Т.9 Навигационный треугольник скоростей

До загрузки: 30 сек.



Благодарим, что скачиваете у нас :)

Если, что - то:

  • Поделится ссылкой:
  • Документ найден в свободном доступе.
  • Загрузка документа - бесплатна.
  • Если нарушены ваши права, свяжитесь с нами.


УТВЕРЖДАЮ

Командир АЭ
Семесюк А.И.
01 сентября 2015 г.


КОНСПЕКТ
Проведения занятий с летно – инструкторским, летным и курсантским составом АЭ

Тема: Понятие о ветре. Навигационный треугольник скоростей.


Время: 2 часа.
Место проведения: методический класс АЭ.


ПЛАН

1. Ветер навигационный, метеорологический, эквивалентный.
2. Понятие НТС, его элементы, зависимость элементов НТС.
3. Решение НТС на НЛ-10.

















Омск
2015


1. Ветер навигационный, метеорологический, эквивалентный.

ВС не падает на земную поверхность благодаря подъемной силе, которая возникает у самолета на крыле вследствие его движения, у вертолетов – из-за вращения несущего винта. Таким образом, ВС опирается на воздух и не имеет непосредственной связи с землей. Но воздушные массы атмосферы практически всегда находятся в движении, которое вызвано различием температуры и давления в различных районах земной поверхности. Воздушные массы перемещаются как в горизонтальном направлении параллельно земной поверхности, так и в вертикальном, меняя свою высоту. Аэронавигация рассматривает главным образом горизонтальное перемещение воздуха и влияние его на траекторию ВС.
Горизонтальное движение воздушных масс называется ветром. Ветер характеризуется скоростью и направлением. Они изменяются с течением времени, с переменой места и с изменением высоты.
Ветер (wind) – это горизонтальное перемещение воздушных масс. В каждой точке пространства в данный момент времени имеется определенное направление (direction) и скорость (velocity) ветра, которые образуют вектор ветра, обозначаемый U. Скорость ветра, то есть модуль вектора U, в авиации принято измерять при полете по маршруту в километрах в час (км/ч), а при заходе на посадку и при вылете – в метрах в секунду (м/с).
Направление ветра можно характеризовать одной из следующих двух взаимосвязанных величин.
Навигационное направление ветра (δн или НВ) – угол, заключенный между северным направлением меридиана и направлением перемещения воздушной массы (куда дует ветер).
Таким образом, НВ – это просто направление вектора U. В приведенном определении не указан вид меридиана, поскольку в общем случае навигационное направление может отсчитываться от любого из используемых в навигации меридианов (истинного - δн. и, магнитного δн. м, опорного δн. о) – как удобно штурману или пилоту. Но чаще всего под навигационным направлением ветра понимают направление, измеряемое от магнитного меридиана, поскольку путевые углы участков маршрута на карте, посадочные путевые углы и многие другие величины являются магнитными.
Метеорологическое направление ветра δ – угол, заключенный между северным направлением истинного меридиана и направлением, откуда перемещается воздушная масса (откуда дует ветер). Очевидно, что это направление противоположно направлению вектора U. Оно отсчитывается только от истинного меридиана. Нетрудно запомнить, почему это именно так. Ведь метеорологов не интересует, куда движется воздушная масса, для них важнее откуда она пришла и что несет с собой. И когда по радио мы слышим, что ветер южный, это означает, что воздушная масса движется с юга на север. А от истинного меридиана это направление измеряют потому, что это обычный географический меридиан. Прочих, чисто навигационных меридианов (магнитных, опорных и т.п.), метеорологи знать не обязаны (рис.1).


Рис.1. Навигационное и метеорологическое направления ветра.

Направления куда и откуда дует ветер, являются геометрически противоположными. Но значения навигационного и метеорологического направлений ветра не различаются ровно на 180 , ведь они отсчитываются от разных меридианов. Эти два направления (см.1) связаны следующими формулами: δ = δн 180˚ + ΔМ; δн = δ 180˚ – ΔМ.
В целях упрощения расчетов экипажам, производящим взлет и посадку, сообщается метеорологическое направление ветра у Земли, отсчитанное относительно магнитного меридиана, т. е. на метеостанции вводят поправку на магнитное склонение, если оно более 10.
Ветер не сдувает воздушное судно а полностью переносит его в ту же сторону и с такой же скоростью, с какой перемещается воздушная масса. Большой и маленький, легкий и тяжелый самолет переносятся воздушной массой одинаково. Разумеется, он влияет на траекторию его движения относительно земли, но это влияние носит не динамический, а чисто кинематический характер: движение ВС относительно земли геометрически складывается из его движения относительно воздушной массы и движения самой воздушной массы (ветра).

