Кіріспе
Ұшақ ауада қозғалғанда оның артында пайда болатын турбуленттік – атмосферадағы бұзылыс. Оған бірнеше компоненттер кіреді, олардың ең маңыздысы – қанат ұшының құйылыстары және реактивтік сорғы, яғни реактивтік қозғалтқыштан жоғары жылдамдықпен шығарылатын газдар. Ұшудың ұшып көтерілу немесе қону кезеңдерінде ұшақтың артындағы аймақтағы турбуленттік әсіресе қауіпті. Ұшып көтерілу және қону кезінде ұшақ жоғары шабуыл бұрышында жұмыс істейді. Бұл ұшу жағдайы күшті құйылыстардың пайда болуын максималды деңгейге көтереді. Әуежай маңында бірнеше ұшақ болуы мүмкін, олардың барлығы төмен жылдамдықпен және төмен биіктікте ұшады; бұл кез келген ауытқудан қалпына келуге мүмкіндік беретін биіктіктің төмендеуіне байланысты турбуленттік қаупін арттырады.
Wake turbulence is a disturbance in the atmosphere that forms behind an aircraft as it passes through the air. It includes several components, the most significant of which are wingtip vortices and jet wash, the rapidly moving gases expelled from a jet engine. Wake turbulence is especially hazardous in the region behind an aircraft in the takeoff or landing phases of flight. During take off and landing, an aircraft operates at a high angle of attack. This flight attitude maximizes the formation of strong vortices. In the vicinity of an airport, there can be multiple aircraft, all operating at low speed and low altitude; this provides an extra risk of wake turbulence with a reduced height from which to recover from any upset.
Анықтама
Кезек турбуленттілігі – таза ауа турбуленттілігінің бір түрі. Ауыр ұшақтың қанаттарынан туындаған кезекті турбуленттілік жағдайында айналмалы құйын жұбы ұшақ өтіп кеткеннен кейін маңызды уақыт бойы, кейде бір минуттан астам сақталады. Осы айналмалы құйындардың бірі кіші ұшақпен әуеде немесе жерде кездескен жағдайда оны күрт бұзуы, тіпті аударып тастауы мүмкін.
Тікелей ұшу кезінде
Ұшақтың алдынан немесе артынан қарағанда, айналмалы ағын қанат ұштарына қарай сыртқа, жоғары және айналып шығады. Ірі ұшақтармен жүргізілген сынақтар көрсеткендей, айналымдар қанат ұзындығынан кем қашықтықта, желмен бірге желдің әсеріне бейімделіп, жерден қанат ұзындығынан артық биіктікте сақталады. Сынақтар сондай-ақ айналымдардың минутына бірнеше жүз фут жылдамдықпен төмен түсетінін, төмендеу жылдамдығының азайып, уақыт өте келе және ұшақтан артқа қашықтық артқан сайын күшінің әлсірейтінін көрсетті. Биіктікте айналымдар минутына белгілі бір мөлшерде төмендеп, ұшақтың ұшу биіктігінен төмен тұрақтанады. Сондықтан, жоғары биіктікте ұшатын ұшақтар қауіпсіз деп есептеледі. Ірі ұшақтардың айналымдары жерге жақын – ішінде – батқанда, олар жер бетімен көлденең бағытта қозғалуға бейім. Желдің күші айналымдардың желге қарсы бағыттағы көлденең қозғалысын азайтады және желге қарайтын айналымның қозғалысын арттырады.
Вертолеттер
Вертолеттер де соққылық турбуленция тудырады. Вертолеттің соққысы бірдей салмақтағы қанатты ұшақтың соққысынан әлдеқайда күшті болуы мүмкін. Ең күшті соққы тікұшақ төмен жылдамдықпен (20-дан 50 түйінге дейін) жұмыс істегенде пайда болады. Екі қанатты ротор жүйесі бар жеңіл вертолеттер, екі қанаттан артыққа ие ауыр вертолеттермен салыстырылатын күшті соққы тудырады. Bell Boeing V 22 Osprey тікұшақтың роторының күшті соққысы одан әрі таралып, апатқа себепкер болған.
Қауіптіліктен аулақ болу
Қанат ұшы құрылғылары қанат ұшы бұрандаларының күшін сәл төмендетуі мүмкін. Дегенмен, мұндай өзгерістер басқа ұшақты қауіпсіз арақашықтықта ұшу үшін қажетті қашықтықтарды немесе уақытты өзгертуге жеткіліксіз.
