Wie machen Piloten ein Flugzeug frei, um durch einen Hurrikan zu fliegen?

Das Flugzeug, das sie fliegen, ist eine Lockheed WP-3D Orion, kein Jet – die NOAA fliegt ihre Gulfstream IVs nicht in den Sturm, wie ich an anderer Stelle bemerkt habe .

Mit dem Steuern eines Flugzeugs durch Wetter ist immer ein Risiko verbunden, das Piloten normalerweise vermeiden sollen. Aber sie tun es seit Jahrzehnten, also scheint es mit der richtigen Ausbildung und Planung nicht so riskant zu sein. Die Höchstgeschwindigkeit des WP-3D wird mit über 750 km/h angegeben. Der$V_{ne}$wäre bestimmt drüber. Die höchsten Windgeschwindigkeiten bei Hurrikanen der Kategorie 5 (die höchsten auf der Saffir-Simpson-Skala , zu denen Matthew gehört ) liegen bei über 250 km/h, obwohl die meisten Hurrikane nicht ganz so stark sind.

Die NOAA scheint sich dieses Problems bewusst zu sein; In diesem reddit AMA stimmen sie darin überein, dass Windscherung das Flugzeug beschädigen und zu einem Kontrollverlust führen könnte:

Flugzeuge werden im Allgemeinen nicht durch starke Winde während des Fluges zerstört. Flugzeuge fliegen im Winter routinemäßig in Jetstreams mit Windgeschwindigkeiten von über 150 mph über den USA. Es ist die Scherung oder plötzliche Änderung der horizontalen oder vertikalen Winde, die ein Flugzeug zerstören oder zum Verlust der Kontrolle führen kann.

Mit der richtigen Ausbildung und indem sie die gefährlichsten Bereiche mithilfe von Echtzeitdaten meiden, können sie das Flugzeug jedoch innerhalb der sicheren Grenzen fliegen.

NOAA-Piloten und -Crew fliegen routinemäßig in der Starkwindumgebung des Hurrikans und befürchten nicht, dass er das Flugzeug auseinanderreißt. Sie achten jedoch immer auf "Hot Spots" von Unwetter und Scherung, die sie oft auf dem Radar identifizieren und vermeiden können, wenn es zu heftig ist.

Die Flugzeugbesatzung muss sich um andere Dinge kümmern als$V_{ne}$- Die hohen Windgeschwindigkeiten in den Auf- und Abwinden können zu hohen 'g's führen, während der Flügel unter diesen Bedingungen anfällig für Flattern ist. Dieser Blog beschreibt Fälle, in denen die Mission aufgrund von aerodynamischem Flattern abgebrochen wurde, und einen Fall, in dem fast 5,7 g aufgetreten sind. Ein anderer Blog beschreibt das Eindringen von Hurrikan Hugo , der zu einer fast tödlichen Katastrophe und einer Landung des Flugzeugs führte. Von hurricanescience.org

Als sie durch die Augenwand des Sturms flogen, begegneten sie anhaltenden Winden von 297,7 km/h (185 mph) (in Böen bis zu 315,4 km/h [196 mph]) und extremen Auf- und Abwinden (32-72 km/h [20 -45 km/h]). Die massiven Stöße erschütterten das Flugzeug und verursachten, dass Ausrüstung wie Werkzeuge, Computer, alle Gegenstände in der Kombüse und sogar das 200-Pfund-Rettungsfloß gefährlich durch das Innere des Flugzeugs geschleudert wurden. Das Gravitationskraft(G)-Meter des Cockpits wurde auf 5,6 G und -3,9 G festgesetzt. Als er Hugos Auge erreichte, explodierte einer der Motoren und musste abgestellt werden. In der Ruhe des Orkanauges drehte das Flugzeug wiederholt Kreise, ein riskantes Manöver mit dem Verlust eines Triebwerks. NOAA 42 konnte den Hurrikan erfolgreich verlassen ...

