Аэронавигация

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Поиск источников:  «Аэронавигация»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( декабрь 2010 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Относительно современный модуль кабины экипажа Boeing 737 Flight Management System (FMS), который автоматизирует многие аэронавигационные задачи.

Основные принципы аэронавигации идентичны общей навигации , которая включает в себя процесс планирования, регистрации и управления перемещением летательного аппарата из одного места в другое. ^[1]

Успешная аэронавигация предполагает пилотирование воздушного судна с места на место, не заблудившись, не нарушая законов, применимых к воздушным судам, и не подвергая опасности тех, кто находится на борту или на земле . Аэронавигация отличается от навигации надводных судов по нескольким причинам; Самолет движется с относительно высокой скоростью, что оставляет меньше времени на расчет своего местоположения в пути. Самолет обычно не может остановиться в воздухе, чтобы определить свое местоположение на досуге. Безопасность самолетов ограничена количеством топлива, которое они могут нести; наземное транспортное средство обычно может потеряться, у него закончится топливо, а затем он просто ждет спасения. Для большинства самолетов спасательная операция в полете не предусмотрена. Кроме того, столкновения с препятствиями обычно заканчиваются смертельным исходом. Поэтому постоянная осведомленность о местонахождении имеет решающее значение для пилотов самолетов.

Методы, используемые для навигации в воздухе, будут зависеть от того, выполняет ли воздушное судно правила визуального полета (VFR) или правила полетов по приборам (IFR). В последнем случае пилот будет осуществлять навигацию исключительно с использованием приборов и радионавигационных средств, таких как маяки, или по указанию диспетчеров управления воздушным движением под контролем радара . В случае VFR пилот будет в основном ориентироваться с использованием « точного счисления » в сочетании с визуальными наблюдениями (известными как лоцманская проводка ) со ссылкой на соответствующие карты. Это может быть дополнено радионавигационными средствами илиспутниковые системы позиционирования .

Планирование маршрута [ править ]

Корректировка курса самолета для компенсации составляющей ветра перпендикулярно наземному пути

Первый шаг в навигации - решить, куда вы хотите отправиться. Частный пилот, планирующий полет по ПВП, обычно использует аэронавигационную карту местности, которая публикуется специально для пилотов. На этой карте будет четко показано контролируемое воздушное пространство , средства радионавигации и аэродромы , а также опасные для полетов опасности, такие как горы, высокие радиомачты и т. Д. Она также включает в себя достаточно подробные сведения о местности - города, дороги, лесные массивы - для облегчения визуальной навигации. В Великобритании , то CAA публикует серию карт , охватывающих всю Великобритания в различных масштабах, ежегодно обновляется. Информация также обновляется в извещениях для пилотов или НОТАМах.

Пилот будет выбирать маршрут, стараясь избегать контролируемого воздушного пространства , запрещенного для полета, зон ограниченного доступа, опасных зон и т. Д. Выбранный маршрут наносится на карту, а проведенные линии называются треком . Цель всей последующей навигации - как можно точнее следовать по выбранному маршруту. Иногда пилот может выбрать одну ногу, чтобы следовать по хорошо заметному объекту на земле, например, по железнодорожным путям, реке, шоссе или побережью.

Когда самолет находится в полете, он движется относительно воздушного тела, в котором он летит; поэтому поддержание точного наземного пути не так просто, как может показаться, если только нет ветра вообще - очень редкое явление. Пилот должен скорректировать курс, чтобы компенсировать ветер , чтобы следовать по наземному пути. Первоначально пилот рассчитывает направления полета для каждого этапа полета до вылета, используя прогнозируемые направления и скорости ветра, предоставленные для этой цели метеорологическими властями. Эти цифры, как правило, точны и обновляются несколько раз в день, но непредсказуемость погоды означает, что пилот должен быть готов к дальнейшим корректировкам в полете. Пилот авиации общего назначения (GA) часто использует либобортовой компьютер - разновидность логарифмической линейки - или специализированный электронный навигационный компьютер для расчета начальных курсов.

Основным инструментом навигации является магнитный компас . Стрелка или карта выравниваются по магнитному северу , который не совпадает с истинным севером , поэтому пилот также должен учитывать это, называемое магнитным склонением (или склонением). Вариант, который применяется на местном уровне, также показан на карте полета. После того, как пилот рассчитал фактические необходимые направления, следующим шагом будет вычисление времени полета для каждого этапа. Это необходимо для точного исчисления. Пилоту также необходимо учитывать меньшую начальную скорость полета во время набора высоты, чтобы рассчитать время до максимума набора высоты. Также полезно рассчитать точку снижения или точку, в которой пилот планирует начать снижение для посадки.

