USKOK WIATRU NA MAŁYCH WYSOKOŚCIACH 11.1. Wprowadzenie. W latach 1964-1986, wydarzyło się przynajmniej 32 wypadków i groźnych zdarzeń lotniczych, których główną lub pośrednią przyczyną, było wystąpienie zjawiska uskoku wiatru. W sumie w tych zdarzeniach zginęło 600 osób (dane tylko z USA). Załogi lotnicze muszą być świadome istnienia tego zjawiska i jeśli napotkają je w czasie lotu powinny gromadzić i przekazywać dalej wszystkie informacje z nim związane. Rozpoznanie sytuacji, że ma się do czynienia z uskokiem wiatru, odpowiednie wykorzystanie przyrządów pokładowych oraz koordynacja działań załogi zgodna z procedurami, są podstawowymi warunkami, aby poradzić sobie z tym potencjalnie śmiertelnym zagrożeniem jakim jest uskok wiatru na małych wysokościach. Rozdział ten jest poświęcony tylko temu zagadnieniu i ma na celu wyposażyć Cię w wiedzę, która jest niezbędna w radzeniu sobie w sytuacjach, kiedy w czasie lotu napotkasz takie zjawisko. 11.1.1. Informacje ogólne. Pierwszą osobą, która na początku lat 70-tych XX w. udowodniła, że uskok wiatru był lub mógł być główną przyczyną niektórych katastrof lotniczych był dr Fujita. Meteorolog ten jako pierwszy zidentyfikował występujący w czasie burzy efekt pędzącego w dół bardzo silnego wiatru, którego strumień ma kształt podobny do tego, jaki wytwarzany jest przez wentylator. Zjawisko to nazwał downburst, które w tej chwili znane jest jako microburst (w obu przypadkach nie mogłem znaleźć polskich odpowiedników tych terminów i microburst nazwałem - mikropodmuchem, z tym, że mikro oznacza tu skalę zjawiska, a nie jego siłę). Udało mu się udowodnić, że właśnie wystąpienie mikropodmuchu było przyczyną katastrofy samolotów pasażerskich na lotniskach w Nowym Jorku (24.06.1975) oraz w Denver (07.08.1975). Podstawową lekcją wynikającą z ustalonych przyczyn tych dwóch katastrof lotniczych, jest to, że piloci muszą unikać niebezpiecznych sytuacji związanych z uskokiem wiatru na małych wysokościach, ponieważ niektóre z nich mogą być na tyle silne, że przekroczą zarówno możliwości samolotu jak i umiejętności pilota, aby je pokonać. 11.2. Definicja. Uskok wiatru to gwałtowna zmiana kierunku i prędkości wiatru. Najsilniejsze uskoki wiatru mogą powodować nagłą poziomą zmianę prędkości większą niż 8 m/s [15kts] lub zmiany pionowe większe niż 150 m/min [500 ft/min]. Chociaż uskoki wiatru mogą się zdarzać na wszystkich wysokościach, to jednak szczególnie groźne są te, które występują w warstwie od powierzchni ziemi do wysokości 600 m [2000ft]. 11.2.1. Zagrożenia. Podczas startu i lądowania, samolot ma tylko nieznacznie większą prędkość od jej granicznej wielkości, poniżej której następuje jego przeciągnięcie. Jeśli w takim momencie statek powietrzny natrafi na nagłą zmianę prędkości lub/i kierunku wiatru, to może utracić część siły nośnej. Jeśli ta strata jest wystarczająco duża, a wzrost mocy silnika niewystarczający, to skutkiem jest głębokie przepadnięcie samolotu. To, czy utrata wysokości będzie zatrzymana na czas i nie zakończy się rozbiciem samolotu o ziemię, zależy od wysokości, na której zdarzył się uskok wiatru, czasu reakcji pilota i właściwości lotnych statku powietrznego. 11.2.2. Czynnik czasu i uskok wiatru na małej wysokości może być zilustrowany następującym przykładem. Załóżmy, że samolot leci lotem poziomym z prędkością 330 km/h [180kts] pod wiatr o prędkości 15 m/s [30kts]. W ciągu następnej godziny kierunek wiatru zmieni się na tylny o tej samej prędkości. Jedynym efektem będzie realny wzrost prędkości samolotu z 330 do 345 km/h. Samolot więc przyśpieszy bez żadnej ingerencji ze strony pilota. Jednakże, jeśli ta sama zmiana nastąpi w przeciągu 5-10 sekund w innym kierunku, to spowoduje to gwałtowny spadek prędkości poniżej 330 km/h. Pilot będzie musiał szybko zareagować, aby zwiększyć prędkość samolotu w celu zniwelowania utraty prędkości. Niestety, nie każdy statek powietrzny jest w stanie dostatecznie szybko zwiększyć swoją prędkość, aby natychmiast zniwelować wpływ uskoku wiatru na jego prędkość. Dotyczy to szczególnie samolotów odrzutowych, których reakcja na wzrost obrotów silnika jest dość powolna. 