Більшість пасажирів, коли літак раптово починає трястися, відчувають тривогу. Проте турбулентність — явище цілком природне й добре вивчене. Розбираємося, чому вона виникає, де трапляється найчастіше й що насправді загрожує безпеці в польоті.
Що таке турбулентність
Ще в XIX столітті англійський фізик і механік Осборн Рейнольдс з’ясував: коли швидкість повітряного потоку перевищує певну межу, рух перестає бути рівномірним — у ньому з’являються хаотичні вихори й хвилі, що перемішують шари повітря. Це явище й дістало назву турбулентності.
Розрізняють два її різновиди — дрібномасштабну та великомасштабну. Перша виникає, коли повітря обтікає перешкоду, зокрема сам корпус літака, або коли рівномірний (ламінарний) потік переходить у вихровий. Другий різновид пов’язаний з атмосферними процесами: великі маси повітря рухаються нерівномірно одна щодо одної, утворюючи інтенсивні завихрення. До цієї категорії належать термічні висхідні потоки від нагрітої поверхні, зони біля атмосферних фронтів і так звана турбулентність ясного неба.
Саме останній тип вважається найпідступнішим. Небо — чисте, хмар немає, але літак раптово починає трясти. На відміну від грозової хмари чи атмосферного фронту, таку зону неможливо ані побачити заздалегідь, ані виявити бортовим радаром. Горизонтальний розмір такої зони може сягати кількох сотень кілометрів, тоді як заввишки вона зазвичай не перевищує одного кілометра. Саме тому екіпаж часто не встигає попередити пасажирів — і непристебнуті пасажири отримують травми, вдаряючись об стелю або сусіднє крісло.
Чому виникає турбулентність
Повітря — не однорідне середовище. Його шари відрізняються за температурою, швидкістю та напрямком руху, і коли вони стикаються, починається турбулізація — процес виникнення й розвитку хаотичних рухів у потоці газу чи рідини.
Основних причин кілька. По-перше, тертя повітряних потоків об земну поверхню. По-друге, нерівномірне нагрівання підстильної поверхні — поле й ліс прогріваються по-різному, тому над ними утворюються різні за інтенсивністю висхідні потоки. По-третє, хмароутворення: під час конденсації й кристалізації водяної пари виділяється тепло, яке додатково розгойдує атмосферу. По-четверте, зіткнення повітряних мас із різними характеристиками поблизу атмосферних фронтів і висотних фронтальних зон. Нарешті, гірський рельєф: коли потік натрапляє на перешкоду, за нею утворюються потужні вихори.
Окремої уваги заслуговують струменеві течії. Ці вузькі смуги надшвидкого вітру розташовані поблизу тропопаузи — шару, де температура атмосфери різко знижується. У помірних широтах вони проходять на висоті 8–10 км — це потужні західні вітри, що дмуть зі швидкістю до 300 км/год. Якщо літак перетинає таку течію впоперек, швидкість відносно повітря тимчасово падає, а разом із нею — підіймальна сила крила. Це різке просідання й називають «повітряною ямою».
Де найчастіше трясе
Турбулентність найімовірніша над гірськими масивами, в екваторіальній зоні, на трансокеанських маршрутах та в зонах струменевих течій.
Чимало пасажирів дивуються, чому над морем нерідко трясе дужче, ніж над сушею. Тут діє кілька чинників одночасно. Вода нагрівається й охолоджується повільніше, ніж суша, тому в прибережних зонах виникає різкий перепад температур — а отже, і зсув вітру з висотою. Особливо відчутний він вранці та ввечері. Над відкритим океаном утворюються локальні грози та термічні аномалії, зокрема спричинені теплими течіями на кшталт Гольфстріму. Більшість трансатлантичних і транстихоокеанських маршрутів пролягає якраз у зонах активних струменевих течій. Водночас над морем пілоти позбавлені рельєфних орієнтирів, які могли б підказати про небезпечну зону, — тут залишається покладатися лише на метеодані. Нарешті, саме над океанами зароджуються циклони й тайфуни, що формують великі зони інтенсивної турбулентності.
Наскільки це небезпечно
Потрапляючи в зону турбулентності, літак зазнає змін швидкості, кутів атаки й крену, а пасажири відчувають перевантаження — притискання до крісла або короткочасне підкидання вгору. Тривала й сильна турбулентність прискорює знос окремих деталей та агрегатів. Утім, якщо пасажири пристебнуті, жодної загрози для їхнього здоров’я немає.
Підвищеної уваги потребують зліт і посадка. Під час заходу на посадку в умовах бокового вітру пілот навмисно відхиляє літак убік від осі смуги, компенсуючи знос, а безпосередньо перед торканням вирівнює курс — щоб захистити шасі та уникнути пробігу зі ковзанням. Саме такі маневри часто знімають на відео й викладають в інтернеті, бо з боку виглядають дуже драматично.
Найнебезпечніша ситуація — вертикальний низхідний потік під час заходу на посадку. Наближаючись до нього, літак спершу потрапляє в зустрічний вітер: швидкість відносно повітря зростає, підіймальна сила збільшується. Пілот реагує логічно — переводить літак на зниження й зменшує тягу двигунів. Але вже за кілька секунд машина входить у сам потік, а вийшовши з нього, опиняється в попутному вітрі: швидкість різко падає, крило втрачає підіймальну силу, і разом зі зменшеною тягою це може призвести до критичного зниження висоти.
На крейсерських ешелонах правила обмежують ручне керування літаком 30 хвилинами — і лише для підтвердження кваліфікації екіпажу. У разі потрапляння в складні вітрові умови екіпаж вмикає табло «Пристебніть ремені» й чекає, поки літак мине зону турбулентності.
Варто також пам’ятати про вихровий слід від літака, що летів попереду. У центрі цього сліду панує сильний низхідний потік — потрапивши в нього, можна втратити кілька сотень метрів висоти. На ешелоні пілоти у таких ситуаціях зазвичай не втручаються в керування. Зате під час заходу на посадку диспетчер заздалегідь попереджає екіпаж, який тоді виконує захід на підвищеній швидкості та з більшим кутом нахилу траєкторії.
Сучасні літаки проходять суворі випробування на міцність і розраховані на навантаження, що значно перевищують те, що може дати звичайна турбулентність. Тому конструкція має достатній запас міцності. Але коли засвічується табло «Пристебніть ремені» — пристібатися треба обов’язково.