Введение в методы навигации
Визуальное пилотирование, чтение карт, счисление пути и навигация по компасу
Современное навигационное оборудование может направлять самолет, несущийся на высоте несколько километров над землей, точно к пункту назначения, даже в непогоду, при ветре и плохой видимости. Нельзя не удивляться тому, как удавалось пилотам прошлого вести самолет, полагаясь только на такие базовые инструменты, как компас, альтиметр, секундомер и указатель воздушной скорости, а также на видимые невооруженным глазом ориентиры на поверхности земли.
Существовали и другие приемы. Некоторые пилоты эпохи начала авиации могли оценивать скорость по высоте звука, издаваемого тросами бипланов. Они умели определять скорость вращения двигателя по его шуму. Они летали вдоль рек и железных дорог, проносившихся под крылом. Реальный мир зачастую был самым полезным инструментом навигации.
Тем не менее, фундаментальные основы аэронавигации за последние сто лет не так уж сильно и изменились. Многие приемы навигации, которыми пользовались первые пилоты, составляют основу современной аэронавигации, и в программе Flight Simulator вы можете освоить эти приемы, попрактиковаться в них и даже довести до совершенства.
Читая о каждом описанном ниже методе, следует помнить, что пилоты почти никогда не пользуются только одним методом. Большинство пилотов применяют сразу все четыре базовых приема. Разумеется, современные пилоты, помимо этих базовых методов, используют радионавигацию и GPS.
В первые десятилетия авиации самолеты назывались "аэропланами", пилоты "авиаторами", а аэронавигация - "самолетовождением". Вот как описывалось самолетовождение в одной старой книге по аэронавигации.
"Цель самолетовождения заключается в том, чтобы позволить авиатору в любой момент времени определить местонахождение своего самолета на поверхности земли, а также направление и расстояние от данного места до пункта назначения" (P.V.H. Weems, Air Navigation, McGraw-Hill, New York, 1931).
Основная мысль здесь - "в любой момент времени". Управляя самолетом, пилот постоянно следит за ориентирами на земле, смотрит на компас, карту, часы, следит за скоростью относительно земли. Навигация - это не только подготовка к полету, но также активная деятельность во время полета. Навигация - это постоянный, продолжающийся процесс.
Пилотаж: следование по визуальным ориентирам
Возможно, наиболее очевидный способ навигации в программе Flight Simulator и в реальном мире - это просто смотреть и сравнивать то, что видишь на земле, с картой, для определения своего местоположения. Этот процесс, называется пилотажем, или визуальной навигацией. Пилот просто следует по таким ориентирам на поверхности земли, как автомобильные и железные дороги, реки, озера, горы и береговые линии. Ничего сложного.
Аэроплан и автомобиль были созданы почти одновременно, и когда первые шоссейные дороги (ставшие впоследствии автострадами) начали опутывать континенты, пилоты следовали по знакомым маршрутам, наблюдая за ними с воздуха. Железнодорожные пути, уже покрывавшие большие территории, также пользовались популярностью у пилотов и даже получили прозвище "железного компаса". Сама земля в ясный день выглядела не хуже любой карты, и пилоты использовали такие, казалось бы, незначительные ориентиры, как маленькие пруды или группы деревьев для точного захода на посадку и определения угла глиссады. Подобные методы применяются пилотами по сей день.
Советы для успешного пилотажа
|
Чтение карты
Пилотаж естественным образом сочетается с чтением карты. Основная сложность в навигации по карте - это освоить символы карты и научиться распознавать их соответствия в реальном мире.
На заре авиации, чтобы стать пилотом, умение читать карту не требовалось. По сути, настоящих аэронавигационных карт не существовало, а были просто составленные диспетчерами и летчиками полетные инструкции, мало чем отличавшиеся от базовых летных руководств. В них описывался полет от одного ориентира к другому. Это было скорее руководство по пилотажу, чем карта, зачастую с текстом примерно такого рода: "От взлетной полосы следуйте вдоль железнодорожных путей, так чтобы река и большой красный амбар были слева. Затем летите в направлении высокого вечнозеленого дерева и городка с белым железнодорожным депо на пересечении двух дорог..."
