Topic 8 Навигационный расчет полета (ШБЖ) Navigation flight

Topic 8 Навигационный расчет полета (ШБЖ) Navigation flight calculations NATIONAL AVIATION UNIVERSITY KIROVOGRAD FLIGHT ACADEMY OF UKRAINE KIROVOGRAD - 2013 Total -12 hours. Lectures -2 h, Practical work - 4 h, Independent work - 6 h

Topic 8 Navigation flight calculations PLAN OF THE LECTURE 8 Introduction Уяснение задания на выполнение полета Выбор данных по аэродромам вылета и назначения Определение маршрутов полета на основной и запасной аэродромы Расчет навигационного плана полета (ШБЖ) Алгоритм расчета рубежа возврата (Sрв) и топлива на Sрв. Расчет момента вылета ВС для посадки в дневное время суток Output В результате изучения учебного материала данной темы курсанты должны: ЗНАТЬ: - Основные требования и алгоритмы навигационного расчета полета. УМЕТЬ: - Производить навигационный расчет полета.

1. Уяснение задания на выполнение полета Критериями для принятия решения на выполнение полетного задания на данном этапе являются ДОПУСТИМЫЕ: • расстояние по маршруту между аэродромами вылета и назначения – Sобщ • расстояние от аэродрома назначения до ближайшего (ближайших) запасного аэродрома(ЗА) – Sз.а • потребная заправка топливом – Qобщ Gмакс.комм. = МДВМ – (Gсн +Qобщ) QОБЩ = QПОЛ +QАНЗ +QЗЕМ + QН.О где МДВМ – максимально допустимая взлетная масса самолета, определяемая по РЛЭ; Gсн – масса снаряженного ВС определить целесообразность выполнения полета с учетом максимально возможной коммерческой загрузки

2. Выбор данных по аэродромам вылета и назначения Полеты РАЗРЕШЕНЫ только на те аэродромы, на которых ОБЕСПЕЧИВАЕТСЯ возможность для данного типа самолета прилетать и вылетать. Используя AIP Украины, раздел AD (Аэродромы), выбираются следующие данные по аэродромам вылета, назначения и запасному (запасным): код аэродрома по ICAO; время работы аэропорта и его служб; длина и ширина ВПП; МПУ посадки и номер ВПП ; геодезические координаты КТА и порогов ВПП: превышение порогов ВПП и КТА; длина КПТ и свободных зон (при наличии); грузонапряженность ВПП и стоянок; навигационное оборудование соответствующих аэродромов, используемое для наведения при выполнении взлета, маршрутов вылета и захода на посадку; эксплуатационные минимумы аэродромов для взлета и посадки.

2.1. Выбор запасного аэродрома посадки Перед каждым полетом по ППП командир ВС, как правило, должен выбрать как минимум один запасной аэродром, уход на который возможен с ВПР аэродрома назначения. Командир ВС должен выбрать два запасных аэродрома для аэродрома назначения в случае, когда прогноз на аэродроме назначения ниже минимума (Пр. № 295) или метеоинформация по аэродрому назначения отсутствует. Расчет QАНЗ в зависимости от варианта выбора запасного аэродрома Если полет на запасной аэродром возможно выполнить с ВПР (DH/DA или MDH/MDA) аэродрома назначения, то QАНЗ = QПОЛ.З.А. + QКР, QКР - расход топлива, обеспечивающий полет в течение 30 мин на высоте 450м (1500 фут) 2. При принятии решения на вылет БЕЗ ЗАПАСНОГО АЭРОДРОМА аэронавигационный запас топлива рассчитывается так, чтобы обеспечить полет ВС после пролета ВПР (DH/DA) или ВПР (MDH/MDA) аэродрома назначения на относительной высоте 450м со скоростью ожидания в течение: - 60 минут для ВС с ГТД; - 45 минут для ВС с поршневыми двигателями; - 30 минут для вертолетов. 3. При полете на изолированный аэродром аэронавигационный запас топлива рассчитывается так, чтобы после прибытия на аэродром назначения обеспечить полет на крейсерской скорости, на крейсерском эшелоне в течение: - 120 минут (на два часа) для ВС с ГТД; - 45 минут плюс 15% от времени полета на маршруте, но не более чем на 120 мин - для ВС с ПД;