11.3. Uskok wiatru zmniejszający osiągi SP. Kiedy SP wlatuje w strefę, gdzie prędkość wiatru czołowego spada w krótkim przedziale czasu, to prędkość względna powietrza względem skrzydeł zmniejsza się, co powoduje spadek 1
wskazywanej przez przyrządy prędkości samolotu. Ponieważ siła nośna jest zależna od prędkości powietrza opływającego skrzydła, to także następuje jej spadek. Dlatego uskok wiatru, w którym następuje zmniejszenie prędkości wiatru czołowego nazywamy uskokiem zmniejszającym osiągi samolotu. 11.3.1. Niebezpieczeństwem, związanym z takim zjawiskiem w czasie startu lub lądowania, jest znaczący spadek prędkości samolotu, a tym samym siły nośnej. Samolot znajdujący się na małej wysokości, mający małą prędkość i będący na minimalnych krawędziach natarcia, nie może sobie pozwolić na nagły spadek prędkości (Rys. 11-1A). Kiedy napotykamy taki uskok wiatru, to spada prędkość samolotu i traci on wysokość. Pilot musi być gotowy na natychmiastowe zwiększenie mocy, jak tylko wskazywana prędkość zacznie spadać. Kiedy prawidłowa prędkość i ścieżka zostaną odzyskane, siła ciągu musi być zmniejszona, aby utrzymać prawidłową prędkość zniżania. Jeśli te poprawki nie zostaną zakończone natychmiast po osiągnięciu prawidłowej ścieżki i prędkości, to może to spowodować przyziemienie zbyt dalekie i ze zbyt dużą prędkością (Rys. 11-1B). Rysunek 11-1. Uskok wiatru powodujący spadek osiągów SP. 11.4. Uskok wiatru zwiększający osiągi SP. Kiedy samolot przekracza granicę między tylnym, a czołowym wiatrem w bardzo krótkim czasie, to prędkość powietrza względem skrzydeł wzrasta. Inercja samolotu powoduje wzrost jego siły nośnej i wskazywanej prędkości. Ten typ uskoku wiatru nazywamy uskokiem zwiększającym osiągi 2
SP. Długie lądowania są oczywistym niebezpieczeństwem związanym z tego typu uskokiem wiatru (Rys. 11-2A). Jednakże istnieje jeszcze większe niebezpieczeństwo. Kiedy samolot zniża się do lądowania z prawidłową prędkością i napotyka taki uskok wiatru, to nagle zwiększa się jego prędkość i obniża się tempo zniżania. Normalna reakcja pilota w celu zredukowania tych niepożądanych zjawisk to zmniejszenie mocy i zmniejszenie pochylenia samolotu. Chwilę później, po przezwyciężeniu bezwładności, wskazywana prędkość spadnie, co spowoduje spadek siły nośnej. Samolot będzie miał prędkość zniżania zbyt małą przy jednocześnie większym tempie opadania i najprawdopodobniej zejdzie poniżej prawidłowej ścieżki zniżania a wszystko to dzieje się przy zredukowanej mocy. Jeśli taki typ uskoku wiatru pojawi się blisko powierzchni gruntu, to zazwyczaj samolot przyziemia krótko przed pasem startowym (Rys.11-2B). Dlatego też najważniejsze dla pilota, aby pomyślnie przejść przez uskok wiatru, jest zrozumienie zachowania się samolotu. Poprawki w nachyleniu samolotu i mocy muszą być zdecydowane i pewne. Rysunek 11-2. Uskok wiatru powodujący wzrost osiągów SP. 3