В штурманских расчетах используется навигационное направление ветра, или так называемый навигационный ветер. Перевод метеорологического направления ветра в навигационное и обратно выполняется по формулам:
НВ = δ 180; δ = НВ 180.



Скоростью ветра U называется скорость движения воздушных масс относительно земной поверхности. Скорость ветра измеряется в километрах в час или в метрах в секунду. Чтобы перейти от одних единиц измерения к другим, например от метров в секунду к километрам в час, необходимо скорость ветра в метрах в секунду умножить на 3,6, т: е. U км/ч = U м/сек3,6:
Перевод скорости ветра, выраженной в метрах в секунду, в скорость, выраженную в километрах в час, можно осуществлять подсчетом в уме по упрощенной формуле
U км/ч = U м/сек 4
Пример. U=20 м/сек, перевести в километры в час. Решение.
U км/ч = U м/сек4=72 км/ч.
При штурманских расчетах для перехода от скорости ветра в метрах в секунду к скорости его в километрах в час и обратно пользуются НЛ-10М или в уме.

Понятие об эквивалентном ветре.
Для решения некоторых навигационных задач удобно использовать понятие эквивалентного ветра.
Эквивалентный ветер Uэкв – это условный ветер, направление которого совпадает с линией пути, а скорость его такова, что он создает такую же путевую скорость, что и реальный ветер в данном районе полетов.
Приближенно эквивалентный ветер можно определить по формуле
UэUсоsУВ.

Если реальный ветер является строго попутным (встречным), то он увеличивает (уменьшает) скорость перемещения ВС относительно земли по сравнению с воздушной скоростью ровно на величину своей скорости. Но, как правило, реальный ветер дует под углом к линии пути. Тем не менее, он также изменяет путевую скорость, но на меньшую величину, зависящую от угла ветра. Например, если скорость реального ветра U=100, но дует он под углом α=60 , то он увеличивает W по сравнению с V примерно на 50 км/ч. Вот эта величина увеличения (уменьшения) скорости и называется эквивалентным ветром. Действительно, если бы ветер был строго попутным, то чтобы создать такую же путевую скорость, он должен иметь скорость 50 км/ч. Тогда бы он был равнозначным (эквивалентным) реальному ветру с точки зрения влияния на путевую скорость.
Таким образом, эквивалентный ветер это просто разность путевой и истинной воздушной скоростей: Uэкв = W – V .
Эквивалентный ветер – это скалярная величина. Очевидно, что она имеет знак плюс при попутном ветре и минус при встречном.
Значение эквивалентного ветра для авиации обусловлено тем, что с его помощью легко определить путевую скорость. Действительно, если известен Uэкв, то зная истинную скорость, можно сразу определить: W=V+ Uэкв .
Графически величину эквивалентного ветра можно проиллюстрировать с помощью навигационного треугольника скоростей (рис. 2).



Рис. 2. Эквивалентный ветер.

