Principiile navigatiei - aviatie

PRINCIPIILE NAVIGATIEI - AVIATIE

In cadrul acestei sectiuni se vor urmari modalitatea de determinare a vitezei indicate (IAS), a vitezei corectate (CAS, a vitezei adevarate (TAS) precum si a celorlalte elemente ce intereseaza zborul, cum ar fi capul compas, deriva si influenta vantului asupra avionului in zbor.

Primul element de navigatie care determina directia zborului este drumul avionului. Drumul avionului este unghiul format intre direectia meridianului pe suprafata solului considerat ca directie de referinta si tariectul avionului. In functie de directia de referinta considerata pentru masurare se deoasebesc urmatoarele drumuri:

- Drumul adevarat (DA),'adica drumul format intre directia nord a meridianului geografic si traiect;

- Drumul magnetic (DM) adica unghiul format intre directia nord a meridianului magnetic si traiect;

- Drumul compas (DC) este unghiul format intre directia nord indicata de compas si traiect ;

Capul

Al doilea element de directie este capul de zbor al avionului. Capul de zbor este unghiul format intre directia meridianului considerata ca referinta si direictia axei longitudinale a a­vionului. In functie de directia de referinta considerata pentru masurare se deosebesc ur­matoarele capuri de zbor:

Capul adevarat (CA) se masoara de la directtia nord a meridianului geografic care trece prin punctul de intersectie al verticalei avio­nului cu solul, adica a proiectiei locului avio­nului, pana la prelungirea axei longitudinale a avionului;

Capul magnetic (CM) se masbara de la di­rectia nord a meridianului magnetic care trece prin punctul de pe sol al locului avionului, pana la prelungirea axei longitudinale a avionului;

Relatia intre drumul adevarat si cel magne­tic are la baza declinatia magnetica care reprezinta unghiul format intre directia nord a meridianului geografic si directia nord a me­ridianului magnetic intr-un anumit punct de pe suprafata pamantului. Cand meridianul mag­netic este in dreapta meridianului geografic, declinatia magnetica este pozitiva, iar cand me­ridianul magnetic este in stanga meridianului geografic, declinatia este negativa. Corectia dedinatiei magnetilce este egala cu valoarea declinatiei, dar cu semn schimbat. Unghiul for­mat intre directia nordului magnetic si directia nord indicata de compas se numeste deviatia compasului.

Drum, adevarat si magnetic

Din punct de vedere al navigatiei aeriene:

- de la aerodromul de plecare si pana la cel de destinatie o aeronava se deplaseaza de-a lungul unui itinerar, traiect sau ruta.

- punctul de la aerodromul de plecare sau de langa acesta (origine a masuratorilor si calculelor) se numeste Punct Initial al Traiectului (P.I.T.)

- punctul de la aerodromul de destinatie sau langa acesta (punctul final al masuratorilor) se numeste Punct Final al Traiectului (P.F.T.).

Puncte si linii de navigatie

- linia ce marcheaza traiectul intre P.I.T. si P.F.T. si de-a lungul careia trebuie sa se deplaseze aeronava se numeste Linia Drumului Obligat (L.D.O.).

- linia care marcheaza traiectul de-a lungul caruia se deplaseaza in mod real o aeronava se numeste Linia Drumului Real (L.D.R.).

- unghiul format intre aceste 2 linii se numeste Abatere Laterala Unghiulara (A.L.U.).

- lungimea perpendicularei la LDO dusa de la o aeronava ce se afla pe LDR se numeste  Abatere Laterala Liniara (A.L.L.).

- punctul in care traiectul isi schimba directia poarta denumirea de Punct de Schimbare de Traiect (P.S.T.), iar segmentele traiectului se numesc Tronsoane.

viteza la sol

Viteza de zbor se mai clasifica in:

- viteza de zbor indicata - masurata pe baza presiunii aerodinamice;

- viteza de zbor adevarata - viteza indicata careia i s-au adus corectiile metodice si instrumentale.

