Методи за определяне на средния вятър
Вятърът е най-важният елемент, използван в навигационните и инженерните изчисления.
Характеристика на общото разпределение на въздушните течения в атмосферата в умерените ширини на северното полукълбо е най-голямата промяна във вектора на вятъра в долните слоеве на атмосферата (10 - 500 m), където средната стойност на скоростта на вятъра се увеличава приблизително два пъти, докато в слоя от 500 m до 1500 m промяната му се забавя.
В северното полукълбо векторът на вятъра се увеличава с височината, като едновременно с това се променят посоките чрез завъртане надясно (≈ 0,03° на 1 m). В същото време до определена височина (100 - 250 м) посоката на вятъра практически не се променя, а скоростта рязко се увеличава. По-нататък започва завой на вектора на вятъра надясно и на надморска височина 400 - 800 m отклоненията на градиентния вятър по скорост не надвишават 10-15% и в посока ± 10 ° от действителната.
В реални условия на кацане, от момента на отделяне от самолета до момента на кацане, бавно падащо тяло (SFL) се влияе от вятър, чиято скорост и посока се променят по време навреме, пространство и зависят от височината над земната повърхност, географската област, времето на годината и деня, разпределението на атмосферното налягане върху повърхността на Земята.
Траекторията на спускане в този случай ще бъде сложна пространствена крива. Под въздействието на вятъра MPT придобива допълнително хоризонтално движение, нареченодрейф(Z). За да се опрости отчитането на дрейфа, се въвежда понятиетосреден вятър.
Средният вятърсе разбира като фиктивен вятър, постоянен по величина и посока, еквивалентен на всички ветрове, влияещи върху MPT в целия слой за кацане (от височината на падане до докосването).
За посока на средния вятър се приема метеорологичната посока на вятъра, измерена от северния истински меридиан до посоката "откъдето духа вятърът". За извършване на навигационни изчисления, посоката на метеорологичния вятър се прехвърля към посоката на навигация („където духа вятърът“) чрез промяна на посоката на метеорологичния вятър на 180°. При навигацията на самолета посоката на вятъра се измерва от същия меридиан, от който се измерва посоката на самолета. Скоростта на вятъра се измерва в m/s и km/h.
Грешките, дължащи се на грешки при определяне на компонентите на средния вятър в участъка на спускане на главните куполи, които са резултат от методически грешки, инструментални грешки и грешки, причинени от променливостта на вятъра, имат най-голям дял в общата грешка при изчисляване на вектора на общия дрейф на MHT.
Разработването на методи за определяне на средния вятър се основава на логаритмичния закон за промяна на скоростта на вятъра и линейния закон за промяна на посоката. Според тези закони:
където: UN е вятърът на интересуващата ни височина;
H0 е височината, на която скоросттавятърът е 0;
Nism – височина на измерване;
H е височината, на която вятърът е неизвестен (височина на вятъра);
Δδgr= 0.03 (deg/m) – градиент на промяна на посоката на вятъра с височина.
Логаритмичният закон е валиден при следните условия:
- земната повърхност е плоска;
- вискозитетът на въздуха е постоянен;
- няма възходящи и низходящи въздушни течения;
- въздушният поток е ламинарен;
- няма въртене на Земята.
Средният вятър в слоя въздушна маса се определя чрез осредняване на посоките и скоростите на вятъра, измерени на няколко височини (нива), разположени на еднакво разстояние една от друга.
Познавайки посоката и скоростта на вятъра на междинни височини, е възможно аналитично или графично (на ветрозащита) да се изчисли посоката и скоростта на средния вятър в слоя въздушна маса под самолета.
Аналитичното изчисление се извършва в този ред.
1. Средният вятър се определя в слоевете, разположени между две съседни нива, на които е известен вятърът:
Ако посоката и скоростта на вятъра близо до земята са неизвестни, тогава за изчисления се взема:
2. Средният вятър на целия слой се определя:
Графичното изчисление се извършва на вятърен калкулатор или навигационен калкулатор. Вятърната струя е предложена от навигатора Б. В. Стерлигов през 1926 г. и позволява, в допълнение към определянето на вятъра, да се изчисли курсът на самолета, действителният ъгъл на земята, ъгълът на дрейф и скоростта на движение.