Расчет траектории и прогноз погодных условий полета воздушных шаров над акваторией Черного моря по маршруту из Крыма до Черноморского побережья Грузии
На основе выполненной работы группа, осуществляющая подготовку полета, может сформулировать статистически обоснованные требования к периоду ожидания подходящих для полета погодных условий, ко времени развертывания (перехода из режима ожидания непосредственно к старту), к месту старта, к ожидаемой продолжительности полета, а также в целом оценить вероятность успешного проведения полета на основе передаваемой информации.
Для попадания в цель кроме наличия самой траектории важным свойством траектории является ее персистентность – наличие благоприятных траекторий в течение непрерывного и достаточного продолжительного промежутка времени.
Для попадания в цель кроме наличия самой траектории важным свойством траектории является ее персистентность – наличие благоприятных траекторий в течение непрерывного и достаточного продолжительного промежутка времени.
Устойчивость траекторий.
Для планирования полета важную роль играет устойчивость рассчитанной траектории по отношению к возмущениям. Эти возмущения могут быть связаны как со смещением места старта, времени старта, влияние турбулентности в пограничном слое вблизи поверхности земли, не рассчитываемое моделью, ошибками самой модели и т.д.
В случае неустойчивости траектории даже малые возмущения приведут к сильному изменению траектории, в случае устойчивости малые возмущения приведут к малым отклонениям траектории на всем протяжении полета.
Для расчета устойчивости была использована стандартная методика – запускалось одновременно несколько траекторий в малой окрестности исходной точки старта и следилось за их расхождением.
Выбор оптимального места старта.
Для решения этой задачи существует стандартная методика – расчет обратной по времени лагранжевской траектории
Обратная лагранжевская траектория начинается в точке цели и затем движется назад по времени к точке старта. Если теперь собрать все обратные лагранжевские траектории за 9 лет, выпущенные в точке старта, и посмотреть через какие точки они проходили, то получится распределение вероятностей для старта. Место, где обратные траектории проходили чаще, более благоприятно для старта.
Произведен расчет оптимальных траекторий с учетом возможности оперативного управления высотой при полете. Для расчета траектории в этом случае в каждый момент времени в точке нахождения шара просматриваются все горизонты и выбирается тот, на котором направление ветра ближе всего к направлению на цель, движение на данном шаге по времени происходит именно на этом горизонте
Основной вывод состоит в том, что количество благоприятных траекторий при оперативном управлении высотой значительно увеличивается.
ВЫВОДЫ
1. В течение месяца совокупная длительность периодов, соответствующих благоприятным погодным условиям, равна примерно 80 ч (3,3 сут). Так как средняя продолжительность непрерывного промежутка времени, благоприятного для старта, составляет около суток, то характерное время ожидания около 10 сут. Однако может оказаться, что период ожидания продлится целый месяц.
2. Следует обеспечить время развертывания по крайней мере меньше суток.
3. Вероятность успешного полета мало зависит от выбора места старта. При старте севернее Крымских гор вероятность несколько ниже, чем при старте с южного берега Крыма.
4. Средняя расчетная продолжительность полета составляет 20 часов, минимальная 9 ч. В расчете не учитывались траектории со временем полета более 2 сут.