2.2. Определение SID и условий взлета для аэродрома вылета ДЛЯ АЭРОДРОМА ВЫЛЕТА, в зависимости от ветра: Определить номер ВПП для взлета. ПРАВИЛО - взлёт/посадка против ветра 2. Рассчитать минимальную вертикальную скорость набора высоты из условий минимального градиента набора (MCG). Vв (м/с) = W(м/с)×MCG W(м/с) = Vнаб (м/с) ± Uв(п), знак «плюс» - при попутном ветре, «минус» - при встречном ветре. 3. Определить маршрут SID, его расстояние, запомнить порядок выполнения полета по нему. При выборе маршрута SID необходимо учитывать следующие аспекты: номер ВПП; маршрут должен быть доступным на постоянной основе; маршрут должен быть оптимальным исходя из условий минимального градиента и его минимальной протяженности. 4. Определить порядок настройки и использования бортового радионавигационного оборудования при выполнении SID. В результате подготовки надо знать: -точное место расположения, характер и данные работы, радиус действия РНТ; -порядок использования средств РТО на различных этапах маршрута, а также границы рабочей области и точность навигационных определений при помощи средств РТО.

2.3. Определение STAR для аэродрома назначения и запасного аэродрома Маршрут STAR выбирается на карте STAR используемого аэродрома Определяется наиболее вероятный номер ВПП посадки. Определить маршрут STAR, его расстояние, описать порядок выполнения полета по нему. Продумывается порядок настройки и использования бортового радионавигационного оборудования. Основной фактор выбора ВПП для посадки или взлёта — это НАПРАВЛЕНИЕ ВЕТРА. Идеальные условия — это взлёт/посадка против ветра. При совершении процедур посадки выбирается направление ВПП, наиболее близкое к направлению метеорологического ветра. При этом следует заранее рассчитать предельные параметры ветра, при которых боковая или попутная составляющая выйдет за пределы допустимых в соответствии требованиям РЛЭ данного типа ВС.

3. Определение маршрутов полета на основной и запасной аэродромы Маршрут полета выбирается по маршрутным картам. Приняв аэродром вылета и аэродром назначения, как исходную и конечную точки маршрута, необходимо изучить: - точки маршрута (индексы), - ВТ (наименование), - S участков, S маршрута общ., км, - МПУ участков, МПУ среднее, град, - минимально-допустимую высоту полета по участкам маршрута - Gr.MORA, - диапазон высот полета по участкам маршрута. Общая протяженность маршрута определяется суммированием расстояний по участкам маршрута, а средний магнитный путевой угол по формуле ВЫВОД О ВОЗМОЖНОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ ПОЛЕТА ПО ЗАДАННОМУ МАРШРУТУ Полет по маршруту возможен в том случае, если его протяженность меньше максимальной дальности полета ВС с заданной коммерческой загрузкой

3. Определение маршрутов полета на основной и запасной аэродромы Расчет поправок для коррекции гироскопических курсовых приборов. Анализ информации по гибкому использованию воздушного пространства. Определение наивыгоднейшей высоты и эшелона (FL) полета. Наивыгоднейшей высотой полета (Ннаив) считается высота полета, на которой расход топлива будет минимальным (qкм=min), и зависит от: - общего расстояния по маршруту, Sобщ; - направления и скорости ветра по высотам, δ, U; - Gвзл и tºC воздуха; 4. Коррекция минимально допустимой высоты полета по давлению и температуре. Примечание. Поправки определяются по таблицам в DOC 8168 ICAO, графикам или рассчитываются в уме. При определении маршрутов полета на основной и запасной аэродромы необходимо производить:

