MeteorologijazaMZ-skripta

VAZDUHOPLOVNA

METEOROLOGIJA

ZA PILOTE MOTORNOG ZMAJA

Todorović Boško, FI ULAPL

2012

Ultralight pilot school „MAG-plastic“

Meteorologija za pilote motornog zmaja 1

METEOROLOGIJA ZA PILOTE MOTORNOG ZMAJA 1. POJAM I PREDMET METEOROLOGIJE (METEOROS-visok, LOGOS-nauka)

Meteorologija je nauka koja se bavi proučavanjem pojava i fizičkih procesa koji se dešavaju u atmosferi, i njihovoj vezi i uzajamnom delovanju sa površinom mora i kopna. Vazduhoplovna meteorologija je posebna grana, koja se bavi problemima i meteorološkim pojavama bitnim za vazduhoplovstvo.

2. ATMOSFERA

To je gasoviti omotač zemlje koji se prostire od površine do kosmičkog prostora ( podaci su razni ali najviše do 1000 km visine ). Podeljena je u 5 delova-celina i to: troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera i egzosfera. Svaki od tih delova ima svoju ulogu ali za život na zemlji i odvijanje letenja, detaljnije ćemo obraditi samo troposferu i stratosferu. Postoji još jedna podela: homosfera-sloj od površine do 100km visine, i eterosfera- iznad njega do 1000km visine. 2.1 SASTAV ATMOSFERE Atmosfera se sastoji od smese raznih gasova, vodene pare i čestica prašine.Azota ima oko 78%, kiseonika oko 21%, a ostalih gasova oko 1%.Vodena para-vlaga može da zauzima do 4% prostora-apsolutna vlaga. Vlaga je bitna zbog toga što od nje u odreñenim uslovima nastaju oblaci.

2.2 SVOJSTVA ATMOSFERE To su one karakteristike koje odreñuju pojave u atmosferi.To su temperatura, pritisak, gustina i vlažnost. U zavisnosti od njihovog odnosa predviñaju se pojave u atmosferi u bližoj ili daljoj budućnosti.



2.2.1 TEMPERATURA Temperatura vazduha je stepen njegove zagrejanosti tj. mera kretanja molekula vazduha. Ona je maksimalna 2 sata nakon zenita sunca, dok je minimalna pred izlazak sunca. Temperatura se meri u stepenima. Postoje tri skale i to CELZIJUSOVA-izmedju tačke topljenja leda i ključanja ima 100 stepeni, KELVINOVA-stepen ima istu vrednost ali kreće od -273,15 C tj. apsolutne nule, i FARENHAJTOVA-izmedju tačke topljenja leda i ključanja ima 180 stepeni a 0 C je 32F. Različite podloge se različito zagrevaju i hlade te tako utiču na neke procese u atmosferi. Danju se zemlja brže zagreva od mora, pa posle odaje toplotu grejući prizemni sloj vazduha, a noću se brže hladi. Ukoliko je vazduh vlažan eto uslova za stvaranje oblaka. Temperatura sa visinom opada u toposferi 6,5 C na 1000m, ili 2C na 1000ft do tropopauze posle koje ostaje neko vreme nepromenjena i to -56.7 C. Izotermija je pojava kada temperatura sa visinom ostaje nepromenjena, a inverzija kada temperatura sa visinom raste. Linija koja povezuje tačke sa istom temperaturom se zove izoterma. 2.2.2 GUSTINA To je kolicina molekula vazduha u jadinici zapremine. Zavisi od pritiska i temperature.Dakle sa visinom gustina vazduha opada tako da je na 5500m upola manja a na 11000m je cetvrtina dok je na 20000m samo deseti deo gustine na zemlji. Uzima se da je gustina na zemlji u MSA 1,225kg/m3. Na oko 50 km gustina je 0,1% od one na nivou zemlje. Ako temperatura raste gustina opada, pri istom pritisku. 2.2.3 PRITISAK Pritisak je sila kojom molekuli vazduha pritiskaju povrsinu. Atmosferski pritisak je sila kojom stub vazduha pritiska jediničnu povrsinu. Jeinice su hP-hektopaskal ili milibar mb, milimetar zivinog stuba mmHg, kao i inchHg.



