Nawigacja lotnicza
Podstawy nawigacji
Istotą i jednocześnie zadaniem nawigacji lotniczej jest prowadzenie statku powietrznego w sposób kontrolowany po wyznaczonej wcześniej trajektorii z punktu A do punktu B lub z punktu A do A.
Nawigację dzielimy na nawigację ogólną i szczegółową.
Nawigacja ogólna polega na kontrolowaniu trajektorii lotu w taki sposób, że pilot wie, że pozycja geograficzna SP mniej więcej zgadza się z założoną trajektorią.
Z reguły będzie to korytarz o wymiarach +/-5km w płaszczyźnie poziomej i +/-150m w płaszczyźnie pionowej od pierwotnych założeń nawigacyjnych.
W czasie prowadzenia nawigacji ogólnej pilot ma wiedzieć „że lot przebiega prawidłowo i mniej więcej wiedzieć gdzie znajduje się samolot”.
Czyli będzie to – 5km na wschód od Gliwic, 10km na południe od Bielska Białej etc. etc. etc.
W ten sposób możemy (choć nie zawsze) prowadzić nawigację na trasie.
Nawigacji szczegółowa natomiast wymaga od pilota precyzyjnego śledzenia pozycji SP.
Czyli będzie to – nad elektrownią Jaworzno, nad marketami 3 stawy, nad wschodnim krańcem Jeziora Goczałkowickiego.
Mapy
Mapy lotnicze
Mapy lotnicze to specyficzny rodzaj map, który łączy w sobie zarówno mapę terenu jak i mapę przestrzeni powietrznej.
W chwili obecnej w Polsce nie jest dostępna żadna mapa do lotów VFR z prawdziwego zdarzenia.
Natomiast złożoność przestrzeni powietrznej jest w wielu miejscach już tak duża, że nawigowanie za pomocą mapy, stopera i kompasu jest bardzo trudne. Należy o tym pamiętać ponieważ nawet chwilowa utrata orientacji geograficznej może pociągnąć za sobą szereg poważnych konsekwencji formalno-prawnych.
Magnetyzm i busola
Czas i jego rodzaje
Doba słoneczna – czas, który upłynie pomiędzy dwoma górowaniami słońca. Przyjmuje się, że jest to stała i wynosi 24h.
Nawigacja zliczeniowa
Nawigacja zliczeniowa polega na określaniu pozycji statku powietrznego na podstawie obliczenia przebytej drogi od ostatnie obserwowanej (ustalonej) pozycji.
Obliczenia dokonujemy na podstawie kursu statku powietrznego i czasu lotu na danym odcinku uwzględniając poprawki na wiatr oraz błędy busoli magnetycznej.
Im szybszy samolot w stosunku do prędkości wiatru tym mniejszy jego wpływ na pozycję samolotu, a co za tym idzie na obliczenia nawigacyjne.
Prędkości IAS, CAS, TAS ora ETA
IAS – indicated air speed. Jest to wskazanie prędkości odczytane z prędkościomierza.
CAS – calibrated air speed. Jest to prędkość kalibrowana czyli prędkość poprawiona o poprawkę prędkości samolotu. Są to najczęściej tabele poprawek
Na urządzeniach EFIS najczęściej jest wyświetlana prędkość CAS, a tabela poprawek zawarta jest w bazie danych urządzenia.
TAS – true air speed. Jest to prędkość rzeczywista czyli prędkość uwzględniająca poprawkę na wysokość lotu i temperaturę powietrza.
GS – ground speed – jest to prędkość SP względem ziemi obliczona na podstawie TAS z uwzględnieniem wpływu wiatru.
Urządzenia EFIS same obliczają GS na podstawie TAS i poprawki na wiatr. Poprawka na wiatr jest obliczana na podstawie kursu pobieranego z czujnika pola magnetycznego Ziemi oraz rzeczywistej trajektorii samolotu pobieranej z odbiornika nawigacji satelitarnej GPS.
ETA – estimated time of arrival jest to szacowany czas przylotu obliczony na podstawie prędkości GS i rzeczywistej odległości w terenie w linii prostej.
Nawigacyjny trójkąt prędkości
Nawigacyjny trójkąt prędkości prezentuje zależności pomiędzy kursem samolotu, wpływem wiatru oraz wpływem błędów kompasu magnetycznego.
Problem utrzymania i nietrzymania zadanego kursu.
Popularne w lotnictwie busole magnetyczne np. KI-13 są niewielkich rozmiarów. Ich najmniejsza podziałka wynosi 5 stopni kątowych.
Ze zwykłych zależności matematycznych w trójkącie prostokątnym łatwo obliczyć, że na odległości 100km błąd rzędu 5 stopni kątowych wyniesie 8,75km w terenie czyli prawie 9km.
Odcinek 100km nowoczesny samolot ultralekki pokonuje w ciągu około 30 minut.