4. Расчет навигационного плана полета (ШБЖ) Пример выполнения навигационного расчета плана полета Исходные данные: Маршрут полета Одесса-Донецк; тип ВС- Ан-24; максимально-допустимая взлетная масса (МДВМ) = 21000кг; вес снаряженного ВС согласно формуляра (РЛЭ) = 14 300кг; коммерческая загрузка - груз, 2200кг. Метеоусловия: ветер по высотам: Н = 3000м - d = 10°, U = 40км/ч; Н = 4000м - d = 10°, U = 50км/ч; Н = 5000м - d = 40°, U = 60км/ч; Н = 6000м - d = 60°, U = 70км/ч. На аэродроме вылета: - ветер на кругу d=324°, U=10м/с., - температура на аэродроме вылета tВЫЛ = - 8°C. На аэродроме назначения: - ветер на кругу d=140°, U=8м/с, - температура на аэродроме посадки tПОС = -6°C, - QNH = 749 мм.рт.ст., - QNHmin по маршруту полета - 750мм.рт.ст; - минимальная температура по маршруту tmin = - 15°C. Дата выполнения полета - 12 апреля текущего года, время вылета - 16.45 UTС. Запасной аэродром – Луганск. Ветeр при полете на Луганск: d = 350°, U = 30км/ч.

4. Расчет навигационного плана полета (ШБЖ) Пример выполнения навигационного расчета плана полета

4. Расчет навигационного плана полета (ШБЖ) Пример выполнения навигационного расчета плана полета Уяснение задания на выполнение полета Рассчитывается эквивалентный ветер (Uэ) при полете по основному маршруту, для чего: а) Соединив прямой линией, начальный и конечный пункты маршрута Одесса и Донецк на маршрутной карте, измеряется приближенно среднее направление путевого угла. ИПУср ≈ 70˚ б) Приняв среднее значение ветра на маршруте: d = 60°, U = 70км/ч. Рассчитывается среднее значение угла ветра при полете по основному маршруту по формуле: УВср = бср ± 180 – ИПУср = 60 + 180 – 70 = 170˚ или , для расчета в уме используется острый угол α = 180 – 170 = 10˚. в) По приближенной формуле рассчитывается Uэ: Uэ ≈ U ∙ Соs УВ = 70 ∙ Соs 170(α=10) = - 12км/ч. Измеряется расстояние по маршруту между аэродромами вылета Одесса и назначения – Донецк Sобщ = 640 км; По графику РЛЭ (Рис.6.1. РЛЭ Ан-24) определяется масса топлива необходимая для полета по основному маршруту (QПОЛ) с учетом влияния эквивалентного ветра, QПОЛ = 1300кг. Аналогично п.1. измеряется ИПУ и расстояние от аэродрома назначения - Донецк до запасного аэродрома – Луганск ИПУ = 66˚, S з.а. = 130км.

4. Расчет навигационного плана полета (ШБЖ) Пример выполнения навигационного расчета плана полета Рассчитывается АНЗ: - УВза =350 - 180 – 66 = 104º, ветер встречно-боковой - Uэкв ЗА = 30 · cos104 = - 7.3км/ч ≈ - 10 км/ч (по табл. РЛЭ – 9 км/ч), - Qанз.шт = 830 кг , (табл. РЛЭ 6.6) - Qанз = 830 + 5･1 = 835 кг Потребная заправка топливом рассчитывается по формуле: QОБЩ = QПОЛ +QАНЗ +QЗЕМ + QН.О. = 1350 + 835 + 150 + 60 = 2395 ≈ 2400 кг. Общее количество топлива не превышает максимальную вместимость топливных баков. Взлетный вес ВС будет составлять Gвзл = Gсн + Qобщ. топл + Gком зад = 14300 + 2420 + 2200 = 18920кг. Определяется взлетный вес ВС по формуле: Gвзл = Gсн + Qобщ + Gком зад =14300 + 2400 + 2200 = 18900кг , где Gсн - масса снаряженного ВС; Qобщ - общее количество топлива на полет; Gком зад - масса коммерческой загрузки по заданию.

4. Расчет навигационного плана полета (ШБЖ) Пример выполнения навигационного расчета плана полета Определяется маршрут полета и маршрут на запасной аэродром Маршрут Одесса – Донецк определяется по маршрутной карте Украины Е 6.1-1, – карта ниже FL 275. Информация по этапам маршрута в таблице .

