Основы воздушной навигации. Введение

1.

Основы воздушной навигации
введение
Воздушная навигация – наука о точном,
надежном и безопасном вождении воздушных
судов из одной точки земной поверхности в
другую.
Самолетовождение - комплекс действий
экипажа самолета и работников службы
движения, направленных на обеспечение
безопасности, наибольшей точности выполнения
полетов по установленным трассам (маршрутам)
и прибытия в пункт назначения в заданное время.

2.

Основные задачи экипажа самолета гражданской
авиации при осуществлении самолетовождения:
• точное выполнение полета по установленной
трассе (маршруту);
• определение навигационных элементов,
необходимых для выполнения полета по
установленному маршруту или поставленной
специальной задачи;
• обеспечение прибытия самолета к пункту
назначения и выполнение посадки на
аэродроме в заданное время;
• обеспечение безопасности полета.

3.

Формы и размеры Земли
Уровенная поверхность – поверхность, во
всех точках перпендикулярная направлению силы
тяжести (отвесной линии).
В качестве сглаженной фигуры Земли разумно
выбрать форму уровенной поверхности,
совпадающей с физической поверхностью в морях и
океанах, где нет неровностей рельефа. Такая фигура
получила название геоида.
Геоид – фигура, образованная уровенной
поверхностью, совпадающей в морях и океанах с их
средней поверхностью.

4.

В районах материков поверхность геоида
проходит под уровнем рельефа местности. Эта
поверхность называется средним уровнем моря, от
которого отсчитывается высота рельефа и другие
высоты.
Рис. Поверхность геоида

5.

В России за начало уровня отсчета высот принято
нулевое деление футштока (мерной линейки),
установленной в Обводном канале г. Кронштадта.
Для удобства навигационных расчетов форму Земли
представляют в виде шара с незначительным сжатием у
полюсов. Этот эллипс имеет следующие размеры:
экваториальный радиус а = 6378 км, полярный радиус b =
6357 км
В воздушной навигации в
большинстве случаях сжатием
Земли пренебрегают и принимают
Землю условно за шар, радиус
которого составляет 6371 км.
Земной элипсоид

6.

Если очень высокая точность решения
навигационных задач не требуется, то Землю можно
рассматривать как сферу.
В этом случае используется нормальная
сферическая система координат, полюсы которой
совпадают с географическими полюсами нашей
планеты, т. е. точками, в которых оси вращения
Земли пересекает ее поверхность. Система
координат на сфере строится с помощью больших
кругов.

7.

Сферические координаты
Большим кругом называется
окружность, образующаяся в
результате сечения сферы
плоскостью, проходящей через
центр Земли.
Экватором называется большой
круг, плоскость которого
перпендикулярна оси вращения
Земли
Меридианом истинным, или
географическим, называется
большой круг, плоскость
которого проходит через ось
вращения Земли.
На земном шаре можно провести бесчисленное количество
меридианов. Все меридианы сходятся у географических полюсов
земли и расходятся к экватору

8.

Начальным меридианом, или нулевым, является
Гринвичский меридиан,
который когда-то проходил через расположенную
вблизи г. Лондона Гринвичскую обсерваторию
(сейчас обсерватория находится в другом месте, но
меридиан сохранился). В XIX в. в разное время в
качестве начального использовались и другие
меридианы (Парижа, острова Ферро в
Атлантическом океане, Пулковской обсерватории
под Петербургом).

9.

Параллелью называется малый
круг, плоскость которого
перпендикулярна оси вращения и
параллельна экватору
Широтой (φ) (географической
широтой) называется угол,
заключенный между плоскостью
экватора и направлением
нормали к земной поверхности в
Сферические координаты
данную точку.
Нормалью называется
Долготой (λ)
перпендикуляр к касательной
(географической долготой)
плоскости в данной точке
называется двугранный угол,
эллипсоида.
заключенный между
плоскостями начального
меридиана и меридиана
данной точки

10.

• Широта отсчитывается от плоскости экватора к
полюсам от 0 до 90° к северу или югу.
• Долгота отсчитывается в обе стороны от начального
меридиана от 0 до 180
. Если данная точка
расположена в восточном полушарии, то долгота
считается восточной, если в западном полушарии –
западной.