Zatem w warunkach granicznych przy widzialności 5km możemy minąć nasz punkt zwrotny bądź lotnisko docelowe.
Ciśnienie i nastawianie wysokościomierzy
Ciśnienie QFE – nastaw wg ciśnienia lokalnego na danym lotnisku
Ciśnienie QNH – nastaw wg ciśnienia względem średniego poziomu morza
Ciśnienie QNE – nastaw na Flight Level wg ciśnienia standardowego 1013hPa/760mmHg
Procedury w przypadku utraty orientacji geograficznej
Przyczyny utraty orientacji geograficznej
- Do utraty orientacji geograficznej dochodzi najczęściej przez nietrzymanie kursu.
Jeśli pilot tylko bardzo precyzyjnie trzyma kurs z obliczoną poprawką praktycznie zawsze doleci w okolice punktu docelowego. - Złe warunki atmosferyczne bądź drastyczne pogorszenie się pogody
- Brak koncentracji i zmęczenie pilota
- Nonszalanckie traktowanie mapy jako zbędnego przedmiotu i brak umiejętności wykonywania lotów nawigacyjnych bez potrzeby używania odbiorników GPS
- Brak wiedzy na temat błędnych wskazań pozycji przez odbiorniki GPS, przyczyn utraty sygnału z satelitów, problemach informatycznych odbiornika oraz zakłóceniach sygnału z sektora kosmicznego systemów nawigacji satelitarnej
Procedura w przypadku utraty orientacji geograficznej.
- zachować spokój
- odszukać charakterystyczne obiekty w terenie i spróbować odnaleźć je na mapie
- jeśli w/w czynności nic nie pomogły można spróbować skorzystać z nawigacji w telefonie komórkowym
UWAGA – system A-GPS działa tylko gdy telefon jest w zasięgu BTS’ów - jeśli nie jesteśmy w stanie namierzyć się za pomocą telefonu bądź innego odbiornika GPS należy wznieść się na minimum 1000m nad teren i wywołać sektor informacji powietrznej FIS np. Kraków INFO i poprosić o podanie pozycji na podstawie transpondera
- gdy odzew transpondera jest zbyt słaby operator radaru może z reguły „podświetlić” nasz samolot czyli zawęzić wiązkę radaru pierwotnegoJeżeli próby wznowienia orientacji geograficznej nadal nie dają rezultatu należy wybrać jak najbardziej dogodne miejsce do lądowania i wykonać lądowanie zapobiegawcze.
Systemy nawigacji satelitarnej GPS, Glonass, Beidou
Systemy nawigacji satelitarnej wykorzystują triangulację do określenia położenia odbiornika.
Odbiornik oblicza odległość do minimum 3 satelitów z których jest odbierany sygnał i na tej podstawie wyliczane są współrzędne geograficzne oraz np. wektor prędkości.
Jeśli odbiornik będzie odbierał sygnał z minimum 4 satelitów będzie także możliwe określenie wysokości.
Opis działania systemu GPS – film
Czynniki wpływające na dokładność określania położenia
- możliwość odbierania sygnału z jak największej ilości satelitów
im więcej satelitów „widzi” odbiornik tym większa dokładność - tłumienie sygnału przez atmosferę oraz grube chmury o dużej zawartości wody
- jonizacja atmosfery wpływająca na tłumienie sygnału
- zasłonięcie anteny odbiornika
- zakłócenia radioelektryczne pochodzące z samolotu i urządzeń naziemnych
- błędy informatyczne i zawieszanie się odbiornika
Transponder
Transponder jest składnikiem systemu radar pierwotny (naziemny) – radar wtórny (transponder statku powietrznego).
Działanie systemu opiera się na odbieraniu przez transponder sygnału radaru pierwotnego, a następnie odsyłaniu informacji zwrotnej.
Operator radaru lub kontroler widzi na wskaźniku radaru pozycję samolotu analogicznie jak w przypadku radaru pierwotnego.
Jednak zaletą tego systemu jest brak konieczności posiadania radaru operującego w płaszczyźnie pionowe i poziomej.
Dodatkowo w modzie S można przesyłać różne informacje np. znaki samolotu czy numer lotu.
System ADS-B
System ADS-B stworzono do poprawy bezpieczeństwa lotów. Jego działanie opiera się na przesyłaniu własnej pozycji i wysokości statku powietrznego i jednoczesnym odbieraniu sygnału od innych SP wyposażonych w ten system.
Dzięki temu na ekranie EFIS bądź prostym wyświetlaczu prezentowane są informacje o zbliżających się innych SP oraz ostrzeżenia o kursach kolizyjnych na tej samej wysokości.
Obraz na wyświetlaczu EFIS jest podobny do widoku ekranu radaru.
System jest względnie tani i świetnie sprawdza się w przypadku samolotów UL.
