Как составить план самолете

A Tarom Boeing 737-300 и United Airlines Boeing 777-200 руление перед вылетом Лондонский аэропорт Хитроу.

Планирование полета – это процесс создания плана полета для описания предполагаемого полета самолета. Он включает в себя два критически важных для безопасности аспекта: расчет топлива для обеспечения безопасного достижения самолетом пункта назначения и соблюдение требований управления воздушным движением для минимизации риска столкновения в воздухе. Кроме того, специалисты по планированию полетов обычно хотят минимизировать стоимость полета за счет соответствующего выбора маршрута, высоты и скорости, а также за счет загрузки минимально необходимого топлива на борт. Службы воздушного движения (ATS) используют завершенный план полета для отделения самолетов в службах управления воздушным движением, включая отслеживание и поиск потерянных самолетов, во время поисково-спасательных операций (SAR).

Планирование полета требует точных прогнозов погоды, чтобы при расчетах расхода топлива можно было учесть влияние расхода топлива встречным или попутным ветром и температурой воздуха. Правила безопасности требуют, чтобы самолет перевозил топливо сверх минимума, необходимого для перелета из пункта отправления в пункт назначения, с учетом непредвиденных обстоятельств или перенаправления в другой аэропорт, если запланированный пункт назначения становится недоступен. Кроме того, под наблюдением службы управления воздушным движением воздушные суда, выполняющие рейсы в контролируемом воздушном пространстве, должны следовать заранее определенным маршрутам, известным как воздушным путям (по крайней мере, там, где они были определены), даже если такие маршруты не являются такой же экономичный, как и более прямой рейс. В пределах этих воздушных трасс воздушные суда должны поддерживать эшелоны полета, указанные высоты, обычно разделенные по вертикали на 1000 или 2000 футов (300 или 610 м), в зависимости от маршрута полета и направления движения. Когда воздушные суда только с двумя двигателями летают на большие расстояния через океаны, пустыни или другие районы, где нет аэропортов, они должны соответствовать дополнительным правилам безопасности ETOPS, чтобы они могли добраться до некоторого аварийного аэропорта в случае отказа одного двигателя.

Создание точного оптимизированного плана полета требует миллионов вычислений, поэтому коммерческие системы планирования полетов широко используют компьютеры (приблизительный неоптимизированный план полета можно составить с помощью E6B и карты в час или около того, но необходимо сделать дополнительную скидку на непредвиденные обстоятельства). Когда компьютерное планирование полета заменило ручное планирование полета для полетов в восточном направлении через Северную Атлантику, средний расход топлива снизился примерно на 450 кг (1000 фунтов) за полет, а среднее время полета сократилось примерно на 5 минут за полет. У некоторых коммерческих авиакомпаний есть собственная внутренняя система планирования полетов, в то время как другие пользуются услугами внешних планировщиков.

Лицензированный диспетчер полетов или диспетчер полетов должен по закону выполнять задачи по планированию полетов и наблюдению за полетом во многих коммерческих условиях эксплуатации (например, US FAR § 121, канадские правила). Эти правила различаются в зависимости от страны, но все больше и больше стран требуют, чтобы их операторы авиакомпаний нанимали такой персонал.

Содержание

• 1 Обзор и основная терминология
• 2 Единицы измерения
  • 2.1 Единицы измерения расстояния
  • 2.2 Топливные единицы
  • 2.3 Единицы измерения высоты
  • 2,4 Единицы скорости
  • 2,5 Единицы измерения массы
• 3 Описание маршрута
  • 3.1 Компоненты
  • 3.2 Полные маршруты
• 4 Расчет топлива
  • 4.1 Соображения
  • 4.2 Расчет
• 5 Снижение затрат
  • 5.1 Основные улучшения
  • 5.2 Резерв сокращение
• 6 Составление субоптимальных планов
• 7 Полеты по ПВП
• 8 Дополнительные возможности
• 9 См. также
• 10 Ссылки

Обзор и основная терминология

Может потребоваться система планирования полетов. для создания более одного плана полета для одного полета:

• сводный план управления воздушным движением (в формате FAA и / или ICAO )
• сводный план для прямой загрузки в бортовую систему управления полетом
• подробный план для использования пилотами

Основная цель системы планирования полетов – вычислить, сколько топлива для полета необходимо для аэронавигации обрабатывать самолетом при полете м из аэропорта отправления в аэропорт назначения. Самолет также должен иметь некоторый запас топлива на случай непредвиденных обстоятельств, таких как неточный прогноз погоды, или управление воздушным движением, требующее, чтобы самолет летел на высоте ниже оптимальной из-за заторов, или добавление пассажиров в последнюю минуту, чьи Вес не учитывался при составлении плана полета. Способ определения резерва топлива сильно различается в зависимости от авиакомпании и местности. Наиболее распространены следующие методы:

• внутренние полеты в США, выполняемые в соответствии с Правилами полетов по приборам : достаточно топлива, чтобы долететь до первой точки предполагаемой посадки, а затем лететь в другой аэропорт (если погодные условия требуют альтернативного аэропорта.), затем в течение 45 минут после этого при нормальной крейсерской скорости
• процент времени: обычно 10% (т. е. 10-часовой полет требует достаточного резерва для полета еще на час)
• процент топлива : обычно 5% (т. е. для полета, требующего 20 000 кг топлива, требуется резерв в 1 000 кг)

За исключением некоторых внутренних рейсов в США, в плане полета обычно есть запасной аэропорт, а также аэропорт назначения. Альтернативный аэропорт используется в случае, если аэропорт назначения становится непригодным для использования во время полета (из-за погодных условий, забастовки, аварии, террористической активности и т. Д.). Это означает, что когда самолет приближается к аэропорту назначения, у него все еще должно быть достаточно запасного топлива и запасной резерв для полета в запасной аэропорт. Поскольку самолет не ожидается в запасном аэропорту, у него также должно быть достаточно запаса топлива, чтобы совершить круговое движение в течение некоторого времени (обычно 30 минут) рядом с запасным аэропортом, пока будет найдено посадочное место.. На внутренних рейсах Соединенных Штатов не требуется иметь достаточное количество топлива для перехода в запасной аэропорт, если прогнозируется, что погода в пункте назначения будет лучше, чем потолки высотой 2000 футов (610 м) и видимость в 3 мили; тем не менее, сохраняется 45-минутный резерв при нормальной крейсерской скорости.

Часто считается хорошей идеей иметь запасной путь на некотором расстоянии от пункта назначения (например, 185 км (100 морских миль; 115 миль)), чтобы плохая погода вряд ли закрыла и пункт назначения, и запасной путь. ; расстояния до 960 километров (520 морских миль; 600 миль) известны. В некоторых случаях аэропорт назначения может быть настолько удален (например, остров в Тихом океане), что нет подходящего альтернативного аэропорта; в такой ситуации авиакомпания может вместо этого предоставить достаточно топлива, чтобы пролететь 2 часа около пункта назначения в надежде, что аэропорт снова станет доступным в течение этого времени.

Часто существует более одного возможного маршрута между двумя аэропортами. В соответствии с требованиями безопасности коммерческие авиакомпании, как правило, стремятся минимизировать расходы за счет соответствующего выбора маршрута, скорости и высоты.

Весам, связанным с летательным аппаратом, и / или общему весу летательного аппарата на различных этапах присвоены различные названия.

• Полезная нагрузка – это общий вес пассажиров, их багажа и любого груза. Коммерческая авиакомпания зарабатывает деньги, взимая плату за перевозку полезной нагрузки.
• Эксплуатационная масса пустого – это базовая масса самолета, готового к эксплуатации, включая экипаж, но исключая любую полезную нагрузку или полезное топливо.
• Без топлива Вес – это сумма рабочего веса пустого и полезной нагрузки, то есть полная масса самолета без учета любого пригодного для использования топлива.
• Вес на рампе – это вес самолета в здании аэровокзала, когда он готов к вылету. Сюда входит нулевой вес топлива и все необходимое топливо.
• Вес отпускаемого тормоза – это вес самолета в начале взлетно-посадочной полосы, непосредственно перед отпусканием тормоза для взлета. Это вес на рампе за вычетом топлива, использованного для руления. В крупных аэропортах могут быть взлетно-посадочные полосы длиной около 2 миль (3 км), поэтому простое руление от терминала до конца взлетно-посадочной полосы может потреблять до тонны топлива. После руления пилот выравнивает самолет по взлетно-посадочной полосе и тормозит. Получив разрешение на взлет, пилот снижает обороты двигателей и отпускает тормоза, чтобы начать ускорение по взлетно-посадочной полосе, готовясь к взлету.
• Взлетный вес – это вес самолета, взлетающего на части взлетно-посадочной полосы. Немногие системы планирования полета рассчитывают фактический взлетный вес; вместо этого топливо, используемое для взлета, считается частью топлива, используемого для набора высоты на нормальную крейсерскую высоту.
• Посадочная масса – это вес самолета, приземляющегося в пункте назначения. Это вес отпускаемого тормоза за вычетом сожженного топлива. Он включает в себя нулевую массу топлива, неиспользуемое топливо и все запасное топливо, запасное и резервное топливо.

