вертикальную скорость убедившись в том, что вариометр стоит на нуле. Во время этой стадии выхода из потери скорости проверьте также положение стрелки и шарика указателя поворота и скольжения, которые должны находиться в среднем положении. Если ваш самолет переходит в левый штопор, как показывают приборы на рис. 285, опустите руль высоты и, дав правую ногу, приведите стрелку указателя поворота в среднее положение. Когда вращение самолета прекратится, вы окажетесь в положении прямолинейного пикирования, а шарик указателя скольжения вернется в среднее положение. Теперь, выйдя из штопора, продолжайте действовать так, как при выходе из потери скорости. Выходя из штопора, помните последовательность действий: вы должны: 1) прекратить вращение, 2) привести шарик указателя скольжения в среднее положение, 3) урегулировать вашу воздушную скорость, действуя рулем поворота, элеронами и рулем высоты в указанной последовательности. Никто - даже бестолковый Джо - не может надеяться успешно летать по приборам без основательной тренировки в пользовании каждым отдельным прибором. К счастью для бестолкового Джо, эта тренировка проводится на земле на тренажере1 Линка, на котором те элементарные ошибки, к которым бестолковый Джо имеет такой талант, не кончаются катастрофой. Если даже весь самолет будет полон приборов, вряд ли это поможет делу, если главный из них - голова бестолкового Джо. 1 Аппарат, воспроизводящий на макете самолета условия полета для целей обучения полетам по приборам и тренировки. - Ред. - 313 - Тренажер Линка Рис. 286. Рис. 286. Тренажер Лжнка состоит из макета самолета, имеющего крылья и рули, и инструкторского стола, оборудованного радио, телефоном и записывающим прибором, ведущим точную запись вашего "полета". Макет самолета установлен на вращающемся и качающемся столе, смонтированном на неподвижном основании. Не думайте, что этим макетом самолета легко управлять. Он подвергается продольному и поперечному кренам, делает повороты, воспроизводит пикирование и кабрирование и может вращаться так быстро, что вы испытаете те же ощущения головокружения, что и во время полета в облаках. Макет можно также встряхивать, чтобы дать вам практикув работе при "болтанке". Собственно говоря, тренажер даже значительно менее устойчив и гораздо более чувствителен к органам управления, чем обычный самолет, так как тренироваться гораздо лучше на сверхчувствительном самолете, чем на тихоходном и более устойчивом. Макет самолета-тренажера соединен радио и телефоном со столом инструктора. По телефону последний дает вам разные команды и указания; - 314 - Рис. 287. "о радио вы принимаете сигналы радиомаяков, что позволяет вам, находясь в полной безопасности на земле, приобрести основательный опыт в полетах "ЯГ 1ГЗнается с про - эволюции - выпо - ПОВОРОТОВ направо и палево с постоянной скоростью. Вы делаете эти по воро~ва при открытом колпаке, затем под колпаком. Важным отделов: (tm)енирРовки"в этой стадии является выполнение точно Ра(tm)ных во времени разворотов без помощи "асов, путем "" заданного числа СвКТ*нажеР Липка оборудован всеми разнообразными приборами действие которых было объяснено на предыдущих страницах, и прежде чем законГть обучение, вам придется доказать свое уменье пользоваться каж-ГьЛив них как втихую, так ив бурную погоду п летать при помощи радио- %Тс%(tm)стГинструктора, обучающего бестолкового Джо, в начале урока кладется чистый лист бумаги. Каждый маневр, выполняе- - за - мый бестолковым Джо, каждая ошибка, которую, он делает, автоматически отмечаются на бумаге самопишущим прибором. Этот прибор, приводимый в действие электрическим моторчиком, двигается со скоростью около 2,5 мм в минуту, и когда он кончает работу, мы получаем запись черным по белому всего, что сделал бестолковый Джо. Урок на тренажере обычно продолжается около 30 мин., а нормальный курс обучения пользованию приборами требует в большинстве случаев 25 час. напряженного труда. НАБОР ВЫСОТЫ. ВЫРАВНИВАНИЕ САМОЛЕТА. СПУСК Полет в облаках начинается еще до того, как вы оторветесь от земли. Вам уже известно, как вы должны перед взлетом отрегулировать ваше радиооборудование и прочие приборы, но я не могу не подчеркнуть еще раз, что от точности этой регулировки в значительной степени зависит успех или неуспех вашего полета. На одном только моторе вы должны перед взлетом выполнить не менее 15 действий, и это после тщательной проверки запаса горючего и смазочного. Сюда относятся установка восьми органов управления винтомоторной группой, заливка, пуск и прогревание, но не включена еще регулировка специальная, которую приходится производить при особых атмосферных условиях. Чтобы бестолковому Джо не приходилось слишком полагаться на свою замечательную память, привожу список органов управления винтомоторной группой, требующих установки перед взлетом: 1) Кран подачи горючего - в положение "открыт" (для взлета не забудьте открыть кран бака с горючим надлежащего октанового числа, так как при этом вам требуется горючее с более высоким октановым числом, чем при последующем полете на крейсерской скорости). 2) Выключатель зажигания - в положение "выключен" (рано или поздно бестолковый Джо забудет это сделать). 3) Дроссель - на 700-800 оборотов в минуту. 4) Винт с поворотными лопастями - на "малый шаг". Винт постоянного числа оборотов - на "взлет". 5) Подогреватель воздуха для карбюратора - в положение "выклю-ч е н". 6) Регулятор давления во всасывающем трубопроводе - на давление при взлете. .'.-.. 7) Заслонка масляного радиатора - в положение "закрыта". - 316 - 8) Указатель состава смеси - в положение "включено" Вот еще несколько других советов, которым полезно следовать перед взлетом. !Не допускайте чрезмерной заливки мотора. Если вы слишком сильно зальете его, откройте дроссель и проворачивайте мотор стартером, пока цилиндры не очистятся. Затем снова прикройте дроссель на 700-800 об/мин, (при этом зажигание, конечно, должно быть выключено). Прогревая мотор, держите 1200 об/мин., пока температура масла не дойдет до 15° С, и держите дроссель открытым на указанные для крейсерской скорости давление во всасывающем трубопроводе и число оборотов в минуту, пока не проверите каждое магнето и давление горючего и масла. Никогда не взлетайте, если температура головок цилиндров выше 205° или ниже 120° 0. Мне нечего говорить вам о том, что для взлета следует ставить самолет носом против ветра, но, так как ветер иногда отказывается считаться с расположением аэропорта, вам иногда придется испытывать трудности взлета при боковом ветре. Если вы летите на многомоторном самолете, уменьшите мощность мотора на подветренной стороне так, чтобы избыток тяги винтов на наветренной стороне компенсировал давление ветра на хвост самолета. Это особенно важно во время разбега по земле с небольшой скоростью, прежде чем вы приобретете