Topic 7 Влияние ветра на полет ВС NATIONAL

Topic 7 Влияние ветра на полет ВС NATIONAL AVIATION UNIVERSITY KIROVOGRAD FLIGHT ACADEMY OF UKRAINE KIROVOGRAD - 2013 Total -16 hours. Lectures -4 h, Practical work - 6 h, Independent work - 6 h

Topic 7 Влияние ветра на полет ВС PLAN OF THE LECTURE 7.1 Introduction 1. Навигационная характеристика ветра. 2. Навигационный треугольник скоростей. Examine yourself: Эквивалентный ветер. Лекция № 1 1. Приближенный расчет ожидаемых УС, К, W и tУЧ по прогнозируемому ветру. 2. Точный расчет ожидаемых УС, К, W и tУЧ по прогностическому ветру. Output В результате изучения учебного материала данной темы курсанты должны: ЗНАТЬ: - Определения элементов НТС; - Алгоритм расчета НЭП по прогнозируемому ветру. УМЕТЬ: - Выводить формулы алгоритма расчета УС, W и Uэкв.

1. Навигационная характеристика ветра Ветер – это движение воздуха относительно земной поверхности, вызванное неравномерным распределением атмосферного давления и направленное от высокого давления к низкому. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ ВЕТРА  – угол между северным направлением истинного (географического) меридиана и направлением ОТКУДА ДУЕТ ВЕТЕР. Отсчитывают по ходу часовой стрелки от 0 до 360° . НАВИГАЦИОННОЕ НАПРАВЛЕНИЕ ВЕТРА  Н – угол между северным направлением меридиана, принятого за начало отсчета, и направлением КУДА ДУЕТ ВЕТЕР. Cи   Н куда дует ветер откуда дует ветер

1. Навигационная характеристика ветра Рис. 1. Системы отсчета направления ветра Скоростью ветра U – называется скорость перемещения воздуха относительно земной поверхности. Она выражается в метрах в секунду (м/с), километрах в час (км/ч), в узлах. Пример. Метеорологическое направление ветра δ = 240°, магнитное склонение М = +12°, азимутальная поправка А = +10°. Определить условное, истинное и магнитное направления ветра. Решение. Пользуясь формулами (1), получим: (1)

1. Навигационная характеристика ветра Ветер в реальной атмосфере не остается постоянным. В средних широтах скорость ветра достигает максимального значения зимой на высотах 9–10 км и летом – на высотах 11–12 км. Выше этих высот скорость ветра постепенно уменьшается (до высоты 20 км), а затем снова начинает возрастать. Преобладающими направлениями ветров в тропосфере, а также в нижней стратосфере являются западные. В холодную половину года на больших высотах (9–12 км) могут наблюдаться ветры со скоростью 200–300 км/ч и более (Максимальная зарегистрированная скорость ветра достигала 750 км/ч). Такие скорости, как правило, наблюдаются, в зоне струйных течении. Оценка изменчивости скорости и направления ветра В 63 случаях из 100 модуль вектора изменения ветра U не превысит величины σr где – среднеквадратическое радиальное отклонение, характеризующее изменение ветра за время t; kt – коэффициент, зависящий от высоты и времени года; t – время в часах, прошедшее с момента измерения ветра. Формула справедлива для времени не более 18 ч

1. Навигационная характеристика ветра График изменчивости ветра во времени График изменчивости ветра в пространстве Пример. Оценить возможное изменение ветра, полученного на метеостанции за 2 ч до вылета, если предполагаемая высота 6000 м. Время года лето. Решение. На рис. 5.3 находим kt = 9. Так как t =2 ч, то Следовательно, для условий примера в 63 случаях из 100 можно ожидать, что изменение ветра (и по скорости и по направлению) за два часа не превысит 12,8 км/ч. Под изменчивостью ветра в пространстве понимается возможное его изменение с удалением от места определения. Среднеквадратическое радиальное отклонение показываю­щее, как изменяется ветер с удалением от места его определения, оценивается по эмпирической формуле где kS – коэффициент, зависящий, от высоты и времени года; S – расстояние в километрах от точки измерения ветра. Формула справедлива для расстоянии до 1500 км. Пример. Определить возможную величину измерения ветра в конце этапа длиной 900 км. Высота полета 6500 м. Время года – зима. Решение. На рис. 5.4 для зимы и H = 6,5 км находим kS = 2,3. Так как S = 900 км, то Таким образом, для условий примера в 63 случаях из 100 можно ожидать, что изменение ветра в конце этапа длиной 900 км не превысит 69 км/ч.