Тез тұншығудың санаттары
ICAO ұшақтың ең жоғары ұшу салмағына (MTOW) сүйенген сергек турбуленттілік санаттарын міндеттейді. Бұл санаттар ұшып көтерілу және қону кезінде ұшақтарды араластыру үшін қолданылады. Сергек турбуленттілік санаттарына негізделген ұшудың ұшып көтерілу, қону және бағытталған ұшу кезеңдері үшін бірнеше араластыру критерийлері бар. Әуе қозғалысын басқарушылар осы критерийлерді ескере отырып, құралдық жақындауды жасаушы ұшақтарды реттейді. Көзбен көру арқылы жақындауды жасаушы ұшақтарға ұсынылатын арақашықтық туралы хабар беріледі және олар өз аралық қашықтығын сақтауға міндетті.
Параллель немесе қиылысатын ұшу-қону жолақтары
Ұшып-қону және қону кезінде ұшақтың іздері жерге қарай төмендейді және жел тыныш болғанда ұшу-қону жолағынан жанына қарай ығысады. Көлденең жел іздердің желге қарсы жағын ұшу-қону жолағының аймағында ұстап тұруға және желдің бағытымен соққан жағын басқа ұшу-қону жолағына қарай қауіпті жақынға жылжытуы мүмкін. Қанат ұшындағы құйынды ағындар ұшақтың іздерінің сыртқы жиегінде пайда болатындықтан, бұл қауіпті жағдай тудыруы мүмкін.
Ескерту белгілері
Ұшақтың қалыптан тыс қозғалыстары (мысалы, қанаттың дірілдеуі) оянудың салдары болуы мүмкін. Сондықтан ахуалды бақылау өте маңызды. Әдеттегі турбуленттілік, әсіресе қонуға дайындалу кезеңінде, сирек емес. Ұшқыш ұшағына ояну толқынының әсер етіп жатыр деп күдіктенсе, оянудан қашып, қонудан бас тарту керек немесе қайтадан тұруға дайындалуы керек. Оянудың басталуы сезімтал болуы мүмкін, тіпті күтпегендей жұмсақ сезілуі де мүмкін. Ауыр апаттар болған (келесі бөлімді қараңыз), онда ұшқыштар орташа оянуға тап болғаннан кейін қонуды аяқтауға тырысып, одан да күшті оянуға тап болып, оны жеңе алмады. Ұшқыштар аэродинамикалық ескертулерге сене бермеуі керек, бірақ оянудың басталуы байқалса, дереу шара қабылдау өте қажет.
Атмосфералық айналым
Ауа ағыны ұзақ сақталатын тұйық ағындарды жасайды, олар жел үлгілеріне және атмосфера айналысына әсер етеді, бұл антропогендік климат өзгеруіне маңызды үлес болуы мүмкін. Ірі масштабты атмосфера айналымының температуралық айырмашылықтармен, әсіресе полюстер мен экватор арасындағы айырмашылықтармен анықталатыны жақсы белгілі. Осыған байланысты, тұйық ағындар осы температуралық айырмашылықтарды өзгерту арқылы климат өзгеруіне әсер етуі мүмкін.
Плита сызықтары
2020 жылы зерттеушілер ұшу-қону жолағы табалдырығының жанына "тақта сызықтарын" орнатуды қарастырды, осылайша қосымша айдамаларды тудырып, айдамалардың әсер ету уақытын қысқартуға болады. Вена халықаралық әуежайындағы сынақ орнату кезінде олар 22%-37% айдама азайғанын хабарлады.