Чтобы графически получить разность W и V, необходимо совместить эти два вектора. Если считать, что они представляют собой стержни, скрепленные в точке О, то можно вращать V до наложения его на W. Тогда разность длин двух отрезков и будет являться Uэкв.
Эквивалентный ветер отличается от продольной составляющей ветра Uпр , но разность их невелика, поскольку угол сноса обычно мал и сама V не сильно отличается по величине от своей проекции.
Как видно из формулы, эквивалентный ветер зависит не только от скорости реального ветра U и угла ветра α, под которым дует ветер к линии пути, но также и от истинной скорости воздушного судна V. Это означает, что если через одну точку пространства в одном и том же направлении последовательно пролетят два ВС с разными истинными скоростями, то эквивалентный ветер у них будет разный. Чем меньше истинная скорость, тем больше будет прибавка путевой скорости по сравнению с истинной.
Таким образом, в одной и той же точке пространства при одном и том же реальном ветре может существовать бесконечно много эквивалентных ветров. Во-первых, в зависимости от направления полета (угла ветра), а во- вторых, Хотя эквивалентный ветер зависит от трех величин (U, α ,V), но его зависимость от истинной скорости слабая. Поэтому на практике для определения эквивалентного ветра составляют таблицы, по которым можно определить Uэкв в зависимости от U и α. Таблицы рассчитывают для определенного значения V, но они пригодны и для других близких скоростей. Диапазон скоростей, для которого пригодна таблица, указывают в ее заголовке в зависимости от истинной скорости ВС, пролетающего через эту точку.
Эквивалентный ветер используется при решении таких задач подготовки и выполнения полетов, в которых имеет значение не столько направление ветра, сколько его влияние на путевую скорость, время полета по маршруту. Например, при определении количества топлива, необходимого для выполнения полета, учитывается средний эквивалентный ветер Uэкв.ср по участкам маршрута. Ведь даже при постоянном реальном ветре на каждом n-ом участке маршрута эквивалентный ветер Uэкв.i будет различным, поскольку различаются заданные путевые углы и, следовательно, углы ветра.
При составлении расписания полетов учитывается средний эквивалентный ветер по каждому маршруту в зависимости от сезона (весна, лето, зима, осень). Он рассчитывается с использованием статистических метеорологических данных. С учетом этого эквивалентного ветра по истинной скорости ВС рассчитывается средняя путевая скорость, а по ней определяется среднее время полета по маршруту. Оно и указывается в расписании полетов.

2. Понятие НТС, его элементы, зависимость элементов НТС.

ВС относительно воздушной массы перемещается с воздушной скоростью в направлении своей продольной оси. Одновременно под действием ветра он перемещается вместе с воздушной массой в направлении и со скоростью ее движения. В результате движение ВС относительно земной поверхности будет происходить по равнодействующей, построенной на слагаемых скоростях ВС и ветра. Таким образом, при полете с боковым ветром векторы воздушной скорости, путевой скорости и скорости ветра образуют треугольник (рис.3), который называется навигационным треугольником скоростей. Навигационный треугольник скоростей (НТС) – векторный треугольник, образованный векторами истинной воздушной скорости, скорости ветра и путевой скорости.
Каждый вектор характеризуется направлением и величиной.
Вектором воздушной скорости (V) - называется направление и скорость движения ВС относительно воздушных масс. Его направление определяется курсом ВС, а величина — значением воздушной скорости.




Рис. 3. Навигационный треугольник скоростей и его элементы.

Вектором путевой скорости (W) - называется направление и скорость движения ВС относительно земной поверхности. Его направление определяется путевым углом, а величина — значением путевой скорости.
Вектором ветра называется направление и скорость движения воздушной массы относительно земной поверхности. Его направление определяется направлением ветра, а величина — значением его скорости.
Навигационный треугольник скоростей имеет следующие элементы:
МК — магнитный курс ВС;
V — воздушная скорость;
МПУ— магнитный путевой угол (может быть заданным —ЗМПУ и фактическим — ФМПУ);
W — путевая скорость;
НВ — навигационное направление ветра;
U — скорость ветра;
УС — угол сноса;
УВ — угол ветра.
Фактическим магнитным путевым углом (ФМПУ) - называется угол, заключенный между северным направлением магнитного меридиана и линией фактического пути. Отсчитывается от северного направления магнитного меридиана до линии фактического пути по ходу часовой стрелки от 0 до 360. ФПУ = МК + УС
Углом ветра (УВ) - называется угол, заключенный между линией пути (фактической или заданной) и направлением навигационного ветра. Отсчитывается от линии пути до направления ветра по ходу часовой стрелки от 0 до 360. УВ = НВ (δн) – ФПУ. УВ = δ 180 - ФПУ
Если НТС решается во время подготовки к полету, когда фактического путевого угла еще нет (ведь ВС еще не летит), то вместо него используется заданный путевой угол на том основании, что для полета по ЛЗП (а именно для этого случая и рассчитывается УВ) фактический ПУ должен быть равен заданному.
Курсовой угол ветра (КУВ, α ) – угол, заключенный между направлениями вектора истинной скорости V и вектора ветра U. КУВ = УВ + УС.
Отсчитывается аналогично углу ветра: от направления, куда направлен вектор V, до направления вектора U по часовой стрелке от 0˚ до 360˚ (иногда от 0˚ до 180˚). Название этого элемента (курсовой угол) подсказывает, от какого направления он измеряется: ведь вектор V направлен по продольной оси ВС, то есть по линии курса. Полезно запомнить, что, если измерять УВ и КУВ в диапазоне от 0˚ до 180˚, то они всегда имеют одинаковый знак, да и по абсолютной величине отличаются друг от друга незначительно – на величину угла сноса.
Углом сноса (УС) - называется угол, заключенный между продольной осью ВС и линией пути. Отсчитывается от продольной оси ВС до линии пути вправо со знаком плюс и влево со знаком минус.
В отличие от УВ и КУВ он всегда измеряется в диапазоне от 0˚ до 180˚ : вправо (по часовой стрелке) с плюсом, влево (против часовой стрелки) с минусом. По-английски угол сноса – drift angle или кратко просто drift (снос). Название этого элемента отражает его физический смысл. Продольная ось ВС направлена в одну сторону (в направлении вектора V), но летит ВС относительно земной поверхности несколько в другую сторону (в направлении вектора W). То есть ветер как бы сносит ВС с того направления полета, куда направлен нос ВС. Так ВС и перемещается с отвернутой от ЛФП на угол сноса продольной осью. УС = ФПУ – МК.