скорость, необходимую для взлета. Бестолковый Джо старается разрешить задачу взлета при боковом ветре, зажимая тормоза и открывая дроссель полностью в надежде на то, что, чем больше шума, тем скорее он оторвется от земли. Однако этот технический прием так же действителен, как если бы вы попытались тронуться с места на автомобиле по песчаному грунту, дав полный ход вперед вместо того, чтобы постепенно повышать скорость. Если вы думаете, что есть опасность встретить условия обледенения, обязательно установите подогреватель воздуха в карбюраторе так, чтобы он давал максимальную температуру смеси +2° С или при карбюраторах некоторых типов - максимальную температуру поступающего в карбюратор воздуха +32° 0. Так как скорость самолета увеличивается быстрее, когда он в воздухе, не катитесь по земле при разбеге дольше, чем это, безусловно, необходимо. После отрыва от земли вы увидите, что высокая скорость полезнее, чем большая высота; поэтому, прежде чем начать набирать высоту, постарайтесь развить возможно большую избыточную скорость. Эта мера предосторожности пригодится вам, если один из моторов откажет при взлете, так как вы сможете поддержать необходимую скорость полета, несмотря на то, что один из ваших моторов вышел из строя. - 317-• Рис. 288. _ Набирая высоту, отрегулируйте давление во всасывающем трубопроводе соответственно номинальной мощности вашего мотора, а число оборотов в минуту приведите в соответствие с давлением во всасывающем трубопро- - 318 - воде. Тогда вы можете получить от мотора желаемую номинальную мощность для набора высоты. Если ваш самолет снабжен винтом изменяемого шага с двумя положениями лопастей, установите его на малый шаг, пока мотор не превысит номинального числа оборотов в минуту. Смесь регулируйте по указателю состава смеси. Поднявшись на крейсерскую высоту полета, действуйте так же, как было указано мною для набора высоты, регулируя мощность мотора для крейсерской скорости. Во время снижения обогащайте смесь по мере потери высоты. Рис. 288. Этот рисунок показывает приемы набора высоты и выравнивания самолета на высоте по приборам. Набрав желаемую высоту В, начните выравнивать самолет на высоте С и продолжайте, как указано в Д Е и F, заканчивая выравнивание установкой стабилизатора, как показано в Q. Помните, что воздушная скорость самолета как в этой, так и во всякой другой стадии полета, регулируется рулем высоты. Для горизонтального полета держите самолет в пределах 30 м выше или ниже заданной высоты полета. Если вы выйдете за эти пределы, ваш полет нельзя будет считать строго горизонтальным. Подход без снижения к месту назначения с последующим быстрым снижением сокращает время полета, но может вызвать некоторые неприятные ощущения. Эти неприятные ощущения происходят не от скорости, с которой вы снижаетесь, а от быстрого изменения атмосферного давления при переходе в более низкие слои воздуха. Вертикальная скорость, с которой вы должны набирать высоту или снижаться, чтобы сохранить равномерное изменение атмосферного давления, указана в следующей таблице для высот до 9 000 м. Таблица 2 ИЗМЕНЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНОЙ СКОРОСТИ ПОДЪЕМА ИЛИ СНИЖЕНИЯ ДЛЯ РАВНОМЕРНОГО ИЗМЕНЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ Высота в м Стандартное давление в мм В е р тик а л ь н а я скорое т ь в MJce к 0 760 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 1 500 6Я4 1,1 2,3 3,5 4,7 5,8 7,0 3000 525 1,3 2,7 4,1 5,0 6,7 8,1 4500 433 1,6 3,2 4,8 6,4 8,3 10,1 6000 353 1,9 3,8 5,7 7,7 9,6 11,6 7500 ?87 2,2 4,5 6,7 9,0 11,4 13,7 9000 230 2,6 5,0 8,1 11,0 13,4 16,3 - 319 - Расстояние и время в зависимости от скорости спуска Рис. 289. Из этих цифр вы видите, что для того, чтобы поддерживать равномерное изменение атмосферного давления при снижении, вы начинаете снижаться с большей вертикальной скоростью, а затем постепенно уменьшаете эту скорость по мере приближения к месту посадки. Рис. 289. Этот рисунок показывает влияние, которое оказывает на воздушную скорость самолета кинетическая энергия (выраженная в лошадиных силах), развиваемая весом самолета при различных скоростях снижения. Вес самолета меньше влияет на потенциальную мощность, чем скорость снижения. Чем больше скорость снижения, тем больше добавочная мощность и, следовательно, тем больше поступательная скорость самолета. На этом рисунке показаны два самолета А и Б, снижающиеся с высоты 4 000 м на участке в 640 км. Самолет А начинает снижаться со скоростью 0,5 м/сек, пролетев горизонтально 75 км. Самолет В начинает снижение со скоростью 2 м/сек, пролетев горизонтально 480 км. Все расстояние в 640 км самолет А пролетит в несколько большее время, чем самолет В (оба самолета транспортные, двухмоторные, общим весом 11 т каждый, с моторами, развивающими 550 л. с. каждый в течение всего полета). Задача на снижение в конце главы даст вам сравнение мощности, скорости и времени для обоих самолетов. Ловя мяч, вы упреждаете мяч; при полете по приборам упреждайте приборы. - 320 Рис. 2SO. ПОСАДКА ИЗ ОБЛАКОВ ПО ПРИБОРАМ Прежде чем пытаться совершить посадку сквозь облака по приборам, вы должны убедиться в том, что в аэропорте, в котором вы намереваетесь сесть, имеется достаточный потолок. Если этот потолок - минимальный, допускаемый правилами передвижения по воздуху, вам придется подходить к аэропорту на небольшой высоте, ориентируясь по равносигнальным зонам радиомаяков, которыми вы теперь умеете пользоваться после наших объяснений. Приемы подхода к различным аэродромам меняются в зависимости от окружающей их местности и от местных условий, и вы должны хорошенько ознакомиться со свойствами аэродрома и условиями подхода к нему, прежде чем пытаться совершить на нем посадку; эти сведения вы можете получить из карт воздушных путей 1 и по радио во время полета (все самолеты, летающие по приборам, обязаны иметь по закону на борту но меньшей мере радиоприемник). Рис. 290. Предположим, что вы совершаете посадку в аэропорту, при подходе к которому вы обязаны пройти через конус молчания радиомаяка на высоте 600 м (по прибору), а затем, при окончательном снижении, еще раз на высоте 250 м. Первой вашей заботой при подходе по равносиг-нальной зоне будет: установить стабилизатор или триммеры руля высоты 1 У нас для этих целей служат аэролоции. - Ред. 21 Полеты в облаках - 321 - Крейсерская скорость •Небольшой угол атаки • Опустить _rfp| шасси {приманю вЗ км D jim аэродрома) U Уменьшенная крейсерская скорость Увеличенный уем атаки Винт -^=3 яа палый шаг Г* Дальнейшее уменьшение скорости Дальнейшее увеличение угла атаки Как в-Св РИС. 291. так, чтобы самолетом было легко управлять в случае "болтанки", что позволит вам сосредоточиться на удержании направления и высоты. Предположим, что вы подходите к аэропорту по северо-восточной равно-сигнальной зоне радиомаяка, держась на