В условиях сильной жары, минимального количества осадков, а также при таком явлении, как «сухие грозы», высока вероятность опустошающих лесных пожаров. Горящий лес – это страшно. Огонь быстро перемещается под действием ветра, создаваемого силой тяги. Высушенные зноем деревья вспыхивают, словно спички. Огонь перемещается с большой скоростью, неся смерть всему живому.
Тушение возникшего пожара – это сложное и, часто, небезопасное мероприятие. Высокая температура в очаге возгорания и загрязнение воздуха продуктами горения не позволяют находиться пожарным расчетам в этом месте долгое время. Доставка тяжелой техники и другого оборудования может быть произведена не всегда, например, из-за больших расстояний, сложного рельефа местности и по другим причинам. Тогда на помощь приходит противопожарная авиация. Только она может за несколько секунд набрать из близлежащего водоема около десяти тонн воды и сбросить их на пылающий лес, о работе спасателей подробнее тут.
Конечно, чем с большей высоты будет выполнен сброс, тем безопаснее для самолета и его экипажа. Но какой должна быть высота сброса воды? Ведь, если она будет слишком большой, то до земли дойдет только рассеянное облако влаги, не способной погасить сильное пламя.
Практика многих лет тушения пожаров показала, что перед его фронтом необходимо создать полосу орошения шириной около десяти метров, а на каждый квадратный метр должно вылиться около литра воды.
Однако, чтобы вода точно попала в то место, которое нужно, летчик должен решить в короткое время множество задач. Это похоже на проблему бомбометания, но для этого было изобретено множество приборов, учитывающих скорость самолета, высоту полета и аэродинамические характеристики бомбы. В этом же случае нужно рассчитать полет «бомбы» с переменной массой, с непредсказуемой траекторией и с гораздо большим влиянием атмосферы.
Жидкость начинает дробиться на части уже на расстоянии 10 м от самолета, в этот момент скорость падения достигает 10 м/с, а горизонтальная скорость – почти равна скорости самолета. Такая скорость перемещения вызывает сдув поверхностного слоя воды, его унос воздушным потоком на большое расстояние и превращение в парообразное состояние в восходящих потоках пожара.
Падение большой сплошной массы воды можно смоделировать как постепенно, под действием набегающего воздуха, сплющивающийся шар, превращающийся в эллипсоид, когда его высота в 10 раз меньше диаметра. В этот момент он распадается на несколько других фрагментов, меньших по размеру. Эти фрагменты также распадаются и этот процесс происходит до момента падения всей массы жидкости на землю.
Поведение этой модели может быть вычислено путем решения системы дифференциальных уравнений, что под силу бортовому компьютеру противопожарного самолета. Компьютер должен также учитывать струйно-вихревой след самого самолета, силу восходящих потоков, скорость и направление ветра, общую обстановку в районе пожара.
Внедрение этой системы расчета позволяет сделать процесс сброса воды более точным и не зависящим от человеческих факторов.
Нашли ошибку? Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам о ней.
Руслан Ниязов
donetskiy
