Как найти ветер в полете

В первую очередь необходимо определиться, что такое ветер. Ветер – это перемещение воздушных масс из одной точки в другую. Как известно, любое воздушное судно перемещается внутри воздушной массы. А что если воздушная масса, в которой проходит полет, также перемещается относительно земли? Помимо движения с собственной скоростью относительно воздушной массы, самолет будет перемещаться еще и со скоростью движения этой воздушной массы. Учитывая то, что скорость ветра на высотах может достигать значений более 200-300 км/ч, становится очевидно, что учет ветра в полете крайне важен. Несложно посчитать, что если при таком ветре (предположим строго боковом) выполнять полет по трассе в течение одного часа и при этом не учитывать ветер, то в итоге через час самолет окажется в 200-300 км в стороне от трассы. В случае же, если это ветер встречный, и экипаж не учтет его на этапе подготовки к полету, может элементарно не хватить топлива до аэродрома назначения.

Истинная и путевая скорость.

При учете влияния ветра на полет различают два вида скоростей: истинная воздушная скорость (обозначается Vи или по-английски TAS – true airspeed) и путевая скорость (обозначается W или по-английски GS – ground speed).

Истинная воздушная скорость – это скорость движения воздушного судна относительно воздушной массы, в которой проходит полет.

Путевая скорость – скорость воздушного судна относительно земли.

Следует запомнить, что ветер не оказывает влияния на истинную воздушную скорость. Влияние ветра сказывается только на путевой скорости.

Курс и путевой угол.

По аналогии со скоростью, при учете ветра различают два направления полета воздушного судна: курс (HDG – heading) и путевой угол (обозначается ПУ, по-английски TRK — track).

Курс – это угол, заключенный между северным направлением меридиана, принятого за начало отсчета и продольной осью воздушного судна.

Путевой угол – это угол, заключенный между северным направлением меридиана, принятого за начало отсчета, и линией пути. Различают фактический путевой угол (ФПУ) и заданный путевой угол (ЗПУ).

Что касается отсчета направлений, в навигации применяются несколько меридианов начала отсчета: истинный, магнитный, опорный. При решении задач, связанных с учетом ветра, при условии, что все величины приведены к одному и тому же меридиану, неважно, какие направления применяются, истинные или магнитные.

Направление ветра.

В аэронавигации различают два вида ветра: навигационный (НВ) и метеорологический, их направления различаются на 180 градусов и на магнитное склонение. Дело в том, что в основном в авиации принято все расчеты выполнять от магнитного меридиана, в то время как в метеорологии гораздо удобнее пользоваться истинным направлением меридиана начала отсчета.

Навигационный ветер – угол между северным направлением меридиана, принятого за начало отсчета и направлением, куда дует ветер.

Метеорологический ветер – угол между северным направлением меридиана, принятого за начало отсчета и направлением, откуда дует ветер.

Навигационный ветер применяется исключительно как вспомогательная величина при расчетах. Метеорологическое направление ветра – та величина, к которой привык каждый из нас. Юго-западный ветер, означает, что ветер дует с Юго-запада, или если пересчитать в градусы, то получим направление 225 градусов, именно в таком виде и применяется значение направления ветра в авиации.

Навигационный треугольник скоростей.

Как известно, скорость величина векторная. Вектора воздушной скорости, ветра, и путевой скорости образуют так называемый навигационный треугольник скоростей (НТС) – основу основ аэронавигации. Применяя общие правила геометрии и тригонометрии можно вычислить все величины и углы, зная направление и величину двух векторов.

Как видно из рисунка, полет самолета проходит по определенной траектории – линии заданного пути, которая соответствует вектору путевой скорости, однако продольная ось самолета отвернута на ветер для компенсации сноса, как мы помним, продольная ось соответствует вектору воздушной скорости.

Таким образом, мы получили угол, на который нужно отвернуть на ветер, чтобы полет проходил по трассе, это и есть угол сноса – УС (по-английски WCA – wind correction angle или drift angle).

Другими словами, это угол, заключенный между векторам воздушной и путевой скоростей. Отсчитывается угол сноса всегда от вектора воздушной скорости по часовой стрелке (как в нашем случае) со знаком плюс, против часовой – со знаком минус.