Угол сноса и путевая скорость являются основными навигационными элементами, поэтому нужно твердо знать, как они зависят от изменения воздушной скорости, скорости ветра и угла ветра.


Зависимость угла сноса и путевой скорости
от воздушной скорости ВС.

При неизменном ветре и курсе ВС путевая скорость изменяется соответственно изменению воздушной скорости, т. е. с увеличением воздушной скорости путевая скорость становится больше, а с уменьшением — меньше (рис. 7.4). Считают, что изменение воздушной скорости вызывает пропорциональное изменение путевой скорости, т. е. насколько изменилась воздушная скорость, настолько соответственно изменится и путевая скорость.
Угол сноса с возрастанием воздушной скорости уменьшается, а с ее уменьшением — увеличивается.













Зависимость утла сноса и путевой скорости от скорости ветра.

При постоянной воздушной скорости и курсе ВС с увеличением скорости ветра угол сноса увеличивается, а при ее уменьшении — уменьшается (рис. 4). Путевая скорость при попутном и попутно-боковом ветре с изменением скорости ветра изменяется так же, как и угол сноса. При встречном и встречно-боковом ветре с увеличением скорости ветра путевая скорость уменьшается, а с уменьшением — увеличивается.




Рис. 4. Зависимость УС и W от изменения скорости ветра: а —при попутно-боковом ветре; б —при встречно-боковом ветре


Зависимость угла сноса и путевой скорости от угла ветра.

Важнейшим элементом НТС является угол ветра, который равен разности навигационного направления ветра и фактического путевого угла. Один и тот же угол ветра может иметь место при различных направлениях векторов W и U, поскольку важно их взаимное положение, а не ориентация относительно меридиана.

Рассмотрим некоторые частные случаи конфигурации НТС.
1. Предположим, что курс К (γ), то есть направление вектора V, и навигационное направление ветра НВ (δн) совпадают. Тогда такое же направление ФПУ будет иметь и вектор путевой скорости W. Навигационный треугольник вырождается, превращаясь в одну линию. Но соотношения между векторами остаются теми же (рис.5а). В этом случае УВ=0; УС=0; КУВ=0. При этом ФПУ=МК. Поскольку векторы V и U направлены по одной линии, их можно складывать просто алгебраически:
W = V + U.



Рис. 5. Частные случаи навигационного треугольника скоростей.

