Jak mohou piloti létat uvnitř mraku?

Když letadla létají v oblacích, létají pod “ nástrojovými pravidly “ Nezáleží na tom, zda je viditelnost snížena (v noci) nebo zcela blokována (v hustém mraku), tento způsob létání jednoduše předpokládá, že posádka nemá žádnou vnější vizuální referenci, letí pouze pomocí indikací daných palubními přístroji .

Následující krátké video ukazuje situaci, se kterou se často setkáváme, že posádka předtím nic neviděla aby byli tak blízko k zemi, téměř přistáli.

^{Přistání bez viditelnosti, zdroj: YouTube .}

Po problému nahrazení externích referencí bylo vyřešeno, dalším nejdůležitějším problémem je bezpečný odstup od ostatních letadel. Aby se zabránilo kolizím, jsou piloti podporováni řízením letového provozu (ATC) ze země. ATC určuje polohu a nadmořskou výšku letadla na základě palubního odpovídače. ATC vydává vhodné informace a pokyny pro piloty, aby udržel oddělené letadlo.

Pokud ATC nedokáže oddělit letadlo, jsou komerční letadla vybavena bezpečnostní sítí: V krajním případě jsou blízká letadla vybavená transpondérem detekován a zabráněn palubním systémem pro předcházení kolizím. I když je tento systém účinný, jsou-li zapojena pouze 2 nebo 3 letadla, únikový manévr musí být proveden rychle a může být proto dostatečně ostrý, aby nedošlo ke zranění pasažéra. To nefunguje, pokud ostatní letadla nejsou vybavena transpondérem, ale všechna komerční letadla mají takové vybavení podle předpisů.

Všechna velká dopravní letadla, která známe, létají podle pravidel přístroje, bez ohledu na počasí, nebo denní čas. Na několika drahách však lze přistání provést krouživým manévrem (nebo manévrem kruh-země), ve kterém se posádka přiblíží k dráze pomocí instrumentálního vedení který je přerušen před přistáním (obvykle proto, že navádění je navrženo pro jinou dráhu), takže posádka zůstává pod vizuálními pravidly až do přistání (je známo, že takové manévry jsou nebezpečnější ).

Kvůli úplnosti může být přes cloudovou vrstvu povolen speciální druh vizuálního letu, VFR Over The Top . , během horní části letu, kde je vidět horizont a další letadla.

---

1. Technické aspekty létání podle přístrojů

Je technicky možné létat v oblacích, mlze, sněhu, v noci atd., Ale tento typ letu je regulován, vyžaduje technické prvky jak v letadle, tak na pozemní a povinné doplňkové školení pro pilota.

Zdravý rozum a regulace vyžadují, aby pilot byl kdykoli schopen:

• a / Udržovat bezpečný postoj letadla (zachování letových podmínek),
• b / vyhýbat se překážkám a jiným letadlům (prevence kolizí),
• c / najít cestu na přistávací letiště (navigace).
• d / Vím, kde jsou (povědomí o poloze),

Létání bez viditelnosti v zásadě znamená vědět, jak tyto úkoly provádět, aniž bychom se dívali ven z kokpitu.

Odpověď: Zachovat bezpečný přístup

Jednou z hlavních referencí, které pilot potřebuje, je horizont Když je horizont neviditelný, umělý horizont reprodukuje vodorovnou plochu ne pomocí gyroskopu. Tento přístroj indikuje, zda je letadlo nakloněno nebo nakloněno.

Pokud jde o nadmořskou výšku a rychlost, pro vizuální i přístrojové létání se používají stejné přístroje: barometrický výškoměr a rychloměr.

^{Hlavní nástroje, tradiční prezentace.Zdroj: Letadlový smrk}

Obrázek výše (zleva doprava, shora dolů):

• rychlost , postoj (umělý horizont), nadmořská výška ,
• ukazatel směru , nadpis , svislá rychlost

^{Stejné přístroje na primárním elektronickém letovém displeji A330. Zdroj}

Uvědomování si postoje letadla bez vnějších vizuálních stop není přirozené a obtížnější, než se obvykle očekávalo. V roce 1954 proběhla slavná studie ( experiment otočení o 180 stupňů , Bryan, Stonecipher, Aron), která ukázala, že pilot není vyškolen na let s přístroji ztratí kontrolu nad letadlem v průměru, pokud dojde ke ztrátě externích referencí.