11.5. Microburst (mikropodmuch). Microburst jest krótkotrwałym, ale potężnym strumieniem powietrza skierowanym w dół i związany jest z aktywnością konwekcyjną. Dane zebrane z obserwacji burz pokazują, że 5% z ich ogólnej liczby produkuje mikropodmuch. Zstępujące strumienie powietrza związane z tym zjawiskiem zwykle mają szerokość w przekroju poprzecznym od kilkudziesięciu do kilkuset metrów. Kiedy prąd pionowy dotrze do powierzchni ziemi, to rozprzestrzenia się promieniście, powodując wiatr od tylnego do czołowego i którego prędkość może przekraczać 25 m/s [50 kts]. Obszar zasięgu takiego wiatru ma kształt pierścienia o średnicy od 2 km do 4 km (Rys. 11-3). Rysunek 11-3. Symetryczny mikropodmuch (microburst) schemat i rzeczywistość. 11.5.1. Zagrożenia. Mikropodmuchy są wyjątkowo niebezpieczne, ponieważ ich relatywnie mały rozmiar i gwałtownie zmieniający się układ wiatru na krótkich dystansach powodują ekstremalnie silne uskoki wiatru. Charakterystyczną cechą tego zjawiska jest intensyfikacja wiatru do 5 minut po dotarciu do powierzchni ziemi, który następnie słabnie i w końcu zanika po 10-20 minutach. 11.5.2. Jeśli wleci się w zasięg tego zjawiska, samolot najpierw napotyka wiatr czołowy, następnie silny prąd zstępujący, a w końcu wiatr tylny. To wszystko powoduje drastyczny spadek prędkości i duże zmniejszenie kąta natarcia. Wszystko to razem wzięte, skutkuje dużym tempem opadania samolotu. Jeśli uskok wiatru jest wystarczająco szeroki/rozległy, to niezależnie od działania pilota, samolot może zderzyć się z powierzchnią ziemi. Kilka poważnych wypadków lotniczych było związanych z wystąpieniem zjawiska mikropodmuchu. 11.5.3. Rozpoznawanie zjawiska mikropodmuchu. Jednym z typów mikropodmuchu jest typ mokry, który zwykle występuje w połączeniu z burzami i jest często wbudowany w silny opad atmosferyczny. Drugim typem, jest typ suchy, który często rozwija się w słabym opadzie przelotnym lub w zjawisku virga. Oba te typy mikropodmuchu powodują ekstremalnie niebezpieczny uskok wiatru, który właściwie pojawia się nagle, bez wcześniejszego ostrzeżenia. Obecnie wiele dużych pasażerskich portów lotniczych jest wyposażona w czujniki wykrywające początek uskoku wiatru związanego z tym zjawiskiem. Gorzej jest z mniejszymi lotniskami, włącznie z lotniskami wojskowymi, które nie posiadają tego typu detektorów. Dlatego też, podstawową rzeczą jest natychmiastowe przekazanie depeszy PIREP o wystąpieniu tego zjawiska do kontroli ruchu lotniczego. Musisz jednak pamiętać, że z powodu gwałtownie zmieniających się warunków w typowym mikropodmuchu, PIREP z 4
samolotu, który Cię poprzedza, wcale nie musi opisywać warunków, które Ty możesz napotkać wlatując w strefę tego samego zjawiska. 11.6. Pogoda sprzyjająca powstawaniu uskoku wiatru na małej wysokości. Kilka zjawisk atmosferycznych powoduje powstawanie nisko położonych uskoków wiatru. Są to: burze, mikropodmuchy, fronty atmosferyczne, bryzy morskie, niskie prądy strumieniowe nad górną granicą inwersji radiacyjnej oraz fale górskie. 11.6.1. Burze. Burze są odpowiedzialne za 2/3 wszystkich zdarzeń występowania niskiego uskoku wiatru. Są one także odpowiedzialne za najbardziej niebezpieczny typ uskoku wiatru, jaki występuje w zjawisku mikropodmuchu. Burze frontowe, związane są z systemami frontów atmosferycznych, strefami zbieżności/konwergencji wiatru i wysokimi zatokami niżowymi. W czasie występowania burz, prądy opadającego powietrza występują na stosunkowo dużym obszarze, który może mieć średnicę od 1 do 7 km. Prądy opadające, które istnieją w chmurze burzowej i pod nią, kiedy dotrą do powierzchni ziemi, rozprzestrzeniają się we wszystkie strony wskutek czego, powstają duże różnice w prędkości wiatru (Rys. 11-4), a także tworzą strefę silnych porywów wiatru w pobliżu burzy. Zewnętrzna linia takiej strefy nazywana jest często mikrofrontem chłodnym. Rysunek 11-4. Strefa występowania uskoku wiatru w chmurze burzowej i jej sąsiedztwie. 