Между тем воздействие болтанки как внешнего непрогнозируемого фактора даже в условиях, не представляющих угрозы для безопасности выполнения полетного задания, учитывать необходимо. Эта необходимость диктуется сложностью выдерживания заданных параметров полета в условиях даже слабой болтанки, что требуется для выполнения некоторых полетных заданий, таких, например, как применение средств поражения, фотографирование местности, корректирование огня артиллерии с использованием бортового оборудования. Учитывать воздействие болтанки необходимо и при оценке выполнения других полетных заданий, поскольку она влияет на снижение требований и увеличение нормативных отклонений в пределах эксплуатационных ограничений воздушного судна. Однако такое увеличение нормативных отклонений возможно лишь в случаях, позволяющих выполнить полетное задание, и требует отдельного исследования.
Вместе с тем штатное приборное оборудование ВС может оказать помощь в определении интенсивности болтанки. В полете болтанка сказывается как знакопеременная перегрузка различной величины, воздействие которой на центр масс можно рассмотреть в связанной системе координат по трем осям: в поперечном, продольном и боковом отношении.
Рассмотрим наиболее опасную – поперечную болтанку. Известно, что перегрузка n = 1 при ускорении а = 0. Поперечная перегрузка n = 0 при ускорении свободного падения а = g = 9,8 ~ 10 м/с2 . То есть при возникновении вертикальной скорости снижения Vy = -10 м/с в течение 1 с на воздушное судно воздействует перегрузка n = 0. Соответственно, возникновение вертикальной скорости Vy = +10 м/с в течение 1 с обусловливается перегрузкой n = 2. То есть интенсивность поперечной перегрузки может определяться с использованием вариометра, имеющегося на всех пилотируемых ВС.
Однако чтобы достаточно точно рассчитать перегрузку, необходимо определить величину изменения вертикальной скорости именно за 1 секунду. При большем или меньшем времени замера изменения вертикальной скорости возможна существенная разница в определении перегрузки. Так, образование вертикальной скорости набора высоты в 5 м/с за 0,5 с говорит о воздействии на ВС перегрузки n = 2, в то время как отличить длительность интервала времени 1 с от 0,5 с может только хорошо тренированный человек.
Предлагается два пути решения этой проблемы:
1) время изменения вертикальной скорости определять по внутренним ощущениям, вырабатывая у летного состава навык определения длительности секундного интервала в сравнении с полу- и полуторасекундным. Соответственно, изменение вертикальной скорости учитывается либо за условно секундный, либо за полусекундный интервал с удвоением значения изменения вертикальной скорости.
Преимуществами этого пути являются простота определения интенсивности болтанки, а также возможность мгновенного определения ее пиковых значений, недостатками – субъективность ощущения времени человеком и, как следствие, значительная погрешность в определении среднего уровня интенсивности болтанки;
2) накоплением изменений вертикальной скорости без вмешательства в управление ВС в течение некоторого периода времени. Чем больше при этом период времени замера, тем точнее можно определить средний уровень болтанки. Для расчета необходимо суммировать все изменения вертикальной скорости в расчетный период времени (5 или 10 с).
Например, с пуском секундомера за 10 с изменение вертикальной скорости происходит от 0 до +0,5 м/с, затем до +2 м/с, потом уменьшается до +1 м/с и далее – до -0,5 м/с. Расчет необходимо проводить следующим образом:
| Таблица 1 | ||
|---|---|---|
| Интенсивность болтанки | Самолеты | Вертолеты |
| Слабая | до ± 0,5 g | с ±0,1 до 0,3 g |
| Умеренная | с ±0,51 до 1 g | с ±0,3 до 0,5 g |
| Сильная | более ± 1 g | более ± 0,5 g |
Преимуществами такого способа являются высокая точность измерения среднего уровня интенсивности болтанки, высокая объективность измерения, а при достаточно малом интервале времени (3-5 с) данный способ может приобрести и преимущества первого способа.
К недостаткам можно отнести необходимость фиксации всех изменений вертикальной скорости в течение заданного периода времени, возможность пропуска (неучета) малых, но частых изменений V, осреднение интенсивности болтанки в воздушном слое без учета пиковых значений, представляющих наибольшую опасность в полете.
Следуя аналогичным рассуждениям, с использованием штатного приборного оборудования ВС можно определить интенсивности продольной и боковой перегрузки. Продольную перегрузку можно определить с использованием измерителя воздушной скорости, а боковую – с использованием указателя скольжения.
В целях определения болтанки в продольном отношении изменение воздушной скорости полета из км/ч необходимо перевести в м/с, и дальнейшие действия аналогичны использованию изменений вертикальной скорости для определения поперечной перегрузки. Интенсивность болтанки в боковом отношении можно определить с использованием величины отклонения шарика указателя скольжения.
Руководящие документы по метеорологическому обеспечению к опасным для выполнения полетов ВС явлениям относят сильную болтанку, превышающую ограничения, установленные для данного типа ВС (ФАП МОГА- 2008 г.). Однако сильная болтанка для самолетов и вертолетов имеет различное числовое выражение. Это обусловлено тем, что воздействие турбулентности атмосферы на ВС воспринимается несущими поверхностями. Если на самолетах это воздействие от крыла впрямую передается центру масс, то на вертолетах несущий винт демпфирует передачу атмосферных толчков за счет наличия шарниров лопастей и выполнения ими маховых движений. Интенсивность воздействия турбулентности на центр масс при этом ослабляется в 1,5-2 раза. Согласно методическим рекомендациям Воронежского гидрометеорологического института 1980 г. «Влияние метеорологических элементов на полеты вертолетов» интенсивность болтанки имеет классификацию, приведенную в табл. 1.
Такая классификация достаточно точно отражает опасность сильной болтанки для вертолетов, так как наибольшую опасность для этих ЛА представляет отрицательная перегрузка, значение которой по эксплуатационным ограничениям редко бывает меньше 0,5.
| Таблица 2 | |||
|---|---|---|---|
| Интенсивность болтанки | Изменение вертикальной скорости в м/с за 1 с | Изменение воздушной скорости в км/ч за 1 с | Изменение положения указателя скольжения в диаметрах шарика |
| Спокойно | менее 1 | Менее 5 | менее 0,3 |
| Слабая | с 0,1 до 0,3 | с 5 до 10 | с 0,3 до 0,5 |
| Умеренная | с 0,3 до 0,5 | с 10 до 20 | с 0,5 до 1 |
| Сильная | более 0,5 | более 20 | более 1 |
В результате проведенных теоретических исследований, подтвержденных полетами в условиях термической, динамической и орографической болтанки, предлагаются предельные значения для различных уровней интенсивности болтанки в поперечном, продольном и боковом отношении (табл. 2).
Для приведенного выше примера с расчетом перегрузки интенсивность болтанки величиной 0,45 для вертолетов является умеренной, позволяющей выполнять большинство полетных заданий. Вместе с тем для выполнения полетного задания в таких условиях необходимо пропорционально увеличивать оценочные нормативы по элементам техники пилотирования в сравнении с нормативами для спокойной атмосферы.