высоте по прибору 600 м. Пролетев через конус молчания (который вы, как вам известно, определяете по внезапному усилению громкости сигнала, следующему за этим молчанию и вторичному, еще более заметному усилению звука), вы начинаете снижаться со скоростью, предположим, 2,5 м/сек до высоты 300 м. В этой точке вы делаете "ориентирующий" разворот (см. рис. 257) и уменьшаете вертикальную скорость снижения, регулируя стабилизатор или триммеры так, чтобы самолетом можно было управлять, почти не касаясь штурвала. Пройдите через конус молчания на высоте 250 м, затем сразу убавьте мощность моторов и снова начните снижаться со скоростью 2,5 м/сек, держа направление на аэропорт. В этой стадии снижения вас интересуют воздушная скорость и фактическая высота над землей. Если, снизившись на минимальную, разрешенную правилами эксплоатации высоту, вы не увидите земли, вы должны набрать высоту и дожидаться указаний по радио. Но, если условия благоприятны для посадки, продолжайте снижаться и окончательно подходите к летному полю против ветра. Рис. 291 и 292. На этих рисунках показаны отдельные стадии вашего окончательного подхода к аэропорту. Сперва уменьшите скорость, все еще летя горизонтально. Затем установите винт на малый шаг или на номиналь- - 322 - •• --^,-',,,А-. , ......lautxada---_>___, Примечание: Стрости взяты произвольно,т.к. дни различны для различных самолетов Рис. 292. нов число оборотов в минуту и выпустите шасси, как показано в положении В. Продолжайте уменьшать воздушную скорость примерно до 150 км/час; удерживайте эту скорость рулем высоты и отрегулируйте горизонтальное оперение (Си D]. Теперь вы установили направление полета и уравновесили самолет. Если ваш самолет снабжен закрылками, прикройте дроссель, опустите закрылки на разрешенной правилами эксплоатации воздушной скорости (Е), еще больше убавьте мощность мотора, сохраняя необходимую для самолета данного типа скорость при снижении, и начните постепенно терять высоту. Во время последней стадии подхода (G) удерживайте скорость рулем высоты и идите на посадку. Скорость, необходимая в этой стадии подхода, З2лисит от нагрузки самолета. От вашего уменья снижаться сквозь облака зависит, доведется ли вам летать еще раз. 21* ЗАДАЧА НА СНИЖЕНИЕ (По рис. 289) 2 мотора по 550 л. с. на крейсерской скорости. Полетный вес 11 т Самолет А Самолет В Скорость снижения.....................0,5 ле/сек 2 м/сек Потенциальная мощность.................. 73 л. с. 293 л. с. (скорость снижения (м!сек) X -- 000 (полетный вес в кг)~\ _ . j Теоретическая мощность (без потерь на винты).........92 л. с. [потенциальная мощность] L 0,8J Полная эффективная мощность моторов ..........1100 л. с. Мощность при снижении (теоретическая)..........1192 л. с, Процент увеличения скорости при снижении (1).......102,6 % V V "g.100-=102,6% Ц. loo=110% Воздушная скорость на высоте 4 000 м при 1100 л. с..... 291 км\ча.с Воздушная скорость на высоте 2000 м при 1100 л, с. (~1\ . . . 278 к-и/чае Средняя воздушная скорость при снижении -= (1) х (2) . . . . 285 км/час Продолжительность снижения (3).............. 120 мин. Расстояние, пройденное во время снижения........• 565 км Расстояние, пройденное в горизонтальном полете до снижения 75 км Продолжительность горизонтального полета со скоростью 291 KMJ40.C (4)...................... 15 мин. Общее время полета на 640 км (3)+(4)........... 135 мин. 366 л. с. 1 100 л. с. 1466 л. с. -Ю-/в 291 км/час 278 км\час 306 км\час 30 мин. 160 км 480 км 99 мин. 129 мин. Только овладев своей приборной доской, как хороший пианист овладевает клавиатурой, вы сможете успешно летать в облаках. Шч • ' • •' Глава XXVI АСТРОНОМИЧЕСКАЯ НАВИГАЦИЯ С увеличением дальности и высоты полета современного самолета, что в недалеком будущем позволит ему летать в субстратосфере, все большее признание получает астрономическая навигация как средство контроля пути самолета. Радиомаяки, радиомаркеры и земные ориентиры будут по-прежнему играть свою роль, но я думаю, что не пройдет много времени и астрономическая навигация будет считаться такой же необходимой для безопасности летчика, какой она в течение ряда веков является для мореплавателей. Так как астрономическая навигация скоро станет обязательным средством во время дальних полетов, я сейчас познакомлю вас и бестолкового Джо с основами этой науки. Астрономическая навигация заключается в определении позиционной линии (линии, на которой находился самолет в момент наблюдения) путем наблюдения солнца днем или в определении местоположения самолета путем наблюдения звезд ночью. Бестолковый Джо говорит, что он не верит в возможность определить положение самолета, летящего со скоростью 300 км/час, по каким-то светилам, находящимся от нас на расстоянии нескольких миллионов километров. Но он опять неправ. Положение самолета может быть определено с точностью до 10 км пеленгованием предметов, отстоящих от него на миллиарды километров. При достаточной практике место, полученное счислением, можно проверить по небесным светилам примерно за 3 мин. Чтобы получить направление на светило, вы производите некоторые наблюдения за ним с вашего фактического места, затем высчитываете не. которые величины для этого светила для произвольно выбранной на карте точки : и сравниваете и комбинируете результаты этих действий. В число величин, которые вы должны определить для светила, входят: его высота (угловое расстояние над горизонтом), склонение (угловое расстояние от 1 Так называемое приближенное место самолета. - Ред. - 325 - небесного экватора), часовой угол (угловое расстояние по небесному экватору между меридианом светила и меридианом наблюдателя) и азимут (угловое расстояние, обычно измеряемое от точки севера J по истинному горизонту, между меридианом наблюдателя и вертикальным кругом, на котором находится светило). Высота измеряется секстантом. Склонение и гринвичский часовой угол берутся из "Астрономического календаря". Азимут определяется при помощи астрономических навигационных таблиц2. Основное снаряжение для астрономической навигации состоит из секстанта, "Астрономического календаря", издаваемого ежегодно, астрономических навигационных таблиц и хронометра. От вас лишь требуется короткое знакомство с двадцатью или больше яркими звездами, выбранными так, чтобы охватить все видимое небо, и знание некоторых астрономических терминов и понятий. По сравнению со вселенной земля представляется маленькой точкой в пространстве. Если бы мы могли уменьшить солнце до размеров шара диаметром в 60 см и пропорционально уменьшить всю остальную вселенную, то земной шар был бы примерно равен по размерам маленькой горошине диаметром 5,6 мм, а ближайшая звезда находилась бы от него на расстоянии 13000 км. Однако для определения вашего места относительно земли вы должны сперва найти небесную широту и долготу бесконечно удаленного