Тездету турбуленттілігімен байланысты оқиғалар
8 маусым 1966 ж. – XB 70 ұшағы F 104 ұшағымен соқтығысты. Соқтығысудың нақты себебі белгісіз болғанымен, XB 70 ұшағының көтеру күшін арттыру үшін жасалған күшейтілген тұншығуына байланысты, F 104 тым жақын ұшып, тұншығу ағынына ілігіп, қанатқа соқтығысқан болуы мүмкін (негізгі мақаланы қараңыз). DC 9 ұшағы "тікелеу және ұшу" жаттығуларын DC 10 ұшағының артынан орындау кезінде Оңтүстік-Батыс халықаралық әуежайында апатқа ұшырады. Бұл апат FAA-ны "ауыр" ұшақтардан кейінгі ең аз қашықтық туралы жаңа ережелерді жасауға итермеледі. 16 қаңтар 1987 ж. – Яковлев Як-40 ұшағы Ташкентте ұшып шыққаннан кейін апатқа ұшырады. Рейс Ильюшин Ил-76 ұшағынан бір минут он бес секунд кейін ұшып, оның тұншығу ағынына тап болды. Яковлев Як-40 оңға қарай күрт бұрылып, жерге соғылып, өртеніп кетті. "Аэрофлот" рейсінің 505-ші рейсіндегі тоғыз адам қаза тапты. 15 желтоқсан 1993 ж. – In N Out Burger президенті Рич Снайдерді қоса алғанда, бес адаммен бірге жеке ұшақ Калифорния штатындағы Оранж округіне қарасты Джон Уэйн әуежайынан бірнеше шақырым бұрын құлады. Ұшақ Boeing 757 ұшағына қонуға дайындалып ұшып келе жатқанда, оның тұншығуына ілігіп, тік түсіп, құлады. Осы және Boeing 757 ұшағының артынан ұшқан ұшақтардың қатысуымен болған басқа да оқиғалардың нәтижесінде FAA қазір Boeing 757 үшін ауыр ұшақтардың қашықтық ережелерін қолданады. 8 қыркүйек 1994 ж. – USAir рейсі 427 Пенсильвания штатының Питтсбург қаласының маңында апатқа ұшырады. Бұл апатқа тұншығудың қатысы болуы мүмкін деп есептелді, бірақ негізгі себеп – ұшақтың пилоттардың басқару әрекеттеріне аномальды түрде жауап беруіне себеп болған, бұзылған рульдік басқару құралы болды. 20 қыркүйек 1999 ж. – Airwing F 7 Såtenäs-тен JAS 39A Gripen ұшағы әуеде маневр жасау кезінде Швециядағы Vänern көліне құлады. Басқа ұшақтың тұншығу ағынынан өткеннен кейін, Gripen кенеттен бағытын өзгертті. Gripen жерге тигенше, ұшқыш ұшақтан секіріп, көлге парашютпен аман-есен қонды. 12 қараша 2001 ж. – American Airlines рейсі 587 Джон Ф. Кеннеди халықаралық әуежайынан ұшып шыққаннан кейін көп ұзамай Нью-Йорк штатының Куинс қаласындағы Белл-Харбор ауданына құлады. Апат бірінші офицердің Japan Airlines Boeing 747 ұшағының тұншығуына жауап ретінде рульді дұрыс пайдаланбауына байланысты болды, нәтижесінде тік стабилизаторға артық жүктеме түсіп, бөлініп кетті. 8 шілде 2008 ж. – АҚШ Әуе күштерінің PC 12 жаттықтырушысы Флорида штатының Хёрлберт әуе базасында апатқа ұшырады, себебі ұшқыш AC 130U Spooky қарулы кемесінің артынан тым жақын қонуға тырысты және оның тұншығу ағынына ілігіп қалды. Әуе күштерінің ережелері AC 130U сияқты баяу қозғалатын ауыр ұшақтар мен кішкентай, жеңіл ұшақтар арасында кем дегенде екі минуттық қашықтықты талап етеді, бірақ PC 12 соғыс кемесінен шамамен 40 секунд қана артта қалды. PC 12 тұншығу ағынына тап болғанда, ол кенеттен солға бұрылып, төңкеріле бастады. Инструктор-ұшқыш төңкеруді тоқтатты, бірақ ұшақты тік тұрғызуға үлкермей тұрып, сол жақ қанаты жерге тиіп, ұшақ 203,91 метрге дейін созылып, тас төселген жолдан тыс жерге тоқтады. 3 қараша 2008 ж. – Airbus A380 800 ұшағының тұншығуы, жолдардың қиылысындағы параллель жолға жақындаған Saab 340 ұшағының басқаруын уақытша жоғалтуына себеп болды. 4 қараша 2008 ж. – 2008 жылғы Мехикодағы ұшақ апатында Мексиканың ішкі істер министрі Хуан Камило Моуриньоны алып бара жатқан Learjet 45 ұшағы, Мехико қаласының халықаралық әуежайының 05R жолағына соңғы айналым жасаған кезде Paseo de la Reforma даңғылына жақын жерде құлады. Ұшақ 767 300 ұшағының артында және ауыр тікұшақтың үстінде ұшып бара жатты. Мексика үкіметінің мәлімдемесіне сәйкес, ұшқыштарға олардан бұрын келе жатқан ұшақтың түрі туралы хабарланбаған, сондай-ақ олар ең төменгі қону жылдамдығына дейін төмендемеген. 