Mokslas ir IT

2019.07.25 20:07

Užsisekite diržus dėl turbulencijos – ekspertas teigia, kad šylant klimatui dangus gali „užvirti“

kas yra turbulencija ir ar ji gali sugadinti orlaivį?
Tautvydas Lukaševičius, LRT.lt2019.07.25 20:07

1966 metais lėktuvas Japonijoje rėžėsi į Fudžio kalną, o katastrofos metu žuvo visi 124 lėktuvo keleiviai. Tai vienas iš labai retų atvejų, kai dėl turbulencijos ore įvyko nelaimė. Visgi mokslininkai įspėja, kad šylant klimatui ore kratysis vis daugiau žmonių, o lėktuvų gamintojai turės atkreipti dėmesį į besikeičiančias sąlygas.

Tarsi verdančio vandens puodas

Turbulencija – skysčių ir dujų (pavyzdžiui, vandens ir oro) judėjimo būdas, per kurį greitis ir slėgis keičiasi staiga ir sunkiai prognozuojamai (chaotiškai). Taigi turbulencija apibūdina staigius pokyčius difuzijos, konvekcijos ir judėjimo greičio pokyčius. Turbulencija kyla dėl tam tikroje terpėje, pavyzdžiui, ore, nematomų skirtingomis kryptimis ir skirtingu greičiu besimaišančių sluoksnių.

Turbulencinių reiškinių metu šilti ir šalti atmosferos srautai yra sumaišomi stiprių vėjų. Turbulencija dažniausiai atsiranda šalia variklių, kur dėl karščio skiriasi oro slėgis. Turbulencijas prognozuoti gana sudėtinga.

Skysčių mechanikoje naudojamas Reinoldso skaičius, kuris gali įvertinti ir turbulencijos intensyvumą šalia sparnų. Jei Reinoldso skaičius yra mažesnis nei 2 tūkst., judėjimas terpėje yra laminarinis (ramus). Tačiau jeigu skaičius didesnis už 2 tūkst., judėjimas tam tikroje terpėje yra turbulentinis (neramus).

Antano Gustaičio aviacijos instituto prodekanas doc. dr. Darius Rudinskas LRT.lt teigė, kad turbulencija yra kylančio oro netvarkingas srautas, oro sluoksnių persimaišymas, purslai, oro sutankėjimai, praretėjimai. Mokslininkas palygino šį reiškinį su užverdančio vandens puodu, kai susidaro vandens purslai.

Pasak docento, šylant klimatui, gali padidėti tokių reiškinių grėsmė: „Tai visiškai natūralu. Šiluma – dujų dalelės , turinčios didesnį energijos kiekį. Jeigu šių energingų dalelių susirenka labai daug ir jos netvarkingai juda, tai visa tai išsivysto į netvarkingus reiškinius, tokius kaip turbulencija, vėjai, šilto ir šalto oro srautų maišymasis. Analogiškai galima lyginti su verdančiu puodu, jeigu kaitrą didinsi, vanduo intensyviau ir virs. Taigi klimatas irgi turi tam įtakos.“

Reikės dar tvirtesnių lėktuvų?

Vien Europos Sąjungoje kasmet lėktuvais keliauja daugiau kaip milijardas žmonių, o šis skaičius nuolatos auga. Nors lėktuvų kūrėjai pabrėžia, kad lėktuvai kuriami pasiliekant gana daug „atsargos“, tačiau neatmetama galimybė, kad ateityje dėl sustiprėjusių turbulencinių reiškinių reikės peržiūrėti ir medžiagų, naudojamų gaminant lėktuvus, atsparumus, standartus.

„Kalbant apie serijinės gamybos lėktuvų konstravimą, tai jie projektuojami ir gaminami prisilaikant standartų, normų. Jos tokios, kad šiuolaikiniam klimatui lėktuvai yra patvarūs, atsparūs. Jeigu kažkas ateityje labai keistųsi , tai tos normos buvo surinktos analizuojant labai daug statistikos duomenų per ilgą periodą. Jeigu matysis, kad tokie reiškiniai nuolat vis kartojasi ir gali turėti įtakos lėktuvų stiprumui, standumui, tai gali būti keičiami ir standartai. Aišku, jie negalios atgaline tvarka ir bus taikomi tik naujai konstruojamiems lėktuvams“, – LRT.lt aiškino ekspertas.