La ora actuala, vitezometrele celor mai mul­te avioane moderne sunt construite astfel incat corecteaza permanent viteza in functie de inaltime. La aceste instrumente nu se intro­duce decat corectia instrumentala si in cazuri deosebite corectia pentru temperatura cu inalttimea de zbor. Asadar, ambele viteze trebuie considerate drept viteze indicate.

O metoda pentru calculul vitezei proprii este aceea care foloseste rigla de calcul.

Viteza avionului fata de sol poate fi deter­minata cu ajutorul radarului Doppler, a rada­rului panoramic de bord, a sistemului inertial etc. In afara acestor procedee, viteza fata de sol poate fi determinata grafic prin compunerea vectorilor vitezei proprii si a vantului, in cazul in care se cunoaste viteza si directia vantului.

Viteza vantului

Notiunea de vant se foloseste pentru orice deplasare a masei de aer si in special cand miscarile acesteia sunt orizontale. Masa de aer in miscare exercita o forta de impingere asupra oricarui obiect intalnit, fie ca este static, fie ca este in miscare. Forta de impingere a aerului este proportionala cu viteza de deplasare a masei de aer si cu suprafata de inaintare (sectiunea transversala) a obiectului. Orice obiect liber va fi antrenat de masa de aer in directia de inaintare a acesteia cu o viteza egala cu cea a aerului care se deplaseaza. In caz ca obiectul se afla in miscare, viteza de deplasare a acestuia va fi modificata de viteza de deplasare a masei de aer precum si de va­loarea unghiului format intre directia de ina­intare a obiectului si directia de inaintare a masei de aer. In aceasta situatie se incadreaza zborul aeronavelor. Datorita acestui fapt 'van­tul' in navigatia aeriana intereseaza ca 'direc­tie' si 'viteza'.

Directia vantului se exprima in grade sexa­gesimale si se considera ca 'bate' din afara unui cerc catre centrul acestuia, unde se ga­seste persoana ce efectueaza masuratoarea, sau pilotul care primeste informatia meteorologica despre directia si viteza vantului intr-un anumit loc si la o anumita ora. Viteza vantului se exiprima in unitati de masura liniara: fata de unitati de timp. Astfel, in unele tari din Europa printre care si tara noastra, viteza van­tului se exprima in metri pe secunda sau in kilometri pe ora, in timp ce in Statele Unite ale Americii, Anglia, tarile din Europa de vest in noduri (mile marine pe ora).

Directia si viteza vantului se extrag pentru calculele de navigatie, din buletinul meteorolo­gic pe care pilotul il primeste de la centrul sau statia meteorologica a aeroportului de unde decoleaza. De asemenea, informatii asupra di­rectiei si vitezei vantului la aeroportul unde aterizeaza pilotul Ie primeste de la organele de trafic aeroportuare. Forma in care pilotul pri­meste datele referitoare la vant este : 180°/15 km/h, ceea ce inseamna ca vantuI bate dinspre sud spre nord cu o viteza de 15 km/ora, ceea'ce inseamna ca vantul bate de la est spre vest cu o viteza de 7, m/sec. In tarile in care viteza vantului este exprimata in noduri pilotul va gasi in buletinul meteorolo­gic urmatoarea notare: WV' 270'/12 kts ­vantul bate dinspre vest spre est cu o viteza de 12 noduri.

Determinarea triunghiului vitezelor

Triunghiul de navigatie al vitezelor reprezinta procedeul de baza pentru determinarea elementelor principale de navigatie ale zborului.

Triunghiul de navigatie al vitezelor se compune din 3 vectori:

- vectorul vitezei proprii;

- vectorul vitezei vantului;

- vectorul vitezei fata de sol.

Cunoscand 2 vectori se determina cel de-al treilea si deriva.

Triunghiul de navigatie al vitezelor se poate rezolva grafic, analitic si cu ajutorul calculatoarelor de navigatie sau a oricarei rigle de calcul.