9 қыркүйек 2012 ж. – Робин DR 400 ұшағы Антонов Ан-2 ұшағының тұншығуынан туған тұншығу ағынынан 90 градусқа бұрылып құлады. Үш адам қаза тауып, біреуі ауыр жарақат алды. 28 наурыз 2014 ж. – Үндістанның Гвалиор қаласының маңында Үндістанның әуе күштерінің C 130J 30 KC 3803 ұшағы апатқа ұшырап, оның ішіндегі барлық бес адам қаза тапты. Ұшақ 91,44 метр биіктікте ұшып, төменгі деңгейдегі жаттығуларды орындап жатқанда, алдынан келе жатқан C 130J ұшағының тұншығу ағынына тап болып, құлады. 7 қаңтар 2017 ж. – Жеке Bombardier Challenger 604 ұшағы Араб теңізінде Airbus A380 ұшағының астында 304,80 метрде ұшып өткенде, тұншығу ағынына тап болып, үш рет аударылып, 3048,00 метрге төмен түсті. Бірнеше жолаушы жарақат алды, біреуі ауыр. G күштерінің әсерінен ұшақ жөндеуге келмейтіндей зақымданып, есептен шығарылды. 14 маусым 2018 ж. – 11:29-да Лос-Анджелестен Мельбурнге бағыт алған Qantas рейсі QF94, ұшып шыққаннан кейін мұхит үстінде кенеттен құлап түсті, себебі тұншығу ағынының әсерінен. Оқиға шамамен он секундқа созылды, жолаушылардың айтуынша. Тұншығу QF12 рейсінің артынан келген тұншығу ағынынан туды, ол QF94 рейсінен екі минут бұрын ұшып кеткен.
Өлшем
Кезекті турбулентті бірнеше техникалар арқылы өлшеуге болады. Қазіргі уақытта ИКАО өлшеудің екі әдісін мойындайды: дыбыс томографиясы және жоғары ажыратымды техника – Допплер лидары, бұл шешім қазір коммерциялық түрде қолжетімді. Оптика қолданатын техникалар турбуленттің жарық сыну көрсеткішіне (оптикалық турбуленттік) тигізетін әсерін пайдаланып, турбулентті аймақтан өтетін жарықтың бұрмалануын өлшей алады және осы турбуленттің күшін көрсетеді.
Дыбыстық
Кезекті турбулентті дұрыс жағдай туғанда жердегі бақылаушылар кейде ести алады. Ауа тыныш болған күндері, қонуға дайындалып келе жатқан ауыр ұшақтардың кезекті турбуленттігін құрдымды шуыл немесе сызылғандай дыбыс түрінде естуге болады. Бұл – тұманның күшті ядросы. Егер ұшақ нашар тұман жасаса, оның ыдырауы қағаз жыртылғандай естіледі. Көбінесе, бұл дыбыс ұшақтың тікелей шуы басылғаннан кейін бірнеше секундтан соң байқалады. Содан кейін дыбыс күшейе түседі. Дегенмен, бағыты бір жақты болғандықтан, кезекті турбуленттің дыбысы ұшақтың шалқарынан үлкен қашықтықта естіледі, оның көзге көрінетін көзі ұшақпен бірге аспанда жылжығандай сезіледі. Ол 30 секундтан астам уақытқа созылуы мүмкін, үнемі дыбысы өзгереді, кейде сызылу және жарылу дыбыстары естіліп, ақырында тоқтап қалады.
Танымал мәдениетте
1986 жылы шыққан "Top Gun" фильмінде Том Круз сомдаған лейтенант Пит "Маверик" Митчелл, басқа ұшақтың реактивтік ағынынан өтіп, екі рет қозғалтқышының өшуіне ұшырайды. Нәтижесінде ол басқарудан шығып, айналып түсіп, RIO Ник "Гусс" Брэдшоудың қазасына себеп болып, катапульдауға мәжбүр болады. Кейінірек ол жаудың истребителінің реактивтік ағынына ілігіп қалады, бірақ қауіпсіздікке орала алады. "Пушинг Тин" фильмінде әуе диспетчерлері ұшақ қонғанда, қону-көтеру жолағының басында тұрып, ояну турбуленттігін тікелей сезінуге тырысады. Дегенмен, фильм турбуленттіктің жерде тұрған адамдарға тигізетін әсерін әлдеқайда күшейтеді, кейіпкерлердің ұшақтың өтуімен бірге ауаға ұшып кететінін көрсетеді. Шындығында, қонған ұшақтың артындағы және астындағы турбуленттік жерде тұрған адамды құлатуға жеткіліксіз күшті болады. (Алайда, ұшақ көтерілгенде оның қозғалтқышынан шығатын реактивтік ағын ұшақтың артында тұрған адамдар үшін өте қауіпті болуы мүмкін.)