небесного тела, а затем определить положение этого тела не относительно микроскопического земного шара, а относительно еще более микроскопического предмета - вас самих. Рис. 293. С какой бы точки земного шара вы ни смотрели на небо, оно выглядит как огромная сфера, и мы легко можем представить себя находящимися на поверхности шара, расположенного внутри небесной сферы, на внутренней поверхности которой находятся звезды, солнце, луна и планеты. Как и на нашей земле, на этой сфере имеются некоторые невидимые условные точки и линии, позволяющие определять положение разных небесных светил. Некоторые из этих ориентиров, например небесные полюсы и небесный экватор, представляют собой просто проекции соответствующих земных ориентиров на небесную сферу и занимают на небе определенное положение. Другие - зенит, надир и истинный горизонт - изменяются с изменением положения наблюдателя. Точка небесной сферы, находящаяся в данный момент прямо у вас над головой, будет для вас зенитом. Прямо противоположная ей точка на другом небесном полушарии прямо 1 У нас азимут измеряется от точки юга. - Ред. 3 Или специальных графиков. - Ред. - 326 - .Северный лебесный полюс .,'•'•'. - Полярное / 4JL расстояние / \ Небесный экватор Истинный горизонт Небесная сфера Южный, небесный полюс Рис. 293. у вас под ногами называется надиром; линия, соединяющая эти две точки, проходит через центр земли. На равном расстоянии между зенитом и надиром небесную сферу опоясывает истинный горизонт, плоскость которого всегда пересекается под прямым углом с линией, соединяющей зенит с надиром. При помощи этих ориентиров вы можете определить некоторые данные, относящиеся к положению небесного светила. Вы можете определить его высоту, т. е. его угловое расстояние от истинного горизонта, и его зенитное расстояние, т. е. его угловое расстояние от зенита. Высота и зенитное расстояние светила не могут быть определены заранее, так как зенит и истин- - 327 * ный горизонт меняют свое положение каждый раз, как. мы меняем свое по -ложение на земном шаре. Но так как плоскость истинного горизонта составляет прямой угол с линией, соединяющей зенит и надир, высота светила всегда равна 90° минус зенитное расстояние, и обратно - зенитное расстояние всегда равно 90° минус высота. Пользуясь небесным экватором и небесными полюсами как ориентирами, вы можете определять полярное расстояние звезды, т. е. ее угловое расстояние от полюса, и ее склонение, т. е. угловое расстояние от небесного экватора. Так как положение полюсов и небесного экватора вполне определенно и не изменяется с изменением положения наблюдателя, как полярное расстояние, так и склонение светила в любое время могут быть опре, делены заранее. Вы найдете склонение солнца, луны, звезд и планет для любого месяца и часа в "Астрономическом календаре". Так как склонение плюс полярное расстояние равно 90°, полярное расстояние мы получаем, вычитая склонение из 90°. Как вы увидите из рисунка, склонение на небесной сфере соответствует широте на поверхности земли. Точка на поверхности земли, лежащая прямо под светилом, будет его "подзвездной точкой" или географическим местом светила Ч Если вы находитесь в географическом месте звезды, эта звезда будет у вас в зените, а прямая, проведенная от звезды к центру земли, пересечет поверхность земли в точке вашего стояния. В 9 час. вечера географическим местом какой-либо звезды может быть Нью-Йорк. Через несколько часов географическое место этой же звезды будет западнее, но на той же широте, что и Нью-Йорк. Проекции земных меридианов также используются в качестве ориентировочных линий на небесной сфере, но эти небесные меридианы вращаются вместе с землей, тогда как небесная сфера остается неподвижной. Представьте себе на минуту, что вы смотрите на небесную сферу из центра стеклянного шара, представляющего собой землю и размеченного параллелями широты и меридианами. По мере вращения шара вокруг своей оси вы увидели бы, как меридианы, проектирующиеся на небесную сферу, перемещаются в восточном направлении. Если вы заметите по часам время прохождения одного из этих меридианов через солнце, вы увидите, что промежуток между двумя последовательными прохождениями равен 24 час. Но, если вы заметите по часам время двух последовательных прохождений определенным меридианом какой-либо звезды, вы увидите, что промежуток между этими прохождениями равен 23 час, 56 мин. и 3,33 сек, Эта разница между I Ида "полисом освещении". - Ред. -- 328 - Северный небесный полюс Звезда Небесный знвагт Эклиптика Солнце Точка весеннего равноденствия Южный небесный полюс Точна весеннего равноденствия промежутками прохождения меридиана через солнце и через звезду происходит от того, что земля не только вращается вокруг своей оси, но и обращается по орбите вокруг солнца. Вследствие движения земли вокруг солнца вы видите звезды на один раз в году чаще, чем солнце. Р и с. 294. Если бы вы могли оставаться в центре стеклянного шара целый год, вы увидели бы, что солнце как будто движется на небесной сфере по определенному пути и что два раза в год - %%[\ один раз в начале весны, другой раз в начале осени - путь солнца пересекает экватор. Путь солнца по небу называется эклиптикой, а точка, в которой солнце пересекает экватор весной, называется "точкой весеннего равноденствия". Точкой весеннего равноденствия пользуются для определения прямого восхождения светила - величины, которая в сочетании со склонением позволяет установить положение небесного _- Рис тела на небе так же, как дол- 295! гота в сочетании с широтой определяет положение какого-нибудь места на поверхности земли. Прямым восхождением называется угловое расстояние светила от точки весеннего равноденствия, измеренное в восточном направлении по экватору. Подобно склонению, прямое восхождение светила в любое данное время Меридиан светила Северный небесный (круг склонений светила) полюс Небесный экватор Небесный гринвичский меридиан Отрицательное или нннное склонение Звезда Точка весеннего равноденствия /Отный небесный полюс Прямое восхождение, склонение и часовой угол - 329 - может быть определено заранее и указывается для солнца, луны, звезд и планет в "Астрономическом календаре". Прямое восхождение дается не в градусах, минутах и секундах, как склонение, а в часах, минутах и секундах, причем час дуги равен 15°. Рис. 295. Для астрономической навигации вам понадобятся четыре небесных меридиана. Это - Гринвичский небесный меридиан; меридиан, проходящий через точку весеннего равноденствия (начальный круг склонений); меридиан, проходящий через наблюдаемое светило (круг склонений светила) и ваш собственный меридиан, т. е. меридиан, проходящий через ваш зенит. Эти и все остальные меридианы делятся на две части: верхнюю, находящуюся выше истинного горизонта, и нижнюю, находящуюся ниже его. Как вы знаете, гражданские