Когда двухмоторный самолет летит через океаны, пустыни и т.п., маршрут должен быть тщательно спланирован, чтобы самолет мог всегда добираться до аэропорта, даже если выходит из строя один двигатель. Применимые правила известны как ETOPS (ОПЕРАЦИИ с расширенным диапазоном). Общая надежность конкретного типа воздушного судна и его двигателей, а также качество обслуживания авиакомпании принимаются во внимание при определении того, как долго такой самолет может летать с одним работающим двигателем (обычно 1–3 часа).

Системы планирования полетов должны быть в состоянии справиться с полетами самолетов ниже уровня моря, что часто приводит к отрицательной высоте. Например, Амстердамский аэропорт Схипхол имеет высоту −3 метра. Поверхность Мертвого моря находится на 417 метров ниже уровня моря, поэтому полеты на малых высотах в этом районе могут быть значительно ниже уровня моря.

Единицы измерения

Полет В планах используются метрические и неметрические единицы измерения. Конкретные используемые единицы могут различаться в зависимости от самолета, авиакомпании и местоположения на рейсе.

С 1979 года Международная организация гражданской авиации (ИКАО) рекомендует унифицировать единицы измерения в авиации на основе Международной системы единиц (СИ). С 2010 года ИКАО рекомендует использовать:

• километров в час (км / ч) для скорости во время движения.
• метров в секунду (м / с) для скорости ветра во время движения.
• Километров (км) для расстояния.
• Метров (м) для превышения.

Однако срок окончания метрики не установлен. В то время как единицы СИ технически предпочтительны, различные единицы, не относящиеся к СИ, все еще широко используются в коммерческой авиации:

• узлы (узлы) для скорости.
• морские мили (морские мили) для расстояния.
• Фут (фут) для высоты.

Единицы расстояния

Расстояния почти всегда измеряются в морских милях, рассчитанных на высоте 32000 футов (9800 м), компенсируется тот факт, что Земля представляет собой сплющенный сфероид, а не идеальную сферу. На авиационных картах расстояния всегда отображаются с округлением до ближайшей морской мили, и это расстояния, указанные на плане полета. Системам планирования полетов может потребоваться использовать неокругленные значения в своих внутренних расчетах для повышения точности.

Топливные единицы

Измерение количества топлива будет зависеть от приборов, установленных на конкретном самолете. Самая распространенная единица измерения топлива – килограммы; другие возможные меры включают фунты, галлоны Великобритании, галлоны США и литры. Когда топливо измеряется по весу, при проверке емкости бака учитывается удельный вес используемого топлива.

Был как минимум один случай, когда у самолета закончилось топливо из-за ошибки при преобразовании килограммов в фунты. В этом конкретном случае летному экипажу удалось спланировать на ближайшую взлетно-посадочную полосу и благополучно приземлиться (взлетно-посадочная полоса была одной из двух в бывшем аэропорту, тогда использовавшейся как драгстрип ).

Многие авиакомпании требуют округлять количество топлива до кратной 10 или 100 единиц. Это может вызвать некоторые интересные проблемы с округлением, особенно когда речь идет о промежуточных итогах. При принятии решения о округлении в большую или меньшую сторону также необходимо учитывать вопросы безопасности.

Единицы измерения высоты

Высота самолета определяется на основе использования давления высотомера ( см. эшелон полета для более подробной информации). Таким образом, указанные здесь высоты являются номинальными высотами при стандартных условиях температуры и давления, а не фактическими высотами. Все самолеты, работающие на эшелонах полета, калибруют высотомеры на одну и ту же стандартную настройку независимо от фактического давления на уровне моря, поэтому риск столкновения невелик.

В большинстве случаев высота указывается кратной 100 футов (30 м), то есть A025 номинально составляет 2500 футов (760 м). При крейсерском режиме на больших высотах самолет принимает эшелоны полета (FLs). Эшелоны полета корректируются и калибруются по высоте в соответствии с Международной стандартной атмосферой (ISA). Они представлены в виде трехзначной группы, например, FL320 составляет 32000 футов (9800 м) ISA.

В большинстве областей вертикальное разделение между самолетами составляет 1000 или 2000 футов (300 или 610 м).

В России, Китае и некоторых соседних регионах высота измеряется в метрах. Вертикальное разделение между самолетами составляет 300 метров или 600 метров (примерно на 1,6% меньше 1000 или 2000 футов).

До 1999 года вертикальное разделение между самолетами, летящими на большой высоте по одной и той же воздушной трассе, составляло 2 000 футов (610 м). С тех пор во всем мире поэтапно внедряется сокращенный минимум вертикального эшелонирования (RVSM). Это сокращает вертикальное разделение до 1000 футов (300 м) между эшелонами полета 290 и 410 (точные пределы незначительно меняются от места к месту). Поскольку большинство реактивных самолетов летают на этих высотах, эта мера эффективно удваивает доступную пропускную способность дыхательных путей. Для использования RVSM самолет должен иметь сертифицированные высотомеры, а автопилоты должны соответствовать более точным стандартам.

Единицы измерения скорости

Самолеты, летящие на малых высотах, обычно используют узлов в качестве основной единицы скорости, в то время как самолеты с более высокой скоростью (выше высоты пересечения Маха) обычно используют число Маха в качестве основной единицы скорости, хотя планы полета часто включают эквивалентную скорость в узлах (преобразование включает поправку на температуру и высоту). В плане полета число Маха «Точка 82» означает, что самолет движется со скоростью 0,820 (82%) от скорости звука.

Широко распространенное использование систем глобального позиционирования ( GPS) позволяет навигационным системам в кабине более или менее напрямую определять воздушную скорость и путевую скорость.

Другим методом определения скорости и положения является инерциальная навигационная система (INS), которая отслеживает ускорение транспортного средства с помощью гироскопов и линейных акселерометров; затем эта информация может быть интегрирована во времени для получения скорости и местоположения, если ИНС была правильно откалибрована перед вылетом. INS присутствует в гражданской авиации в течение нескольких десятилетий и в основном используется на средних и больших самолетах, поскольку система довольно сложна.

Если не используются ни GPS, ни INS, для получения информации о скорости требуются следующие шаги :

• Индикатор воздушной скорости используется для измерения указанной воздушной скорости (IAS) в узлах.
• IAS преобразуется в калиброванную воздушную скорость ( CAS) с использованием таблицы поправок для конкретного самолета.
• CAS преобразуется в эквивалентную воздушную скорость (EAS) с учетом эффектов сжимаемости.
• EAS преобразуется в истинная воздушная скорость (TAS) с учетом высоты по плотности (т. е. высоты и температуры).
• TAS преобразуется в путевая скорость с учетом любого напора или попутный ветер.

Единицы измерения массы

Вес самолета обычно измеряется в килограммах, но иногда может измеряться в фунтах, особенно если указатели уровня топлива откалиброваны в фунтах или галлонах. Многие авиакомпании просят округлять вес до кратного 10 или 100 единиц. При округлении необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы не допустить превышения физических ограничений.

При неформальном разговоре о плане полета приблизительный вес топлива и / или самолета может указываться в тоннах. Эта «тонна» обычно является либо метрической тонной, либо британской длинной тонной, которые отличаются менее чем на 2%, либо короткой тонной, что составляет примерно На 10% меньше.

Описание маршрута

Маршрут – это описание пути, по которому летит самолет при полете между аэропортами. Большинство коммерческих рейсов будут летать из одного аэропорта в другой, но частные самолеты, коммерческие обзорные экскурсии и военные самолеты могут совершать круговые или обратные рейсы и приземляться в том же аэропорту, из которого они вылетели.

Компоненты

Самолеты летают по воздушным трассам под руководством авиадиспетчерской службы. У дыхательных путей нет физического существования, но их можно рассматривать как шоссе в небе. На обычной автомагистрали автомобили используют разные полосы движения, чтобы избежать столкновений, а на воздушной трассе самолеты летают на разных уровнях полета, чтобы избежать столкновений. Часто можно увидеть самолеты, пролетающие прямо над или под собственным. Графики, показывающие дыхательные пути, публикуются и обычно обновляются каждые 4 недели, что совпадает с циклом AIRAC. AIRAC (регулирование и контроль аэронавигационной информации) происходит каждый четвертый четверг, когда каждая страна публикует свои изменения, которые обычно касаются авиалиний.

Каждый дыхательный путь начинается и заканчивается в путевой точке, а также может содержать некоторые промежуточные путевые точки. В путевых точках используется пять букв (например, PILOX), а в тех, которые дублируются как ненаправленные маяки, используются три или два (TNN, WK). Воздушные трассы могут пересекаться или соединяться в путевой точке, поэтому воздушное судно может переходить с одной воздушной трассы на другую в таких точках. Полный маршрут между аэропортами часто использует несколько воздушных трасс. В тех случаях, когда между двумя точками пути нет подходящего воздушного пути, и использование воздушных путей привело бы к несколько окольному маршруту, авиадиспетчерская служба может разрешить прямой маршрут от путевой точки к путевой точке, который не использует воздушную трассу (часто обозначаемую в планах полета сокращенно как “DCT “).

