В начале мая 2017 года самолет «Аэрофлота» выполнял перелет по маршруту Москва — Бангкок. При подлете к аэропорту лайнер угодил в зону турбулентности, в результате чего его подбросило, а некоторые пассажиры на борту самолета получили различные травмы. По данным авиакомпании, лайнер столкнулся с относительно редким явлением — турбулентностью ясного неба. Спрогнозировать зону такой турбулентности или определить ее местоположение с помощью радара практически невозможно. Рассказываем про это и другие природные явления, с которыми самолетам в воздухе лучше не встречаться.
Турбулентность
Представьте: вы летите в самолете, удобно устроившись в кресле. Только что закончился обед. Впереди отдых на солнечном берегу, пальмы, лазурное море. В иллюминаторе плавно проплывают облака. Вдруг пилот объявляет по громкой связи, что самолет вскоре войдет в зону турбулентности, необходимо пристегнуть ремни, сложить столики и сохранять спокойствие. Вскоре самолет как будто подбрасывает вверх, потом резко опускает вниз и вообще начинается неприятная болтанка. Кто-то из пассажиров громко молится, кто-то смеется, кому-то стало плохо, дети плачут. Все напуганы и думают, что конец уже близок.
Так проявляется турбулентность. Дело в том, что атмосфера Земли — не статичная смесь газов. Она все время находится в движении. В ней всегда есть воздушные течения, области с повышенным или пониженным давлением. В полете самолет постоянно обтекается воздушным потоком. В нормальных условиях этот поток относительно стабилен, то есть он гладкий (ламинарный) в передней части планера самолета и несколько возмущенный в его кормовой части (в хвостовой части воздушные потоки с верхней и нижней частей планера встречаются и смешиваются). В этих условиях самолет летит спокойно, без рывков, с равномерным свистом двигателей.
Но поскольку атмосфера Земли всегда находится в движении, то во время полета самолет часто попадает в различные воздушные потоки, которые так или иначе на него влияют. Пассажиры могут ощущать их как легкое покачивание или же как сильную тряску. В это время один воздушный поток, в который попал самолет, нарушает другой воздушный поток, обтекающий планер лайнера. Из-за этого подъемная сила на некоторых частях корпуса самолета может уменьшаться или, наоборот, увеличиваться. Зоны, в которых самолет попал в другое воздушное течение, и называются зонами турбулентности.
Они возникают в самых разных местах. Например, на стыке теплых и холодных воздушных потоков (над горами или на стыке моря и суши) или на границе облаков (облака — взвесь капелек воды в воздухе, по своей плотности резко отличающаяся от окружающего воздуха). Если вы летите из Москвы в турецкую Анкару над Черным морем, то скорее всего вас будет трясти там, где море переходит в берег Турции. Довольно часто самолет трясет при взлете и посадке. Тут лайнер либо проходит облачную пелену, если таковая имеется, либо сталкивается с так называемыми термиками — неоднородными восходящими потоками теплого воздуха.
В большинстве случаев зоны турбулентности можно спрогнозировать. Если пилоты видят большое облако по курсу, они его облетят — там скорее всего будет трясти. Погодные радары на борту самолета также могут определять зоны турбулентности. Но есть явление, которое называется турбулентностью ясного неба. Это болтанка в чистом синем небе, в котором нет ни намека на облачко. Предсказать такое явление очень сложно. Причин возникновения турбулентности ясного неба может быть несколько: от пересечения воздушных течений до появления спутных следов других самолетов (вихревых течений за лайнерами).
Пилоты самолетов обычно хорошо подготовлены к встрече с турбулентностью, и даже если она возникает неожиданно, летчики могут быстро выровнять самолет и постараться уйти из зоны болтанки. При этом все современные лайнеры оборудованы множеством вспомогательных систем, которые вовремя предупреждают летчиков о различных опасных явлениях (например, опасном отрыве воздушного потока от крыла). Последний раз катастрофа из-за турбулентности произошла в 2001 году. Тогда вскоре после взлета из аэропорта в Нью-Йорке лайнер A300 попал в спутную струю другого самолета и разбился. Все 260 человек на борту погибли.
Огни святого Эльма
Помимо турбулентности ясного неба пилотам знакомо и другое явление, не менее редкое. Речь идет об огнях святого Эльма, получивших свое название в честь католического покровителя моряков. Впервые с таким названием оно упоминается в морских документах 1886 года, хотя само явление описывалось и прежде. Например, о нем говорится в «Записках об Африканской войне» Гая Юлия Цезаря. Изначально огни святого Эльма наблюдали моряки во время грозы или незадолго до нее. Проявлялось оно так: на острых концах высоких мачтовых конструкций появлялись яркие светящиеся шарики.
