​​💨 Влияния спутного аэродинамического следа на безопасность полетов (БП)
 
Спутный след – возмущенная область атмосферы, оставленная от пролетевшего воздушного судна (ВС). Возмущения создаются реактивной струей двигателя, турбулентным потоком, сбегающим с поверхности ВС, и вихреобразованием, связанным с созданием подъемной силы.

С точки зрения особенностей развития и степени воздействия на самолет спутный след разделяют на:

- зону формирования;
- устойчивую зону, которая наиболее опасна для пролетающих самолетов;
- зону разрушения вихревых структур.

Зона формирования спутного следа характеризуется сложным нестационарным процессом сворачивания вихревой пелены в условиях ее взаимодействия с турбулентным потоком и с реактивной струей двигателя. Протяженность этой зоны невелика, и её роль в оценке БП незначительна.

Устойчивая зона спутного следа представляет больший интерес с точки зрения воздействия на самолет. Началом устойчивой зоны считают сечение за самолетом, когда процесс сворачивания вихревой пелены завершился образованием двух мощных вихревых жгутов, вращающихся в разные стороны.

Здесь для оценки БП необходимо знать интенсивность вихревых жгутов, время их существования и положение в пространстве.

Интенсивность жгутов определяется напряженностью или циркуляцией. Большие массы современных самолетов при относительно малом размахе крыла приводят к высокой интенсивности оставляемых ими вихревых жгутов, а соответственно, и к большим значениям возмущенных скоростей в следе.

Вторым важным параметром спутного следа является время существования вихревых жгутов, которое определяется интервалом времени от момента их зарождения до момента разрушения из-за какого-либо вида неустойчивости.

Экспериментально установлены два типа неустойчивости, имеющие принципиально разные механизмы разрушения:

- волновая неустойчивость;
- «взрыв» вихрей по причине интенсивной турбулизации течения в ядре вихря.

При волновой неустойчивости возникают деформации осей вихревых жгутов в виде волн, которые можно наблюдать при пролете самолета, когда в результате инверсии вихревые жгуты становятся видимыми в течение длительного времени.
Начальные деформации жгутов обусловлены как собственными возмущениями, так и турбулентностью атмосферы. По мере увеличения времени вихревые жгуты соприкасаются друг с другом, что приводит к нарастанию деформаций осей и к соединению вихревых жгутов в изолированные кольца, что свидетельствует о разрушении следа, так как изолированные кольца угрозы для БП практически не представляют.

Физическая природа возникновения неустойчивости следа по причине «взрыва» ядра вихря связана с наличием в этой зоне течений со значительными по величине осевыми скоростями, и их интенсивным изменением по времени. «Взрыв» ядра вихревого жгута может возникнуть как при больших, так и при малых расстояниях между осями. Существенное влияние на длительность времени существования спутного следа, оказывает размах крыла. При наличии внешних воздействий пространственное положение следа может быть произвольным.

Подписывайтесь на «Просто об авиации» 🛫