Большинство путевых точек классифицируются как обязательные точки донесения; то есть пилот (или бортовая система управления полетом ) сообщает о местонахождении воздушного судна диспетчеру управления воздушным движением, когда оно пересекает точку пути. Существует два основных типа путевых точек:

• Именованная путевая точка появляется на авиационных картах с известной широтой и долготой. Такие путевые точки над сушей часто имеют связанный радиомаяк, чтобы пилотам было легче проверить, где они находятся. Полезные именованные путевые точки всегда находятся на одном или нескольких воздушных трассах.
• Географическая путевая точка – это временное положение, используемое в плане полета, обычно в районе, где нет названных путевых точек (например, большинство океанов в Южном полушарии). Управление воздушным движением требует, чтобы географические точки маршрута имели широту и долготу, равную целому числу градусов.

Обратите внимание, что воздушные трассы не соединяются напрямую с аэропортами.

• После взлета воздушное судно следует процедуре вылета (стандартный вылет по приборам или SID), которая определяет путь от взлетно-посадочной полосы аэропорта до путевой точки на воздушной трассе, чтобы воздушное судно могло присоединиться к воздушной трассе. система контролируемым образом. Большая часть набора высоты в полете будет проходить по SID.
• Перед посадкой самолет следует процедуре прибытия (стандартный маршрут прибытия в терминал или STAR), которая определяет путь от путевой точки на воздушной трассе до взлетно-посадочной полосы аэропорта, так что воздушное судно может покидать систему дыхательных путей контролируемым образом. Большая часть снижения будет выполняться по STAR.

Маршруты авиакомпаний между Лос-Анджелесом и Токио приблизительно следуют прямому маршруту большого круга (вверху), но используйте реактивный поток. (внизу) при движении на восток

Специальные маршруты, известные как океанские пути, используются через некоторые океаны, в основном в Северном полушарии, для увеличения пропускной способности на загруженных маршрутах. В отличие от обычных воздушных трасс, которые меняются нечасто, океанские трассы меняются дважды в день, чтобы воспользоваться попутным ветром. Рейсы с реактивным потоком могут быть на час короче, чем рейсы против него. Океанские трассы могут начинаться и заканчиваться примерно в 100 милях от берега в названных путевых точках, с которыми соединяются несколько воздушных трасс. Трассы через северные океаны подходят для полетов с востока на запад или с запада на восток, которые составляют основную часть перевозок в этих районах.

Полные маршруты

Есть несколько способов построения маршрута. Во всех сценариях с использованием авиалиний используются идентификаторы SID и STAR для вылета и прибытия. Любое упоминание о дыхательных путях может включать очень небольшое количество «прямых» сегментов, чтобы учесть ситуации, когда нет удобных соединений дыхательных путей. В некоторых случаях политические соображения могут повлиять на выбор маршрута (например, воздушные суда из одной страны не могут пролететь над другой страной).

• Воздушные пути из пункта отправления в пункт назначения. Большинство полетов над сушей попадают в эту категорию.
• Воздушные пути от исходной точки до кромки океана, затем по трассе океана, затем по воздуху (-ам) от кромки океана до пункта назначения. Большинство полетов над северными океанами попадают в эту категорию.
• Воздушные пути от исходной точки до кромки океана, затем зона свободного полета через океан, затем воздушные пути от кромки океана до пункта назначения. Большинство полетов над южными океанами попадают в эту категорию.
• Зона свободного полета от пункта отправления до пункта назначения. Это относительно необычная ситуация для коммерческих рейсов.

Даже в зоне свободного полета диспетчерская служба по-прежнему требует отчета о местоположении примерно раз в час. Системы планирования полетов организуют это, вставляя географические путевые точки через подходящие интервалы. Для реактивного самолета эти интервалы составляют 10 градусов долготы для полетов на восток или запад и 5 градусов широты для полетов на север или юг. В зонах свободного полета коммерческие самолеты обычно следуют по траектории наименьшего времени, чтобы использовать как можно меньше времени и топлива. Маршрут по большому кругу будет иметь кратчайшее наземное расстояние, но вряд ли будет иметь самое короткое воздушное расстояние из-за влияния встречного или попутного ветра. Системе планирования полета, возможно, придется провести значительный анализ, чтобы определить хороший маршрут свободного полета.

Расчет топлива

Расчет требований к топливу (особенно топлива для полета и резервного топлива) является наиболее критически важным с точки зрения безопасности аспектом планирования полета. Этот расчет несколько сложен:

• Скорость сжигания топлива зависит от температуры окружающей среды, скорости самолета и высоты самолета, ни один из которых не является полностью предсказуемым.
• Скорость сжигания топлива также зависит от веса самолета, который изменяется по мере сгорания топлива.
• Обычно требуется некоторое повторение из-за необходимости вычислять взаимозависимые значения. Например, резервное топливо часто рассчитывается как процент от путевого топлива, но путевое топливо не может быть рассчитано до тех пор, пока не будет известен общий вес воздушного судна, в том числе вес резервного топлива.

Соображения

При расчете топлива необходимо учитывать множество факторов.

• Прогнозы погоды

Температура воздуха влияет на эффективность / расход топлива авиационных двигателей. Ветер может создавать компоненты встречного или попутного ветра, которые, в свою очередь, увеличивают или уменьшают расход топлива за счет увеличения или уменьшения расстояния полета.

По соглашению с Международным гражданским Авиационная организация, есть два национальных метеорологических центра – в США Национальное управление океанических и атмосферных исследований и в Соединенном Королевстве Метеорологическое бюро, которые предоставляют услуги по всему миру. прогнозы погоды для гражданской авиации в формате, известном как GRIB погода. Эти прогнозы обычно выпускаются каждые 6 часов и охватывают последующие 36 часов. Каждый 6-часовой прогноз охватывает весь мир с использованием точек сетки, расположенных с интервалом в 75 морских миль (139 км) или меньше. В каждой точке сетки скорость ветра, направление ветра и температура воздуха указываются на девяти различных высотах от 4500 до 55000 футов (от 1400 до 16800 м).

Самолеты редко летают точно через точки сетки погодных условий или на точных высотах, на которых погода доступны прогнозы, поэтому обычно требуется какая-либо форма горизонтальной и вертикальной интерполяции. Для интервалов 75 морских миль (139 км) линейная интерполяция является удовлетворительной. Формат GRIB заменил более ранний формат ADF в 1998–99. В формате ADF использовались интервалы в 300 морских миль (560 км); этот интервал был достаточно большим, чтобы полностью пропустить некоторые штормы, поэтому расчеты с использованием погоды, прогнозируемой ADF, часто были не такими точными, как те, которые могут быть произведены с использованием прогноза погоды GRIB.

• Маршруты и эшелоны полета

Конкретный маршрут, который должен быть Полет определяет расстояние по земле, которое нужно преодолеть, а ветер на этом маршруте определяет воздушное расстояние, которое необходимо преодолеть. На каждой промежуточной части воздушной трассы могут быть разные правила в отношении того, какие эшелоны полета могут использоваться. Общий вес самолета в любой точке определяет наивысший эшелон полета, который можно использовать. Крейсерский полет на более высоком эшелоне полета обычно требует меньше топлива, чем на более низком эшелоне полета, но может потребоваться дополнительное количество топлива для набора высоты, чтобы перейти на более высокий эшелон полета (именно это дополнительное топливо для набора высоты и другой уровень расхода топлива вызывают прерывания).

• Физические ограничения

Почти все веса, упомянутые выше в разделе «Обзор и основная терминология», могут иметь минимальные и / или максимальные значения. Из-за нагрузки на колеса и ходовую часть при приземлении максимальный безопасный посадочный вес может быть значительно меньше максимального безопасного веса при отпускании тормоза. В таких случаях самолету, который сталкивается с какой-либо аварийной ситуацией и должен приземлиться сразу после взлета, может потребоваться некоторое время сделать круг, чтобы израсходовать топливо, или же выбросить немного топлива, или же немедленно приземлиться и рискнуть обрушить шасси.

Кроме того, топливные баки имеют максимальную вместимость. В некоторых случаях системы планирования коммерческих полетов обнаруживают, что был запрошен невыполнимый план полета. Самолет не может достичь намеченного пункта назначения даже без груза или пассажиров, так как топливные баки недостаточно велики для хранения необходимого количества топлива; может показаться, что некоторые авиакомпании временами чрезмерно оптимистичны, возможно, надеясь на (очень) сильный попутный ветер.

• Норма расхода топлива

Норма расхода топлива для авиационных двигателей зависит от температуры воздуха, высоты, измеренной давление воздуха, вес самолета, скорость самолета по отношению к воздуху и любое повышенное потребление по сравнению с совершенно новыми двигателями из-за возраста двигателя и / или плохого обслуживания (авиакомпания может оценить это ухудшение, сравнив фактическое с прогнозируемым расходом топлива). Обратите внимание, что большой самолет, такой как большой реактивный самолет, может сжечь до 80 тонн топлива за 10-часовой полет, поэтому во время полета наблюдается существенное изменение веса.

Расчет

Вес Количество топлива составляет значительную часть от общего веса самолета, поэтому при любом расчете топлива необходимо учитывать вес еще не сгоревшего топлива. Вместо того, чтобы пытаться предсказать еще не сгоревшее количество топлива, система планирования полетов может справиться с этой ситуацией, работая в обратном направлении по маршруту, начиная с запасного, возвращаясь к пункту назначения, а затем возвращаясь к маршрутной точке обратно в исходную точку.