До изобретения специальных авиационных карт пилоты часто пользовались в полете дорожными картами. Даже в эпоху первых "Пайпер Кабов" в 40-е и 50-е годы пилоты, помимо авиационных карт, продолжали пользоваться картами автомобильных дорог, потому что дороги на них были обозначены более отчетливо.
Однако в 20-е годы авиационные карты получают все большее распространение. Иногда пилоты приклеивали карту к доске, а затем привязывали к ноге, чтобы было удобнее ей пользоваться. Так появился первый примитивный "планшет" - приспособление, до сих пор используемое пилотами для удобства чтения карт. Flight Simulator включает наколенный планшет, на котором удобно отображаются детали летного задания, клавиатурные команды, а также карта проверки. Во время полета можно отобразить или скрыть планшет, нажав клавишу F10.
Для первых авиалиний и авиапочты применялись авиационные карты, состоящие из отдельных страниц, склеенных воедино так, чтобы образовать цельный маршрут. Масштаб их был тот же, что и в современных картах секторов: 1:500 000 (5 км в 1 см или около 8 миль в 1 дюйме). Эти карты содержали четкие обозначения ориентиров, маяков, компасных курсов и аэропортов.
На сегодняшних авиационных картах содержатся отметки аэропортов, навигационного оборудования, воздушных трасс, топографические ориентиры, крупные дороги, железнодорожные пути и многое другое. Для чтения карт необходимо знание используемых обозначений и умение распознавать соответствующие им реальные объекты.
Счисление пути: связь скорости, времени и расстояния
Использовать для навигации пилотаж и чтение карты просто и приятно, однако при плохой видимости далеко не всегда удается разглядеть следующий ориентир. Использование ориентиров также невозможно при полете над облаками, над широкими водными пространствами, над бескрайней тайгой или пустыней. В этой ситуации может помочь метод, называемый счислением пути.
С появлением коммерческих авиарейсов в начале 30-х годов пилоты поняли, что самый эффективный и быстрый маршрут между двумя точками - это лететь по прямой, а не следовать изгибам реки или поворотам дороги. Вот что пишет первый пилот ВВС США Харви Х. Холланд:
"Когда пилот вынужден следовать вдоль железных дорог, автострад и рек, он теряет преимущество прямого воздушного курса и демонстрирует недостаток знаний в одной из наиболее важных областей науки, которой он занимается" (Avigation, McGraw-Hill, 1931).
Пример использования счисления пути Самолет взлетает и летит со скоростью 100 миль в час в течение 3 часов по прямой в отсутствие ветра. Чтобы определить местоположение самолета с помощью счисления пути, используйте эту простую формулу: Скорость (относительно земли) х Время (с известного момента) = Расстояние (от той же известной точки) Или же: S = V x t Следуйте приведенным ниже правилам! Если вам известны две переменных из трех, вы можете найти третью. Например, если нужно оценить время, формула приобретает вид t = S/V. Если требуется узнать скорость относительно земли, уравнение изменится на V = S/t. Таким образом, по формуле счисления пути получаем: 100 миль/ч x 3 часа = 300 миль Часто применяя формулу счисления пути, пилот может следить за курсом ЛА и пройденным после некоторой точки расстоянием. Убедитесь, что верно записали время пролета над ориентиром. В противном случае все расчеты будут неверны. |
Термин "счисление пути" означает определение текущего местоположения по направлению курса, времени, скорости полета относительно воздуха, направлению ветра и скорости относительно земли. По существу, вы определяете, где находитесь и где будете находиться в определенный момент времени при сохранении скорости и направления движения. Из инструментов для счисления пути применяются часы и компас.
Вычисление путевой скорости
Путевую скорость, или скорость относительно земли, можно вычислить с помощью формулы V = S/t. При счислении пути важна именно путевая скорость, а не воздушная, так как вы определяете свой путь вдоль земной поверхности. В отсутствие ветра летательный аппарат, идущий со скоростью 100 узлов, движется со скоростью 100 узлов относительно земли. Однако при наличии встречного ветра со скоростью 25 узлов скорость относительно земли будет составлять всего 75 узлов. И, напротив, при попутном ветре в 25 узлов путевая скорость ЛА составит 125 узлов.
