Nawigacja – UL

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.

Nawigacja lotnicza cz. 1 film

Nawigacja lotnicza cz. 2 film

Mapy

Odwzorowania kartograficzne

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

Magnetyzm ziemski

Inklinacja magnetyczna

Deklinacja magnetyczna

Dewiacja busoli magnetycznej

Czas i jego rodzaje

Doba słoneczna – czas, który upłynie pomiędzy dwoma górowaniami słońca. Przyjmuje się, że jest to stała i wynosi 24h.

Czas strefowy

Świt

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.

Obliczenia nawigacyjne – film

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

Ciśnienie QNH QFE QNE

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.

Radar SSR link

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.