сутки состоят из 24 час. и считаются с момента, когда среднее солнце пересекает нижнюю часть Гринвичского меридиана. Вследствие того, что земля обращается вокруг солнца с переменной скоростью, кажется,будто солнце обращается с переменной скоростью вокруг земли. Так как невозможно синхронизировать хронометре неравномерным кажущимся движением солнца (истинным солнечным временем), гражданское время основано на обращении вокруг земли воображаемого "среднего" солнца. Истинное солнечное время считается от момента пересечения центром истинного солнца нижней части Гринвичского меридиана. При астрономических навигационных расчетах часто приходится превращать гражданское время, т. е. время, по которому поставлены ваши часы или хронометр, в истинное солнечное время, что делается при помощи "Астрономического календаря". Звездные сутки имеют продолжительность 23 час. 56 мин. и 3,33 сек. по среднему солнечному времени и считаются с момента, когда точка весеннего равноденствия пересекает верхнюю часть Гринвичского меридиана. Звездные сутки делятся на 24 звездных часа. Прежде чем решить задачу по астрономической навигации, ориентируясь по какой-либо звезде, вы должны знать: гринвичское звездное время (в скольких звездных часах меридиан точки весеннего равноденствия отстоит от верхней части Гринвичского меридиана); гринвичский часовой угол (в скольких звездных часах, звезда находится от Гринвичского меридиана) и часовой угол [в скольких часах звезда находится от меридиана вашего условно выбранного места (приближенного места самолета)]. Гринвичское звездное время получается по звездному хронометру. Гринвичский часовой угол получается вычитанием прямого восхождения звезды из гринвичского звездного времени. Если гринвичское звездное время меньше прямого восхождения, то до вычитания из него прямого вос- - 330 - Зенит Азимут <>' хождения к нему прибавляют 24 час. Часовой угол получают путем сложения восточной долготы вашего места, выраженной в часах, с гринвичским часовым углом или путем вычитания из последнего вашей западной долготы. Так как долгота вашего места и является как раз одной из величин, которые вы хотите определить при 29В-помощи астрономической навигации, совершенно очевидно, что вы не можете найти часовой угол какого-либо небесного светила для вашего истинного места. Как будет объяснено ниже, часовой угол может быть определен только для условного (приближенного) места. Рис. 296. Одной из коор- f"?: динат небесного тела, применяемых в астрономической навигации, является азимут. Азимутом называется угол между окружностью, проведенной через зенит, светило и надир, и меридианом места наблюдателя. Азимут измеряется к востоку или западу от точки севера * на горизонте по дуге в \Ц-180° истинного горизонта и выражается так: N45°E, N32°b, N165°W, N59°W и т. п. Рис. 297. Географическим местом небесного светила называется, как вы помните, точка на земной поверхности, находящаяся отвесно под 1 У вас от точки юга. - Ред. - 331 - светилом в данное время. Так как высотой светила называется его угловое расстояние от горизонта, то высота звезды в ее географическом месте всегда равна 90°. Если вы удалитесь от географического места настолько, что звезда окажется на вашем горизонте, высота ее будет равна нулю. Наблюдаемая с какого-либо места, лежащего между этими двумя точками,' звезда будет иметь высоту больше нуля, но меньше 90°. Так как изменение высоты звезды на 1 мин. (Г) вызывается перемещением наблюдателя на! морскую милю (1,85 км), то при вашем удалении на 60 морских миль от географического места звезды высота ее уменьшится на 1° при условии, что земля имеет форму правильного шара. Если бы вы находились в 120 морских милях к северу, востоку, югу или западу от географического места звезды, ее высота равнялась бы 88°. В 2 700 морских милях от географического места звезды ее высота равнялась бы 45°. В 5 400 морских милях она была бы у вас на горизонте, а на расстоянии более 5 400 морских миль от географического места звезда была бы ниже вашего горизонта. Если вам известно географическое место небесного светила и вы определите его высоту, вы можете построить на земном глобусе окружность (круг равных высот), в одной из точек которой вы находитесь. Поставьте острие циркуля в географическое место звезды и опишите из нее окружность радиусом, равным 90° минус наблюденная высота небесного тела, превратив угловую величину в морские мили и взяв полученное расстояние в масштабе глобуса. С любой точки этой окружности ваша звезда будет иметь наблюденную вами высоту. В любой точке, лежащей ближе к географическому месту светила, высота звезды будет больше; в любой точке, лежащей дальше от географического места, высота звезды будет меньше. Рис. 298. Наблюдая два небесных светила, географические места которых вам известны, вы можете получить не только окружность, но и две определенные точки, одна из которых и будет вашим местом в момент наблюдения. Для этого вы выбираете два небесных светила, отстоящих одно от другого на несколько десятков градусов, измеряете их высоты, и для каждого описываете окружность, как сказано выше. Эти две окружности пересекутся в двух точках, А и В, как показано на рисунке. Вы знаете, что с любой точки одной из окружностей вы будете видеть одну из звезд на измеренной вами высоте. Вы знаете также, что с любой точки второй окружности вы будете видеть другую звезду на измеренной вами ее высоте. Но только в двух точках, А т В, вы можете видеть обе звезды на обеих измеренных вами высотах. Поэтому в момент наблюдения вы должны были находиться либо в точке А либо в точке В. Найдите на карте, где в данном случае находятся эти две точки. Одна из них находится на берегу Мексикан- - 532 - ского залива, другая в южной части Тихого океана. Никто, даже бестолковый Джо, не может запутаться настолько, чтобы не суметь определить, в которой из этих двух точек он находится. Определение вашего места на поверхности земли по двум кругам высот было бы простым делом, если бы не одно затруднение. Так как для изменения высоты звезды на 1° надо переместиться на 60 морских миль и так как расстояние между выбранными вами двумя звездами может измеряться большим числом градусов, то вам пришлось бы описывать окружности на карте, изображающей большую часть земной поверхности. Если бы вы выбрали две звезды, одну с высотой 88°, другую с высотой 58°, вам пришлось бы описывать круги равных высот радиусами, равными в соответствующем масштабе 120 и 1920 морским милям. Пересечение этих окружностей показало бы вам, где вы находитесь относительно всей поверхности земли, но не могло бы показать вам вашего положения относительно какого-нибудь местечка в штате Нью-Джерси или Техасе. Чтобы обойти это затруднение, вы можете определить свое место, пользуясь для этого небольшой дугой окружности круга высот. Небольшую дугу очень большого круга можно, конечно, изобразить в виде прямой линии, так что для определения положения точки вы проводите не окружности, а прямые линии1. Эти линии можно получить только путем решения "астрономического треугольника". На случай, если бестолковый Джо забыл, что это такое, напомню, что "решить треугольник" - значит найти значения всех его сторон и углов, когда известны значения некоторых из них. Рис. 299. Вершинами астрономического треугольника являются полюс небесной сферы, зенит (проекция положения наблюдателя на небесную сферу) и светило. Одна сторона его равна зенитному расстоянию (90° минус высота звезды); другая сторона равна полярному расстоянию (90° минус склонение), а третья равна 90° (угловое расстояние от экватора до полюса) минус земная широта наблюдателя. Интересующими вас углами будут угол при зените, другими словами, азимут, и угол при полюсе, равный часовому углу (угловому расстоянию в часах между небесным меридианом светила и меридианом наблюдателя). 