Интенсивность обледенения воздушного судна (ВС) зависит от температуры воздуха на высоте полета, микроструктуры и водности облаков, наличия осадков, скорости полета, типа ВС и других факторов. Повторяемость случаев обледенения при температуре воздуха от 0 до -24°С составляет около 95%, причем до 80% случаев отмечается при температуре до -12°С.

Предварительная оценка возможности обледенения производится на основе анализа синоптической обстановки. Наиболее опасное обледенение наблюдается при полете в переохлажденном дожде перед теплым фронтом (фронтом окклюзии) и за медленно движущимся холодным фронтом. Сильное обледенение обычно наблюдается в полосе шириной 150—200 км вблизи приземной линии фронта. В зонах активных теплых фронтов оно может распространяться до 300—350 км от линии фронта.

Увеличение вероятности умеренного и сильного обледенения наблюдается при развитии облаков. Растекание облаков является признаком слабого обледенения или его отсутствия. Развитие или растекание фронтальных облачных систем в значительной мере обусловлено обострением или размыванием фронтов.

Признаками обострения фронта являются:

- расположение фронта в хорошо выраженной ложбине приземного поля давления;

- контраст температуры в зоне фронта на AT₈₅₀ более 7⁰С на 600 км расстояния;

- распространение падения давления на зафронтальную область или превышение абсолютных значений предфронтального падения давления над значениями роста давления за фронтом.

Из внутримассовых облаков интенсивное обледенение чаще всего наблюдается в кучево-дождевых облаках. В холодное полугодие достаточно велика вероятность обледенения (до 90%) в слоистых (St) и слоисто-кучевых (Sс) облаках. В 18% случаев в этих облаках наблюдается умеренное и сильное обледенение Интенсивность обледенения в облаках St—Sc возрастает с увеличением их толщины.

Для оценки интенсивности обледенения в облаках St—Sc можно воспользоваться следующими признаками:

- при отсутствии осадков обледенение в нижней части облаков не наблюдается или бывает слабым, в то же время в верхней части оно может быть умеренным или сильным;

- при наличии осадков в виде переохлажденной мороси мелких снежинок, игл, снежных зерен по всей толще облака зачастую наблюдается обледенение от умеренного до сильного;

- выпадение из облаков крупных снежинок указывает на возможность только слабого обледенения.

ОБЛЕДЕНЕНИЕ НА ВЫСОТЕ ПОЛЁТА

Возможность обледенения лобовых поверхностей ВС в зависимости от скорости полета (V) и температуры воздуха на высоте полета (Т_Hп) определяется с помощью графика (рис. 4.1). По этому же графику рассчитывается температура воздуха, при которой температура лобовых поверхностей ВС, летящего с заданной скоростью, составляет 0°С (Т_H0). Порядок проведения расчетов показан стрелками.

Рис.1. График для прогноза обледенения самолетов в облаках в зависимости от скорости полета (V) и температуры воздуха на высоте полета (Т_Hп)

Для аналитического решения этой задачи пришлось найти алгебраические выражения дискриминатной линиии. Дискриминатная линия рис.1 аппроксимирована формулой:

ПРОГНОЗ ОБЛЕДЕНЕНИЯ ПО МЕТОДУ К.Г.АБРАМОВИЧ И И. А. ГОРЛАЧ

С помощью графика, представленного на рис.2, прогнозируется умеренное и сильное обледенение или его отсутствие в зависимости от двух параметров - высоты нижней границы облаков (H_НГО) и температуры воздуха на ней (Т_НГО).

Рис.2. График для прогноза условий обледенения в зависимости от высоты нижней границы облаков (H_НГО) температуры воздуха на ней (Т_НГО).

Применять этот метод целесообразно для фронтальной или внутримассовой облачности большой вертикальной мощности (около 1000 м для St - Sc и более 600 м для А_с). В тех случаях, когда при полете в облаках вследствие кинетического нагрева температура поверхности ВС будет превышать 0°С, за нижнюю границу слоя обледенения принимается уровень, выше которого температура поверхности ВС будет отрицательной. Значения высоты этого уровня и температуры воздуха на нем используются в качестве исходных данных для расчетов по графику (рис.2).