Anot jo, išanalizavus statistiką, matoma, kad didžiausias nelaimių kaltininkas dažniausiai yra pats žmogus: „Kalbant apie pašalinius veiksnius, tai ,žinoma, grėsmę kelią susidūrimai su įvairiais objektais ore, vienas iš natūralių objektų – paukštis. Dažniausiai įvyksta susidūrimai su paukščiais, esančiais oro uostų teritorijoje, taip pat ir paukščių migracijos metu, kai orlaiviai kerta jų migracijos kelius.“.

Anot jo, kilimo metu reiškinių įtaka mažesnė, tačiau leidžiantis įvairūs rūkai, stiprūs vėjai oro uostuose, esančiuose kalnuotose teritorijose, ir kitos meteorologinės nepastovios sąlygos gali turėti daug įtakos.

Tobulės prognozės

„Yra pakankamai didelės atsargos šiuolaikiniams standartams, pagal kuriuos viskas yra projektuojama, todėl ir nėra didelio poreikio ar būtinybės kažką keisti. Jeigu klimatas pradės labai intensyviai keistis ir intensyvės meteorologiniai reiškiniai, galbūt greičiau keisis kiti komponentai“, – sakė docentas.

Pasak jo, jeigu žiūrėtume į aviaciją kaip į transporto sistemą, kaip į globalų reiškinį (dabar labai tiksliai atliekamos prognozės, tiek orų, tiek turbulencinių reiškinių), tai šitoje vietoje galbūt bus didesnis poslinkis į priekį: „Geriausia, kai ore lėktuvas nepatiria turbulencijos ir visų šių reiškinių, todėl reikia juos prognozuoti, tada ir nekils jokių problemų. Bet jeigu matysis, kad tie reiškiniai intensyvėja ir neįmanoma juos prognozuoti arba yra labai sudėtinga, tai natūralu, kad kažkas keisis.“

Mokslininko teigimu, tai pirmiausia palies medžiagų mokslą: „Kad kažkas įvyktų, nulūžtų, tai priklauso nuo tvirtumo ir mechaninių savybių. Pati aerodinamika iš esmės nesikeičia.“

2050 m. teks pasikratyti?

Readingo universiteto mokslininkai teigia, kad 2050 metais turbulencija gali būti rimta problema. 2017 metais atlikto tyrimo duomenimis, dėl padidėjusios temperatūros formuosis daugiau stiprios turbulencijos zonų. Pasak tyrėjų, tokios zonos ir pavojingi debesys dažniausiai susidarys virš kalnuotų vietovių.

Mokslininkų nuomone, aukštesnė pasaulinė temperatūra sustiprins vėjo nestabilumus, vėjo gūsius bus sunkiau nuspėti didesniame aukštyje. Be to, susidarys didesnės oro kišenės ir duobės.

Nors turbulencijos kartais nepavyksta išvengti, tačiau pilotai pagal orų prognozes ir nepastovias vėjo kryptis žino zonas, kuriose turbulencija gali pasireikšti dažniau.

Daugelyje modernių orlaivių netgi veikia algoritmai, kurie padeda atskirti pavojingos ir stiprios turbulencijos zonas. Vertikalios oro srovės, kurias sukelia audros, taip pat gali kelti pavojų, tačiau jas gana lengva pastebėti ir apskristi.

Visgi skrydis lėktuvu išlieka saugiausiu būdu keliauti. Kiekvienam milijardui nuskrist7 mylių tenka tik 0,07 mirties. Kitaip tariant – lėktuvas turėtų nuskristi daugiau kaip šimtą milijardų kilometrų, kol žus žmogus. Automobilių atveju šis skaičius siekia 7,28, motociklų – 212.

Federalinės aviacijos administracijos duomenimis, kasmet vidutiniškai nuo turbulencijos nukenčia 30 keleivių. Tai gana įspūdingas skaičius gerąja prasme, nes kasmet lėktuvais nors kartą skrenda 4 milijardai žmonių.