4. Расчет навигационного плана полета (ШБЖ) Пример выполнения навигационного расчета плана полета Рассчитывается средний МПУ по маршруту: При его определении в общем расстоянии по маршруту , протяженность и направление SID и STAR выбираются с маршрутных карт. 66º

4. Расчет навигационного плана полета (ШБЖ) Пример выполнения навигационного расчета плана полета Определяются наивыгоднейшая высота полета и эшелон (FL) полета: Для определения наивыгоднейшей высоты полета используется РЛЭ Ан-24, раздел 6.1.3. Исходя из минимальной температуры по маршруту tmin = - 10°C, высота определяется по Таблице 6.2. «До СА +10». С учетом того, что по маршруту Sобщ = 621км, найвыгоднейшая высота полета будет в пределах 5400 – 5700м. Этому диапазону высот будут соответствовать эшелоны полета: 5400м х 3,28 = 17712f - FL 177. 5700м х 3,28 = 18696f - FL 187, Определение FL / высоты полета: На основании сравнения допустимых (разрешенных) высот полета, опубликованных на маршрутной карте выбирается диапазон допустимых (разрешенных) высот полета. Для данного маршрута это: FL110 - FL270. Исходя из того, что направление полета будет происходить на восток (МПУ СР.=66º), по правилам приборного полета эшелон полета должен быть нечетным. Сравнив наивыгоднейшие эшелоны полета FL177 - FL187 и допустимые эшелоны для полета по маршруту FL110 - FL270, определяется эшелон полета как FL190, высота полета (для расчета общей заправки топливом) будет Н = 5800м.

4. Расчет навигационного плана полета (ШБЖ) Коррекция на отклонения по давлению: В примере фактические значения QNHмин (745мм рт. ст.) и температура (- 15°C) отличаются от стандартных значений, по которым рассчитаны, опубликованные на карте диапазоны безопасных высот, поэтому выполняется коррекция минимально допустимой высоты полета (FL 110) на отклонения по температуре и давлению. Коррекция на отклонения по температуре: а) Рассчитывается температурная поправка ΔНt и по ее значению оценивается необходимость учета (не учета) в расчете корректировки FL 110. Расчет температурной поправки: ΔНt = ((t0 – 15) / 10)) ∙ 0,04Набс= (– 15– 15) / 10) ∙ 0,04 ∙ 3350 = - 402м. Справка. Если ΔНt по модулю превышает 20% от запаса высоты (МОС), то необходимость ее учета определяется по значению GRID MORA (в примере это участок маршрута Каховка – Бурос). Так как на этом участке максимальное значение GRID MORA - 560 метров, значит МОС = 300м. 20% от 300 м = 0,2 · 300 = 60м, |ΔНt| = 402 > 60, значит температурная поправка учитывается. б) Так как QNHmin < QNE = 760мм.рт.ст., необходимо учесть барометрическую поправку по формуле:. ΔНбар = (760 – QNHmin) · 11 = (760 – 750) · 11 = 110м. в) Суммированием рассчитанных и учитываемых поправок к минимально допустимой высоте выполняется расчет откорректированной минимально допустимой высоты. В данном примере эшелону FL 110 соответствует абсолютная высота равная 3350м (Набс = 3350м) согласно системе вертикального эшелонирования, тогда откорректированная высота будет иметь значение: 3350 – (- 402) + 110 = 3862м. г) По таблице вертикального эшелонирования определяется минимальный эшелон полета по значению откорректированной минимальной высоты и путевому углу на участке Каховка – Бурос, это FL 130. Примечание. Рассмотренные поправки можно определять по таблицам в DOC 8168ICAO, графикам или рассчитать в уме.

4. Расчет навигационного плана полета (ШБЖ) Выполнение расчета НЭП и заполнение ШБЖ: Для расчета средней скорости набора высоты FL 190 ( Н=5800м) на участке с переменным профилем необходимо с РЛЭ выбрать Sнаб и tнаб. Для номинального режима работы двигателей максимальной скороподъемности при убранных шасси и закрылках VTAS наб = 330 км/ч, Sнаб = 112км, tнаб = 20мин. Первый участок (SID) выполняется в наборе, полет от BANID до SUDON будет участком с переменным профилем, для которого определяем среднюю скорость: В соответствии с исходными данными примера определение НЕП по маршруту производится по ветру d = 60°, U = 70км/ч. В наборе высоты ветер определяется как средний по высотам с учетом ветра на аэродроме вылета d = 15°, U = 55км/ч. На снижении ветер определяется как средний по высотам с учетом ветра на аэродроме назначения d = 100°, U = 50км/ч.