Чтобы вычислить скорректированный на ветер курс полета, необходимо из путевого угла вычесть угол сноса со своим знаком.

Расчет угла сноса и путевой скорости.

Для вычисления угла сноса и путевой скорости, необходимо вычислить вспомогательную величину, которая называется угол ветра (УВ) – угол, заключенный между вектором путевой скорости и вектором ветра, то есть, это направление ветра с привязкой к направлению движения воздушного судна.

Напомним, что навигационный ветер (НВ) отличается от метеорологического на 180 градусов и, как правило, на величину магнитного склонения.

С помощью теоремы синусов получаем и формулу угла сноса:

Эту формулу легко упростить, выразив угловые величины в радианах:

U – скорость ветра, Vи – истинная воздушная скорость. Для корректного расчета обе этих величины должны быть приведены к одной единице измерения, например к узлам или метрам в секунду. На практике вместо постоянного значения 57,3 применяют 60, что дает минимальную ошибку, но значительно упрощает вычисление угла сноса в уме.

Формула путевой скорости выводится методом проецирования векторов воздушной скорости и ветра на соответствующую ось и выглядит следующим образом:

При небольших значениях угла сноса можно использовать упрощенную формулу:

Если в России традиционно угол сноса принято вычислять со знаком плюс или минус, то на западе пилотов учат несколько по-другому: сам угол вычисляется как модульная величина, к которой добавляется буквы R или L, R означает, что ось самолета нужно развернуть против ветра вправо, то есть прибавить угол сноса к путевому углу, а L – наоборот влево, то есть угол сноса вычитается из путевого угла. Кроме того, вычисление угла сноса и путевой скорости в основном производится не по формулам, а с помощью механического компьютера E6B и его аналогов.

Считаем в уме.

Существует простой алгоритм вычисления угла сноса в уме.В первую очередь необходимо вычислить максимальный угол сноса при данном ветре. Как легко догадаться, максимальным он будет при боковом ветре, то есть при угле ветра в 90 градусов, а поскольку синус 90 градусов равен единице, эту часть формулы упраздняем и получаем:

Прикинув максимальное значение угла сноса, его нужно скорректировать на направление, что легко делается в уме, если знать значения синусов основных углов:

Знак же определяется исходя из направления ветра, если ветер дует в правый борт, то минус, если в левый, то плюс.

Зная косинусы основных углов легко также в уме вычислить продольную составляющую ветра, которая в свою очередь позволит вычислить путевую скорость.

Для примера рассчитаем в уме угол сноса и путевую скорость для самолета Боинг-737 при заходе на посадку, имея следующие данные:

Определяем максимальный угол сноса: 12˚, корректируем на направление ветра. Ветер встречно-боковой в правый борт под 30˚, таким образом, угол сноса равен минус 6˚, то есть необходимо довернуть вправо против ветра на 6˚. Далее рассчитываем встречную составляющую ветра: 26 узлов. Вычитаем ее из воздушной скорости, получаем путевую скорость на глиссаде 114 узлов.

Определение ветра в полете

Для определения
фактического ветра в полете необходимо
иметь фактические
значения:

1. Истинной скорости
   (для ВС Ан-2 = приборной скорости по
   УС-350);

2. Магнитного курса
   следования
   (снятого с ГИК-1);

3. Угла сноса:

УС_факт.
= ФМПУ — МК

ФМПУ может быть
определен одним из следующих способов:

• визуально, при
  гарантированном полете по ЛЗП, при этом
  ФПМУ=ЗМПУ;

• визуально, при
  полете вдоль линейного ориентира с
  известным МПУ;

• при полете «от»
  РНТ: ФПМУ = МПС (при условии неизменности
  МК_факт.);

• при полете «на»
  РНТ: ФМПУ = МПР (при условии полета с МПР
  = ЗМПУ);

• при полете «от»
  УКВ РП: ФМПУ = ПП;

• при использовании
  спутниковых систем навигации (GPS):
  ФМПУ=TRK.

1. Путевой скорости:

W
в полете рассчитывается по времени
полета между двумя КО (в т.ч. ППМ),
расстояние между которыми известно.
Расчет производиться в уме или на НЛ-10
по следующим ключам (в зависимости от
единиц измерения времени: мин.
или сек.)