2. Пусть МК и НВ имеют противоположные направления, то есть различаются на 180 (рис. 5 б). В этом случае векторы также лежат на одной прямой, но направления W и V совпадают, а направление U им противоположно.
В этом случае УВ = 180; КУВ =180; УС =0; ФПУ = МК. Путевая скорость может быть рассчитана алгебраически, но уже как разность истинной скорости и скорости ветра.
W = V – U.
3. Направление ветра перпендикулярно направлению вектора путевой скорости. Ветер может дуть слева или справа, при этом УВ будет соответственно 90 (рис. 5 в) или 270. Угол сноса при этом по модулю будет максимальным (УСмакс), но в первом случае положительным, во втором – отрицательным. Наибольшее по модулю значение sinУВ= 1 будет иметь место как раз при этих значениях УВ.
Максимальным называется угол сноса при углах ветра 90 и 270. Его величина определятся по формуле
sinУСмакс=U/V
При современных скоростях полета величина угла сноса обычно не превышает 10—20. Известно, что синусы малых углов можно принять равными самим углам, выраженным в радианах. 1 рад—57,3 или округленно 60.
На основании этого можно записать, что
sinУСмакс= или УС макс = U/V 60

Таким образом, при изменении УВ на 360 угол сноса сначала возрастает до максимального положительного значения, затем уменьшается до 0 (при встречном ветре), затем становится отрицательным и возрастает до −УСмак, а затем уменьшается по модулю до 0. Значение УС изменяется приблизительно по синусоидальному закону (рис. 6 а).
Таким образом УС=0 при УВ=0 и 180, а максимальное значение (положительное и отрицательное) принимает при УВ=90 или 270.
Путевая скорость также изменяется примерно по синусоидальному закону. Точнее – по косинусоидальному, потому что максимальное ее значение (V+U) имеет место при УВ=0, а минимальное (V−U) при УВ=180. Обратите внимание, что на графике W=V не при УВ=90 (или 270), а при несколько меньшем (соответственно большем) УВ (рис. 6 б).





Рис. 6. Графики зависимости УС и W от угла ветра.


На рис. 7 изображен вектор путевой скорости W и четыре положения вектора ветра U. Угол между ними, отсчитываемый от W по часовой стрелке, это угол ветра. Из изложенного можно сделать вывод, что УС положителен (сносит вправо) при 0<УВ<180 (ветер дует вправо), и наоборот, УС отрицателен (сносит влево) при 180<УВ<360 (ветер дует влево).
Путевая скорость больше истинной (W>V) когда ветер дует вперед (270<УВ<90), и меньше истинной при 90<УВ<270.
Для летной практики важно хорошо представлять себе, при каких УВ снос положительный или отрицательный и когда путевая скорость больше или меньше истинной.



Рис. 7. Знак угла сноса и соотношение путевой и истинной скоростей.

3. Решение навигационного треугольника скоростей.

Решить навигационный треугольник скоростей — это значит по его известным элементам найти неизвестные. Решение навигационного треугольника скоростей можно осуществить:
1) графически (на бумаге);
2) с помощью навигационной линейки, навигационного расчетчика или ветрочета;
3) приближенно подсчетом в уме.

Расчет путевой скорости и угла сноса по известному ветру.