2. Навигационный треугольник скоростей Навигационные элементы полета координаты самолета и высота полета скорость и направление движения самолета Путевая скорость Воздушная скорость Курс Путевой угол Вторая группа Первая группа

2. Навигационный треугольник скоростей V – воздушная скорость; К – курс самолета; U – скорость ветра; δ – направление ветра; W – путевая скорость; ПУ – путевой угол; УС – угол сноса; УСa – аэродинамический угол сноса (скольжения); УВ – угол ветра; КУВ – курсовой угол ветра. Элементы НТС ПУ = К + УС + УСа  К + УС; УВ = δ – ПУ; КУВ = δ – К = УВ + УС. W2 = V2 + U2 + 2VWcosКУВ. W = VcosУС + UcosУВ

2. Навигационный треугольник скоростей

3. Эквивалентный ветер Эквивалентным ветром UЭ называется условный ветер, направление которого совпадает с линией пути (вектором ), а величина его модуля создает такую же путевую скорость, как и фактический ветер в данной точке. UЭ может быть встречным и попутным: + UЭ – попутный; – UЭ – встречный; UЭ = VИСТcosУС + UcosУВ – VИСТ Значения UЭ сводятся в специальные таблицы в РЛЭ определенного типа ВС. Назначение UЭ: расчет общей заправки топливом; определение требуемого пилотажного режима; расчет фактических параметров U; составление расписания движения ВС.  Например, скорость ветра 100км/ч, УВ = 290°. Определить приближенно UЭ. Решение. UЭ » 100  cos 290°= 34,2км/ч. на НЛ-10.

4. Приближенный расчет НЭП по прогнозируемому ветру АЛГОРИТМ ВЫЧИСЛЕНИЯ: ПРИМЕР: ЗМПУ=300º, Vи=420км/ч, δ= 330º, U=70 км/ч, Sуч=60км Определение влияния ветра на полет 2. Расчет максимального угла сноса по формуле: 3. Определение значения острого угла α между ЛЗП направлением вектора ветра α = |ЗПУ – δ|- при встречно-боковом ветре α = |δ ± 180º – ЗПУ|- при попутно-боковом ветре α = |ЗПУ – δ| = 300-330 = 30º Знак α такой же как и угол сноса

4. Приближенный расчет НЭП по прогнозируемому ветру АЛГОРИТМ ВЫЧИСЛЕНИЯ: ПРИМЕР: ЗМПУ=300º, Vи=420км/ч, δ= 330º, U=70 км/ч, Sуч=60км 4. Расчёт значения УС УСр = УCмах ･ sinα = 10 ･ sin(-30) = 10 ･ 0,5 = -5° 5. Расчёт МК МК = ЗМПУ – УСр = 300 – (- 5) = 305º Расчёт путевой скорости W = Vист ± U･cos α “ – “ ветер встречно-боковой “ + “ ветер попутно-боковой W = 420 - 70 * cos30 = 420-70*sin60 = 420-70•0,9 = 420-63 = 357 ≈ 360 км/ч 7. Расчет времени по участкам маршрута. tэт = S / W · 60 ответ в минутах tэт = Sэт / S1мин tэт = 60 / 360 * 60 = 10 мин Должны ожидать какой-то результат, максимальная разница между W и Vи не может быть больше U . Если результат не укладывается – пересчитать

4a. Точный расчет НЭП по прогнозируемому ветру с применением НЛ-10М АЛГОРИТМ ВЫЧИСЛЕНИЯ: ПРИМЕР: ЗМПУ=50º, Vи=700км/ч, δ= 260º, U=80 км/ч, Sуч=80км 1. Расчет угла ветра по формуле: УВ =   180 – ЗПУ = 260 ± 180 – 50 = 30º Если результат с ” - ”, добавить 360º 2. Анализ влияния ветра: Ветер боковой слева попутный. УС “ + “, W > V 3. Рассчет УС и W: УС = +3º W = 770 км/ч Примечание №1: Если УВ >180°, то на НЛ-10м на 3-й шкале устанавливается дополнение до 360° УВ' = УВ – 360°. Примечание №2: Если УВ <5° или >175°, то вместо 3-й шкалы используется шкала 4. Примечание №3: При определении W, когда складывается УВ+УС, знак УС учитывать. Примечание №4: При УВ~0°, УВ~180°, УС для определения W брать с точностью до десятичных долей.

4a. Точный расчет НЭП по прогнозируемому ветру с применением НЛ-10М АЛГОРИТМ ВЫЧИСЛЕНИЯ: ПРИМЕР: ЗМПУ=50º, Vи=700км/ч, δ= 260º, U=80 км/ч, Sуч=80км 4. Расчет МК = ЗМПУ–УСР = 50 – 3 = 47º 5. Расчет времени полета на данном участке маршрута на НЛ-10 Должны ожидать какой-то результат, в пределах УВ 0-360, УС ±20, W=V± U . Максимальная разница между W и Vи не может быть больше U. Если результат не укладывается – пересчитать.