4. Расчет навигационного плана полета (ШБЖ)

4. Расчет навигационного плана полета (ШБЖ)

4. Расчет навигационного плана полета (ШБЖ) Определение общей заправки топливом (Qобщ) по нормам расхода, установленных РЛЭ Ан-24: - Из РЛЭ выбираются стандартные данные: - невырабатываемый остаток Qн.о = 50кг, - средний часовой расход топлива на высоте круга 15-20 кг/мин (900-1200кг/ч), qкр = 17,5кг/мин, - топливо на взлет Q′ взл = 30-45кг, а с учетом разворота на курс следования Q′ взл =50 - 55кг, - Qмин расх на земле – 10кг/мин, Qзем = 150кг (t раб двиг на земле 15мин ). - Из таблиц РЛЭ выбираются данные для максимальных масс ВС: - средне часовой расход топлива на режиме наибольшей крейсерской мощности – q час расх ГП = 726 кг/час, - время набора высоты на режиме максимальной скороподъемности tнаб = 20мин, - расход топлива в наборе на режиме максимальной скороподъемности Qнаб= 305 кг. - Рассчитывается АНЗ. Порядок расчета Qанз (см. часть «ALTERNATE AIRPORT» ): - УВза =350 - 180 – 66 = 104º, ветер встречно-боковой - Uэкв ЗА = 30 · cos104 = - 7.3км/ч ≈ - 10 км/ч (по табл. РЛЭ – 9 км/ч), - Qанз.шт = 830 кг , (табл. РЛЭ 6.6) - Qанз = 830 + 5･1 = 835 кг, - Маршрут SID выполняется в наборе высоты. - Участок маршрута BANID- SUDON это участок с переменным профилем. - Заход на посадку с прямой, поэтому топливо для захода на посадку (маневрирование в районе аэродрома посадки) учтено в топливе STAR. Расчет Qобщ выполняется начиная с топлива на посадке по приведенному алгоритму:

4. Расчет навигационного плана полета (ШБЖ) Расчет Qобщ выполняется начиная с топлива на посадке по приведенному алгоритму: Потребная заправка топливом: Qобщ = Qвзл + Qземн = 2270+150= 2420 кг. Общее количество топлива не превышает максимальную вместимость топливных баков. Взлетный вес ВС составляет Gвзл = Gсн + Qобщ. топл + Gком зад = 14300 + 2420 + 2200 = 18920кг. Он не превышает максимально допустимую взлетную массу ВС (21000кг), следовательно выполнение полета по допустимым массам самолета возможно без ограничений.

4. Расчет навигационного плана полета (ШБЖ) Расчет расстояния рубежа возврата и необходимого количества топлива в точке возврата: 1) Располагаемое топливо, которое может быть использовано до точки РВ и обратно до аэродрома вылета: Qрасп = Qобщ – (Qкр + Qзем +Qно+ Qвзл) = 2420 – 800 =1620кг. 2) Время полета, на которое можно рассчитывать по имеющемуся топливу tрасп = Qрасп / qср.час = 1620 : 726 = 2ч14мин. 3) Штилевая дальность по располагаемому запасу Sшт = VTAS · tрасп = 430 · 2ч 14мин = 960км. Здесь, учитывая этап набора высоте VTAS принята равной 430км/ч, а не 450км/ч как в горизонтальном полете. 4) Рубеж возврата без учета ветра Sрв шт = (Sшт – Sр) / 2 = (960 – 20) / 2 = 470км. 5) Коэффициент влияния ветра К = 1- (Uэкв / VTAS) УВ = 60 + 180 – 246 = 354º; Uэкв = 70 км/ч – попутный, К = 1- (70 : 430) = 1 – 0.0265 = 0.9735. 6) Рубеж возврата с учетом ветра Sрв = Sрв шт · К = 470 · 0.9735= 456 км. 7) Время полета от рубежа возврата до аэродрома вылета tрв(ух) = Sрв / W, В данных условиях ветер попутный, поэтому W принимается равной VTAS. tрв(ух) = 456 : 450 = 1,01ч. принимаем 1час. 8) Топливо на полет от рубежа возврата до аэродрома вылета. Qух = tрв · qср.час = 1 · 726 = 726кг. 9) Запас топлива на рубеже возврата, при котором обеспечивается его остаток на 30 мин полета на Нкруга = 550м Qрв = Qух + Qкр + Qразв + Qн.о. = 726 + 550 + 40 + 50 = 1366кг 640 Ответ: Расстояние рубежа возврата Sрв = 456 км . Топливо в точке возврата Qрв = 1366кг.