минуты

секунды

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ
   ВЕТРА С ПОМОЩЬЮ НЛ-10

1. Определить
   эквивалентный ветер:

U_Э
= W – V_И

1. На НЛ-10 поочередно
   по двум ключам определить острый угол
   «УВ»,
   а затем скорость ветра «U».

1. Определить
   метеорологическое направление ветра:

—
при W > V_И
:
δ_м
= МК + (±УС _факт.)
+ (±УВ)
± 180°

—
при W < V_И
:
δ_м =
МК + (±УС _факт.)
— (±УВ)

ПРИМЕЧАНИЕ:

1.
УС имеет знак «+», если снос правый
(самолет сносит вправо — ветер дует в
левый борт). УС имеет знак «-», если снос
левый (самолет сносит влево – ветер
дует в правый борт).

2.
УВ΄ имеет знак УС.

2. Определение ветра в уме с помощью курсового прибора

1.
Определить
эквивалентный (встречную или попутную
составляющую) ветер:

U_Э
= W – V_И

2.
Определить
боковую составляющую ветра:

U_Б
= УС_факт.

к,
где
к = V_И /
60 (для Ан-2:
к = 3)

3.
Определить
острый угол «α»
по следующему правилу:

«меньшую
составляющую ветра разделить на большую
составляющую

иразность умножить на 50»

— если U_Б
меньше U_Э
: УВ’
= α

— если U_Б
больше U_Э
: УВ’
= 90º — α

4.
Определить метеорологическое направление
ветра с помощью курсового прибора:

4.1. Смотря на курсовой
прибор, мысленно по линии ФМПУ (ФМПУ=МК±УС)
разделить его на два полукруга, и на
основе знака УС (стороны — откуда дует
ветер относительно линии ФМПУ), определить
«полукруг» направления ветра, как
полукруг, ограниченный значениями: ФМПУ
и ФМПУ±180° (рис.1).

Например:
МК=140˚, УС_факт.=
+10˚ (ветер дует слева), отсюда ФМПУ=150˚ и
«полукруг направления ветра» ограничивается
значениями от 150 до 330°….

Рис.
1

4.2. На основе
соотношения W
и V_И
(ветер
попутный или встречный), смотря на
курсовой прибор, определить «четверть
направления ветра», как сектор,
ограниченный значениями: ФМПУ (ФМПУ±180°)
± 90° (рис.2).

Н

Рис.
2

апример: W
< V_И,
отсюда «четверть» направления ветра
ограничивается значениями от 330 до 60°…

4.3.
Смотря на курсовой прибор определить
метеорологическое направление ветра,
для чего от ФМПУ или ФМПУ±180° в направлении
«четверти ветра» отнять или прибавить
угол ветра «УВ»
(рис.3).

Рис.
3

5. Определить
скорость ветра по правилу:

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

В полете ветер может быть определен одним из следующих способов:

— по углу сноса и путевой скорости, измеренным на одном курсе;

— по двум углам сноса, измеренным на двух курсах;

— по двум путевым скоростям, измеренным на двух курсах.

Способ определения ветра по углу сноса и путевой скорости

имеет наибольшее распространение. Для расчета ветра на на­коленном планшете летчика (НПЛ) кроме угла сноса и путевой скорости необходимо знать воздушную скорость и курс верто­лета.

Определение направления и скорости ветра на НПЛ произ­водится в следующем порядке.

1. Установить треугольный индекс шкалы «Время» на значе­ние воздушной скорости полета в километрах в час.

2. По величине путевой скорости на шкале процентов отсчи­тать ее относительное значение, т. е. путевую скорость в процен­тах относительно воздушной скорости.

3. Поворотом ветрового лимба против курсовой черты уста­новить значение курса полета.

4. По величине угла сноса и относительной путевой скорости на лимбе поставить «точку ветра», которая будет представлять собой конец вектора ветра.

5. Развернуть лимб до совмещения полученной точки с кур­совой чертой.

6. Против стрелки курсовой черты по шкале лимба отсчитать направление ветра в градусах, а по номограмме лимба — относи­тельную скорость ветра.

7. По величине относительной скорости определить скорость ветра в километрах в час.