Огни — это коронные разряды, возникающие на высоких и острых предметах из-за большой напряженности электрического поля в атмосфере. Чаще всего так бывает перед грозой, но огни святого Эльма можно наблюдать и вблизи извергающего вулкана (из-за трения частичек вулканической пыли в воздухе атмосфера насыщается статическим электричеством). Сегодня в море огни святого Эльма встречаются очень редко — современные корабли лишены мачт и высоких конструкций.
В авиации огни святого Эльма появляются на стыках ветровых стекол и корпуса самолета, законцовках крыльев и статических разрядниках при пролете вблизи от грозового фронта или через него. Огни святого Эльма возникают в любое время суток, но днем они практически не видны, а вот ночью заметны хорошо. В темном небе на кончиках крыла вдруг начинают разгораться как будто бы синие шарики. По поверхности крыла ближе к передней кромке появляется синеватая или беловатая дымка. На ветровых стеклах в кабине экипажа наблюдается такая же светящаяся дымка, которая периодически гаснет и превращается в разряды электричества.
Огни святого Эльма обычно не опасны. По верхнему слою металлического корпуса самолета электричество постепенно стекает в атмосферу, как правило не причиняя вреда ни самолету, ни пассажирам. Но неизвестно наверняка, не могут ли коронные разряды повредить лайнеру в каких-нибудь крайне редко встречающихся ситуациях. Считается, например, что огни святого Эльма стали одной из причин авиакатастрофы лайнера Airbus A330, летевшего из Рио-де-Жанейро в Париж. Через 23 минуты после взлета самолет упал в Атлантический океан. Все 228 человек, находившихся на его борту, погибли. Это пока единственный в истории авиации случай, когда огни святого Эльма были названы одной из причин катастрофы.
Громы и молнии
Нередко самолетам приходится сталкиваться в воздухе непосредственно с грозой. В первую очередь такое столкновение сопровождается той самой болтанкой. Дело в том, что гроза — это всегда множество воздушных течений, пересекающихся и смешивающихся друг с другом. Такие течения вкупе с неоднородной плотностью облаков создают зоны турбулентности, где самолет начинает швырять из стороны в сторону. В этой болтанке пассажиры и без того чувствуют себя, мягко говоря, неуютно. И тут один из них замечает, как в крыло ударила молния. Паника в этом случае гарантирована.
Но на самом деле бояться особо нечего. Молнии для самолета практически не представляют опасности. Вы наверняка видели шоу, в котором человек заходит в металлическую клетку (клетку Фарадея), расположенную между катушками Тесла. Катушки включают, в клетку начинают бить молнии, но с человеком внутри ничего не происходит. В воздухе самолет как раз представляет собой такую клетку. Если в него попадает молния, электрический разряд проходит по корпусу и благополучно стекает в атмосферу. Иногда в местах входа и выхода разряда может произойти незначительное оплавление, да и то оно возможно лишь на стыках, где возникает искра.
Для того чтобы дополнительно защитить самолет от воздействия молний, его оснащают так называемыми электростатическими разрядниками. Обычно они выполняются либо в виде металлических штырьков, частично покрытых изоляцией, либо в виде метелок проволоки. Разрядники устанавливаются в нескольких местах на фюзеляже, а также на задней стороне крыла. В полете самолет трется о воздух, в результате чего на его поверхности накапливается статический заряд. Этот заряд может ухудшать работу систем связи и «притягивать» молнии. Благодаря электростатическим разрядникам лишний заряд стекает в атмосферу.
Кроме того, некоторые современные пассажирские самолеты оснащаются системами нейтрального газа. Они представляют собой сложный фильтр, пройдя через который забортный воздух лишается части кислорода — на выходе из такой системы содержание кислорода в газовой смеси обычно составляет 12–15 процентов. Эта газовая смесь постепенно, по мере убывания топлива, подается в топливные баки. Делается это для того, чтобы при неудачном попадании молнии пары горючего в баках не загорелись.
В целом, каждый из самолетов во всем мире в течение года несколько раз попадает под разряд молнии и при этом ничего страшного не происходит. Тем не менее, на самолетах, лишенных современных систем защиты, молнии могут натворить немало бед. Так, 22 июня 2000 года молния попала в китайский самолет Y-7 (копия советского Ан-24), заходивший на посадку. В результате в топливных баках взорвались пары топлива, самолет развалился на две части и упал. Все 45 человек на борту самолета погибли. Кроме того, жертвами упавших обломков на земле стали еще семь человек.
Продолжение читайте во второй части материала.
Василий Сычёв