Pritisak se meri uredjajem koji se zove barometar. Sa visinom pritisak opada tako da na 5500m iznosi polovinu onog na zemlji. Horizontalni gradijent pritiska je oko 1mmb na 100km. Osnovne forme polja pritiska su ciklon- polje niskog i anticiklon- polje visokog pritiska. Postoje jos dolina, greben i sedlo. Na povrsini zemlje vertikalni gradijet pritiska je 1mmb na 8 m visine ali nije linearni pad vec sa visinom manje pada. Linija koja povezuje tačke sa istim pritiskom se zove izobara. Visinomer radi po pritisku.

• Za let po krugu ga podešavamo na QFE - na pisti pokazuje 0. • Na ruti podesimo QNH - na pisti će pokazati njenu nadmorsku visinu u

zavisnosti od trenutnog pritiska. • Po QNE lete avioni na nivoima leta tako što se pritisak podesi na 1013mb.

2.2.4 GASNI ZAKON To je veza pritiska, gustine i temperature. Oni su u stalnom odnosu zavisnosti. Pritisak, gustina i temperatura sa visinom opadaju ali ne uvek. O ovoj relaciji govori gasni zakon. 2.2.5 OBLIK I DIMENZIJE ZEMLJE Zemlja je ELIPSOID tj. spljoštena je na polovima. Poluprečnik na ekvatoru je 6378km a ka polovima je 6357km. Zemlja se okrće oko svoje ose koja je nageta u odnosu na ravan obrtanja oko sunca za 23,5 stepena, i jedan okret napravi za 23sata 56 minuta i 4 sekunde sto se zaokružuje na 24 sata ili 1 dan. Oko Sunca obiñe za 365,25 dana pa je svaka četvrta godina prestupna. 2.2.6 TEMPERATURNI SLOJEVI Oko zemlje postoje temperaturni slojevi i to:

• TROPOSFERA od povrsine do 11km visine, • STRATOSFERA od 11-50km, • MEZOSFERA 50-85km, • TERMOSFERA ( preko 85km do 800km visine) i • EGZOSFERA ( do 1000km visine ).



Izmedju ovih slojeva su tanki meñuslojevi koji nose naziv sloja ispod sebe- tropopauza itd. Troposfera je nejednake debljine na ekvatoru-oko 18km i polovima-oko 8km a uzima se srednja vrednost oko 11km. U njoj se dešavaju skoro svi termički procesi, a u njoj je skoncentrisana i, skoro, sva vlaga. U ovom sloju se odvija skoro svo letenje, a sadrži 75% mase atmosfere. Stratosfera je sledeći sloj u kome se alazi skoro sav ozon koji se stvara od kiseonika dejstvom i zadržavanjem ultraljubičastih zraka. 3. ENERGIJA ATMOSFERE

Glavni izvor energije Zemlje je Sunce, koje ima površinsku temperaturu oko 6000 stepeni a u centru Sunca je oko 26 miliona stepeni. Na Suncu se odvijaju termonuklearne reakcije, pri kojima se oslobaña ogromna energija. Od ukupne energije koja doñe do atmosfere 40% se odbije nazad u kosmos od oblaka, vode itd; 44% apsorbuje zemlja, a 16% apsorbuje atmosfera. Vazduh atmosfere se, uglavnom, zagreva od zemlje i u neprestanom je horizontalnom i vertikalnom kretanju. Energija se ispoljava kroz razne oblike i to: vetar, oblaci, padavine itd. 3.1 VETAR

Vetar je horizontalno strujanje vazduha u atmosferi iz oblasti višeg u oblast nižeg pritiska. Što su izobare gušće vetar je jači i obrnuto. Na pravac vetra još utiče trenje, koje sa visinom slabi. Promena pravca i brzine vetra u dve tačke na malom rastojanju se zove smicanje vetra, a ako je ta pojava ispod 600m onda je to smicanje vetra na maloj visini. Utiče mnogo na vazdušnu brzinu vazduhoplova i može dovesti do udesa na sletanju ili poletanju. Vetar se definiše sa dve veličine a to su pravac i brzina. Karakteristični vetrovi za naše područje su: košava, severac i fen. Sprava koja meri brzinu vetra se zove anemometar. Turbulencija je neureñeno haotično strujanje vazduha u atmosferi sa horizontalnim i vertikalnim komponentama. Najvažnije vrste turbulencije su orografska i termička.



