Flyaerodynamik

Vindforhold ved lufthavne i bjergområder 

For lufthavne, flyvepladser og landingsbaner i områder med bakker eller bjerge er det afgørende at identificere luftstrømninger for at kunne vurdere de operationelle grænser ved forskellige kombinationer af vindhastigheder og –retninger. Derudover er det vigtigt at vurdere lufthavnens regularitet. 

Beflyvning af lufthavne og landingsbaner

I en lufthavn i et bjergområde kan fly, der letter og lander, komme ud for væsentlig turbulens eller vindstød forårsaget af det omgivende terræn. Dette kan være ubehageligt for besætning og passagerer på grund af stærke accelerationskræfter (vibrationer), og i værste fald kan piloten miste kontrollen over flyet. Risikoen for det sidste er størst under landing, når flyets hastighed er lav, og motorerne er i tomgang eller ved lav kraft, og flyets manøvredygtighed derfor er væsentlig forringet. 

Simuleringer i vindtunnel

I den brede grænselags-vindtunnel tester vi store skalamodeller af et landskab med en detaljeret gengivelse af lufthavnen eller flyvepladsen og dens omgivelser. Vores tests giver brugerne af lufthavnen en præcis beskrivelse af vindforholdene for fly der lander i eller letter fra lufthavnen. 

Målinger af de forskellige vind- og turbulensforhold ved indflyvning foretages med en 3-dimensionel ”flying hot-wire”, som med meget høj frekvens logger tre hastighedskomponenter i en ret vinkel på hinanden. Måleværktøjet er placeret sådan, at de tre hastighedskomponenter svarer til vinden langs flyets indflyvningsretning, horisontal og vertikal vind på tværs og langs vindkomponenter.

Den målte tidsserie kan bruges som direkte input i flysimulatorer eller i analyser for at vurdere hvilken grad af turbulens, der kan forventes ved indflyvning. 

Derudover kan testene angive vindforholdene ved planlagte placeringer af vindmålere i eller i nærheden af lufthavnen og sammenligne disse med de eksisterende meteorologiske målestationer i området. 

På basis af digitale kort over området beskrives terrænet ved hjælp af 3D CAD-software. Ud fra dette dannes filer til FORCE Technologys automatiske fræser. Dette sikrer en hurtig og præcis produktion af modellen. Undersøgelser af modeller af områder gennemføres normalt for områder, der dækker flere kilometer. Modellerne er typisk i skala 1:1000 eller 1:2000. 

Den eksperimentelle tilgang til at undersøge vindforholdene ved lufthavne er omkostnings- og tidsbesparende. 

Turbulence Warning Indicator (TWI)

Operationel advarsel om turbulens og vindstød forårsaget af terrænet under indflyvning til og afgang fra lufthavne i bjergområder. 

TWI Funktioner

TWI kan give en indikation i realtid af omfanget af vindstød/turbulens, der er forårsaget af terrænet, og som et fly kan forventes at blive påvirket af ved indflyvning til eller afgang fra lufthavnen under de fremherskende vindforhold. TWI er især anvendelig i lufthavne i bjergområder, hvor lokale vindmålinger giver en dårlig indikation af vindforholdene i indflyvnings- og afgangskorridorerne. 

TWI kører typisk på en separat skærm eller indikator, der er installeret i kontroltårnet sammen med andre meteorologiske displays, og TWI vil vise flyvelederne eventuelle varsler, der skal videregives til piloterne, der flyver ind til eller letter fra lufthavnen. Niveauet for information, der skal gives til flyvelederne, vil blive bestemt i hvert enkelt tilfælde afhængigt af lokale forhold. 

TWI understøtter både taktiske og strategiske beslutninger og hjælper dermed til at forbedre flysikkerhed og operationel effektivitet. 

Hvordan etableres TWI i en specifik lufthavn?

Som led i forberedelserne til TWI i en given lufthavn gennemføres et detaljeret vindtunnelstudie såvel som et mindre antal vindmålinger på stedet for at få den nødvendige viden om vindforholdene i indflyvnings- og afgangskorridorerne. Denne undersøgelse omfatter typisk et område inden for 8-10 km fra landingsbanerne og er defineret efter forholdene på stedet. 

Ved hjælp af disse informationer udvælges et passende antal placeringer af vindmålere på jorden. Denne udvælgelse er kritisk, eftersom placeringen af vindmålere skal sikre, at målingerne af den omgivende vind til enhver tid er pålidelige og entydige. Vindmålerne kan eventuelt være placeret langt fra lufthavnen, og data bliver sendt til kontroltårnet via pålidelige kanaler. Vindtunnelstudiet og målingerne giver input til TWI-algoritmen, som fortolker de løbende data fra vindmålerne og konverterer dem til advarsler om vindstød og turbulens, som vises på ATC-konsollen. 

I den nuværende version bruger TWI standard-turbulensskalaen fra International Civil Aviation Organization (ICAO), som ikke tager hensyn til, at forskellige størrelser fly reagerer forskelligt på den samme turbulens. En anden model eller standard kan dog let implementeres. 

Selv om det ikke er en del af standardløsningen, anbefales det stærkt at gennemføre testflyvninger med fly med relevant måleudstyr for at ”kalibrere” eller tune TWI-algoritmerne til den specifikke lokation og specifikke størrelser fly. En anden mulighed er at teste systemet i en flysimulator, hvilket er gjort en enkelt gang. 

Undersøgelse af helikopteroperationer

Et stort antal skibe, offshorefartøjer og offshorestrukturer har helikopterdæk eller områder, der kan bruges til helikoptoroperationer (eller op- eller nedhejsningszoner). Visse bygninger, for eksempel hospitaler, kan også have helikopterdæk. Helikopterdæk eller områder til helikopteroperationer kan bruges til kommercielle, udforsknings- eller sikkerhedsformål. Især til sikkerhedsformål er det af afgørende betydning, at operationerne til hver en tid kan gennemføres, også under vanskelige vind- og eventuelt bølgeforhold. 

Programmet for vindtunneltests fastlægges i tæt samarbejde med kunden. 

• Kvalitativ undersøgelse af det 3-dimensionelle flowfelt ved hjælp af flow-visualisering 
• Kvantitativ undersøgelse af flow-komponenter lokalt et antal steder over helikopterdækket, operationszonen eller langs indflyvnings- og afgangskorridorerne
• Analyse af de målte data med hensyn til et flys reaktion på vindstød og dets operationelle grænser både generelt og for det enkelte fly
• Overvejelse af begrænsninger på grund af røgspredning og helikopterruter
• Overvejelse af detaljer ved overbygning