0 вашего фактического места вы можете определить две стороны треугольника - зенитное расстояние и полярное расстояние. Первую получают, измеряя высоту звезды секстантом и вычитая эту высоту из 90°. Вторую получают, найдя склонение звезды по "Астрономическому календарю" и вычитая его из 90°. Вы не можете получить третью сторону треуголь- 1 Это позиционные линии или так называемые "линии Сомнера". - Ре д. - 333 - Азимут^ Зе\ит Гринвичский верхний меридиан Склонение Истинный еоризонт Надир Астрономический треугольник Рис. 299. ника, так как вы не знаете своей широты. Вы не можете получить часовой угол, так как не знаете своей долготы, и не можете получить азимут звезды. Итак, с вашего фактического места решить треугольник невозможно. Теперь посмотрим, что случится, если вы выберете на карте какую-нибудь условную точку Ч Вы можете получить сторону треугольника, равную "90° минус широта", так как вы знаете широту условного места. Полярное расстояние вы уже знаете из "Астрономического календаря". Вы можете получить часовой угол, так как теперь вы знаете долготу выб- 1 Так называемое "приближенное место самолета". - Ред. - 334 - ранного вами условно места, а азимут вы можете вычислить по таблицам. Имея эти величины, вы можете решить треугольник и вычислить третью сторону, которая, будучи равна "90° минус высота", дает вам высоту звёзды. Двумя важными величинами, которые вам нужно знать для получения позиционной линии вашего места, будут азимут и высота звезды в условно выбранном вами месте. Чтобы получить йозиционную линию вашего места посредством астрономического треугольника, вы должны действовать так: 1. Возьмите свой секстант (рис. 300) и измерьте высоту небесного тела. 2. Посмотрите на часы и точно заметьте время, в которое вы произвели наблюдение. 3. Выберите на карте какой-нибудь пункт, в районе которого вы, по вашему мнению, находитесь. 4. Для момента наблюдения по гринвичскому времени найдите часовой угол и выберите склонение из "Астрономического календаря". 5. Рассчитайте высоту звезды для выбранной точки. 6. Рассчитайте азимут'звезды для выбранной точки. 7. Сравните вычисленную высоту звезды для выбранной точки с наблюденной высотой ее в вашем фактическом месте. Теперь проведите на карте линию через условно выбранную точку в направлении азимута светила. Эта линия - радиус окружности, на которой находится ваше место, - будет составлять прямой угол с позиционной (сомнеровой) линией, которая, как вы помните, представляет собой небольшую часть окружности. На линии азимута отложите разность высот, выраженную в морских милях, и проведите под прямым углом позиционную (сомнерову) линию для вашего места. Разность высот откладывается по направлению к светилу от условно выбранной точки, если наблюденная высота больше вычисленной, и в противоположном направлении, если наблюденная высота меньше вычисленной. Повторив те же расчеты для второго светила, вы можете получить вторую линию вашего места, а на пересечении их получите ваше место. Рис. 300. Опыт показал, что наиболее практичным для применения на самолетах является секстант с уровнем вроде показанного здесь прибора Бауша и Ломба. Этим секстантом пользовались многие известные летчики в дальних перелетах. Высота звезды измеряется от горизонта, но вследствие тумана, темноты и т. п. вы не всегда будете располагать видимым горизонтом в то время, когда вам нужно произвести наблюдение. Секстант должен давать какой-то фиктивный горизонт, которым вы могли бы пользоваться для ориентировки. - 335 - Выключатель Светофильтр Мтовичек для вращения главного зеркала Шкала и индекс для отсчета измеренных высот. Ручка регулировки пузырька уровня Навинчивающаяся крышка,закрывающая батарейку для электролампочки Самолетный секстант с уровнем Рис. 300. -,.... ? Этот искусственный горизонт создается круглым уровнем. Когда инструмент находится в горизонтальном положении, пузырек уровня устанавливается в кружке, выгравированном в центре поля зрения секстанта. При измерении высоты небесное тело приводится в положение, совпадающее с центром пузырька. Вы не должны думать, что, изучив это краткое изложение основ астрономической навигации, вы уже настолько квалифицированы, что можете вести свой самолет по небесным светилам. Во-первых, этот очерк дает вам только начальные понятия об астрономической навигации. Подробное - 336 - рассмотрение вопроса о гражданском и звездном времени и их отношении к часовому углу потребовало бы обширной главы. Во-вторых, я ограничился только тем, что рассказал вам кое-что о том, как пользуются звездами. Хотя солнце, луна и планеты используются в общем таким же образом, ко вы должны применять указанные мною принципы, учитывая особенности движения этих небесных светил. В-третьих, даже если бы я сообщил вам все подробности относительно астрономической навигации, включая сюда подробное описание секстанта и его действия, вы все же не могли бы сколько-нибудь точно и быстро проверить свое положение, не имея большой практики. Вы понимаете, что изучение всех основ плавания по книжке еще не может дать вам квалификацию опытного пловца. Как я и говорил вначале, единственная цель настоящей главы - послужить введением в основы, на которых построена астрономическая навигация, и дать вам и бестолковому Джо некоторое представление о том, как это старинное вспомогательное средство кораблевождения начинает оказывать ценную помощь при аэронавигации. До сих пор большую роль в жизни государств играл тоннаж морских флотов. В наши дни заметное влияние на положение государства будет иметь общая площадь крыльев, помноженная на нагрузку на крыло. 