Rezolvarea grafica a triunghiului de navigatie al vitezelor este prezentata in continuare:

Deriva, unghiul de deriva

De obicei se cunosc drumul adevarat DA, viteza proprie adevarata VPA, directia si viteza vantului. Se cere sa se determine deriva (Dv), viteza fata de sol (VS) si capul adevarat (CA).

Se traseaza pe o coala de hartie o scara grafica convenabila care sa cuprinda atat viteza vantului Vv cat si viteza proprie adevarata VPA. Dintr-un punct ales ca origine, 'O', se traseaza linia drumului obligat LDO. In originea aleasa se amplaseaza si vectorul vant la aceeasi scara si anume cu originea vectorului in punctul 'O'. Din varful vectorului vant (punctul A), de regula cu ajutorul unui compas, se traseaza un arc de cerc cu o raza egala cu VPA care se intersecteaza cu LDO. In acest punct de intersectie, B, se amplaseaza un nou vector Vv, cu varful pe LDO. Se uneste punctul de origine 'O' cu originea vectorului vant Vv (punctul C).

S-au obtinut 2 triunghiuri asemenea in care:

AB = OC = VPA

OB = Vs (se masoara pe scara grafica) iar unghiul BOC = Dv se masoara cu raportorul.

Rezolvarea grafica a trunghiului de navigatie al vitezelor

Utilizarea TAS si a vitezei vantului pentru determinarea drumului real

Unghiul format intre linia drumului obligat si directia vantului se numeste unghiul drumului cu vantului (UDV) (masurat invers, devine UVD). El se masoara pe ambele parti ale LDO de la 0^o la 180^o.

Unghiul format intre axa longitudinala a avionului (partea din fata) si directia vantului se numeste unghiul capului cu vantul (UCV) (masurata invers, devine UVC).

UVC va fi intotdeauna mai mic decat UVD cu valoarea derivei.

Exemplu:

DA = 90^o; Vv = 30^o /60 Km/h;

VPA = 240 Km/h

Rezolvand grafic (vezi Fig.N.7.25.), se obtine:

Dv = 11^o; Vs = 220 Km/h;

CA = 79^o; UVD = 60^o;

UVC = 49^o ;

Pentru rezolvarea grafica a triunghiului de navigatie al vitezelor se poate proceda si astfel :

In punctul 'O' de pe LDO se aplica vectorul VPA si Vv

Construind paraleleogramul fortelor se obtine componenta OB care reprezinta VS. Unghiul cuprins intre VPA si VS (Unghiul AOB) este deriva avionului si trebuie masurata cu raportorul.

Calcularea capului si a vitezei la sol

Cunoscand drumul adevarat DA, se poate calcula capul adevarat CA cu ajutorul urmatoarei formule :

CA = DA - (± Dv)

Viteza la sol se obtine masurand pe scara grafica lungimea vectorului OB.

Pentru rezolvarea analitica a triunghiului de navigatie al vitezelor se foloseste Teorema sinusurilor intr-un triunghi oarecare. (vezi Fig.)

a b c

sin a sin ß sin t

Rezolvarea analitica a triunghiului de navigatie al vitezelor

In relatia de mai sus, cunoscand trei elemente, se poate determina cel de-al patrulea. Aceasta relatie se poate aplica si la triunghiul de navigatie al vitezelor. Sunt necesare 2 precizari :

- unghiul adiacent al lui UVD este 180^o-UVD, iar sin (180 ^o -UVD)= sin UVD;

- unghiul opus vectorului VS este UVC. Relatia va deveni:

- VPA Vs Vv

----- ----- --------- = ------------- = ----------

sin(180^o-UVD) sin UVC sin Dv

Pentru exemplul din figura se obtin urmatoarele valori:

UVD = 90^o - 30^o = 60^o

240Km/h 60 Km/h 240 60

----- ----- ---------- = ----- ----- ----- sau ------------ = ---------- de unde:

sin (180^o-60^o)sin Dv    sin 60^o sin Dv

sin Dv = 0,22, rezulta   Dv = 12^o40'.