11.

• При расчетах по формулам западной и восточной долготе
можно приписывать знаки соответственно «–» и «+» (или
наоборот, как это принято, например, в США).
• Единицами измерения широты и долготы являются угловые
градусы, минуты и секунды, а иногда и их десятичные доли
(десятые, сотые и т. д.).
• За рубежом используются следующие буквенные
обозначения: N (North) – север; S (South) – юг;
Е (East) – восток; W (West) – запад.
Одни и те же значения широты и долготы в документах
аэронавигационной информации при выполнении различных
навигационных расчетов могут быть представлены поразному, например:
47° 23' 12" с.ш. = N47° 23.2' = +47.38667°.
124° 45' 45" з.д. = W124° 45.75' = –124.7625°.

12.

Определение широты и долготы по карте

13.

14.

Расстояния на земной поверхности измеряются в
метрах, километрах, а за рубежам часто и в морских
милях (NM). Величина морской мили соответствует
средней длине одной минуты меридиана.
Согласно решения Международной
географической конференции, в морской и
воздушной навигации принято фиксированное
значение длины морской мили (м. мили).
морская миля (м. миля) = 1852 м.
В Англии и США, кроме морских миль, используют
английскую статную милю (АМ).
1 АМ = 1,6 км.
Высоты измеряются в метрах, за рубежом обычно в
футах. 1 м = 3,2808 фута.

15.

Направления на земной поверхности
Одним из основных элементов в самолетовождении
является направление.
• Целесообразно представлять себе направление не как угол в
общепринятом геометрическом смысле (фигура из двух сторон и
угол между ними), а как некоторый луч, направленный в
пространстве в какую-либо сторону и не обязательно привязанный к
какой-либо точке.
• Основными направлениями в самолетовождении считаются
направления относительно северного направления меридианов
(магнитного, истинного).
• Направление относительно истинного меридиана называют
истинным направлением. Его обозначают углом, который
отсчитывается от северного направления истинного меридиана от 0
до 360º по ходу часовой стрелки.

16.

• Для выполнения полета из одного пункта в
другой, их соединяют на карте линией, которая
называется линией заданного пути (ЛЗП). Чтобы
выполнить полет по ЛЗП, необходимо знать
направление полета, которое определяется
заданным путевым углом.
• Заданный путевой угол – угол, заключенный
между северным направлением меридиана и
линией заданного пути. ЗПУ отсчитывается от
северного направления меридиана до направления
ЛЗП по ходу часовой стрелки от 0 до 360°.

17.

Задание траектории полета
Маршрут полета
Полеты ВС выполняются не произвольно, а по заданным траекториям.
Эти траектории могут быть установлены заранее и опубликованы в
документах аэронавигационной информации, либо оперативно заданы
диспетчером ОВД в полете.
Заданная траектория полета является пространственной линией. Она
задается отдельно в горизонтальной плоскости в виде маршрута полета и в
вертикальной плоскости в виде профиля полета.
Маршрут полета (route) –это ЛЗП, заданная с помощью опорных
точек, над которыми должено пролететь ВС.

18.

ЛЗП между двумя смежными пунктами маршрута является
ортодромией. Каждая такая ортодромия со своим начальным
и конечным пунктом маршрута называется участком
маршрута.
Пункты маршрута на картах обозначаются
кружочками, но иногда они могут обозначаться
треугольниками или звездочками в зависимости от
назначения карты и вида маршрута.
Любой ППМ является концом одного участка и началом
другого, то естьлежит на обеих ЛЗП.
Различают поворотные пункты флай-бай (fly-by) а) и флайовер (fly-over) б).

19.

Из-за погрешностей навигационных средств, воздействия
внешней среды и других факторов ЛФП никогда точно не
совпадает с ЛЗП.
Поэтому для обеспечения безопасного полета ВС выделяется не
просто линия заданного пути (ЛЗП), а коридор воздушном
пространстве, называемый воздушной трассой (ВТ) и
оборудованный средствами навигации
Воздушная трасса (airway) шириной 10 км

20.