5. Алгоритм расчета рубежа возврата (Sрв) и топлива на Sрв. Рубежом ухода (возврата) SРВ называется рубеж, рассчитанный так, чтобы в случае ухода с него на запасной аэродром запас топлива на борту ВС к расчетному времени прилета был не менее чем на 30минут полета на высоте круга 1. Рассчитывается располагаемая масса топлива (QРАСП), которая может быть израсходована при полете до точки рубежа возврата и на обратном пути до запасного аэродрома: QРАСП = QОБЩ – (QКР + QЗЕМ + QН.О. + QВЗЛ). Примечание. Для конкретного типа ВС элементы формулы ограниченные скобками представляют собой постоянные значения, указанные в РЛЭ. Поэтому на практике их сумма заранее известна. Например, для самолета Ан-24 она равна 800кг, тогда QРАСП = QОБЩ – 800 [кг]. 2. Рассчитывается штилевая дальность полета по располагаемому запасу (QРАСП) и среднечасовому расходу топлива (qСР.Ч): tРАСП = QРАСП/ qСР.Ч, SШТ = VTAS  tРАСП,

5. Алгоритм расчета рубежа возврата (Sрв) и топлива на Sрв. 3. Рассчитывается рубеж возврата без учета влияния ветра SРВ.ШТ: 4. Для учета влияния ветра на SРВ определяется эквивалентный ветер UЭ, в такой последовательности: SP – расстояние проходимое ВС за время разворота на обратный курс УВСР = СР ± 180 – МПУСР, UЭ » U cosУВСР. 5. Рассчитывается коэффициент влияния ветра (К): 6. Рассчитывается рубеж возврата с учетом влияния ветра: SРВ = SРВ.ШТ  K

5. Алгоритм расчета рубежа возврата (Sрв) и топлива на Sрв. 7. Рассчитывается tУХ – время полета от рубежа возврата до заданного аэродрома (в данном случае это аэродром вылета). 8. Рассчитывается масса топлива, расходуемого на этапе от рубежа ухода до запасного аэродрома QУХ: QУХ = tУХ  qСР.Ч 9. Рассчитывается запас топлива на рубеже возврата (QРВ), при котором обеспечивается его остаток на 30мин полета на высоте круга: QРВ = QУХ + QКР + QР + QН.О. где QР – масса топлива, расходуемая за время разворота на обратный курс

6. Расчет момента вылета ВС для посадки в дневное время суток Полеты на аэродромы, не оборудованные для ночных полетов, выполняются только в ДНЕВНОЕ ВРЕМЯ СУТОК. Для зарубежных аэропортов это время необходимо рассчитывать, используя сборник "Jeppesen". Определение момента вылета ВС для посадки в дневное время суток выполняется в приведенной ниже последовательности: Рассчитывается общее время полета по маршруту от взлета до посадки tобщ.. Рассчитывается крайнее время вылета ВС по формуле: UTCвыл = UTCзс - tобщ., где: UTCзc, определяется в сборнике "Jeppesen" (клапан "TABLES AND CODES") для соответствующих вылету месяца, даты и широты аэродрома посадки по таблицам «SUNRISE AND SUNSET TABLES», с последующим учетом поправки к UTC, опубликованной в таблице "WORLDWIDE LOCAL TIMES".