11.6.2. Mikrofront chłodny. Mikrofront wysunięty jest zwykle przed burzę na odległość od 15 do 30 km. Występują na nim zarówno pionowe jak i poziome uskoki wiatru (na jednym z takich mikrofrontów zaobserwowano pionowy uskok wiatru o wielkości 5 m/s na dystansie 30 metrów oraz poziomy 20m/s na dystansie 1500 m). Dodatkowo do tych dużych pionowych i poziomych zmian prędkości na krótkich odległościach, większość silnych burz wytwarza kierunkowe uskoki wiatru, które mogą wynosić od 90 do 180. Prądy zstępujące chłodnego powietrza są przyczyną tworzenia się najbardziej niebezpiecznych uskoków, które są związane właśnie z odpływem tego powietrza nad powierzchnią ziemi. Na Rys.11-5A samolot przelatujący przez strefę silnych porywów wiatru (mikrofront) oraz przez prądy zstępujące napotyka nie tylko gwałtowną horyzontalną zmianę kierunku wiatru, ale także silny ruch powietrza skierowany w dół. Ten pionowy ruch może w ciągu minuty zmniejszyć wysokość 5
samolotu nawet o 600 m [2000 ft]. Na Rys.11-5B pokazany jest startujący samolot, który będąc wciąż bardzo blisko gruntu przelatuje zarówno przez strefę prądów opadającego powietrza, a na dodatek otrzymuje silny wiatr tylny. Kombinacja tych dwóch czynników skutkuje wyraźne zmniejszenie siły nośnej samolotu, co może okazać się zgubne dla samolotu i załogi. 11.6.3. Uskoki wiatru związane z burzami są najbardziej groźne z powodu różnorodności typów oraz złożoności strukturalnej. Powietrze cieplejsze w warstwie przyziemnej zmuszane jest przez mikrofront do wznoszenia się i zasilania chmury burzowej. Często zdarza się, że wskutek tworzenia się większej ilości prądów pionowych może utworzyć się także więcej niż jedna strefa porywów wiatru, co jeszcze bardziej komplikuje układ możliwych dodatkowych uskoków wiatru. Na dodatek pod chmurą burzową mogą pojawiać się ekstremalnie silne prądy zstępujące. Zawsze unikaj lądowania lub startu w środowisku gwałtownie zmieniających się kierunków i prędkości wiatru, ponieważ może to okazać się katastrofalne w skutkach. Rysunek 11-5. Uskok wiatru związany z burzowymi prądami zstępującymi. 6
Rysunek 11-6. Lądowanie i start w warunkach gwałtownie zmieniających się uskoków wiatru jest bardzo ryzykowne. 11.7. Fronty atmosferyczne. Wiatr może być znacząco różny w dwóch masach powietrza, które rozdziela front. W produkcji silnych uskoków wiatru przewodzą szybkie fronty poruszające się z prędkością większą niż 50 km/h lub kiedy różnica temperatur graniczących mas powietrza wynosi przynajmniej 5 C. 11.7.1. Uskok wiatru na froncie chłodnym. Uskok wiatru na małej wysokości pojawia się nad lotniskiem po przejściu frontu chłodnego. Ponieważ fronty chłodne mają większe nachylenie swojej powierzchni i przemieszczają się szybciej od ciepłych, to występowanie niskich uskoków wiatru nad danym punktem trwa do 2 godzin. 11.7.2. Uskok wiatru na froncie ciepłym. Uskok wiatru związany z frontem ciepłym jest bardziej niebezpieczny dla operacji w rejonie lotniska. Silny wiatr górny związany z frontem, może gwałtownie zmieniać kierunek i prędkości wiatru tam, gdzie ciepłe powietrze nadpływa nad chłodniejsze i bardziej gęste powietrze chłodne przy powierzchni ziemi (Rys. 11-7). Uskok wiatru związany z frontem ciepłym może utrzymywać się nad lotniskiem i przed nim, nawet przez 6 lub więcej godzin, ponieważ powierzchnia frontu ma małe nachylenie i do tego wolno się przemieszcza. Dodatkowo, niskie podstawy chmur i słabe widzialności, często związane z frontem ciepłym mogą jeszcze bardziej utrudnić pilotaż na małej wysokości. 7