22 Полеты в облаках . <Глава XXVII НЕКОТОРЫЕ МЫСЛИ ОБ АВИАЦИИ Большинство полетов совершается на высотах от 600 до 4 000 м. Причина столь низкой высоты полетов заключается в неприятных ощущениях, испытываемых человеком от недостатка кислорода на более значительных высотах, и в том, что в настоящее время большая часть самолетов и моторов обладает лучшими летными данными именно на высотах в этих пределах. Но настанет день, когда полеты без посадки на расстояния более 5 000 км станут нормальным явлением и будут происходить в субстратосфере и даже в стратосфере на высоте примерно 11000 м. Это увеличение высоты полета становится возможным не только благодаря усовершенствованию конструкций самолетов, но и благодаря применению таких моторов, которые оборудованы нагнетателями с несколькими ступенями скоростей. Например, первая ступень нагнетателя мотора Райт "Циклон" с передаточным числом 7 :1 доводит его расчетную высоту до 1800 м; при второй ступени с передаточным числом 10:1 расчетная высота мотора доходит до 4 560 м. Современем в нагнетатели будут внесены дальнейшие усовершенствования, которые еще увеличат расчетную высоту. Другим усовершенствованием, имеющим огромное значение для вас, явится такая конструкция карбюратора, которая обеспечит его от обледенения, представляющего до сих пор одну из серьезнейших задач, с которыми приходится сталкиваться летчику при полетах в облаках. Для полетов в субстратосфере существенно важное значение имеют более тщательное исследование верхних слоев атмосферы и прогноз погоды на более продолжительное время. До сих пор при составлении карт погоды данные о состоянии верхних слоев атмосферы обычно добываются посредством полета самолета, снабженного самолетным метеорографом. Данные, доставляемые этим самолетом, служат основой анализа и предсказания погоды. Но эти данные добываются на высотах, не превышающих 5 000 - 6 000 м, так что этим способом мы не можем получать сведе- - 338 - ния о состоянии более высоких слоев воздуха. Однако эти более высокие слои дают чрезвычайно ценные данные, повышающие точность прогноза погоды. Чем больше высотных метеорологических станций мы будем иметь в данном районе, тем больше сведений о состоянии атмосферы будет в нашем распоряжении, и метеорологи получат больше данных для обработки. Рис. 301. Одним из новейших приборов для получения данных о состоянии верхних слоев воздуха является радиометеорограф, сконструированный Бюро стандартов. До последнего времени радиометеорографы были не вполне удовлетворительными ввиду высокой стоимости, ошибок в калибровке, возникающих в процессе перевозки, повреждения и неисправности отдельных частей механизма. В новой конструкции радиометеорографа эти недостатки устранены. Он представляет собой крошечный радиопередатчик, укрепленный на шаре-зонде, выпускаемом с метеорологической станции; будучи целиком основан на радио, он не содержит часовых механизмов, : точность действия которых страдает от низких температур. По мере того>: как прибор проходит через различные слои атмосферы, он автоматически-передает по радио барометрическое давление, температуру и влажность Рис. 301. 22* - 339 - Передатчик радиометеорографа барометрический выключатель метеорографа Коробка Види Ваяоаш Метеорограф Термометрическая трубка Рис. 302. воздуха и может также записывать высоту и толщину облаков. Другими словами, маленький радиопередатчик передает все необходимые сведения с такой же точностью, с какой они добывались бы самолетом, оборудованным для исследования верхних слоев воздуха. Выяснилось, что в настоящее время точность этого нового метода исследования верхних слоев атмосферы достигает 1°/0, т. е. достаточна для практического применения 1. Рис. 302-306. Радиометеорограф состоит из нескольких частей. Миниатюрный передатчик (рис. 302) работает от батареи сухих элементов на незатухающей волне. Передатчик соединен с "барометрическим выключателем" (рис. 303), который мы назвали бы "нервной системой" радиометеорографа. Метеорограф (рис. 304) имеет комплект волосков, реагирующих на изменения влажности, и термометрическую капиллярную трубку. Радиометеорограф в собранном виде представлен на рис. 305 (вид сбоку) и 306. Весь прибор заключен в легкий ящик со стенками из волнистого металла, подвязываемый к шару. Для приема сведений, передаваемых передатчиком, необходим специальный приемник, настроенный на волну передатчика. Этот приемник находится на метеорологической станции, где все данные автоматически записываются по мере поступления на специальные диаграммы. Рис. 303. Рис. 304. 1 У нас широко применяются радиозонды конструкции проф. П. А. Молчанова. - Ред. - 340 - * * * Рис. 305. ВидсЬяку Радиометеорограф в собранном надо Независимо от степени точности, с какой метеоролог предсказывает погоду, он, безусловно, не может предугадать силу вертикальных потоков воздуха, которые вы встретите при полете в облаках или в более или менее бурных районах. Опыт показал, что во время полета в сильную грозу самолет может быть в течение очень короткого времени поднят или сброшен вниз на 1000 м и больше вертикальными потоками воздуха. Это не только причиняет большие физические неудобства летящим на" самолете, но и подвергает самолет сильным перегрузкам. Хотя вы не всегда можете избежать полета через грозовые районы, вы можете ослабить "болтанку", изменяя скорость полета. Когда вас поднимает вертикально вверх, это значит, что воздушная масса, окружающая ваш самолет, имеет вертикальное движение. Если вам удастся достаточно быстро уменьшить относительную * */ вертикальную скорость вашего подъема, опускаясь в поднимающемся потоке воздуха, вы заметите, выйдя из вертикального потока, что самолет с меньшей силой ударится об окружающий воздух. Напротив, если воздушная масса имеет нисходящее движение, заставляя самолет терять высоту, поднимайтесь в опт- Рис. 306. Вид сверху Радио -л'гтеорограф ii собранном виде •341 - Акселерометр Рис. 307. Ли агралт л)а ipoi аачь и ахи - На дамыа слект 0 --- temp аФ-'о - Ин ррплрс СНЫ8 к, W" т имеем Неам яЗыит, Сияя "Ю: ТО'Я"М нет вые ^• "- --- ' ^ / \ ;. / / " \ -Л| I N / s \ 1 \ г / ^*\ \ Л Г Л S \ \ \ in > 1 \ Л / \ U л Л ю '/ V 3 ч s\\ 46 00 20 00 т ^ а 6 30 5 ТО " ю 31 ТО скающейся воздушной массе, увеличив мощность мотора. Р и с. 307. Акселерометр указывает вам силу вертикальных перемещений самолета п дает вам величину действующего положительного и отрицательного ускорения, а также максимальное ускорение, имевшее место во время полета. Эти данные представляют ценность не только во время, но и после полета, так как они показывают, подвергался ли самолет необычным напряжениям (перегрузкам); если подвергался, то необходимо более тщательно осмотреть все части самолета после посадки. Длина юлн в миллимикроны Рис. 308. * * * Летите ли вы в облаках или вне облаков, ваши глаза подвергаются действию световых лучей, попадающих на сетчатую оболочку и вызывающих напряжение зрения. Это напряжение вызывается как непосредственным освещением, так и светом, отраженным от верхней поверхности облаков, и ведет к нервному переутомлению. Поэтому полезно во время полета защищать глаза какими-нибудь очками, обеспечивающими наилучшую видимость, но в то же время поглощающими фиолетовые и ультрафиолетовые лучи. Р и с. 308. Эта диаграмма показывает, в какой мере ослабляются фиолетовые и поглощаются ультрафиолетовые лучи при пользовании специальными стеклами Рей-Бэн, которые, повидимому, дают вполне удовлетворительные результаты. 