Vs = 205,5 Km/h;

CA = DA - (Dv) = 90^o - 12 ^o = 78^o.

Cunoscand capul adevarat, prin rezolvarea triunghiului de navigatie al vitezelor se poate afla capul compas.

Cunoscand declinatia magnetica (citita pe harta) si deviatia compasului (citita la bordul aeronavei), capul compas se calculeaza dupa formula:

CC = CA - (± Dm) - (± Dc) - (± Dv)

Estime de timp-ETA

In cadrul activitatii de zbor pentru inceperea activitatii, precum si pentru orice alta activitate, inclusu cea de sosire la daatinatie, se folosesc ore estimate, astfel, conform RACR -RA vom defini:

Ora estimata de plecare de la locul de stationare. Ora estimata la care aeronava va incepe sa se deplaseze cu mijloace proprii in vederea plecarii.

Ora estimata de sosire (ETA). In cazul zborurilor IFR, ora la care se estimeaza ca aeronava va sosi la verticala unui punct desemnat, definit prin referinta la mijloace de navigatie, de la care se intentioneaza initierea unei proceduri de apropiere instrumentale sau daca aerodromul nu are mijloace de navigatie, ora la care aeronava va sosi la verticala aerodromului. In cazul zborurilor VFR, ora la care se estimeaza ca aeronava va sosi la verticala aerodromului.

Ora prevazuta pentru apropiere (EAT). Ora la care serviciile de trafic aerian prevad ca o aeronava, care soseste ca urmare a unei intarzieri, va parasi punctul de asteptare pentru a efectua apropierea pentru aterizare. Ora reala de parasire a punctului de asteptare va depinde de autorizarea ATC pentru apropiere.

Estimele de timp sunt elemente caracteristice si de ajutor in navigatia aeriana, elemente pe baza caruia pilotul estimeaza pe traseu momentul ajungerii la anumite repere caracteristice si care il ajuta la orientare si totodata ii permite sa aprecieze in orice moment timpul pe care trebuie sa il parcurga pentru a ajunge la destinatie, sau eventual la anumite puncte de raport aflate pe traseu.

In cadrul zborului cu efectuarea deplasarii prin navigatie observata, se utilizeaza sistemul, ca functie de viteza de deplasare a aeronavei, sa se traseze pe harta cercuri la anumite distante, astfel ca la parcurgerea unui anumit timp, pilotul trebuie sa se afle in zona de intersectie a unui astfel de cerc, prin acesta functie de reperele caracteristice din zona afla mai usor unde se afla fata de traseu.

Navigatia observata, pozitii, mijloace

In cazul determinarii locului avionului prin orientare din vedere trebuie sa se tina seama de urmatoarele reguli:

a) inainte de aconfrunta harta cu terenul, harta trebuie orientata dupa punctele cardinale, cu ajutorul compasului;

b) orientarea din vedere se combina cu trasarea drumului, pentru a crea posibilitatea de a confrunta harta cu terenul intr-o regiune li­mitata;

c) trebuie retinut ca timpul pentru identificarea reperelor este limitat, mai ales in zborurile la viteze mari; de aceea este nece­sar sa se anticipeze cu aparitia reperelor in campul de vedere, adica sa se cunoasca care reper si din ce directie trebuie sa apara;

d) se identifica in primul rand reperele mari, cele mai caracteris­tice din campul de vedere, iar apoi se trece la identificarea reperelor mai mici, aflate in apropiere sau sub avion;

e) reperele se identifica nu dupa una, ci dupa mai multe particularitati, pentru a nu confunda reperele ce se aseamana intre ele;

f) cea mai buna inaltime pentru recunoasterea reperelor din avion este inaltimea de 2000-5000 m;

g) hartile cele mai freevent intrebuintate pentru orientarea din vedere sunt la scara 1:500 000 si 1:1.000.000. Pentru orientarea se intrebuinteaza harti la seara 1:200 000 si mai mari.