Ниже приводится более подробная схема расчета. Обычно требуется несколько (возможно, много) итераций либо для расчета взаимозависимых значений, таких как резервное топливо и топливо для поездки, либо для работы с ситуациями, когда некоторые физические ограничения были превышены. В последнем случае обычно необходимо уменьшить полезную нагрузку (меньше груза или меньше пассажиров). Некоторые системы планирования полетов используют сложные системы приближенных уравнений для одновременной оценки всех необходимых изменений; это может значительно сократить количество необходимых итераций.

Если самолет приземляется на запасной части, в худшем случае можно предположить, что у него не осталось топлива (на практике остается достаточно резервного топлива, по крайней мере, для выруливания с взлетно-посадочной полосы). Следовательно, система планирования полета может рассчитать запас топлива для ожидания на основе того, что конечный вес воздушного судна является нулевым весом топлива. Поскольку воздушное судно совершает круг в режиме ожидания, нет необходимости учитывать ветер для этого или любого другого расчета ожидания.

Для полета из пункта назначения в запасной система планирования полета может рассчитать запас топлива для альтернативной поездки и запасной запас топлива на основание, что вес воздушного судна при достижении запасного хода равен нулевому весу топлива плюс запасное время ожидания.

Система планирования полета может затем рассчитать любое место ожидания в пункте назначения на основе того, что конечный вес воздушного судна равен нулевому весу топлива плюс запасное время ожидания плюс запасное топливо плюс Альтернативный резерв.

Для рейса из пункта отправления в пункт назначения вес по прибытии в пункт назначения может быть взят как нулевой вес топлива плюс запасной запас топлива плюс запасное топливо плюс запасной резерв плюс место ожидания в пункте назначения. Затем система планирования полетов может работать по маршруту, рассчитывая топливо для поездки и резервируя топливо по одной путевой точке за раз, при этом топливо, необходимое для каждого сегмента между путевыми точками, составляет часть веса воздушного судна для следующего сегмента, который будет рассчитан.

На каждом этапе и / или в конце расчета система планирования полета должна проводить проверки, чтобы гарантировать, что физические ограничения (например, максимальная вместимость бака) не превышены. Проблемы означают, что необходимо как-то уменьшить вес воздушного судна или отказаться от расчетов.

Альтернативный подход к расчету топлива состоит в том, чтобы рассчитать запасное и запасное топливо, как указано выше, и получить некоторую оценку общей потребности в топливе для полета, либо на основе предыдущего опыта эксплуатации этого маршрута и типа воздушного судна или с использованием некоторой приблизительной формулы; ни один из методов не может в значительной степени учитывать погоду. Затем расчет может продолжаться по маршруту, от путевой точки к путевой точке. По прибытии в пункт назначения фактическое топливо для поездки можно сравнить с расчетным топливом для поездки, сделать более точную оценку и при необходимости повторить расчет.

Снижение затрат

Коммерческие авиалинии обычно стремятся снизить стоимость полета на как можно более низком уровне. На стоимость влияют три основных фактора:

• количество необходимого топлива (что усложняет ситуацию, топливо может стоить разное количество в разных аэропортах),
• влияет на фактическое время полета. амортизационные отчисления, графики технического обслуживания и т. д.,
• пролет взимаются каждой страной, над которой летит самолет (условно для покрытия расходов на управление воздушным движением).

У разных авиакомпаний разные взгляды на то, что составляет наименее затратный рейс:

• наименьшая стоимость, основанная только на времени
• наименьшая стоимость на основе только топлива
• наименьшая стоимость на основе баланса между топливом и временем
• least cost based on fuel costs and time costs and overflight charges

Basic improvements

For any given route, a flight planning system canснизить затраты, найдя наиболее экономичную скорость на любой заданной высоте и найдя наилучшую (ие) высоту (а) для использования на основе прогнозируемой погоды. Такая локальная оптимизация может выполняться для отдельных путевых точек.

Коммерческие авиакомпании не хотят, чтобы самолет слишком часто менял высоту (среди прочего, это может затруднить обслуживание бортпроводниками), поэтому они часто указывают минимальное время между полетами, связанными с оптимизацией. уровень меняется. Чтобы соответствовать таким требованиям, система планирования полета должна обеспечивать нелокальную оптимизацию высоты за счет одновременного учета нескольких путевых точек, а также затрат на топливо для любых коротких наборов высоты, которые могут потребоваться.

Когда существует более одного возможного маршрута между аэропортом отправления и аэропортом назначения, задача, стоящая перед системой планирования полетов, становится более сложной, поскольку теперь она должна учитывать множество маршрутов, чтобы найти наилучший доступный маршрут. Во многих ситуациях есть десятки или даже сотни возможных маршрутов, а есть ситуации с более чем 25 000 возможных маршрутов (например, из Лондона в Нью-Йорк со свободным перелетом ниже трековой системы). Объем вычислений, необходимых для составления точного плана полета, настолько велик, что невозможно подробно изучить все возможные маршруты. Система планирования полетов должна иметь какой-то быстрый способ сократить количество возможностей до приемлемого, прежде чем приступать к детальному анализу.

Уменьшение резерва

С точки зрения бухгалтера, предоставление резервного топлива стоит денег (топливо, необходимое для перевозки, как мы надеемся, неиспользованного резервного топлива). Были разработаны методы, известные под разными именами, или процедура точки принятия решения, которые могут значительно уменьшить количество необходимого резервного топлива при сохранении всех требуемых стандартов безопасности. Эти методы основаны на наличии определенного промежуточного аэропорта, в который при необходимости рейс может быть изменен; на практике такие утечки редки. Использование таких методов может сэкономить несколько тонн топлива при длительных полетах или может увеличить полезную нагрузку на такое же количество.

Повторный план полета имеет два пункта назначения. Конечный аэропорт назначения – это то, куда на самом деле направляется рейс, в то время как начальный аэропорт назначения – это то место, куда рейс будет перенаправлен, если в начале полета будет использовано больше топлива, чем ожидалось. Путевая точка, в которой принимается решение о том, к какому пункту назначения двигаться, называется повторной контрольной точкой или точкой принятия решения. Достигнув этой путевой точки, летный экипаж сравнивает фактическое и прогнозируемое сжигание топлива и проверяет, сколько резервного топлива имеется в наличии. При наличии достаточного запаса топлива рейс может продолжаться до аэропорта конечного пункта назначения; в противном случае самолет должен перейти в аэропорт первоначального назначения.

Исходный пункт назначения расположен так, что для полета из исходного пункта в исходный пункт требуется меньше резервного топлива, чем для полета из пункта отправления в пункт назначения. В нормальных условиях на самом деле используется мало, если вообще какое-либо из резервного топлива, поэтому, когда самолет достигает контрольной точки возврата, он все еще имеет (почти) все исходное резервное топливо на борту, которого достаточно для покрытия полета от контрольной точки возврата до контрольной точки. конечный пункт назначения.

Идея повторных полетов была впервые опубликована в Boeing Airliner (1977) инженерами Boeing и. Исходный документ содержит множество магических чисел, относящихся к оптимальному положению исправления для восстановления и так далее. Эти числа применимы только к конкретному рассматриваемому типу воздушного судна для определенного процента резерва и не принимают во внимание влияние погоды. Экономия топлива за счет повторной очистки зависит от трех факторов:

• Максимально достижимая экономия зависит от положения точки повторной очистки. Это положение не может быть определено теоретически, так как нет точных уравнений для топлива для поездки и резервного топлива. Даже если бы это могло быть определено При точном указании путевой точки может не оказаться в нужном месте.
• Один из факторов, определенных Артуром и Роузом, который помогает достичь максимально возможной экономии, – это место назначения пункта назначения таким образом, чтобы приступить к исходному пункту назначения немедленно после повторного исправления. Это выгодно, так как сводит к минимуму запаса топлива, необходимой между точной точкой повторной очистки и начальной точкой назначения, и, следовательно, максимизирует количество сохранения, доступного в точке повторной очистки.
• Другой фактор, который также полезен, – это расположение исходной точки альтернативный аэропорт.

Составление неоптимальных планов

Несмотря на все усилия, предпринятые для оптимизации планового положения, возникают обстоятельства, при которых подавать неоптимальные планы. Используемые воздушные воздушные пути с перемещенными самолетами оптимальные маршруты и предпочтительные высоты могут быть превышены. Эта проблема может усугубляться в периоды занятости, например, когда все хотят прибыть в аэропорт, как только он откроется в течение дня. Чтобы избежать перегрузки, диспетчерская служба может отказать в разрешении для некоторых планов полета или отложить выделенные интервалы для взлета. Чтобы избежать этого, можно составить неоптимальный план полета с просьбой выбрать неэффективно малую высоту или более длинный, менее загруженный маршрут.

После взлета часть работы пилота состоит в том, чтобы летать как можно эффективнее, чтобы он / она могла попытаться убедить авиадиспетчерскую службу им лететь ближе к оптимальному устройству. Это может быть запрос на более высокий эшелон полета, чем указано в плане, или запрос на более прямой маршрут. Если диспетчер не соглашается немедленно, возможно, время от времени будет повторный запрос, пока он не уступит. В качестве альтернативы, если в этом районе сообщается о плохой погоде, пилот может запросить набор высоты или поворот, чтобы избежать погодных условий.