Для аналитического решения этой задачи пришлось найти алгебраические выражения дискриминатной линиии. Дискриминатная линия рис.2 аппроксимирована формулой:

;

Оправдываемость прогнозов по данному методу составляет 80%.

ПРОГНОЗ ОБЛАЧНОСТИ С ОБЛЕДЕНЕНИЕМ НА Р850 гПа В СЛОЕ (+-)500м ОТ ЭТОЙ ПОВЕРХНОСТИ

График, представленный на рис.3, позволяет по значениям температуры воздуха (T₈₅₀), дефицита точки росы (D₈₅₀) и удельной влажности (s₈₅₀) определить на уровне поверхности 850 мбар наличие облачности с обледенением в слое ±500 м от этой поверхности. Оправдываемость наличия облаков по данной методике составляет 97%, наличия обледенения - 86%. Интенсивность обледенения можно уточнить с помощью графика рис.2, используя для расчетов вместо (H_НГО) и (T_НГО) высоту барической поверхности 850 мбар и температуру на ней.

Рис.3. Диаграмма для прогноза облачности с обледенением на уровне поверхности 850 мбар

Аналитическим способом эту задачу можно решить, если принять, что поверхность раздела пространства всех возможных условий (Т₈₅₀,D₈₅₀,S₈₅₀) на две области есть функция Lр=f(Т₈₅₀,D₈₅₀,S₈₅₀)=const=0. Тогда условия, для которых Lр>0 будут составлять область условий, при которых возможны облака с обледенением. А условия (Т₈₅₀,D₈₅₀,S₈₅₀) для которых Lp<0 будут составлять область условий, при которых облака отсутствуют. Аналитическое выражение функции Lp получено путём аппроксимации номограммы для прогноза облачности на уровне поверхности 850 мбар (рис.3) в виде формулы:

где S₈₅₀-удельная влажность воздуха на уровне поверхности 850мбар, вычисляется по формулам:

Оправдываемость наличия облаков по данной методике составляет 97%, наличие обледенения – 86%.

ОЖИДАЕМАЯ ИНТЕНСИВНОСТЬ ОБЛЕДЕНЕНИЯ

Для оценки интенсивности обледенения в слоистых и слоисто-кучевых облаках рекомендуется использовать номограмму, изображенную на рис.4. На горизонтальной оси (влево) отложена температура основания облачного слоя (T_НГО )> на вертикальной оси (вниз) - интенсивность обледенения (i мм/мин).

Кривые в. левом верхнем квадрате - изолинии вертикального градиента температуры g(°С/100 м), радиальные прямые в правом верхнем квадрате - линии равной вертикальной мощности облачного слоя Н_ВМО (в сотнях метров), наклонные линии в нижнем квадрате линии равных скоростей полета V(км/ч).

Рис.4. Номограмма для определения интенсивности обледенения в слоистых и слоисто-кучевых облаках

Порядок проведения расчетов показан стрелками. Для определения максимальной интенсивности обледенения мощность облаков оценивается по верхней шкале, обозначенной цифрами в кружках.

Оправдываемость расчетов по номограмме составляет 85 - 90%.

Аналитическое выражение функции I=f(T_НГО,g,H_ВМО,V) получено путём аппроксимации номограммы (рис.4) в виде формулы:

где входные параметры приводятся по следующим формулам к значениям, обеспечивающим аппроксимацию функции с необходимой для практики точностью:

Используемая литература :

1.Отчёт о НИР ”Исследования по математическому и программному обеспечению специализированных вычислителей, предназначенных для решения задач метеорологического обеспечения авиации”, ВВВАИУ, Воронеж 1992 г, стр.81-87.

2.Методические рекомендации “Прогноз опасных явлений погоды”, Москва, Воениздат, 1988г., стр.56-60; графики: рис4.1. стр.56, рис.4.2 стр.58.