Время полета будет зависеть как от желаемой крейсерской скорости самолета, так и от ветра - попутный ветер сокращает время полета, встречный - увеличивает. В бортовом компьютере есть весы, которые помогают пилотам легко их вычислять.

Точка невозврата, иногда называемый PNR, - это точка полета, в которой самолет имеет достаточно топлива, плюс любой обязательный резерв, чтобы вернуться на аэродром, с которого он вылетел. После этого вариант закрывается, и самолет должен проследовать в другой пункт назначения. В качестве альтернативы, в отношении большой области без аэродромов, например океана, это может означать точку, до которой ближе всего развернуться, а после которой ближе продолжить движение. Точно так же точка равного времени, называемая ETP (также критическая точка), - это точка в полете, в которой потребуется такое же время, чтобы продолжить полет прямо или вернуться к аэродрому вылета. ETP зависит не от топлива, а от ветра, что дает изменение путевой скорости от аэродрома вылета и обратно. При нулевом ветреETP находится на полпути между двумя аэродромами, но на самом деле он сдвигается в зависимости от скорости и направления ветра.

Например, самолету, который летит через океан, потребуется рассчитать ETP для одного неработающего двигателя, разгерметизации и обычного ETP; все это могут быть разные точки на маршруте. Например, при неработающем одном двигателе и разгерметизации воздушное судно будет вынуждено снизить рабочую высоту, что повлияет на его расход топлива, крейсерскую скорость и путевую скорость. Следовательно, для каждой ситуации будет свой ETP.

Коммерческим самолетам не разрешается выполнять полеты по маршруту, выходящему за пределы допустимого места для посадки, в случае возникновения чрезвычайной ситуации, например отказа двигателя. Расчеты ETP служат в качестве стратегии планирования, поэтому у летных экипажей всегда есть «выход» в экстренном случае, позволяющий безопасно переключиться на выбранный запасной вариант.

Заключительный этап - отметить, через какие районы будет проходить маршрут или над ним, и записать все, что нужно сделать - с какими органами УВД следует связаться, соответствующие частоты, точки визуального оповещения и т. Д. Также важно отметить, какие области настройки давления будут введены, чтобы пилот мог запросить QNH (давление воздуха) для этих областей. Наконец, пилот должен иметь в виду некоторые альтернативные планы на случай, если по какой-то причине невозможно пролететь по маршруту - чаще всего встречаются непредвиденные погодные условия. Иногда от пилота может потребоваться подать план полета по альтернативному пункту назначения и иметь для этого достаточное количество топлива. Чем больше пилот сможет проделать на земле перед вылетом, тем легче ему будет в воздухе.

Планирование IFR [ править ]

Навигация по правилам полета по приборам (IFR) аналогична планированию полета по правилам визуального полета (VFR), за исключением того, что задача обычно упрощается за счет использования специальных карт, на которых показаны маршруты IFR от маяка к маяку с наименьшей безопасной высотой.(LSALT), пеленг (в обоих направлениях) и расстояние, отмеченное для каждого маршрута. Пилоты IFR могут летать по другим маршрутам, но в этом случае они должны выполнять все такие расчеты самостоятельно; расчет LSALT является наиболее сложным. Затем пилоту необходимо изучить погоду и минимальные требования для посадки в аэропорту назначения, а также альтернативные требования. Пилоты также должны соблюдать все правила, включая их юридическую возможность использовать тот или иной подход по приборам, в зависимости от того, как давно они его выполняли.

В последние годы строгие траектории полета от маяка к маяку начали заменяться маршрутами, полученными с помощью методов навигации, основанной на характеристиках (PBN). Когда эксплуатанты разрабатывают планы полета для своих воздушных судов, подход PBN побуждает их оценивать общую точность, целостность, доступность, непрерывность и функциональность совокупных навигационных средств, имеющихся в соответствующем воздушном пространстве. После того, как эти определения сделаны, эксплуатант разрабатывает маршрут, который является наиболее экономичным по времени и расходу топлива при соблюдении всех применимых соображений безопасности, тем самым максимально увеличивая общие характеристики летательного аппарата и воздушного пространства.

В рамках подхода PBN технологии развиваются с течением времени (например, наземные радиомаяки становятся спутниковыми радиомаяками), не требуя пересчета базовой операции воздушного судна. Кроме того, навигационные спецификации, используемые для оценки датчиков и оборудования, имеющихся в воздушном пространстве, могут быть каталогизированы и распространены для информирования о решениях по обновлению оборудования и текущей гармонизации различных мировых аэронавигационных систем.