Даже если пилоту не удалось вернуть к лучшему продольному каналу, увеличьте расходы на неоптимальный маршрут.

Полеты по ПВП

Хотя для полетов по ПВП часто не требуется подавать план полета (Источник?) Капитан должен убедиться, что на борту достаточно топлива для поездки и достаточный запас топлива на случай непредвиденных обстоятельств. Вес и центр тяжести должен оставаться в своих пределах в течение всего полета. Капитан должен подготовить альтернативный план полета на случай, если посадка в исходном назначении невозможна.

В Канаде, однако, правила гласят, что «… ни один командир воздушного судна не должен управлять воздушным судном в полете по ПВП, если не был соблюден план полета по ПВП или маршрут полета по ПВП. поданы, за исключением случаев, когда полет выполняется в пределах 25 морских миль от аэродрома вылета ».

Дополнительные функции

Помимо различных мер по снижению затрат, упомянутых выше, системы планирования полетов могут предлагать дополнительные функции для привлечения и удержания клиентов:

• Другие маршруты

Пока план полета составляется для определенного маршрута, диспетчеры рейсов могут рассмотреть альтернативные маршруты. Система планирования полетов может составлять сводки, например, для следующих 4 лучших маршрутов, нулевой вес топлива и общее количество топлива для каждой возможности.

• Повторный выбор

Может быть несколько повторных исправлений и начальных пунктов назначения, и какой из нихше всего зависит от погоды и нулевого веса топлива. Система планирования полетов может проанализировать каждую возможность и выбрать то, что лучше всего подходит для данного полета.

• Резюме «что, если»

На загруженных маршрутах управление воздушным движением может потребовать, чтобы самолет летел ниже или выше оптимального. Общий вес и груза может быть неизвестен на момент подготовки плана полета. Чтобы учесть эти ситуации, система планирования полетов может выполнить сводные данные, показывающие, сколько топлива должно быть легче или тяжелее, если он летит выше или ниже запланированного. Эти сводные данные позволяют диспетчеру и пилотам проверять, достаточно ли резервировать топлива, чтобы справиться с другими сценарием.

• Распределение топливных баков

Большинство коммерческих самолетов имеют более одного топливного бака, и производители самолетов могут устанавливать правила, касающиеся количества топлива, загружать в каждый бак, чтобы не повлиять на центр тяжести самолета. Правила зависят от того, сколько топлива должно быть загружено, и могут быть разные наборы правил для разного количества общего топлива. Система планирования полетов может выполнять эти правила и создавать отчет показывающий, сколько топлива должно быть загружено в каждый бак.

• Заправка топливом

Если цены на топливо в разных аэропортах различаются, возможно, стоит добавить больше топлива там, где оно есть дешево, даже с учетом дополнительного топлива, необходимого для перевозки лишнего веса. Система планирования полетов может определить, сколько дополнительного топлива можно с выгодой перевезти. Обратите внимание, что нарушение непрерывности из-за изменений в эшелонах полета может означать, что разница всего в 100 кг (один пассажир с багажом) при нулевом весе топлива или заправке топливом может привести к разнице между прибылью и убытком.

• Изменение направления полета

Во время полета может быть направлен в другой аэропорт, кроме запланированного запасного. Система планирования может составить новый план полета для нового маршрута от точки отклонения и передать его на самолет, проверка того, будет ли достаточно топлива для пересмотренного полета.

• Дозаправка в полете

Военный самолет может заправляйтесь в воздухе. Такая дозаправка – процесс, а не мгновенный. Некоторые системы планирования могут изменять топливо и отображать влияние на каждое воздушное судно.

См. Также

• Рекомендации ИКАО по использованию системы единиц
• Сбалансированный взлет с поля
• Организация обслуживания (CANSO)
• Набор высоты
• Максимальный вес без топлива

Поставщики услуг планирования полетов :

• Air Partner PLC
• Air Routing International
• ARINC
• Electronic Data Systems (EDS)
• FlightAware
• Fltplan.com
• Авиационное программное обеспечение Flugwerkzeuge – часть Sabre Holdings
• Jeppesen
• Lufthansa Systems
• Navblue
• (военный)
• Sabre Airline Solutions
• SITA
• TopoFlight
• Universal Weather and Aviation ( Business Aviation) – программное обеспечение для планирования полетов 3D

Справочная информация

3.3.1 Представление планов полета

3.3.1.1 Информация в
отношении запланированного полета или
части полета, подлежащая направлению
в органы обслуживания воздушного
движения, представляется в форме плана
полета.

3.3.1.2 План полета
представляется до начала:

а) любого полета
или его части для того, чтобы он был
обеспечен диспетчерским обслуживанием;

b) любого полета
по ППП в пределах консультативного
воздушного пространства;

с) любого полета,
выполняемого в пределах заданного
района или в этот район, или по заданным
маршрутам, когда этого требует
соответствующий полномочный орган ОВД
в целях упрощения обеспечения обслуживания,
касающегося полетной информации,
аварийного оповещения и поиска и
спасания;

d) любого полета,
выполняемого в пределах заданного
района или в этот район, или по заданным
маршрутам, когда этого требует
соответствующий полномочный орган ОВД
в целях упрощения координации действий
с соответствующими военными органами
или с органами ОВД в соседних государствах
во избежание перехвата, необходимость
в котором может возникнуть для целей
опознавания;

е) любого полета
с пересечением международных границ.

Примечание.
Термин “план полета” используется
для обозначения, в соответствующих
случаях, полной, относящейся ко всему
маршруту полета информации по всем
пунктам, включенным в план полета, или
ограниченной информации, требуемой в
целях получения диспетчерского разрешения
для небольшой части полета, например,
на пересечение воздушной трассы, на
взлет или посадку на контролируемом
аэродроме.

3.3.1.3 При отсутствии
других указаний соответствующего
полномочного органа ОВД для полетов по
ППП повторяющегося характера план
полета представляется перед вылетом в
пункт сбора донесений, касающихся
обслуживания воздушного движения, или
передается в соответствующий орган
обслуживания воздушного движения или
диспетчерской радиостанции двусторонней
связи “воздух-земля”.

3.3.1.4 При отсутствии
других указаний со стороны соответствующего
полномочного органа ОВД план полета,
для которого требуется диспетчерское
обслуживание или консультативное
обслуживание, представляется, по крайней
мере, за 60 мин. до вылета или, в случае
его представления в полете, в такое
время, которое гарантирует его получение
соответствующим органом обслуживания
воздушного движения, по крайней мере,
за 10 мин. до расчетного достижения
воздушным судном:

a) запланированного
пункта входа в диспетчерский или
консультативный район; или

b) точки пересечения
воздушной трассы или консультативного
маршрута.

3.3.2 Содержание плана полета

План полета включает
информацию, относящуюся к следующим
пунктам, определенным соответствующим
полномочным органом ОВД:

– Опознавательный
индекс воздушного судна

– Правила выполнения
полета и тип полета

– Количество и
тип(ы) воздушных судов и категория
турбулентности в следе

– Оборудование

– Аэродром вылета
(см. примечание 1)

– Расчетное время
уборки колодок (см. примечание 2)

– Крейсерские
скорости

– Крейсерские
эшелоны

– Маршрут полета

– Аэродром
назначения и общее расчетное истекшее
время

– Запасные аэродромы

– Запас топлива

– Общее число
людей на борту

– Аварийно-спасательное
оборудование

– Прочая информация.

Примечание
1.
В тех случаях, когда планы представляются
во время полета, информация, содержащаяся
в этом разделе плана, состоит из указания
места, из которого, если это необходимо,
может быть получена дополнительная
информация о плане.

Примечание
2.
В тех случаях, когда планы представляются
во время полета, информация, содержащаяся
в этом разделе плана, состоит из указания
времени пролета первого пункта маршрута,
к которому относится план полета.

Примечание
3.
В тех случаях, когда в плане полета
используется термин “аэродром”,
он обозначает также площадки, отличные
от аэродромов, которые могут использоваться
определенными типами воздушных судов,
например, вертолетами или аэростатами.

Соседние файлы в папке 2. ЛИТЕРАТУРА

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

«Где карта, Билли?» — или как соотносятся план полёта и гроза по курсу

VHF omnidirectional range в естественной среде обитания

Разберём вопрос в гражданской авиации: каким образом строится маршрут для полётов из аэропорта А в аэропорт Б. Что влияет на «прокладку» маршрута полёта, кто и как может повлиять на уже составленный маршрут и каким образом диспетчера узнают об всем этом безобразии.

Обсудим, как летит самолёт, на что ориентируется, что из полёта планируется на земле, а что нет. Например, если впереди гроза, то нужно же как-то обходить очаг. Флайтплан можно подать с воздуха прямо диспетчеру ОрВД. Мало кто про это знает, кто такое делал у нас в стране — единицы. На деле для этого есть другие процедуры.

Но для начала давайте совершим краткий исторический экскурс по опредёленным авиадисциплинам для лучшего понимания всей этой авиационной legacy, накопленной поколениями. Опять же, напомню вам — гражданская (да и в принципе вся) авиация — это одна из самых консервативных областей деятельности, что продиктовано в первую очередь фокусом на безопасности полётов (не путать с авиационной безопасностью — всякие САБ и иже с ними).

