Ученые разработали метод прогнозирования зон турбулентности

Исследователи из Университета Джорд­жии разработали первую в мире систему, которая в режиме реального времени сможет сообщать пилоту о возможной турбулентности еще до того, как самолет приблизится к опасной зоне. Причем в отличие от других прогностических программ новая система не просто передает сигнал о грядущей тряске, но и сообщает о силе турбулент­ности и ближайших запасных путях, не проходящих через опасную зону. Но главное, что эти данные поступают непосредственно к пилоту, а не проходят через диспетчеров, связь с которыми из-за той же турбулентности может нарушиться. Таким образом, у летчика будет время принять решение о корректировке курса и избежать неприятностей.

Один из разработчиков данной системы Джон Нокс подсчитал, что применение прогностической системы поможет сэкономить десятки миллионов долларов, ежегодно затрачиваемых на ремонт самолетов после подобных встрясок. По статистике, в США самолеты ежегодно примерно 5 тыс. раз попадают в зоны сильной турбулентности, что влечет за собой серьезные повреждения авиалайнеров. Причем ни пилот, ни диспетчерская служба не могли определить надвигающуюся опасность, так как наиболее сильные бури не зависят от облачности или гроз. Поэтому пилоту приходилось ориентироваться уже «на месте» и срочно принимать решения для избежания повреждений.

«Турбулентность является большой проблемой не только на большой высоте, но при взлете и посадке, когда идущие один за другим самолеты оставляют след, который создает сильные вихревые потоки и колебания, — рассказал РБК daily действительный член Российской академии космонавтики им. К.Э. Циолковского, заслуженный создатель космической техники, генеральный директор ОАО «Интеравиагаз» Вячеслав Зайцев. — Сейчас ведутся разработки специальных лазерных установок и аппаратуры для определения теплового поля, которые смогли бы зафиксировать воздушные ямы. Однако серийных устройств, устанавливающихся непосредственно на самолетах и заблаговременно определяющих опасную зону, пока нет».

Новый же метод базируется на сверхчувствительной аппаратуре, настроенной на определение главной причины турбулентности — изменения гравитационных волн, атмосферного феномена, который, подобно океанским волнам, иногда появляется в спокойной метеорологической обстановке. Как правило, гравитационные волны возникают над горами или разломами тектонических плит, одним словом, в зонах, где давление сильно отличается от среднего на поверхности Земли. Однако наиболее сильные гравитационные волны образуются совершенно в неожиданных местах, где в принципе нет условий для возникновения турбулентности.

Кроме того, прогноз таких спонтанных бурь осложняется тем, что, если волнение на море видно невооруженным глазом, зафиксировать турбулентность даже с помощью мощных спутников невозможно. Поэтому даже идеальные метеорологические условия не являются гарантией от попадания в зону турбулентности.

«Турбулентность — это сложное явление, обусловленное сразу несколькими причинами, — поясняет РБК daily кандидат технических наук, доцент МАТИ им. К.Э. Циолковского Владимир Кузькин. — Во-первых, при вращении Земли и вокруг своей оси, и вокруг Солнца периодически создается своеобразное наложение движений, которое создает определенный диссонанс в атмосфере. Во-вторых, поверхность Земли крайне неоднородна, да и состав планеты различается — где-то больше руд, обладающих магнетическими свойствами, где-то магма слишком близко подходит к поверхности. Все эти факторы также создают магнитные колебания, влияющие на возникновение турбулентности. В-третьих, зоны с неустойчивым климатом, где сталкиваются теплые и холодные потоки воздуха, также можно назвать потенциальным «местом дислокации» воздушных ям. Так что определить на основании какого-то одного признака, есть ли на пути самолета опасная зона или нет, очень сложно».

Исследователей заинтересовал определенный тип гравитационных волн, которые связаны со сверхсильными воздушными потоками, проходящими на большой высоте. Именно для определения этих внезапных колебаний и была создана новая система. Метод, разработанный американскими учеными, основывается на теории спонтанной разбалансировки, разработанной британскими физиками еще в 90-е годы. Нокс с коллегами несколько лет переводили эту теоретическую модель в практическую плоскость. Сначала исследователи упростили теоретические выводы, далее из полученной квинтэссенции сконструировали математическую модель, позволяющую в режиме реального времени измерять силу гравитационных колебаний, а затем с помощью полученных показателей устанавливать координаты, силу и характер турбулентности. Как показали эксперименты, новый алгоритм в несколько раз превосходит все известные способы определения турбулентности, базирующиеся на личном опыте пилота или на анализе метеорологических данных. И если раньше вероятность установления места, где самолет рискует попасть в воздушную бурю, была крайне мала, то эта первая в мире методика, базирующаяся на научном методе и имеющая в основании математическую модель, сможет дать пилотам и пассажирам уверенность, что полет пройдет нормально.

Екатерина Люльчак