Если направление ветра не совпадает с линией движения ЛА, задача усложняется. Простой способ оценки путевой скорости при помощи счисления пути заключается в том, чтобы засечь время, за которое ЛА долетит до ориентира, расстояние до которого известно. В этом случае скорость можно сосчитать по формуле V = S/t. Это будет путевая скорость, так как она вычислена на основании истинного расстояния по поверхности земли и фактического времени, потребовавшегося, чтобы долететь до данного ориентира. Сравнив путевую скорость с воздушной скоростью (отображаемой указателем воздушной скорости), можно определить влияние ветра независимо от его направления.
Точки счисления пути
|
Навигация с помощью компаса: не теряйте направления
Магнитный компас |
Следование заданным компасным курсом является составной частью счисления пути. Фактически компас - один из древнейших навигационных инструментов.
Магнитный компас реагирует на магнитное поле Земли, притягивающее северный конец стрелки компаса - она всегда показывает на север. Точнее, на магнитный север. Большинство старых ЛА оборудовано только компасом, тогда как на современных, кроме компаса, используется указатель курса (курсовой гироскоп). Он проще в использовании, однако его требуется привести в соответствие с компасом, чтобы получить точные данные.
Что такое компасный курс?
Компасный курс - это угол между направлением на магнитный север и направлением движения ВС.
Магнитное склонение
Магнитное склонение - это угол между направлением на истинный северный полюс (ось вращения Земли) и магнитный северный полюс (точка схождения магнитных линий Земли). Во многих местах линии долготы, указывающие на истинный север, и линии магнитной силы, указывающие на магнитный полюс, не совпадают. Разность между показаниями магнитного компаса и истинным севером называется магнитным склонением.
Считывание показаний компаса
Чтобы отобразить или скрыть магнитный компас, нажмите SHIFT+5.
Самолетный компас состоит из стрелки, указывающей направление, и картушки, размеченной линиями, числами и символами N, S, E и W, обозначающими север, юг, восток и запад соответственно. Картушка компаса разделена на 360 градусов, так что угол между основными направлениями составляет 90 градусов. Таким образом, направлению на север соответствует одновременно 0 и 360 градусов. Восток - это 90 градусов, юг - 180, а запад - 270 градусов.
Как определить компасный курс
Прочитайте компасный курс самолета под вертикальной курсовой чертой в окошке компаса. Например, при полете на магнитный север буква N будет точно под этой линией.
Поворот на компасный курс
Все знают, что если встать лицом на север, восток будет справа, запад слева, а юг позади. Однако обратите внимание, что на компасе вашего самолета восточные курсы находятся слева от севера, а западные - справа.
Причина этого проста. Буква N, напечатанная на картушке компаса, расположена на НИЖНЕЙ - то есть южной - стороне картушки. Фактически это означает, что картушка повернута вверх ногами по отношению к ее привычному положению. Поэтому восток на ней оказывается слева, а запад справа. Таким образом, когда вы ложитесь на компасный курс, вы поворачиваете самолет в сторону, противоположную расположению указаний на компасе. Помните: двигается самолет, а не компас! Например, если вы летите на север и хотите повернуть на восток, просто поверните направо, даже если восток обозначен на левой стороне компаса. Изменение курса завершится, когда буква E окажется точно под курсовой чертой компаса.
Поворотная погрешность компаса
Поворотная погрешность компаса возникает из-за "сплюснутой" формы магнитного поля Земли, приближающегося к поверхности Земли у полюсов. Это явление оказывает на компас следующее влияние.
- Северная поворотная ошибка. Когда самолет поворачивает через север, компас сначала показывает поворот в противоположном направлении, а затем показывает курс, отстающий от истинного курса самолета.
- Южная поворотная ошибка. Когда самолет поворачивает через направление на юг, компас показывает курс, опережающий истинный курс самолета.
- Когда самолет приближается к восточному или западному курсу, погрешность компаса уменьшается. При повороте через восток (90 градусов) или запад (270 градусов) погрешности компаса нет.
Стабилизировавшись в прямом горизонтальном полете после поворота, компас будет показывать фактический магнитный курс. Погрешности поворота возникают только во время поворота. Наиболее точные показания компас отображает при полете на одной высоте по прямой.
Примечание. Погрешности компаса в южном полушарии противоположны погрешностям в северном.