Времена пионеров авиации, к сожалению, давно прошли.

Дисклеймер: я действующий пилот Airbus семейства 320. Соответственно, некоторые моменты, описываемые далее, будут привязаны именно к данному типу самолетов. И да, я не имею отношения к инженерно-авиационной службе и службе ОрВД (организации воздушного движения), поэтому уж простите возможные огрехи в описании матчасти.

1.1 Небольшой экскурс в географию

Как всем прекрасно известно, Земля в приближении похожа на слегка сплюснутый с полюсов шар (если говорить более сухим языком, то это эллипсоид вращения, но вообще, если уж говорить совсем правильно то земля — это геоид). Исходя из данного упрощенного предположения давным-давно была придумана геодезическая система координат, которая позволяет задать координаты произвольной точки на земной поверхности через долготу и широту места в градусах относительного нулевого меридиана.

Геодезическая система координат в действии

Но как обычно, legacy и здесь не подкачало и в зависимости от выбранных параметров эллипсоида вращения мы имеем небольшой зоопарк, состоящий из:

• СК 42, она же референц-эллипсоид Красовского. Изобретение как не трудно догадаться 1942 года, основная ее идея — минимальные искажения при картографических измерениях на 1/6 части суши. Были косметические апгрейды в виде СК 63, но суть происходящего (референц-эллипсоид) осталась прежней.
• WGS 84, здесь все просто: используется в спутниковой системе GPS, и является «единой системой для всей планеты».
• ПЗ 90, основное предназначение которой — обеспечение орбитальных полётов и решение навигационных задач. По сути, российский аналог WGS 84.

Весь мир сейчас использует систему WGS 84, авионика на всех современных самолетах рассчитана именно на внесение координат в данной системе. Повторюсь, что система координат ПЗ 90 почти не отличается от WGS 84 (скажем так, отличается некритично для самолётной навигации) и периодически встречается в Российских сборниках аэронавигационной информации (AIP, Aeronautical Information Publication). В конце 90х в нашем AIPе была каша из координат в системах СК 42, WGS 84 и ПЗ 90, что придавало особую пикантность при выполнении полета.

Теперь, когда мы умеем определять координаты точки А и точки Б на поверхности Земли, нам необходимо найти линию кратчайшего расстояние между ними. Для этого в навигации существуют два понятия:

• Ортодромия (great circle distance) — кратчайшее расстояние между двумя точками на поверхности нашего эллипсоида вращения. По магнитному компасу выдержать полёт по ортодромии крайне сложно, т.к. магнитный курс будет постоянно изменяться. Раньше для подобных полётов использовалась специальная инерционная система, продольная ось которой выставлялась по направлению полёта.
• Локсодромия — кривая, пересекающая меридианы под постоянным углом. Расстояние по локсодромии всегда будет больше расстояния по ортодромии, но наличие постоянного угла по отношению к меридианам позволяло осуществлять навигацию по магнитному компасу/звездам как во времена судоходства, так во времена зарождения авиации и по сей день.

Интересные факты:

1. Одной из причин катастрофы Ту-134 под Петрозаводском в 2011 году стало то, что штурман в сложных метеоусловиях использовал GPS-навигатор, введя в него координаты торца полосы с аэронавигационного сборника в системе СК 42, что довольно прилично отличалось от координат в системе WGS 84. Результат к сожалению предсказуем.
2. Например, при трансатлантических полётах, часто задают вопрос: почему самолёт вылетая из Москвы в тот же Нью-Йорк летит через Англию, Гренландию и север Канады, ведь так же дольше? Краткий ответ: это потому, что самолёт летит по ортодромии. Развернутый ответ: самолёт летит по кратчайшему пути между точками. Проверить это, кстати, очень просто: взять глобус и приложить нитку от Москвы до Нью-Йорка, при этом кратчайший маршрут пройдёт именно по описанным выше местам. А то, что мы видим на экранах в салоне самолёта — это проекция эллипсоида вращения на плоскую поверхность, которая вызывает существенные искажения размеров около полюсов. Сравните, например, площади Гренландии и Австралии на такой карте и в Википедии.

1.2 Переходим непосредственно к воздушным трассам

Теперь, когда мы научились определять координаты произвольной точки на поверхности земного шара и строить между ними линии кратчайшего пути и линии, при полёте по которым угол между осью самолёта и меридианом будет постоянным, попробуем построить воздушную трассу. Но есть один нюанс — для того, чтобы самолёт мог лететь по этой трассе, всегда необходимо знать текущее местоположение самолёта с заданной точностью. По мере развития науки и техники были внедрены различные способы решения данной проблемы, по которым мы пробежимся чуть дальше.

Опять же, на заре авиации полёты были визуальными, а знание координат аэропортов на карте не сильно помогало в вопросах навигации. Летали примерно так: «после взлёта на юг идем вдоль автомобильной дороги, увидев железную дорогу уходим налево и выдерживаем курс ххх градусов 5 минут. Далее, над озером поворачиваем направо…». Где-то в годах 30-40-х из-за бурного развития техники появилось понятие радионавигации и как результат стали появляться наземные радиомаяки (они же приводные радиостанции, NDB — Non directional beacon), которые устанавливались например на аэродромах или отдельных точках пути. Да, по сути, NDB — это передатчик с круговой диаграммой направленности. В сочетании с АРК (автоматический радиокомпас), установленном на самолёте, это позволяло выполнять полёты либо на, либо от привода. Поэтому именно первые приводы легли в основу первых воздушных трасс в классическом их понимании. Но из-за особенностей данного оборудования, местоположение самолёта можно было определить только по двум и более приводам с довольно большой погрешностью.

Приводной радиомаяк в работе

Вторым этапом развития систем радионавигации стало изобретение VOR (VHF omnidirectional range) устанавливаемых обычно в комплекте с DME (Distance measuring equipment). VOR-маяк позволял определить с довольно высокой точностью радиал — угол между направлением на магнитный север, проходящим через VOR и направлением на самолёт. DME — определить дальность от самолёта до маяка. Теперь уже по одному VOR/DME, зная радиал и удаление, можно было более точно определить местоположение самолёта. Особенно бурный рост VOR’ов был в США в 1970-1980-х, когда почти вся территория США была покрыта сетью VOR’ов. При этом маяки устанавливались в отдельных точках воздушной трассы и всегда была возможность контролировать одновременно два радиала от одного VOR’a к другому. До сих пор, при полётах в США в нижнем воздушном пространстве актуален как никогда термин Victor airway — полёт по трассе, заданной двумя VOR’ами.

Всё это позволило сильно упростить задачи навигации, позволяя осуществлять полностью приборные (без визуальной ориентировки) полёты на довольно большой территории. Но в тоже время поддержание всей наземной инфраструктуры регулярно вставало «в копеечку».

Дальнейшее появление GPS (или правильнее говорить GNSS — Global Navigation Satellite System), позволило определять местоположение самолёта независимо от наличия наземных радиосредств. Как результат — появление нового класса воздушных трасс, которые задавались произвольными координатами в пространстве. В авиации появился термин RNAV (Area NAVigation, она же зональная навигация), описывающий всё происходящее, требования к точности и т.д. и т.п.

Очень хорошая картинка из Википедии, объясняющая суть происходящего

При этом, самолёт может самостоятельно при помощи FMGC (Flight Management Guidance Computer) как отслеживать своё местоположение, так и осуществлять навигацию из точки А в точку Б по любой воздушной трассе с требуемой точностью.

Вывод: если говорить упрощённо, то воздушная трасса — это две произвольные точки на поверхности Земли, соединённые линией кратчайшего пути. При этом в данных точках могут находиться (но не обязаны) радиосредства (VOR/VOR-DME/NDB/NDB-DME).

Интересные факты:

1. Все современные самолёты (за редким исключением) имеют на борту несколько инерциальных навигационных систем. В общем случае при наличии сигнала GPS, позиция определяется именно по нему. При отсутствии сигнала GPS FMGC (Flight Management Guidance Computer) продолжает постоянно «вычислять» местоположение самолёта. На самом деле всё несколько сложнее — например, на Airbus инерциальных систем три, из них вычисляется «усреднённая» позиция с коррекцией по GPS, но не будем забивать голову такими деталями.
2. Как следствие «знания» самолетом своего местоположения и наличия на борту мощного (по меркам 90-х) компьютера это всё позволяет выполнять полёт по ортодромии — кратчайшему расстоянию между точками. Всегда и везде. И да, мощного — это: «The latest FMC – Model 2907C1, has a Motorola 68040 processor running at 60MHz (30Mhz bus clock speed), with 4Mb static RAM and 32Mb for program & database».
3. Воздушные трассы имеют разную ширину в зависимости от наличия/отсутствия радиолокационного покрытия и т.д. и т.п. Равно как разные требования по наличию бортового оборудования (например, нельзя летать по Victor-трассам без VOR оборудования на борту самолета).
4. Стандартное обозначение аэронавигационной точки в AIP имеет пять букв, VOR-маяк — три буквы, привод — две. Воздушная трасса обычно обозначается буквой и тремя цифрами. Всё это всегда можно посмотреть в AIP’e.