Такая задача решается во время предполетной подготовки, когда пилот (штурман) рассчитывает навигационные элементы и заполняет штурманский бортовой журнал – его левую часть, содержащую предполетные расчеты. Для каждого участка маршрута (от одного ППМ до другого) необходимо рассчитать УС и курс, который будет при данном ветре обеспечивать полет по ЛЗП, путевую скорость и время полета.
Длинный маршрут может содержать 10, 20 и даже 50 участков. И для каждого из них необходимо рассчитать все эти элементы. Поскольку время на предполетную подготовку ограничено, понятно, что решать эту задачу нужно быстро и, конечно, правильно.
Исходными данными для задачи являются следующие величины:
- истинная воздушная скорость V. Для каждого типа ВС из его Руководства по летной эксплуатации (РЛЭ) примерно известно, какая истинная скорость V будет иметь место на данной высоте полета по маршруту;
- заданный путевой угол может быть измерен на карте, а на радионавигационных картах магнитные путевые углы (ЗМПУ) уже напечатаны для каждого участка маршрута;
- направление и скорость ветра. Эти данные экипаж получает во время метеоконсультации в аэропорту. Ветер по маршрутам, по которым выполняются полеты из данного аэропорта, включают в специальный бланк, находящийся в штурманской комнате аэропорта. Направление ветра в нем приводится метеорологическое;
- длина участка маршрута необходима для расчета времени полета на участке маршрута и может быть измерена или уже напечатана на карте;
- магнитное склонение определяется по карте с помощью изогон и необходимо только для перевода метеорологического направления ветра в навигационное.
Рассмотрим порядок решения задачи на примере со следующими исходными данными:
V = 200 км/ч; ЗМПУ =230о; δ =290 о; U = 70 км/ч; S = 60 км; ΔМ= +10о.
Необходимо найти:
- магнитный курс, при выдерживании которого ВС будет лететь по ЛЗП;
- путевую скорость;
- время полета на участке маршрута.
Решение задачи:
1. Рассчитывается навигационное направление ветра:
δн = δ 180 – ΔМ = 290 – 180 – 10 = 100.
2. Рассчитывается угол ветра.
Из НТС известно, что УВ= δн – ФМПУ. Во время предполетной подготовки, когда решается эта задача, ВС еще не летит и, конечно, никакого фактического путевого угла (ФМПУ) еще не существует. Но ведь смысл данной задачи заключается в расчете такого курса, при котором ВС следовал по ЛЗП, то есть, чтобы выполнялось условие ФМПУ=ЗМПУ, поэтому в задаче этого типа угол ветра:
УВ= δн –ЗМПУ = 100 – 230 = – 130 = 230.
Очевидно, что при таком УВ ветер дует влево и назад относительно направления полета. Следовательно, УС должен быть отрицательным (будет сносить влево), а путевая скорость получится меньше истинной.
Примечание: для удобства выполнения навигационных расчетов можно использовать и метеорологическое направление ветра, чтобы абсолютное значение УВ было не более 90, т.е. в нашем случае - 280о. Тогда УВ=280-230=50. Это мы находим абсолютное значение УВ, но нужно пространственно представлять, откуда в данном случае дует ветер. В нашем примере он дует справа – встречный. Следовательно УС имеет отрицательный знак, поскольку ВС смещается влево. Такое положение облегчает выполнение расчетов, как с помощью НЛ-10, а особенно в уме.
3. Находят угол сноса и путевую скорость с использованием теоремы синусов. Расчет можно выполнить как на калькуляторе, так и на НЛ-10М. Расчет путевой скорости выполняют по правилу: если ветер встречный УС отнимается из УВ, т.е. УВ – УС; если ветер попутный – УС прибавляют к УВ по своему абсолютному значению.

_____УС-? ___УВ_____УВ+УС____ 3
______↑_______|_________↓________4
______U _____ V _______ W-? _____ 5

Определение угла сноса и путевой скорости (ключ).

Для рассматриваемого примера: УС = - 15; 50 – 15 = 35; W = 150;

Необходимо сделать несколько полезных замечаний, касающихся расчета на линейке.
Во-первых, если УВ оказался больше 180, его невозможно установить на шкале линейки. В этом случае этот же угол нужно представить как отрицательный: 230 = – 130. На шкале устанавливают 130 (или 50). Знак на линейке, конечно, не устанавливают, но помнят, что УВ с минусом. Кстати это автоматически означает, что и УС будет отрицательным.
Во-вторых, если УС оказался меньше 5, его придется отсчитывать по шкале 4 (тангенсов). Это объясняется тем, что синусы и тангенсы малых углов примерно равны.
В-третьих, складывать УВ (точнее, то его значение, которое устанавливается на шкале, в нашем примере 130) и УС можно по модулю, невзирая на знаки. Это следует из того, что, если УВ представлен лежащим в диапазоне от –180 до +180, то знаки УВ и УС всегда одинаковы.
В-четвертых, нужно помнить, что хотя УС и принято в ответе округлять до градуса, для расчета КУВ желательно его использовать более точно (учесть доли градуса). В противном случае W может быть определена с погрешностью. Особенно это важно, когда УС мал.

4. Рассчитывают курс следования, который обеспечит выполнение полета по ЛЗП. Из НТС следует, что МК=ФМПУ–УС. Поскольку для выполнения полета необходимо, чтобы ФМПУ был равен ЗМПУ, то МК=ЗМПУ–УС.
Для рассматриваемого примера: МК = 230 – (–15) = 245.