Modul de executare a orientarii la vedere

Complexul actiunilor pilotului in timpul orientarii vizuale cuprinde:

a) trasarea drumului pentru determinarea pe harta a zonei de zbor in care se afla avionul;

b) comparatia acestei zone din harta cu terenul deasupra caruia se exe­cuta zborul, cu scopul de a identifica reperele (naturale si artificiale);

c) determinarea locului avionului.

Cu cat conditiiIe de orientare sunt mai grele, cu atat mai minu­tios trebuie executata trasarea drumului, cu ajutorul indicatorului automat de navigatie sau a compasului, vitezometrului si a crono­metrului, inainte de a trece la confruntarea hartii cu terenul.

Pentru determinarea locului avionului prin orientarea din vedere,

pilotul trebuie sa execute:

determinarea cu ajutorul indicatorului automat de navigatie a zonei in care se afla avionul;

orientarea hartii dupa punctele cardinale;

determinarea locului avionului prin confruntarea zonei determinate pe harta cu terenul deasupra caruia se executa zborul.

Cand nu exista indicator automat de navigatie, pentru orienta­rea din vedere se intrebuinteaza compasul, vitezometrul si cronometrul. In acest caz este necesar sa se execute urmatoarele:

sa se orienteze harta dupa compas;

sa se determine in functie de durata de zbor, distanta de la ultimul reper sigur;

sa se determine pe harta zona in care se afla avionul, in functie de directia de zbor si distanta parcursa;

sa se confrunte acest raion de pe harta cu terenul deasupra caruia se executa zborul, sa se identifice reperele caracteristice si sa se determine locul avionului.

Pentru a determina rapid pe harta locul avionului prin trasarea drumului, pilotul trebuie sa stie sa aprecieze pe harta, din ochi, cu suficienta precizie, directia de zbor si distanta parcursa. Aceasta deprindere a personalului navigant se formeaza in mod sistematic, prin antrenament la sol.     ­

Harta trebuie sa fie orientata dupa punctele cardinale. In timpul zborului, pilotul trebuie sa o aseze astfel incat directia meridianelor ade­varate sa coincida cu directia nord (dupa compasul magnetic). In acest scop, harta se desfasoara astfel incat linia capului adevarat tra­sat imaginar pe harta sa fie paralela cu axul de simetrie al avionului.

Reusita confruntarii hartii cu terenul depinde de vizibilitatea si trasaturile caracteristice ale reperelor.

Confruntarea hartii cu terenul consta in alegerea unuia sau a mai multor repere caracteristice pe harta si identificarea lor pe teren sau invers - alegerea reperelor caracteristice din teren si identificarea lor pe harta.

In cazul cand linia de drum a avionului nu -trece exact la verti­cala reperelor, ci la o distanta oarecare de acestea (doua, trei inaltimi de zbor), locul avionului pe harta se determina prin aprecieri, in functie de reperele identificate.

Pentru identificarea reperelor, pilotul trebuie:

sa recunoasca rapid si fara greseli semnele topografice de pe harta si, in functie de reprezentarea conventionala a terenului, sa-si formeze o imagine justa asupra aspectului adevarat al acestuia, de la inaltimea de zbor respectiva.

sa posede dexteritate de a alege amanunte caracteristice ale terenului, care pot fi identificate usor si sigur pe harta;

in cazul identificarii reperelor caracteristice, care se gasesc la­teral fata de linia de drum, sa stie sa determine locul avionului din ochi sau cu ajutorul gismentului reperelor;

sa stie sa determine cu suficienta precizie distanta pana a reper.

Executarea cu succes a orientarii din vedere in zbor cu avioane moderne de mare viteza care din partea pilotului cunoasterea la perfectie a zonei de zbor.

Pilotul trebuie studieze inainte de toate caracteristicile generale ale reliefului terenului si reperele din teren (reteaua hidrografica, locali­tati, drumuri, vegetatie) in totalitate, care pot fi identificate din zbor.

Dupa ce a stabilit caracteristicile generale ale terenului, pilotul trebuie sa studieze schema dispunerii reperelor liniare si de suprafata in zona de zbor.