1.3 Что такое SID/STAR и Flightplan

Данное повествование было бы неполным, если бы я не затронул еще несколько терминов, влияющих непосредственно на то, как самолёты покидают район аэродрома и каким образом попадают на него, пролетая до точки, из которой начинается конечный заход на посадку. В общем случае с точки зрения воздушной навигации полет самолёта выглядит следующим образом:

1. Полоса, с которой осуществляется взлёт. Имеет двухзначный номер (округлённый до десятков магнитный курс полосы). При наличии параллельных полос добавляется постфикс L/C/R (Left/Center/Right). Например, в Шереметьево сейчас всего 6 полос — 06/L/R/C и соответствующие им с обратным курсом 24L/C/R.
2. SID (Standard Instrument Departure) — стандартная схема выхода, которая устанавливается обычно самим аэропортом, согласовывается со службой организации воздушного движения и вносится в AIP. Идея в том, чтобы при вылете каждый раз «не изобретать велосипед», а дать пилотам название схемы, которую будет необходимо пролететь после взлёта. При этом схемы SID могут быть образованы, NDB,VOR, произвольными точками, иметь ограничения по скоростям/высотам.
3. Transition (необязательно) — переходной этап от SID непосредственно к воздушной трассе. Обычно задаётся набором отдельных точек в пространстве.
4. Enroute — набор точек и/или воздушных трасс/радионавигационных средств для полёта по маршруту.
5. Transition (необязательно) — переход от полета по воздушной трассе к STAR.
6. STAR (Standard Terminal Arrival) — по аналогии с SID стандартная схема прибытия, которая доводит нас до точки конечного захода на посадку (до начала выбранной инструментальной системы захода, например, ILS).
7. И, наконец, полоса, на которую осуществляется посадка

А теперь попробуем собрать всё это вместе на примере маршрута Шереметьево-Пулково:

UUEE 24C AR24E OBL1E B239 DB B160 OKULO R961 GENP1B 28L ULLI

Расшифровка:

1. UUEE — ICAO код Шереметьево.
2. 24C — полоса (центральная).
3. AR24E — SID для полосы 24C в Шереметьево.
4. OBL1E — Transition.
5. B239 — воздушная трасса, DB — NDB привод на трассе, B160 — другая воздушная трасса, OKULO — точка на трассе.
6. GENP1B — схема прибытия в аэропорту Санкт-Петербурга для ВПП 28L.

То, что мы получили, — это маршрут полёта. После добавления всей служебной информации (бортовой номер, дата и время вылета и т.д.) мы получаем готовый флайт-план (план полёта), который получают пилоты в бумажном и электронном виде виде, он так же уходит в систему ОрВД через AFTN (Aeronautical Fixed Telecommunications Network) — эдакий «авиаинтернет».

Интересные факты:

1. План полёта — это то, без чего полёт самолёта в контролируемом воздушном пространстве невозможен. Совсем.
2. Как следствие п.1, крайне редкая фраза диспетчера «не могу найти ваш флайт-план» говорит о предстоящем как минимум полуторачасовом геморрое с подачей нового флайт-плана.
3. В России по правилам флайт-план должен быть подан как минимум за час для внутренних рейсов и за три — для международных. При этом флайт-план попадает во внутреннюю систему ОрВД и доступен всем диспетчерам в процессе полёта. При этом, одна из задач диспетчера — контроль вашего полёта на предмет соответствия флайт-плану.
4. В Европе существует единая структура для управления воздушным движением — Евроконтроль. Наличие единой системы позволяет серьёзно «спрямлять» маршруты — например, сразу после взлёта следовать на точку границы для выхода из Евросоюза, что диспетчера и делают при первой же возможности.
5. В России же спрямления маршрутов официально запрещены (тут должна была быть отдельная история, но прибережём ее до следующего раза). Но есть, как обычно, несколько тонкостей, позволяющих официально обойти данный запрет и пилотам, и диспетчерам.
6. Вся аэронавигационная база в FMGC обновляется раз в 24 дня и имеет объём порядка двух старых добрых дискет формата 3.5″ 1,44Мб (мегабайт). Надеюсь, вы помните, что это такое. Отличный пост на эту тему есть у lx_photos.

1.4 И на десерт — немного воздушного законодательства

Как вам теперь известно, самолёты в гражданской авиации летают от аэропорта к аэропорту не как хочется пилотам, а строго по определённым правилам. Правила эти изначально формировались каждой страной по отдельности, но с дальнейшим бурным развитием авиации стало ясно, что сопутствующий этому бардак растёт в геометрической прогрессии. Как результат — под эгидой ООН в 1944 году была создана Международная организация гражданской авиации (ICAO — International Civil Aviation Organization).

В первом собрании в Чикаго участвовали 54 государства, в результате чего была подписана “Чикагская Конвенция” — устав ICAO (так называемый ICAO Doc 7300). В данном документе были описаны основные принципы работы международной гражданской авиации, в частности, правила полётов над территорией стран-участниц, принцип национальной принадлежности воздушного судна и т.д. Кроме этого, было введено понятие международных стандартов и рекомендуемых практик (SARPs) — то, на чём сейчас базируется авиационное законодательство любой страны — члена ICAO. Кстати, СССР стал членом ICAO только в 1970 году, но это уже совсем другая история.

Далее, есть понятие Приложений (Annexes) ICAO, в которых описываются SARPs для основных областей гражданской авиации. Например, в ICAO Annex за номером 2, который называется «Rules of the Air» можно найти описание формата флайт-плана.

К чему я всё это рассказал: правила полётов во всем мире очень сильно гармонизированы, так как ICAO включает в себя почти все страны мира. Благодаря повсеместному использованию SARPs разрабатываются местные правила полётов, гармонизированные с нормами ICAO. Опять же, каждая страна — член ICAO должна обязательно публиковать AIP в открытом доступе, а пилоты и штурманы — использовать его в работе. На самом деле всё гораздо хитрее — такие коммерческие гиганты как Jeppesen или Lufthansa стали консолидировать информацию из AIP разных стран и предоставлять её авиакомпаниям в едином формате за отдельные деньги. В итоге, есть два программных продукта которые используются во всём мире: Jeppesen Flitedeck Pro и Lufthansa LIDO. При этом обе конторы так же выпустили свои приложения для EFB (Electronic Flight Bag) — айпадов/винпадов, сертифицированных для использования на борту самолёта и прибитых к форточкам в кабине самолёта. EFB как раз и используются в процессе всего полёта пилотами — там есть вся информация по маршруту, схемам аэропортов, рулению и т.д. и т.п.

Интересные факты:

1. Большая часть российского авиационного законодательства — это либо, на мой вкус, криво перевёденные американские FAR’ы (Federal Aviation Regulation), либо наследие от старого НПП ГА (Наставление по производству полетов гражданской авиации).
2. Российское законодательство в виде ФАПов (Федеральных авиационных правил) — это, к сожалению, на мой взгляд, во многих случаях плод творчества сумрачного гения, далёкого от авиации. (погуглите, ради интереса что такое ППУВУЗА и его исходную аббревиатуру).
3. Как итог — на базе российской нормативной документации и документов ICAO авиакомпании разрабатывают свое РПП (Руководство по производству полетов), эдакая библия для пилота. Ограничения, указанные в РПП, не могут быть «слабее», чем в исходных нормативных документах. Ужесточение допускается.
4. Одним из 6 основных языков ICAO является русский.

Надеюсь, я достаточно запудрил вам голову базовыми понятиями. Ну что ж, теперь давайте перейдём к практике, без которой теория, как известно, мертва.

2.1 Что видят пилоты перед вылетом

Пилоты, придя в комнату для брифингов в аэропорту, получают комплект полётной документации.

Командир создает видимость работы в брифинге

Состав данного пакета четко регламентирован (см. выше тему авиационного законодательства), но для нас самое интересное это:

1. CFP (Computerized Flight Plan)/OFP (Operational Flight Plan) — расчёт предстоящего полёта, привязанный к конкретному самолету, плановой загрузке, маршруту и как итог — расчетному запланированному количеству топлива. Данный расчёт делается штурманской службой авиакомпании примерно часа за 2 до времени отправления при помощи одной из двух вышеупомянутых информационных систем от Jeppesen/Lufthansa. Что интересно, данные системы содержат большой массив разнообразных и регулярно обновляемых данных для оптимальной генерации CFP/OFP и флайт-плана. Например, это информация о погоде (ветер/температура по эшелонам полета), отказы авиатехники, влияющие на расход топлива (например, отсутствие каких-то панелей), ограничения по специфическим самолётам (взлётная, посадочная и «сухая» массы). Как это выглядит вживую можно посмотреть, например, здесь.
2. NOTAM (NOTice to Airmen) — все возможные ограничения/изменения в аэропортах и FIR’ах (Flight Information Region) зонах, в которых выполняется полёт. Отдельные схемы/системы захода могут временно не работать/быть недоступны, такая же ситуация с воздушными трассами. Это всё надо учитывать в процессе подготовки/выполнения полетов.
3. Прогностические карты погоды/METAR/TAF/SIGMET’ы — погодные сводки необходимы для принятия решения на вылет.