Определение ветра по двум углам сноса, измеренным на двух курсах, применяется в том случае, когда есть возможность изме­рить угол сноса на двух различных курсах полета, отличающихся друг от друга на угол не менее 40—45°.

Последовательность решения задачи на НПЛ следующая.

1. Установить треугольный индекс шкалы «Время» на значе­ние воздушной скорости полета в километрах в час.

2. Развернуть ветровой лимб на значение первого курса и про­вести линию, соответствующую значению угла сноса на нем.

3. Развернуть ветровой лимб на значение второго курса и на лимбе провести линию, соответствующую значению угла сноса на нем.

4. Поворотом лимба подвести точку пересечения линий сноса под курсовую черту.

5. Против стрелки курсовой черты отсчитать направление вет­ра, а против точки пересечения линий сноса — его относительную скорость.

6. Перевести относительную скорость ветра в скорость в кило­метрах в час.

Определение ветра по двум путевым скоростям, измеренным на двух курсах, применяется в тех случаях, когда имеется воз­можность измерить путевые скорости на двух курсах.

Порядок расчета ветра этим способом на НПЛ следующий.

1. Установить треугольный индекс шкалы «Время» на значе­ние воздушной скорости полета.

2. На шкале процентов по величине первой и второй скорости определить их относительные значения.

3. Развернуть ветровой лимб на значение первого курса и про­вести линию, соответствующую относительной величине первой пу­тевой скорости.

4. Развернуть ветровой лимб на значение второго курса и про­вести линию, соответствующую относительной величине второй пу­тевой скорости.

5. Поворотом лимба подвести точку пересечения линий путе­вых скоростей под курсовую черту.

6. Против стрелки курсовой черты отсчитать направление вет­ра, а против точки пересечения линий скоростей — относительную скорость ветра.

7. По относительной скорости определить скорость ветра в ки­лометрах в час.

В тех случаях, когда условия полета не позволяют определить ветер указанными способами, экипаж может воспользоваться гла­зомерным методом определения направления и скорости ветра по местным признакам. Направление ветра достаточно легко опре­делить по пыли, поземке, дыму, деревьям и т. п. Несколько слож­нее определить скорость ветра. Приближенно скорость ветра мож­но определять по следующим признакам. Если дым поднимается вертикально вверх, а при полете над водной поверхностью наблю­дается зеркальная вода, то ветер практически отсутствует; дым слабо отклоняется, на воде появляются чешуеобразные волны без «барашков» — ветер 1—2 м/с; на деревьях движутся тонкие вет­ви, а на поверхности воды видны хорошо выраженные волны — ветер 2—4 м/с; поднимается пыль, волны становятся длиннее, ме­стами появляются пенящиеся «барашки» — ветер 5—7 м/с; рас­качиваются небольшие деревья, вся поверхность воды покрыта «барашками» — ветер 8—10 м/с;’ раскачиваются большие дере­

вья, на волнах образуются гребни большой высоты — ветер 10 — 13 м/с; гнутся небольшие деревья, волны громоздятся и ветер сры­вает с гребней пену — ветер до 15—16 м/с.

Не секрет, что знание направления и скорости ветра в полёте непосредственно связано с качеством полёта и безопасностью.

Давайте поделимся приёмами определения параметров ветра.

Начну с простого:

1. Колдуны на старте/посадке. Точность так себе (на высоте 200м уже может быть другое направление), потерь по времени и высоте нет.

2. Пока набираем в потоке мониторить направление и скорость сноса визуально или по лётной программе. Направление определяется точно, а скорость ветра не очень (ветер как правило сильнее, чем снос потока), потерь времени и высоты нет.

3. Крутануть по возможности ровный виточек — другой спирали и лётная программа на навигаторе определит. Достаточно точно, но большая потеря времени и высоты.

4. Заранее точно замерить и знать воздушные скорости своего крыла в разных режимах (балансировочный с отпущенными клевантами, балансировочный с чуть поджатыми клевантами, первая ступень акселя, вторая ступень акселя.) В полёте на переходе можно сделать плавную змейку с поиском максимальной или минимальной скорости по GPS (по ветру/ против ветра) и вычислить ветер Vветра = Vgps +/- Vвоздушная. Не особо точно, малые потери времени и высоты.

Для 4-го способа возможны, наверное, разные приёмчики, хитрости… — делитесь.