Для полетов на малых высотах устанавливают аналогичные,
но более узкие коридоры, называемые местными
воздушными линиями. Воздушные трассы и местные
воздушные линии устанавливаются органами организации
воздушного движения и публикуются в документах
аэронавигационной информации.
Заданный профиль полета – проекция заданной траектории
на вертикальную плоскость, проходящую через развернутый
в прямую линию маршрут полета.
Профиль полета задается указанием, на какой высоте необходимо
пролететь тот или иной пункт маршрута. Изображается профиль полета, как
правило, на схемах захода на посадку в документах аэронавигационной
информации.

21.

Ортодромия и локсодромия
Ортодромией называется дуга большого
круга, являющаяся кратчайшим расстоянием между
двумя точками на поверхности земного шара и
пересекающая меридианы под разными углами
Меридианы и экватор являются
частными случаями ортодромии. Через
любые две точки, не лежащие на
противоположных концах одного и того
же диаметра сферы, можно провести
только одну ортодромию.
Ортодромия
Полет по ортодромии с помощью
магнитного компаса выполнить
нельзя, полет выполняется с
помощью специальных курсовых
приборов – гирополукомпасов.

22.

Локсодромией называется линия, соединяющая
две точки на земной поверхности и пересекающая
меридианы под одним углом.
Постоянный угол, под которым локсодромия
пересекает меридианы, называется
локсодромическим. При полетах по локсодромии ПУ
измеряется по меридиану проходящего через середину
участка пути.
ЛЗП задается в виде ортодромии
Локсодромия

23.

Прокладка локсодромии

24.

Системы координат, применяемые в
воздушной навигации
При работе с наземными и техническими
средствами самолетовождения приходится
использовать различные системы координат,
основными из которых являются
географическая, ортодромная, полярная
системы координат.

25.

• Географические системы координат уже рассмотрены выше.
Достоинством таких систем является то, что они являются
едиными для всей Земли: координаты точки однозначно
определяют ее местоположение. Но они неудобны для
определения местоположения ВС относительно заданной
траектории. Например, зная широту и долготу, невозможно сразу
сказать, находится ВС на ЛЗП или уклонилось от нее.
• Ортодромические системы координат являются
обобщающим случаем сферических координат. Вместо
«настоящих» меридианов и параллелей, как в
географических системах, используются меридианы и
параллели условные, наиболее удобно расположенные
относительно маршрута полета.
В ортодромических системах осями являются две
ортодромии, перпендикулярные друг другу в начале системы
координат. В зависимости от того, как направлены эти оси и где
расположено начало системы координат, различают две их группы:
главноортодромическая и частноортодромическая.

26.

• В полярной системе координат определяются полярные
координаты объекта (самолета, радиостанции, ориентира
и т. д.) относительно какой-либо заранее оговоренной или
подразумеваемой точки (как бы полюса этой системы
координат). Этой точкой обычно бывает радиомаяк или
самолет.
Нельзя говорить о полярных координатах радиомаяка
относительно самого радиомаяка или о координатах
самолета относительно самого себя. Поэтому, когда говорят
о полярных координатах ВС, начало координат
подразумевается в другой точке (обычно, радиомаяке), и
наоборот, полярные координаты радиомаяка могут быть
указаны относительно самолета.

27.

• Координатами в полярной системе являются пеленг и
дальность.
Дальность (D) – расстояние от начала системы
координат до объекта (точки).
Различают наклонную дальность, измеренную по прямой
от радиомаяка до рассматриваемой точки (например, до
МПС) и
горизонтальную, от радиомаяка до точки на земной
поверхности под самолетом, то есть до МС.
• Наклонная дальность всегда больше горизонтальной, а
совпадает с ней, когда рассматриваемая точка (например,
самолет) находится на поверхности земли. Наклонная
дальность непосредственно измеряется
радионавигационными системами. Горизонтальная
дальность используется для определения МС на карте.

28.

• Пеленг – угол в горизонтальной плоскости между
направлением, принятым за начало отсчета и направлением на
объект. Пеленг отсчитывается по часовой стрелке и
измеряется от 0 до 360°.
Если объект находится к северу, его пеленг составляет 0°,
если к востоку – 90°, к югу – 180°, а к западу – 270°.
• Часто вместо специфического навигационного термина
«пеленг» используется общепринятое (например, в географии)
слово «азимут».