В CFP/OFP всегда уже указан полный маршрут полёта, с SID/STAR/ENROUTE частью. Обычно сам маршрут — это RPL (Repetitive Flight Plan, повторяющийся план полёта), который повторяется каждый раз. Обычно штурманская группа авиакомпании прорабатывает несколько вариантов одного и того же маршрута и закладывает их в планировщик, и поэтому в зависимости, например, от струйных течений по эшелонам программа может выбрать сама наиболее оптимальный (экономичный, но исходя из заданных критериев) маршрут. Для понимания: струйные течения в верхней части атмосферы могут достигать 200 узлов (сам был свидетелем подобного и не раз). Типичная скорость струйного течения — около 100 узлов. Так же ветер может меняться по эшелонам, поэтому выбор оптимального (рекомендованного) эшелона тоже всегда за программой. Кроме этого в процессе расчёта OFP/CFP учитываются минимально безопасные высоты в случае отказа двигателя/разгерметизации, наличие запасных аэродромов по маршруту и много, много другой (

бес

)полезной информации.

В общем случае, пилоты не меняют маршрут, изначально заложенный в CFP/OFP, но возможны исключения:

1. Если после анализа NOTAM выясняется, что опредёленные запасные аэродромы по пути следования закрыты или по каким-то причинам их невозможно использовать. Да, все ошибаются.
2. Наличие мощных фронтальных гроз может послужить причиной для выбора другого маршрута. Например, при полёте из Москвы в Бургас полёт проходит строго на юг, далее через турков над территорией Чёрного моря. Обратно — прямо на север и через Беларусь обратно в Москву. Почему так? Чистая экономика (и, к сожалению, политика). Но, прилетев в Бургас, часто можно видеть, что дорога на север до самого Калининграда закрыта фронтальной грозой и оптимальным вариантом вернуться обратно будет через Чёрное море.
3. Миллионы их. Очень много ограничений при полёте по северному Китаю за счет проблем, связанных с отсутствием запасных аэродромов и горной местностью. При этом, ограничения применяются как к техническому состоянию самолёта, так и к квалификации пилотов (привет, трасса B330).

В случае несогласия с маршрутом, обозначенном в CFP/OFP, вопрос почти всегда можно решить звонком в штурманскую службу, но надо понимать, что подача нового флайт-плана чревата задержками рейса. Поэтому задача командира — аргументированно донести (с ссылками на конкретные пункты РПП) свою позицию.

После получения нового/или согласия с текущим CFP/OFP задача командира определиться с количеством топлива, заправляемого в самолёт (а это — как минимум тема для отдельной статьи, как и принятие решения на вылет), подать данные по заправке/маршруту аэродромным службам и службе центровки и с гордым видом в окружении экипажа проследовать на борт для выполнения предполётных процедур.

Интересные факты:

1. Все эти кодовые обозначения внутри NOTAM,METAR,TAF,CFP — это ещё одно жуткое legacy, тянущееся с лохматых годов в нашу жизнь. Да, пилоты должны их все знать и понимать.
2. OFP/CFP на первый взгляд представляет из себя аналогичную мешанину из цифр и букв. Да, авиация крайне консервативна.

2.2 В процессе выполнения полёта

Вот здесь начинается самое интересное: план полёта давно согласован, подан и находится «внутри» системы ОрВД. После заправки, загрузки пассажиров и груза и получения информации от старшего бортпроводника задраиваются двери и экипаж начинает готовиться к полёту. Один из первых этапов — это запрос у диспетчера delivery clearance (тут я затрудняюсь привести корректный русский термин, но пусть будет «диспетчерское разрешение на полёт по маршруту»). При этом диспетчер ОрВД контролирует для запрашиваемого рейса наличие флайт-плана в системе и выдаёт squawk (код бортового ответчика, состоящий из 4 цифр) вместе с условиями выхода — рабочая полоса, SID и transition. Как я писал ранее, факт отсутствия флайт-плана в системе ОрВД чреват невозможностью вылета и задержкой рейса (очень редко, но такое случается, в основном для чартерных рейсов). Далее — процедуры и запрос на запуск двигателей. Кстати, запрос о запуске двигателей говорит о том, что командир принял решение на выполнение полёта.

Запуск, руление, взлёт и… гроза по курсу. Самолёты в грозовых очагах не летают, поэтому самый правильный (единственно правильный) способ обойти грозовой очаг — запросить у диспетчера пролёт с определённым курсом для обхода засветок. При этом вы покидаете SID и летите с новым курсом, набирая высоту по указаниям. Флайт-план при этом не меняется, но диспетчеры, работающие на аэродромном кругу/подходе, постараются максимально быстро «выпнуть» вас из зоны аэродрома (а у них ещё под контролем весь прибывающий трафик). Как показывает практика, при наличии сложной погодной обстановки в районе аэродрома начинается «свалка» из прилетающих и вылетающих бортов, задача диспетчеров — всё это разрулить. При этом топливо ограничено, а самолёты, как известно, без него не летают. Начинаются зоны ожидания, уходы на запасные аэродромы… Но мы отвлеклись — благополучно обойдя засветки, диспетчер отправляет нас на одну из точек маршрутной части, с разрешением набора крейсерского эшелона.

Набрали крейсерский, летим, тишь да гладь. Вдруг начинается прогнозируемая в CFP/OFP болтанка из-за входа в струйное течение. Пристёгиваем всех, летим дальше, «болтанка» не стихает. Вверх уйти не можем — самолёт тяжёлый, или кто-то сверху над нами и диспетчер не даёт набор. Просимся вниз, диспетчер дает снижение, занимаем высоту на пару эшелонов ниже. При этом опять же основная часть маршрута остаётся без изменений, в процессе полета диспетчеры могут поднимать/снижать самолёты исходя из воздушной обстановки. Но вот тут и кроется тот самый дьявол из воздушного законодательства, о котором я писал ранее, так как спрямление воздушных трасс у нас в стране официально запрещено, а лететь на более низком эшелоне мы не можем, так как в этом случае не хватает топлива. И тут через час-другой начинаются игры «в пятнашки» с диспетчером и другими бортами вокруг, в попытке занять более высокий эшелон полёта для экономии топлива. И опять же, очень редко можно услышать слова от диспетчера: «следуйте на точку ххх по воздушной обстановке», эдакий вариант спрямления маршрута.

При подлёте к аэродрому назначения диспетчер подхода обязан обозначить STAR, по которому будет выполняться заход. А далее как обычно: грозы, векторение, уход со STAR заход на точку, с которой непосредственно начинается конечный этап захода на посадку. Что интересно, сейчас в нормальных (с точки зрения организации схем SID/STAR) аэропортах STAR представляет из себя «змейку», выполняемую на одной высоте. Это очень удобно для диспетчеров (да и пилотов тоже) — вас «загоняют» туда, гасят скорость («минимальная на чистом крыле» или что-то в районе 230-200 узлов) и далее по мере захода самолётов на посадку «выдёргивают» из середины «змейки» и отправляют прямо на посадку. В этом случае обеспечивается максимально возможное количество взлётно-посадочных операций в час (эдакий KPI диспетчеров круга/подхода) с минимально возможными интервалами между заходящими на посадку самолётами. Влияния на флайт-план все подобные операции совершенно не оказывают.

Та самая змейка из STAR. Источник — сборник АИП РФ

Посадка. Освобождение, заруливание, выключаемся на стоянке. Флайт-план закрывается в системе диспетчерами ОрВД (возможно, это сейчас делается кое-где автоматически после выключения бортового ответчика). Выпускаем пассажиров, процедуры и домой.

Перед тем, как перейдем к рубрике с неинтересными фактами, хотелось бы добавить ещё несколько штрихов к сказанному:

1. Подать флайт-план может даже пилот. Для этого надо лишь заполнить специальный бланк и передать его представителям ОрВД. По факту — этим всегда занимаются специально обученные люди. И да, без OFP/CFP на борту вылет будет все равно невозможен.
2. При уходе на запасной аэродром никакого дополнительного изменения в поданном плане полёта не требуется, запасные указываются в исходном флайт-плане. Достаточно поставить в известность диспетчера и желательно авиакомпанию.
3. Существует много условий и ограничений по использованию флайт-плана, например флайт-план имеет «срок годности», и в случае задержки вылета более чем на 30 минут необходимо либо подавать новый план на согласование, либо «давать задержку» по текущему плану.

Интересные факты:

1. Код ответчика (squawk) можно увидеть на flightradar24.com. Но к сожалению, только в премиум-версии.
2. В процессе векторения диспетчером в районе аэродрома соблюдение минимально безопасных высот — ответственность диспетчера. Но если «что-то пойдет не так», кто будет виноват? Правильно, КВС.
3. В Европе при заходе на посадку очень часто используется векторение с выдерживанием заданных скоростей для уменьшения интервалов. «Выдерживайте 160 узлов до 4 мили (от торца полосы)» — нормальное явление там. Всякие виртуозы ОрВД, например в Риме умудряются давать разрешение на посадку над торцом полосы (обычно пролёт торца на высоте 50 футов), когда прямо перед тобой самолёт только отрывается от полосы.
4. В России разрешение на посадку должно быть получено до высоты 200 футов, иначе — уход на второй круг.

Вот собственно и всё. Как обычно, несколько сумбурно, но надеюсь что общая картина более-менее понятна. И да, как обычно жду вопросов только пожалуйста не в стиле “сможет ли обычный человек посадить самолёт”.