M II2 Turbulencia Turbulencia Fyziklna podstata turbulencie laminrne

M II/2 Turbulencia

Turbulencia Fyzikálna podstata turbulencie ü laminárne a turbulentné prúdenie ü - Reynoldsovo číslo ü - strih vetra ü - súvislosť rozmerov vĺn a rozmerov lietadla ü - súvislosť medzi rýchlosťou letu a intenzitou turbulencie ü druhy turbulencie podľa pôvodu, klasifikácia podľa intenzity ü druhy orografickej turbulencie podľa Forchtgotta ü - prízemné rýchlosti prúdenia, rýchlostný profil prúdenia cez prekážku

Turbulencia • Je nebezpečným poveternostným javom • Je prejavom pohybu vnútri vzduchovej hmoty, nie vlastnosť hmoty

Laminárne vs turbulentné prúdenie

Turbulencia • Laminárne prúdenie vs. turbulentné – Charakter prúdenia je určený pomerom zotrvačných síl a síl vnútorného trenia – viskozitou – Reynoldsovo číslo Re = v*l / ξ – Kritické Reynoldsovo číslo ≈ 500 000 • Turbulentné prúdenie – charakteristiky – Trojrozmerný jav – Náhodný charakter vírov a vĺn, opísateľný len štatistickými metódami – Spôsobuje intenzívny prenos vlastností elementárnych turbulentných objemov • https: //youtu. be/kmj. Fd. Bxb. V 08

TURB a strih vetra • Strih vetra: Náhla zmena smeru alebo rýchlosti vetra. Strih vetra je oblasťou s najčastejším výskytom turbulencie, pretože v týchto miestach musíme počítať s prítomnosťou medzných vrstiev, ktoré spôsobujú zmenu laminárneho prúdenia na turbulentné. • Horizontálny : Zmena smeru alebo rýchlosti v rôznych hladinách. • - smerový strihu (directional windshear), - rýchlostnom strihu (speed windshear) výskyt nad vrstvou inverzie, na frontálnych rozhraniach výškové hrebene a brázdy • Vertikálny: stúpanie alebo klesanie, Výskyt v oblastiach s termickou konvekciou, búrkovou činnosťou, pri prúdení vzduchu okolo horských prekážok.

Turbulencia účinky – Vertikálna zložka víru mení uhol nábehu, horizontálna zase rýchlosť obtekania – Podľa smeru poryvu je vztlak väčší, resp. menší a vzniká prídavné zrýchlenie – Veľkosť zrýchlenia je priamo úmerná rýchlosti a nepriamo plošnému zaťaženiu (nie hmotnosti !) – Rozmery vírov oproti rozmerom lietadla – Frekvencia poryvov – 4 -5 Hz - kinetóza

Turbulencia účinky – Prídavné zaťaženie konštrukcie lietadla – Nepríjemné fyziologické pocity – Sťažená pilotáž, zvlášť pri letoch IFR, vo fáze vzletu a pristátia – Sťažený až vylúčený let v skupine

Turbulencia • Druhy turbulencie podľa pôvodu – Termická – nerovnomerný ohrev a instabilné zvrstvenie (denný chod) – Dynamická – kontrast v poli fyzikálnych parametrov, strih vetra (LLWS, LLJS, CAT) – Mechanická – trenie o povrch, prúdenie cez prekážky (QAN, QNT, do 850 h. Pa)

Turbulencia • Meranie – Akcelerometre, akcelerografy – Klasifikácia podľa intenzity • • Slabá do 0, 2 g Mierna 0, 2 – 0, 5 g Silná 0, 5 – 1, 0 g Veľmi silná nad 1, 0 g LGT MOD SEV EXT