B: Prevence kolize

Jak již bylo zmíněno, službu prevence kolizí poskytuje rádio ze země. Letadlo letící bez viditelnosti je od všech ostatních letadel odděleno leteckými regulátory (ATC). Přesný typ poskytované separace se liší podle kategorie vzdušného prostoru, zejména když chybí radarové pokrytí, např. při letu nad oceány. Pro země EU viz Klasifikace vzdušného prostoru na SKYbrary.

Civilní ATC určuje polohu a nadmořskou výšku letadla dotazem transpondér na palubě letadla, ze země. Pokud by transpondér letadla nespolupracoval, mohla by mít ATC přístup k primárnímu radaru a provádět tradiční měření ozvěny, které je méně přesné. Primární radarové stanice jsou obvykle provozovány armádou.

^{Typická místnost ATC, zdroj: Naučte se létat zde}

• Viz také Co je TRACON? pro úplný popis velínů v USA.

ATC je rozhodně obtížný čtyřrozměrný úkol prováděný pomocí 2D displejů. Dochází k chybám, většinou jsou opraveny v čase. Na obrázku níže VRG231 sestupuje z FL370, zatímco čelní a stoupající DCA337 je přes FL262. ATC vyhodnotí, že přejdou bezpečně, ale přehlíží užší XCM3018 blížící se zprava na FL360 (více podrobností na SKYbrary ).

^{Ztráta podmínek separace: VRG231 klesá . ATC zohledňuje DCA337, ale přehlíží XCM3018, zdroj}

Pro skutečná letadla v okolí lze použít další palubní vybavení detekce. Takový systém pro prevenci kolizí, známý jako ( TCAS nebo ACAS ), detekuje letadla vybavená transpondéry, obvykle pouze v okruhu několika minut, pomocí techniky podobné dotazování ATC . TCAS může navíc pilotům poskytovat koordinovaná doporučení pro řešení konfliktů, aby se zvýšila separace a zabránilo kolizi.

^{B737 TCAS (polohy TA / RA na panelu transpondéru). Zdroj}

C: Navigace :

Po dvou prvních úkolech posádky (letadlo v bezpečném letu a nebezpečí kolize pod kontrolou) je čas podívat se na to, jak může posádka dosáhnout cíle .

Navigační rádiové pomůcky jsou umístěny na důležitých místech na zemi a využívají je palubní přístroje. Dnes obsahují VOR (stanovení relativního ložiska) a DME (určení vzdálenosti) pro navigaci na letiště, z něj a mezi letišti. NDB se stále používají, ale jejich vyřazování z provozu začalo po celém světě, používají se jako dálkové a nepřesné VOR.

Výňatek z Pěkné letiště (LFMN, Francie) dokumentace pro odlety z dráhy 04. Všimněte si, jak se VOR (zelené kroužky) a NDB (purpurové) používají jako body na trase. NIZ VOR-DME se používá jako reference pro relativní směr a vzdálenost (zelené hvězdy).

^Zdroj

Vesmírné rádiové pomůcky, jmenovitě GNSS (USA GPS, EU Galileo, Russian Glonass …) doplňují nebo nahrazují pozemní pomůcky pro provoz (pozemní pomůcky se stále používají a vyžadují předpisy).Například stejné odlety z Nice pomocí Precision Area Navigation (P-RNAV) využívající GNSS, inerciální a pozemní pomůcky k získání přesné kombinované polohy:

^{Trasové body neodkazují na žádnou pozemní pomoc, ale jsou definovány jejich souřadnicemi v databázi systému řízení letu. Stejný zdroj}

Manuální nebo automatické přistání lze provést s vedením ILS (nástroj přistávací systém), což je rádiový maják, který lze sledovat správným směrem a správným sklonem:

^{Princip ILS (purpurové stopy zobrazené na pilotním panelu)}

Jak jste si možná všimli, na rozdíl od trvalé víry, piloti při navigaci se nespoléhejte na ATC (výjimkou by bylo, když pilot ztratil všechny instrumentální reference. ATC může být obvykle schopen poskytnout polohu, pokud je transpondér stále funkční).