Rysunek 11-7. Uskok wiatru na froncie ciepłym. 11.8. Niski prąd strumieniowy nad inwersją radiacyjną. Niski prąd strumieniowy często powstaje bezpośrednio nad inwersją radiacyjną. Inwersje tego typu zaczynają się tworzyć po zmierzchu, osiągają swoje największe rozmiary przed wschodem słońca i zwykle zanikają w wyniku nagrzewania dziennego, przeważnie do godziny 10 czasu lokalnego. Niski prąd strumieniowy może pojawić się gdziekolwiek, niezależnie od szerokości geograficznej i o każdej porze roku, tam gdzie wystąpi inwersja radiacyjna. W wyniku radiacyjnego ochładzania się gruntu, tworzy się warstwa stabilnego chłodnego powietrza, której średnia grubość przeważnie waha się w przedziale 100-300 m. Warstwa ta nazywana jest warstwą inwersyjną. Niski prąd strumieniowy tworzy się bezpośrednio nad tą warstwą inwersyjną. Prędkość wiatru w takim niskim jet- stream wynosi średnio 15 m/s [30 kts], ale obserwowano także prędkości dochodzące do 30 m/s [60kts]. Należy pamiętać o tym, że jeśli występuje inwersja radiacyjna, to zawsze może występować na niej uskok wiatru, który jest związany z niskim prądem strumieniowym (Rys. 11-8). 11.9. Wiatry tunelowe i fale górskie. Niektóre lotniska na świecie cieszą się złą sławą z powodu często występujących w ich rejonie zdradzieckich wiatrów. Są to lotniska położone w specyficznym terenie, który sprzyja powstawaniu tzw. efektu tunelowania wiatru w kanionach czy wąwozach górskich. Powietrze najpierw wepchnięte do takiego tunelu, po jego opuszczeniu i wydostaniu na otwartą przestrzeń, rozpływa się na wszystkie kierunki. Powstały w wyniku tego procesu wiatr może osiągać prędkości do 40 m/s [80 kts], a w skrajnych przypadkach nawet więcej. Zachowaj szczególną ostrożność w czasie lotu w pobliżu gór lub wzdłuż wąskich cieśnin czy kanałów (Rys.11-9). 8
Rysunek 11-8. Uskok wiatru przy inwersji radiacyjnej. Rysunek 11-9. Wiatr spowodowany efektem tunelowym. 9
11.10. Chmury jako wskazówki występowania niskiego uskoku wiatru. Fale górskie często powodują powstawanie uskoku wiatru na małej wysokości w rejonie lotnisk leżących po zawietrznej stronie gór. Występowanie soczewkowatych chmur altocumulus, jest zwykle wskazówką na występowanie fali górskiej, a co za tym idzie silnych uskoków wiatru. Należy jednak pamiętać, że występowanie tego rodzaju chmur, nie jest warunkiem koniecznym do pojawienia się uskoku wiatru, co oznacza, że może on występować bez widocznych sygnałów ostrzegawczych. 11.11. Inne przyczyny powstawania niskiego uskoku wiatru. Dwie mniej znane przyczyny powstawania uskoku wiatru na niskich wysokościach zasługują na krótkie omówienie, a są to: silny i porywisty wiatr przyziemny oraz bryza morska/lądowa. Wahania prędkości wiatru o 5 m/s [10 kts] lub więcej od średniej wartości wiejącego wiatru albo silny wiatr wiejący nad budynkami lub innymi konstrukcjami znajdującymi się w pobliżu drogi startowej może być przyczyną występowania miejscowych uskoków wiatru. Są one szczególnie niebezpieczne dla lekkich samolotów. Obserwacja lokalnego terenu oraz warunków panujących w pobliżu pasa startowego są najlepszym sposobem przewidywania możliwości występowania miejscowego uskoku wiatru. 11.11.1. Bryza morska i bryza lądowa. Oba rodzaje bryz występują w pobliżu wielkich zbiorników wodnych. Uskoki wiatru pojawiają się gdy tuż nad górną granicą bryzy występuje wiatr. Jeśli ten wiatr ma taki sam kierunek jak wiatr poniżej, to nie ma większego problemu z uskokiem wiatru. Ale jeśli wiatry te wieją w przeciwnych kierunkach to uskok wiatru może dochodzić nawet do 20 m/s [40 kts]. Bryza morska jest zjawiskiem występującym w ciągu dnia, gdzie wiatr wieje średnio z prędkością od 7 do 10 m/s [15-20 kts], a jej zasięg w głąb lądu wynosi do 15-30 km. Grubość warstwy, w której występuje wynosi średnio do 600 metrów. Bryza lądowa pojawia się w nocy, kiedy ląd staje się chłodniejszy od wody. Bryzy te nie są tak silne jak morskie i nie są zbytnim zagrożeniem dla lotnictwa. 