5. Рассчитывают время полета на участке.
Расчет выполняется по путевой скорости. t = S/W
При расчете на калькуляторе непосредственно по этой формуле время будет получено в часах, поскольку W измеряется в километрах в час. Чтобы получить время (как это требуется) в минутах, необходимо полученный результат умножить на 60 (количество минут в часе).
На НЛ-10М расчет времени выполняется с помощью ключа, по которому время получается в минутах.

_____S_____ W ____ 1 Для рассматриваемого примера: t = 24 мин.
____↓t-? ____▲_____ 2

Определение времени полета (ключ).

Определение ветра в полете.

В рассмотренной задаче предполагалось, что ветер уже известен. Действительно, если задача решается во время предполетной подготовки, то используются прогностические скорость и направление ветра, полученные от метеорологов. Однако прогноз погоды по маршруту может быть неточен, и фактический ветер может значительно отличаться от прогностического. Поэтому одной из первых задач, которые решает экипаж после занятия заданной высоты, это определение фактических направления и скорости ветра.
Ветер можно определить разными способами на основе использования различных исходных данных: по двум углам сноса на различных курсах, по двум путевым скоростям и т.д. В гражданской авиации в транспортных полетах экипаж не имеет возможности произвольно менять курс только для того, чтобы измерить на этих курсах УС. Ведь ВС должно лететь по заданному маршруту. Поэтому в гражданской авиации получил распространение способ определения ветра по путевой скорости и углу сноса, измеренным на одном курсе.
Исходными данными для решения задачи являются следующие величины:
- курс полета может быть определен в полете с помощью курсовых приборов (компасов);
- истинная воздушная скорость должна быть рассчитана по измеренной в полете приборной воздушной скорости;
- путевая скорость;
- угол сноса.
Путевая скорость и угол сноса могут быть непосредственно измерены в полете бортовым оборудованием (например, доплеровским измерителем скорости и сноса, спутниковыми навигационными системами - СНС) или определены одним из способов (на контрольном этапе).
Примечание: порядок определения ветра на контрольном этапе будет подробно рассмотрен в отдельной теме.
Рассмотрим порядок решения задачи на примере со следующими исходными данными:
V = 200 км/ч; МК =230о; УС = 10 о; W = 230 км/ч.
Необходимо найти направление и скорость ветра.
1. Находят разность между путевой скоростью и истинной. Разность путевой и истинной скоростей называется эквивалентным ветром Uэкв.
ΔV (Uэкв) = W – V; 230 – 200 = 30.

2. Находят скорость ветра - U .
Рассмотрим ключ для решения задачи на навигационной линейке. На шкале 5 визирка устанавливается на ΔV (Uэкв) и движок перемещается так, чтобы с ним совпало значение УС на шкале 3 (синусов). Затем визирка перемещается на значение истинной скорости V по шкале 5 и напротив него по шкале 4 (тангенсов) отсчитывается острый угол ветра ε*. Дело в том, что на шкале тангенсов невозможно установить угол более 90 (а точнее, более 85). Это просто острый угол между линией фактического пути (направлением вектора W) и линией, вдоль которой дует ветер. Для примера показан угол ветра и острый угол ветра для случая, когда ветер дует влево назад (рис. 8).


Рис. 8. Угол ветра и острый угол ветра.

Примечание: в практике вместо символа острого угла ветра - ε* часто используют символ – α. В нашем примере α = 50о.
Затем (вторая часть ключа) движок перемещается так, чтобы на это же место (то есть напротив V) было установлено это же значение полученного α, но уже по шкале синусов. Вернув визирку на значение УС по шкале синусов, напротив него по шкале 5 можно отсчитать скорость ветра U = 45 км/ч.

_____УC ___________ 3 _____УC _____ α ______ 3
_______|_____ α-? ___ 4 _____ ↓________|_______ 4
____∆V(Uэкв) _ V ↑____ 5 ______U-? _____V ______ 5

Определение скорости ветра (ключ).
Примечание: поскольку синусы и тангенсы малых (до 20о) углов практически равны, при значениях углов сноса в этих пределах для удобства расчетов можно пользоваться на НЛ-10 шкалой тангенсов – 4, применяя следующие ключи:
____УC________ α-? __ 4 ________________ α __ 3
____|∆V(Uэкв) ____V ↑___ 5 _____↓УС________|___ 4
______U-? _______V __ 5

Определение скорости ветра (ключ).