Die Besatzungen ergreifen auch einige Sicherheitsmaßnahmen, wie z. B. das Fliegen in größeren Höhen (UAVs werden in niedrigeren Höhen verwendet), um das damit verbundene Risiko zu verringern. Da jeder Hurrikan anders ist, ist die Risikobewertung schwierig und die Besatzung muss manchmal auf der Grundlage unvollständiger Informationen fliegen. Von hurricanescience.org :

Das Fliegen in das Auge eines ausgewachsenen Hurrikans birgt erhebliche Gefahren, da starke Aufwinde in der Augenwand des Hurrikans ebenso starken Abwinden von einigen hundert Fuß weichen können. Die horizontalen Windgeschwindigkeiten können sich in wenigen Sekunden Flugzeit um mehr als 161 km/h (100 mph) ändern, wenn sich das Flugzeug durch die Augenwand bewegt, was das Flugzeug und seine Besatzung belastet. Aufgrund dieser Gefahren werden Hurricane Hunter-Flüge normalerweise in einer Höhe von 10.000 Fuß (3.048 m) durchgeführt.

Es gibt zwei Arten von Flügen, für die diese Flugzeuge eingesetzt werden - Aufklärung und Forschung. Während Satelliten eine ganze Menge Daten liefern können, gibt es einige Dinge, die sie nicht liefern können und die nur durch Fliegen in den Sturm erhalten werden können. Der Hauptzweck von Aufklärungsflügen besteht darin, das Verkehrszentrum zu verfolgen und Daten zu sammeln, die helfen, die Bedrohung durch den Hurrikan und den Weg, den er nehmen wird, zu bestimmen. NOAA-Hinweise :

Der Hauptzweck der Aufklärung besteht darin, das Zentrum der Zirkulation zu verfolgen, ... , und die maximalen Winde zu messen. Aber die Besatzungen bewerten auch die Größe, Struktur und Entwicklung des Sturms ... . Die meisten dieser Daten, die für die Bestimmung der Bedrohung durch den Hurrikan entscheidend sind, können nicht über Satelliten abgerufen werden.

Die Forschungsflüge dienen unterschiedlichen Zwecken, beispielsweise um Daten über die Struktur des Sturms und seine Wechselwirkung mit der Umwelt zu sammeln, die ihnen helfen werden, zukünftige Hurrikane besser vorherzusagen. Tatsächlich beobachtete die Besatzung bei dem oben erwähnten Flug in den Hurrikan Hugo zum ersten Mal ein lange vermutetes Phänomen, das mit Satelliten nicht möglich gewesen wäre:

Eine spätere Analyse der Daten, die während unseres erstaunlichen Fluges nach Hugo aufgenommen wurden, ergab, dass wir auf einen tornadoähnlichen Wirbel trafen, der in die Augenwand eingebettet war, als der Hurrikan seine höchste Intensität erreichte. Diese Eyewall-Wirbel wurden vermutet, aber nie zuvor beobachtet, und laufende Forschungen deuten darauf hin, dass ähnliche Wirbel für einige der unglaublichen Schäden verantwortlich sein könnten, die Hurrikane anrichten können, wenn sie auf Land treffen.

Es ist zwar möglich, Sonden abzuwerfen, während sie Hurrikane überfliegen, aber es ist nicht immer möglich – einige der größeren haben Wolkenobergrenzen, die über 50.000 Fuß erreichen, höher als die Decke verfügbarer Flugzeuge (z. B. die Wolkenobergrenzen von Hurricane). Matthew erreichen über 16 km ), was es ziemlich schwierig macht, Dropsonden abzusetzen , und die Daten werden an das Flugzeug weitergeleitet, das dann über Satellit an das Zentrum sendet.

In jüngster Zeit werden zu diesem Zweck vermehrt UAVs eingesetzt (die NASA setzt hierfür einen Global Hawk ein) und vielleicht werden sie in Zukunft die bemannten Flugzeuge ganz ersetzen.