11.12. Wnioski wynikające z przypadków napotkania uskoku wiatru. Szczegółowe analizy wypadków oraz niebezpiecznych zdarzeń lotniczych, w których stwierdzono, że główną ich przyczyną było wystąpienie uskoku wiatru pozwoliła zrozumieć bardziej to zjawisko i dostarczyło wiedzy dotyczącej jego rozpoznawania, a także sposobom reagowania w celu przeciwdziałania jego wpływu na statek powietrzny. Dodatkowo, aby nauczyć się jak najlepiej reagować na to zjawisko podjęto wiele badań naukowych, a także do oprogramowania symulatorów lotniczych włączono zjawisko uskoku wiatru. 11.12.1. Unikanie najlepsza technika. Najważniejszym wnioskiem wyciągniętym z tych analiz i badań uskoków wiatru, jest to, że najlepiej jest je unikać, niezależnie od ich rodzaju lub pochodzenia, ponieważ nigdy nie wiemy, czy właśnie dany przypadek nie będzie wykraczał poza możliwości lotne danego statku powietrznego i/lub umiejętności pilota. W większości wypadków lotniczych, których przyczyną był uskok wiatru na małej wysokości, istniały wyraźnie widoczne wskazówki oraz meldunki meteorologiczne o możliwości jego wystąpienia. 11.12.2. Rozpoznawanie uskoku wiatru. Identyfikacja uskoku wiatru na niskiej wysokości jest trudna, a do tego jeszcze dochodzi fakt, że zjawisko to występuje najczęściej w trudnych warunkach pogodowych. Czas na rozpoznanie i prawidłową reakcję jest bardzo krótki i w niektórych wypadkach wynosi nawet tylko 5 sekund. Koordynacja działań załogi lotniczej jest kluczowa do natychmiastowego rozpoznania zjawiska i reakcji na nie. Piloci mogą kontrolować ścieżkę lotu poprzez kąt nachylenia samolotu. Zmniejszenie, prędkości lotu poniżej normalnej może być dopuszczalne, aby przeciwdziałać utracie siły nośnej. Trzy główne sytuacje związane z uskokiem wiatru wraz z sugerowanym zachowaniem pilota przedstawione są poniżej. 11.13. Uskok wiatru w czasie startu, bezpośrednio po oderwaniu się od pasa. Z analizy wypadków lotniczych wynika, że jest to typowy przykład katastrofy statku powietrznego związanej z napotkanym uskokiem wiatru w czasie startu, krótko po oderwaniu się od drogi startowej (Rys.11-10). W ciągu pierwszych 5 sekund po uniesieniu 10
się w powietrze, wszystko wydaje się przebiegać normalnie, ale samolot rozbija się na końcu pasa w 20 sekund po oderwaniu się od ziemi. 11.13.1. Warunki początkowe. W większości przeanalizowanych takich przypadków wszystkie parametry startu tj. prędkość, kąt nachylenia samolotu, prędkość pionowa oraz wysokość były prawidłowe. W tym przykładzie SP napotyka uskok wiatru w momencie, kiedy wznoszenie nie zostało jeszcze w pełni ustabilizowane, co jest czynnikiem utrudniającym pilotowi rozpoznanie, że napotkał uskok wiatru. Kiedy prędkość samolotu spadła, to jego kąt nachylenia obniżył się, aby odzyskać siłę nośną (Rys.11-11). Zmniejszenie kąta nachylenia samolotu niestety nie wystarczyło na odzyskanie jego pełnych właściwości lotnych (osiągów), co skutkowało utratą jego wysokości. Kiedy samolot opada, pilot podejmuje próbę odzyskania początkowego kąta nachylenia samolotu, co wymaga zadziałania z wyjątkowo dużą siłą na drążek sterowy. Akcja podjęta przez pilota w celu korekty położenia samolotu okazuje się spóźniona i niestety dochodzi do uderzenia w powierzchnię ziemi. Rysunek 11-10. Uskok wiatru podczas startu, bezpośrednio po oderwaniu się od drogi startowej. 11