В полете [ править ]

В полете пилот должен стараться придерживаться плана, иначе заблудиться будет слишком легко. Это особенно актуально при полете в темноте или над безликой местностью. Это означает, что пилот должен как можно точнее придерживаться рассчитанного курса, высоты и скорости, если только он не летает по правилам визуального полета . Визуальный пилот должен регулярно сравнивать землю с картой ( лоцманская проводка ), чтобы убедиться, что отслеживается трасса, хотя корректировки обычно рассчитываются и планируются. Обычно пилот летит в течение некоторого времени, как и планировалось, до точки, где объекты на земле легко распознаются. Если ветер отличается от ожидаемого, пилот должен соответствующим образом скорректировать курс, но это делается не на основе предположений, а путем мысленных расчетов - часто с использованиемПравило 1 из 60 . Например, ошибка в два градуса на полпути может быть исправлена ​​путем изменения курса на четыре градуса в другую сторону для достижения позиции в конце участка. Это также точка для переоценки расчетного времени для ноги. Хороший пилот научится применять различные техники, чтобы не сбиться с пути.

В то время как компас является основным инструментом, используемым для определения курса, пилоты обычно вместо этого ссылаются на указатель поворота (DI), устройство с гироскопическим приводом, которое намного более стабильно, чем компас. Показания компаса будут использоваться для периодической корректировки любого дрейфа ( прецессии ) DI. Сам компас будет показывать устойчивые показания только тогда, когда самолет находится в прямом и горизонтальном полете достаточно долго, чтобы позволить ему стабилизироваться.

Если пилот не может пройти этап - например, возникает плохая погода или видимость падает ниже минимума, разрешенного лицензией пилота, пилот должен переключиться на другой маршрут. Поскольку это незапланированный этап, пилот должен уметь мысленно рассчитать подходящие заголовки, чтобы получить желаемый новый путь. Использование бортового компьютера в полете обычно непрактично, поэтому используются мысленные приемы для получения приблизительных и готовых результатов. Ветер обычно учитывается, предполагая, что синус A = A для углов меньше 60 ° (когда выражается в долях 60 ° - например, 30 ° составляет 1/2 от 60 °, а синус 30 ° = 0,5). , что достаточно точно. Метод для вычисления этого в уме - это код часов.. Однако пилот должен проявлять особую бдительность при отклонениях от курса, чтобы сохранять осведомленность о местоположении.

Некоторые отклонения от курса могут быть временными - например, чтобы обогнуть местное грозовое облако. В таких случаях пилот может повернуть на 60 градусов от желаемого курса в течение определенного периода времени. Выйдя из шторма, он может затем повернуть назад на 120 градусов в обратном направлении и лететь в этом направлении в течение того же времени. Это маневр типа «ветер-звезда», и при отсутствии ветра он вернет его на исходную траекторию, а время поездки будет увеличено на длину одной отводной части.

Другая причина не полагаться на магнитный компас во время полета, помимо периодической калибровки индикатора курса , заключается в том, что магнитные компасы подвержены ошибкам, вызванным условиями полета и другими внутренними и внешними помехами в магнитной системе. ^[2]

Средства навигации [ править ]

Хорошие пилоты используют все доступные средства, чтобы помочь ориентироваться. Многие самолеты GA оснащены различными навигационными средствами, такими как автоматический радиопеленгатор (ADF), инерциальная навигация , компасы , радиолокационная навигация , всенаправленный VHF-диапазон (VOR) и глобальная навигационная спутниковая система (GNSS).

ADF использует ненаправленные маяки (NDB) на земле для управления дисплеем, который показывает направление маяка от самолета. Пилот может использовать этот пеленг, чтобы нарисовать линию на карте, чтобы показать пеленг от маяка. Используя второй маяк, можно провести две линии, чтобы определить местонахождение самолета на пересечении этих линий. Это называется поперечным разрезом .В качестве альтернативы, если линия пути проходит прямо над маяком, пилот может использовать прибор ADF для сохранения курса относительно маяка, хотя «следовать за стрелкой» - плохая практика, особенно при наличии сильного бокового ветра - пилота фактический путь будет спиралью к маяку, а не то, что было задумано. NDB также могут давать ошибочные показания, потому что они используют очень длинные волны , которые легко изгибаются и отражаются наземными объектами и атмосферой. NDB продолжают использоваться как обычная форма навигации в некоторых странах с относительно небольшим количеством навигационных средств.