TURB intenzita

TURB podľa účinkov na posádku, ovládateľnosť a voľné predmety • LGT malé alebo nepravidelné zmeny vo výške alebo rýchlosti letu Posádka môže pociťovať malý odpor oproti upínacím pásom, voľné predmety sa môžu triasť alebo trochu pohybovať. Podmienky podobné jazde autom po nespevnenej alebo hrboľatej ceste. • MOD: Lietadlo je si udržiava dobrú ovládateľnosť, sú potrebné malé zásahy do riadenia na udržanie výšky a smeru letu. Voľné predmety sa pohybujú, posádka zreteľne pociťuje odpor oproti upínacím pásom. Podmienky porovnateľné jazde autom po ceste plnej dier s občasným rýchlostným spomaľovačom

TURB podľa účinkov na posádku, ovládateľnosť a voľné predmety • SEV: Posádka môže stratiť kontrolu nad letom na krátke časové úseky s neustálymi zásahmi do riadenia na udržanie výšky a smeru letu. Posádky je tlačená do upínacích pásov pomerne silne až divoko. Voľné predmety v kabíne začínajú poletovať. Možné sú štrukturálne poškodenia draku lietadla. • EXT: Let je nekontrolovateľný, silné štrukturálne poškodenia lietadla s veľkou pravdepodobnosťou končiace haváriou.

Termická turbulencia • Vzniká pri labilnom zvrstvení atmosféry – Striedavé stúpavé a klesavé prúdy – Môže dosiahnúť silnú intenzitu, zvlášť pod základňami Cu cong, Cb – Dá sa dobre predpovedať a pozorovať vďaka charakteristickým oblakom – Vyskytuje sa hlavne v dolnej troposfére počas teplej časti roka – Rozmery vertikálnych prúdov v stovkách metrov

Termická TURB

Dynamická turbulencia – V nižších vrstvách troposféry spravidla vo vrstve inverzie, mraky typu As, Ac – Veľké výšky - CAT, neskôr WST – Spojené s dýzovým prúdením JTST – Listová teória (sheet theory) • Tenké (cca 100 m) vrstvy vzduchu s rozdielnou teplotou a rýchlosťou • Vertikálny impulz môže tieto „listy“ rozvlniť

Dynamická turbulencia – Impulz pre zvlnenie: • Konvergencia a divergencia prúdenia • Vlnová deformácia na prekážke • Mohutný Cb – Dynamicky stabilné vlny – spravidla kolmé na os JTST – Dynamicky nestabilné vlny – spravidla v smere JTST

Príklad dynamicky stabilných vĺn

Dynamická turbulencia • Podmienky vzniku – V hladine 300 h. Pa(cca 9000 m) sú izotachy 10 m/s bližšie než cca 100 km – Vertikálny strih vetra > 2, 5 m/s na 300 m (5 kt/1000 ft) – Veľký záporný teplotný gradient pod inverznou vrstvou – Studená advekcia

Dynamická TURB

Mechanická turbulencia • Vzniká pri stabilnom zvrstvení • Druhy: – Spôsobená trením o zemský povrch v >10 m/s • Vzniká aj nad rovinou a dosahuje do pár stovák metrov • Môže sa kombinovať s termickou turbulenciou – Spôsobená prúdením cez horské masívy - orografická

Orografická turbulencia • Vzniká pri stabilnom zvrstvení a dostatočnej rýchlosti prúdenia – Laminárne prúdenie – do 3 m/s – Vírové prúdenie – 6 -10 m/s – Vlnové prúdenie – nad 10 m/s a s výškou rýchlosť narastá – Rotorové prúdenie – nad 10 m/s ale s výškou rýchlosť klesá

Orografická TURB podľa Fochtgotta

Prevencia • • • Plánovanie letu Sledovanie vonkajšej teploty Sledovanie charakteristických mrakov Správy SIGMET a PIREPS Predpovedné mapy SWL, M, H (Significant Weather Low, Middle, High)

Altocumulus Standing Lenticularis

Cirocumulus lenticularis

Turbulencia v úplave

Crosswind a TURB • https: //youtu. be/6 y. GUTs. Jm 1 Hw

Otázky?