Rysunek 11-11. Wpływ uskoku wiatru na ścieżkę lotu. 11.13.2. Prawidłowa reakcja na uskoku wiatru. Najważniejszą rzeczą jest utrzymanie lub nawet zwiększenie kąta nachylenia samolotu, przy jednoczesnym zaakceptowaniu spadku prędkości poniżej wartości normalnych. Aby przezwyciężyć naturalne reakcje samolotu na utratę prędkości, a więc także siły nośnej, niezbędne są działania nierutynowe i natychmiastowe. Jedynym sposobem odzyskania prawidłowej ścieżki jest zwiększenie kąta nachylenia samolotu bardziej niż normalnie, ale musi to być wykonane umiejętnie i cały czas należy kontrolować kąt natarcia (Rys. 11-12). Wymaga to od pilota opanowania oraz bardzo dobrego wyszkolenia, ponieważ czas na prawidłową reakcję na uskok wiatru w tak krytycznym momencie lotu jest bardzo krótki. Rysunek 11-12. Kontrola nachylenia samolotu na ścieżce lotu. 12
11.13.3. Czas reakcji. W powyżej opisanym scenariuszu napotkania uskoku wiatru, możliwość wykorzystania wszystkich osiągów samolotu będzie ograniczona z powodu dwóch czynników: braku natychmiastowego rozpoznania wystąpienia uskoku wiatru oraz niewłaściwa lub niewystarczająca reakcja załogi. Jeśli w czasie startu nie będzie obserwowany wskaźnik pionowej ścieżki lotu, to załoga nie będzie w stanie natychmiast zauważyć spadku wznoszenia. Na rozpoznanie uskoku wiatru jest bardzo mało czasu, średnio od 5 do 10 sekund (Rys.11-13), a tylko błyskawiczne rozpoznanie, że ma się do czynienia z tym zjawiskiem daje szanse na prawidłową i skuteczną reakcję. Rysunek 11-13. Czas na prawidłową reakcję na uskok wiatru. 11.14. Uskok wiatru w czasie startu samolot jest jeszcze na drodze startowej. Analizy typowych wypadków, gdzie miało miejsce nagłe wystąpienie tylnego wiatru (uskoku wiatru) w czasie rozbiegu samolotu na drodze startowej pokazują, że wszystkie początkowe parametry startu były prawidłowe. Z powodu tylnego wiatru samolot osiąga wystarczającą prędkość dopiero przy końcu drogi startowej, ale z powodu tylnego wiatru nie jest w stanie unieść się wyżej i rozbija się za pasem startowym (Rys.11-14). Rysunek 11-14. Uskok wiatru w czasie rozbiegu samolotu na pasie startowym. 13
11.14.1. Rozpoznanie zjawiska. Podczas startu bardzo trudno jest rozpoznać, że osiągi samolotu uległy pogorszeniu. Wystarczająco szybka orientacja, że ma się do czynienia z uskokiem wiatru tylnego jest trudna, bo jedyną wskazówką jest mniejsze niż zwykle przyśpieszenie samolotu, a jeśli występują porywy wiatru, to jeszcze bardziej sytuacja się komplikuje. Czas na skuteczną reakcję w celu przeciwdziałania nagłemu wystąpienia silnego uskoku wiatru tylnego, jest nie większy niż około 5 sekund. 11.14.2. Skuteczne przeciwdziałanie. Niezbędnym działaniem jest natychmiastowe włączenie pełnego ciągu, szczególnie wtedy, gdy start przeprowadzany jest na mniejszym. Jeśli pozostała długość drogi startowej jest niewystarczająca do osiągnięcia prawidłowej prędkości oraz za krótka, aby przerwać start, to należy poderwać samolot nawet przy mniejszej prędkości. Dodatkowo, konieczne może okazać się zwiększenie kąta nachylenia samolotu, aby osiągnąć dostateczną siłę nośną (Rys. 11-15). Obroty większe niż przy normalnie wykonywanym starcie, poderwanie samolotu przy mniejszej prędkości, to wszystko może być niezbędne, kiedy kończy się pas startowy i może spowodować, że ogon samolotu może dotknąć ziemi. Aby poradzić sobie z nieoczekiwanym takim uskokiem wiatru, pilot musi być przygotowany na zastosowanie technik, które różnią się od rutynowego działania. 11.15. Uskok wiatru podczas schodzenia do lądowania. Analizy przypadków napotkania uskoku wiatru w czasie podchodzenia do lądowania wykazały, że załogi mogły się spodziewać wzrostu prędkości wiatru tylnego i pionowych prądów zstępujących (mikropodmuch). W takim przypadku, samolot traci prędkość, opada poniżej prawidłowej ścieżki i rozbija się przed pasem startowym (Rys.11-16). Zmniejszenie prędkości i kąta natarcia powoduje spadek siły nośnej, co skutkuje wzrostem tempa zniżania (Rys.11-17). Naturalne obniżenie przez samolot kąta nachylenia w momencie utraty prędkości, powoduje dodatkową utratę wysokości. 