Таким образом, скорость реального ветра U уже найдена и теперь необходимо определить навигационное направление ветра.
3. Находят направление ветра – δн или δ.
С помощью острого угла ветра α легко определить навигационное направление ветра. При этом целесообразно опираться не на формальные правила и формулы, а на здравый смысл и пространственное представление.
Первоначально необходимо определить направление полета, то есть фактический путевой угол ФМПУ, поскольку именно от этого направления отсчитывается α. ФМПУ = МК + (УС) 230о + 10о = 240о.
Затем необходимо определить (с точностью до четверти) в каком направлении дует ветер относительно направления полета – вперед или назад, влево или вправо. Это ключевой момент в решении задачи, но он не представляет сложности.
Если путевая скорость W больше воздушной скорости V, то есть относительно земли ВС движется быстрее, чем относительно воздушной массы, значит ветер попутный, помогает полету, то есть дует вперед. В противном случае (W Если УС положительный (ВС сносит вправо), то и ветер дует вправо относительно направления полета. Ведь именно из-за ветра появляется снос. Если же УС<0, ВС сносит влево, то и ветер дует влево. На рис.9 изображены четыре возможных случая направления ветра (вперед-вправо, вперед-влево, назад-вправо, назад-влево).



Рис. 9. Возможные направления ветра относительно ЛФП.

Острый угол ветра ε* (α) отсчитывается от ЛФП, а определить необходимо навигационное направление ветра δн , то есть куда он дует относительно меридиана. Сделать это можно, опираясь на значение фактического путевого угла. Если ветер дует вперед, то навигационное направление ветра больше или меньше ФПУ на величину ε* (α). Численные значения всех направлений возрастают при их повороте по часовой стрелке. Поэтому, если ветер дует вправо относительно направления ЛФП, то δн больше ФПУ на величину ε* (α), а если ветер дует влево, то меньше на эту величину.
Если же ветер встречный (дует назад), то опираться следует не на ФПУ, а противоположное ему направление (ФПУ180), поскольку именно от него отсчитывается в данном случае острый угол ветра (см. рис. 9). Если сносит вправо, то вектор ветра лежит от этого направления против часовой стрелки и ε* (α) необходимо вычесть. При левом сносе вектор ветра лежит более по часовой стрелке, чем направление (ФПУ180), и (α) нужно прибавить.
Полученное таким образом навигационное направление ветра будет отсчитываться от того же меридиана (магнитного, истинного или опорного), от которого отсчитывался курс и следовательно фактический путевой угол.
Примечание: для удобства и упрощения расчетов направления ветра следует разобрать два варианта. (Рисунок 2)
Первый: когда W › V. В этом случае удобно определять навигационное направление ветра, т.е. δн, - куда дует ветер, тогда δн = ФМПУ + α при положительном УС и δн = ФМПУ – α, при отрицательном УС.
Второй: когда W ‹ V. В этом случае удобно определять метеорологическое направление ветра, т.е. от куда дует ветер, тогда δ = ФМПУ + α, при отрицательном УС и δ = ФМПУ – α, при положительном УС.





























В нашем примере: ветер попутный и сносит вправо, тогда находим навигационное направление ветра δн = ФМПУ + α = 240о + 50о = 290о. Если необходимо определить метеорологическое направление ветра достаточно развернуть δн на 180о, т.е. δ = 290о – 180о = 110о.
Решение НТС в уме будет рассмотрено в отдельной теме.




СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Черный М.А. Кораблин В.И.Воздушная навигация Москва. Транспорт. 1983 г.
2. Аэронавигация. Ю.Н. Сарайский, И.И. Алешков. Часть I. Основы навигации и применение геотехнических средств: Учебное пособие. 2-е изд., Университет ГА. Санкт-Петербург, 2013.

Конспект составил:
Штурман авиационной эскадрильи
Омского ЛТК ГА В.В. Рябченко



Сообщить о нарушении / Abuse

Все документы на сайте взяты из открытых источников, которые размещаются пользователями. Приносим свои глубочайшие извинения, если Ваш документ был опубликован без Вашего на то согласия.