Погрешности при ускорении и торможении
При ускорении или торможении на восточном или западном курсе показания компаса также будут неточны. При ускорении компас будет показывать отклонение в северном направлении, а при торможении - в южном. Это легко запомнить при помощи следующего сокращения: УСТЮГ (Ускорение - Север, Торможение - ЮГ).
Почему при ускорении/торможении возникают подобные погрешности показаний компаса? При изменении скорости самолета картушка компаса наклоняется, в результате чего компас не может скорректировать наклон магнитного поля Земли. Северный конец стрелки компаса пытается выровняться с наклонным магнитным полем Земли, в результате чего картушка компаса поворачивается и указывает неверный курс. Подобные погрешности возникают только при ускорении или торможении. При полете с постоянной скоростью такого эффекта нет.
Указатель курса (курсовой гироскоп)
Именно из-за вышеописанных погрешностей и бывает проще пользоваться указателем курса гироскопом, чем магнитным компасом. В отличие от магнитного компаса, указатель курса четко реагирует на все повороты самолета. На нем все курсы, отклоняющиеся вправо от текущего курса, отображаются также справа. Просто поворачивайте самолет в сторону нужного курса до тех пор, пока нос самолета на указателе курса не будет указывать нужный курс. Этот способ будет работать при условии, что указатель курса настроен по магнитному компасу. В основе работы указателя курса лежит гироскоп, а не магнит, поэтому он не реагирует на магнитное поле Земли. Однако указатель курса подвержен другому типу погрешности - так называемой гироскопической прецессии. Это означает, что его необходимо устанавливать по магнитному компасу перед каждым полетом и регулярно повторять эту процедуру во время полета.
Корректировка сноса под воздействием бокового ветра
Вспомним, что формула счисления пути не учитывает сноса под воздействием ветра. В реальном мире пилоты пользуются аналоговыми или электронными вычислительными приборами для расчета компенсации сноса под воздействием ветра, а многим пилотам начала 20-о века приходилось обращаться к таблицам. Но в игре мы можем упростить эту процедуру. Чтобы учесть снос, просто немного поверните нос самолета против ветра - так же, как пересекая быструю реку, вы бы плыли чуть наискось против течения, чтобы вас не снесло вниз. Следите за ориентирами на земле, применяя искусство пилотажа.
Чтобы отобразить направление и скорость ветра, нажмите SHIFT+Z.
Повернуть самолет так, чтобы компас показывал определенный курс, называют "лечь на курс". Но из-за воздействия ветра на самолет во время полета компасный курс не обязательно совпадает с истинным перемещением самолета относительно земли, называемым линией пути. Например, если нужно лететь относительно земли на восток, но дует северный ветер, то чтобы скорректировать снос, необходимо слегка повернуть самолет против ветра (на север). В результате линия пути будет направлена точно на восток, хотя компас будет показывать, что вы немного забираете к северу.
Существует простой способ обнаружить снос из-за бокового ветра.
|
Использование всех методов навигации одновременно
Суть искусства навигации - одновременное применение всех известных пилоту приемов. Каждый дополнительный метод добавляет вам уверенности в знании точного местоположении самолета и в том, что самолет летит правильным курсом. Знаменитый Чарльз Линдберг славился методичностью, с которой подходил к процессу навигации. Он все время сверялся с картой, отмечал ориентиры на земле, соотносил все это с показаниями приборов и т.д. Он постоянно упражнялся в счислении пути. В каждый момент времени он сравнивал то, что видел на карте, с реальным миром под крылом самолета.
И даже в ясный день, когда все ориентиры отчетливо видно, полезно практиковаться во всех этих методах. Счисление пути должно стать привычным занятием, потому что нет ничего более непредсказуемого, чем погода.
Другие методы навигации в игре Flight Simulator
Хотя пилотаж, счисление пути и использование компаса образуют основу воздушной навигации, в программе Flight Simulator есть и другие методы навигации, например, радионавигация (с помощью ВОР-маяков) и GPS. Подробнее см. другие статьи раздела Навигация.
Дополнительные сведения об аэронавигации
О воздушной навигации написано много книг. Подробнее об описываемых здесь методах см. "Справочник пилота-любителя" Рода Мачадо (Rod Machado, Private Pilot Handbook) и "Взлет разрешен" "Кинг Скулс" '(King Schools, Cleared To Takeoff).
Советы по традиционной навигации в программе Flight Simulator
|