11.15.1. Rozpoznanie i prawidłowa reakcja. Brak wskazówek o możliwości napotkania uskoku wiatru w momencie podchodzenia do lądowania może być powodem opóźnienia reakcji w celu przezwyciężenia tego zjawiska. Dodatkowo, stopniowe zmniejszanie ciągu może utrudnić natychmiastowe zauważenie dodatkowego spadku prędkości samolotu. Jeśli dołożymy do tego słabe warunki pogodowe, to sytuacja jeszcze bardziej się skomplikuje. Przejście z lotu według przyrządów na lot z widzialnością może spowodować mniej uważną obserwację przyrządów. W momencie, gdy zauważysz, że samolot wleciał w strefę zjawiska mikropodmuchu natychmiast maksymalnie zwiększ obroty silnika. Nie zmieniaj natychmiast konfiguracji samolotu, a jeśli podwozie jest już wypuszczone, to należy je tak pozostawić. Lecisz na granicy przeciągnięcia samolotu i każda gwałtowna zmiana konfiguracji mogłaby doprowadzić do niego. Stopniowo podnieś nos samolotu, aż do momentu otrzymania sygnału o możliwości przeciągnięcia i utrzymaj to położenie. Musisz skompensować negatywny wpływ pionowego prądu zstępującego. Manewr ten spowoduje, że nos samolotu znajdzie się ekstremalnie wysoko. To może wydawać się kompletnie nieprawidłowe, ale jest konieczne, aby na maksymalnych kątach natarcia, skrzydła samolotu mogły wytworzyć siłę nośną i jednocześnie obniżyć tempo opadania samolotu. Kiedy znajdziesz się po drugiej stronie strefy mikropodmuchu musisz obniżyć nos samolotu, aby utrzymać prawidłowy kąt natarcia i odzyskać ponownie prawidłową konfigurację. 14
Rysunek 11-15. Wpływ uskoku wiatru na oderwanie się samolotu od pasa startowego. Rysunek 11-16. Uskok wiatru podczas podchodzenia do lądowania. 15
Rysunek 11-17. Wpływ uskoku wiatru na ścieżkę zniżania. 11.16. Podsumowanie. Uskok wiatru zawsze powoduje zmianę prędkości statku powietrznego (SP) i jego siły nośnej. Uskok zwiększający osiągi SP jest spowodowany przez nagły wzrost prędkości wiatru czołowego lub spadek prędkości wiatru tylnego. Jeżeli uskok zmniejsza osiągi, to zmniejsza się prędkość i siła nośna SP. Uskok zmniejszający osiągi SP spowodowany jest przez spadek prędkości wiatru czołowego lub wzrost prędkości wiatru tylnego. Uskok zwiększający osiągi SP powoduje, że wznosi się on nagle ponad ścieżkę lotu. Reakcja pilota w celu skorygowania ścieżki, może spowodować, że SP znajdzie się poniżej prawidłowego toru lotu. Uskok zmniejszający osiągi SP powoduje, że opada on poniżej ścieżki lotu. Reakcja pilota w celu skorygowania ścieżki, może spowodować, że SP wzniesie się powyżej prawidłowego toru lotu. Możliwe jest przeciągnięcie SP. Uskok w czasie burzy związany jest z szybkimi opadającymi prądami powietrznymi i może występować nawet kilka kilometrów od chmury burzowej. Fale górskie często powodują uskok wiatru na małych wysokościach po zawietrznej stronie gór. Chmury rotorowe oraz unoszący się kurz/pył z powierzchni gruntu mogą wskazywać na istnienie uskoku wiatru. Frontowy uskok wiatru powierzchnia frontowa musi leżeć na małej wysokości w pobliżu lotniska, aby uskok stanowił zagrożenie. Uskok wiatru pojawia się na frontach ciepłych i szybko poruszających się frontach chłodnych. Niskie prądy strumieniowe, wiatry katabatyczne, wiatry dolinowe oraz wiatry powstające przy wyjściu powietrza stunelowanego w dolinach, powodują uskok wiatru na małych wysokościach. Słaby uskok wiatru może pojawić się po zawietrznej stronie przeszkód terenowych lub podczas wznoszenia konwekcyjnego powietrza. 16