VOR - более сложная система, и она по-прежнему является основной аэронавигационной системой, установленной для самолетов, выполняющих полеты по ППП в тех странах, где имеется множество навигационных средств. В этой системе маяк излучает специально модулированный сигнал, состоящий из двух синусоидальных волн, находящихся в противофазе . Разность фаз соответствует фактическому пеленгу относительно магнитного севера (в некоторых случаях истинного севера), по которому приемник находится от станции. В результате приемник может с уверенностью определить точный пеленг станции. Опять же, для точного определения местоположения используется поперечный разрез. Многие станции VOR также имеют дополнительное оборудование, называемое DME ( дистанционное измерительное оборудование).), что позволит подходящему приемнику определить точное расстояние от станции. Вместе с пеленгом это позволяет определять точное положение только по одному маяку. Для удобства некоторые станции VOR также передают местную информацию о погоде, которую может прослушивать пилот, возможно, генерируемую автоматизированной системой приземных наблюдений . VOR, который совмещен с DME, обычно является компонентом TACAN .

До появления GNSS , Celestial Navigation также использовалась обученными штурманами на военных бомбардировщиках и транспортных самолетах в случае отключения всех электронных навигационных средств во время войны. Первоначально навигаторы использовали астродом и обычный секстант, но более обтекаемый перископический секстант использовался с 1940-х по 1990-е годы. С 1970-х годов авиалайнеры использовали инерциальные навигационные системы , особенно на межконтинентальных маршрутах, до тех пор, пока в 1983 году сбитый рейс 007 Korean Air Lines не побудил правительство США сделать GPS доступным для использования в гражданских целях.

Наконец, за воздушным судном можно наблюдать с земли, используя информацию наблюдения, например, с радара или мультилатерации . Затем диспетчер УВД может передать информацию пилоту, чтобы помочь определить местоположение, или может фактически сообщить пилоту местоположение самолета, в зависимости от уровня обслуживания УВД, которое получает пилот.

Использование GNSS в самолетах становится все более распространенным. GNSS предоставляет очень точную информацию о местоположении, высоте, курсе и путевой скорости самолета. GNSS делает навигационную точность, когда-то зарезервированную для больших самолетов с RNAV, доступной для пилота GA . В последнее время многие аэропорты включают заходы на посадку по приборам GNSS . Заходы на посадку по GNSS состоят либо из наложений на существующие точные и неточные заходы на посадку, либо из отдельных заходов на посадку по GNSS . Заходы на посадку с наименьшей высотой принятия решения обычно требуют, чтобы GNSS была дополнена второй системой - например, Системой расширения зоны действия FAA (WAAS).

Штурман [ править ]

Гражданские штурманы (в основном резервный экипаж, также называемый «аэронавигатором» или «штурманом полета») использовались на старых самолетах, как правило, в период с конца 1910-х до 1970-х годов. Член экипажа, иногда два члена навигационной команды для некоторых полетов, отвечал за навигацию по маршруту, в том числе за ее исчисление и астрономическую навигацию . Это было особенно важно, когда рейсы совершались над океанами или другими большими водоемами, где изначально не было радионавигационных средств. (спутниковое покрытие теперь доступно по всему миру). Как сложная электроника, так и ГНССсистемы были подключены, должность штурмана была упразднена, и его функции взяли на себя пилоты-штурманы с двойной лицензией, а еще позже - основные пилоты полета (капитан и первый помощник), что привело к сокращению количества рабочих мест для летных экипажей коммерческих полетов. . Поскольку установка электронных навигационных систем в приборные панели капитана и FO была относительно простой, должность штурмана в коммерческой авиации (но не обязательно в военной) стала излишней. (Некоторые страны поручают своим военно-воздушным силам летать без навигационных средств в военное время , поэтому по-прежнему требуется место штурмана). Большинство гражданских аэронавигаторов были уволены или уволены к началу 1980-х годов. ^[3]

См. Также [ править ]

• Авиационная карта
• Поставщик аэронавигационного обслуживания
• Управления воздушным движением
• Препятствие для воздушного движения
• Самолет
• Воздушный экипаж
• Автоматическое зависимое наблюдение - трансляция
• Авиационная безопасность
• Измеритель дрейфа
• ETOPS
• Бортовой компьютер
• Летные инструменты
• Система управления полетом
• Расстояние по большому кругу
• Навигация, навигация и контроль
• Система посадки по приборам
• Радионавигация
• Автономный мониторинг целостности приемника
• Сферическая тригонометрия
• Трансатлантический перелет
• Треугольник ветра

Ссылки [ править ]

Цитаты

Библиография

Внешние ссылки [ править ]

• Калькулятор навигации по Земле для Windows (бесплатно)
• Fly Away - учебные пособия по аэронавигации