342 - : Рис. 309. Защищать глаза от перенапряжения необходимо, но очки, которые вы носите, ни в коем случае не должны искажать или замутнять видимое вами, как показывает фиг. А. Глаза являются одним из важнейших полетных приборов, и все "показания", даваемые ими, вам необходимы. Какие бы очки со стеклами, уничтожающими блеск, вы ни носили, эти стекла обязательно должны быть шлифованы и полированы, что обеспечивает их наилучшее действие. Р и с. 310. Контролер полета изображенного здесь типа записывает воздушную скорость, вертикальные ускорения и высоту во время полета. Этот прибор особенно полезен, если в вашем ведении находится несколько самолетов, так как он позволяет вам после их группового полета изучать и сравнивать правильность их работы на разных высотах. Кроме перьев, записывающих высоту, ускорения и воздушную скорость, контролер полета может быть снабжен перьями для регистрации других сторон работы самолета, например использования автопилота или радио, так что его запись становится как бы фотографическим снимком всего полета. Мутное изображение через плохое стекло 4 В Четкое изображение через хорошее полированное стекло Рис. 310. 343 - Кабина истребителя Нертисс "Хоук" 75 Рис. 311. Гражданский самолет является отпрыском военного самолета, развившегося во время мировой войны в результате суровых испытаний. Впервые самолет был использован для военных целей во время Балканской войны 1912 г. Тогда он еще не был смертоносным оружием, но у всех государств Рис. 312. открылись глаза на возможность его военного применения при условии внесения в него необходимых усовершенствований. К началу мировой войны самолет стал уже составной частью вооружения всех важнейших стран. Интересно проследить, какие огромные усовершенствования внесены в военные самолеты с того времени. Метод использования самолета изменился лишь незначительно, но боеспособность современного военного самолета больше уже не ограничивается неблагоприятными атмосферными условиями и отсутствием необходимых приборов. Радиус действия военных самолетов увеличился во много раз, и в наши дни их скорость больше чем вдвое превышает скорость их предшественников. Рис. 311-315. Кабина современного истребителя отличается от кабины транспортного самолета общим расположением приборной доски и принадлежностей, что объясняется предъявляемыми к нему специальными военными требованиями. На современном истребителе перед летчиком должно быть место для двух и более пулеметов, тогда как на прежних истребителях имелось место только для одного, самое большее - для двух пулеметов. У некоторых современных истребителей имеются пулеметы также в крыльях. Во время войны 7,6-мм пулеметы, установленные на истребителях" имели запас в 600 патронов и стреляли со скоростью 400-600 выстрелов в минуту при непрерывной автоматической стрельбе. Современные истребители, вроде показанного на рисунках, вооруженны 7,6-мм пулеметами, стреляющими через диск винта и выпускающими СОО - 900 пуль в минуту. Пулеметы, установленные в крыльях, обычно имеют запас около 500 патронов и скорострельность 1200 выстрелов в минуту. При установке на совре- - 345 - Рис. 313. менных истребителях 12,7-лш пулеметов в фюзеляже они имеют запас приблизительно 200 или больше патронов и скорострельность около 450 выстрелов в минуту в случае стрельбы через диск винта. Будучи установлен в крыле, пулемет этого типа делает 600 выстрелов в минуту. Хотя со времен мировой войны истребитель подвергся большим изменениям, но один фактор не изменился, а именно человек, ведущий самолет. Сам по себе современный боевой самолет является более смертоносным оружием, чем его предшественники, но в конечном счете его боевые качества в той же мере, что и прежде, зависят от искусства, способностей и ума летчика, летящего на нем. Воздушная тактика, испытанная в прошлом, в основном сохраняет свою действенность и поныне. Лучшей атакой является та, которая застигает противника врасплох. Подход к противнику со стороны солнца или из облаков попрежнему является отличным тактическим приемом. Наиболее безопасно попрежнему летать на очень большой высоте, а иногда и совсем близко к земле, даже если местность занята противником. Наконец, очень важно помнить, что ваш воздушный противник находится в не менее затруднительном положении, чем вы. Если бы я знал это в те дни, когда сам совершал боевые полеты, я не так часто поспешно возвращался бы домой! Преимущество летчику над его противником дают не только самолет и его боевые качества, но и понимание человеческой психологии. Вы должны знать все, что только возможно знать о самолете противника и его технических и летных данных; в конце концов вы можете перехитрить противника, только если вы знаете его. Рис. 314. -346 - . •****., Рис. 315. Разные государства имеют, каждое, свою собственную воздушную стратегию и тактику, которые они проводят по-своему. Но человек - один и тот же во всем мире \ и для успеха военный летчик должен знать своего противника так же хорошо, как он знает свой собственный самолет. Хотя и военные и гражданские самолеты подверглись значительным изменениям, а человек не изменился,' можно удивляться тому, как этот неизменившийся человек приспособился к изменившимся условиям. Полеты в условиях, при которых еще недавно они были немыслимы, стали в настоящее время обычным явлением, и огромные перемены, происшедшие за несколько последних лет, позволяют нам предвидеть возможности, которые воздушный океан откроет перед человечеством завтрашнего дня. еодин вопрос/ & 1 Советский читатель, конечно, не согласится с этим утверждением автора. Блестящие действия, например авиации республиканской Испании против количественно значительно бо-лее сильной авиации мятежников ярко показали, что человек, сидящий за рулем самолета армии капиталистических захватчиков, и человек, защищающий на боевом самолете свою родину, сражающийся за торжество справедливости, - это люди совершенно разные. Вот почему в бою летчики мятежников так часто не выдерживали лобовой атаки республиканцев и принимали бой, лишь имея подавляющее численное преимущество в воздухе. Успешные действия авиации героического Китая в борьбе против японских захватчиков, и советско-монгольской авиации, как это показали бои на границе МНР в 1939 г., еще и еще раз свидетельствуют о том, что решающую роль в воздушном бою играют морально-боевые качества летчика, - Ред. /S