3.2 OBLACI

Oblak je skup sitnih vodenih kapljica ili kristala leda koji lebde u atmosferi. Da bi se stvorio oblak mora da postoji vlaga i vertikalno strujanje. Postoji 10 tipova oblaka i to: stratusi St; stratokumulusi Sc; kumulusi Cu; kumulonimbusi Cb; nimbostratusi Ns; altostratusi As; altokumulusi Ac; cirostratusi Cs; cirokumulusi Cc i cirusi Ci. Oblaci se dele još i prema visini na: niske, srednje, visoke i oblake vertikalnog razvoja. Količina oblaka i njihova visina odreñuju pravila letenja: VFR ili IFR. 4. MAGLA I SUMAGLICA

Magla je skup sitnih kapljica vode ili kristala leda koje lebde u atmosferi i smanjuju vidljivost ispod 1km. Magla je obično debljine oko100m. Sumaglica je pojava pri kojoj je vidljivost od 1-10km. Magla nastaje na dva načina: hlañenjem prizemnog vazduha i prilivom vodene pare u prizemne slojeve. Magle hlañenja su radijacione i advektivne, a magle isparavanja su jesenje i frontalne. 5. VAZDUŠNE MASE

Vazdušne mase su velike količine vazduha sa jednorodnim karakteristikama. Obično se prostiru na preko 1000km. Nastaju u izvorišnim oblastima vazdušnih masa od kojih dobijaju početne osbine i kreću se pri čemu delimično dobijaju osobine od podloge. Prema tome koje vreme donose dele se na: tople, hladne i lokalne. 6. FRONTOVI

Atmosferski frontovi su prelazne oblasti izmeñu različitih vazdušnih masa, obično tople i hladne. Javljaju se u ciklonima i u zavisnosti koji vazduh dolazi a koji se



povlači, govorimo o toplom ili hladnom frontu. Spoj ili linija na kojoj se dodiruju mase se zove linija fronta. 7. GRMLJAVINSKE OLUJE

Grmljavina je atmosferska pojava koja nastaje u kumulonimbusu, a koju prate zvučni efekti-gromovi i pražnjenja elektriciteta-munje. Uslov za pojavu grmljavine je topao i nestabilan vlažan vazduh koji se nejednako zagreva od podloge i podiže na veće visine. Podižući se on se hladi, stvara se kumulus koji usled priliva novog toplog vazduha raste i razvija se u kongestus. Vreme razvoja kumulonimbusa je obično oko 3 sata. U ovom oblaku su jake uspone i nispone struje kao i horizontalni vetrovi koji mogu dostići orkanske jačine. Za lake vazduhoplove let u zoni ovih oblaka je strogo zabranjen, jer će ga struje vazduha uništiti. 8. LETENJE IZNAD PLANINSKOG PODRUČJA

Velika opasnost koja preti vazduhoplovu u ovakvim područjima je dinamička turbulencija. Na njen intenzitet utiču oblik i visina reljefa, kao i brzina i pravac vetra. Najjači vrtlozi se javljaju u zavetrini brda, tako da o ovome mora da se vodi računa. Na padini odakle duva vetar je uspona struja i u zavisnosti od brzine je i intenzitet uzdizanja. Ukoliko postoji i najmanji vetar planinske vrhove treba nadletati na 50% većoj visini od visine vrha. 9. MEðUNARODNA STANDARD ATMOSFERA Pošto je postojala potreba da svi instrumenti za merenje visine rade na isti način, za proračune je definisana standard atmosera a to su uslovi :

- Temperatura 15 stepeni celzijusa ili 288 kelvina - Pritisak vazduha 1013,25 mb - Gustina vazduha 1,255 kg/m3 - Tiho bez vetra - Temperaturna stepenica je 6,5 stepeni/1000m



10 . METEOROLOŠKA OGRANIČENJA ZA LETENJE ZMAJEM To su granične vrednosti nabrojanih pojava pri kojima se može bezbedno leteti motornim zmajem pod uslovom da je posada iskusna i u trenaži. Vidljivost bi trebala da bude preko 5km, a visina baze oblaka preko 300m. Vetar nesme da prelazi sledeće vrednosti: čeoni- 5m/s; bočni 3m/s, leñni 2m/s. Treba povesti računa o temperaturi koja kada padne ispod 10 stepeni može dovesti do zaleñivanja karburatora, ukoliko ima mnogo vlage u vazduhu.

Documents

MeteorologijazaMZ-skripta