Ve vzdušném prostoru terminálu s rušným provozem , obvykle kolem velkých letišť, role ATC je rozšířena. Zaprvé, riziko kolize je velké a letiště jsou v hustě osídlených oblastech, letadla musí sledovat omezenější cesty, operátoři ATC tyto dráhy neustále sledují a v případě potřeby požadují opravy od pilotů. ru Vždy jsou omezené zdroje, příletová letadla (a do určité míry odlétající letadla) musí být sekvenována (např. úpravou jejich rychlosti) do řádných a hustých přistávacích front.

D: Povědomí o poloze

Aktuální horizontální poloha byla stanovena po dlouhou dobu pomocí VOR a DME a geometrie: úhel-úhel (aka triangulace) nebo rovnice úhlové vzdálenosti.

Větší letadla také používala setrvačné plošiny , které jsou schopny poskytnout nejen aktuální polohu, ale také směr, pozemní rychlost a nejvíce jedinečně zrychlení, rychlost otáčení a postoj (ze kterého úhel útoku lze získat).

Dnes jsou tyto technologie doplněny o GNSS, který je schopen poskytnout aktuální polohu a nadmořskou výšku.

Inerciální platformy se stále používají pro jejich kompletní nezávislost na jakémkoli externím zdroji a jejich přesnost, která je v krátké době lepší než GNSS. Jejich velkou výhodou je, že se neustále unášejí a musí se v určitých intervalech resetovat (např. Pomocí dat GNSS). Aby bylo možné využít všeho, co je k dispozici, jsou zdroje často smíšeny, aby poskytovaly vážené hodnoty a křížovou kontrolu (k tomu přidejte senzory vzduchu poskytující údaje o nadmořské výšce a rychlosti letu).

^{B737 Fight Management Stránka počítače zobrazující aktuální pozici podle několika senzorů. Zdroj}

Letadla jsou také vybavena detekcí země, aby se zabránilo tzv. “ CFIT „, řízený let do terénu . Tento senzor je založen na palubním radaru a uložených mapách a zobrazuje pozemní překážky kolem. Používá se pro horizontální monitorování (kopce, hory) i vertikální monitorování (blízkost země při přistání). Takové systémy jsou známé jako EGPWS, vylepšený systém varování před blízkostí země. . Varují piloty hlasitými upozorněními, např. “ Terén! Terén, vytáhněte! „.

^{Zobrazení VSD / EGPWS na letadlech Boeing, zdroj}

---

2. Hledisko regulace

Podmínky viditelnosti jsou stanoveny buď jako vizuální (dobrá viditelnost), nebo podle přístrojů (nedostatečná viditelnost) a při létání existují dvě sady pravidel (vizuální a přístrojová). Létání v podmínkách podle přístrojů vyžaduje podle předpisů provedení letu podle pravidel podle přístrojů.

Létání pouze s odkazem na přístroje vyžaduje:

• Pilot absolvoval náležitý výcvik,
• Specifické vybavení je k dispozici v letadle a na zemi je
• ATC zajištěno ze země.

VMC vs. IMC

Existuje sada minimálních podmínek pro prohlášení, že vnější prostředí je viditelné: tyto podmínky jsou známé jako Vizuální meteorologické podmínky (VMC).

Pokud není dosaženo VMC, jsou podmínky považovány za IMC, pro Přístrojové meteorologické podmínky .

Kritéria VMC závisí na zemích a vzdušném prostoru, ačkoli ICAO poskytuje mezinárodní doporučení, např.ve Francii obecně:

• Minimální horizontální viditelnost 5 km (8 km nad FL100).
• Minimální vzdálenost k oblakům: Horizontálně 1,5 km, vertikálně 1000 ft.

VFR vs. IFR

Jakýkoli let musí být proveden pod jedním ze dvou existujících sad pravidel:

• Visual Flight Rules (VFR)
• Pravidla letu podle přístrojů (IFR).

Pravidla, která je třeba dodržovat, jsou diktována regulací a jsou přímo závislá na meteorologických podmínkách.

• Ve VMC je povolen let VFR i IFR.

• V IMC je povolen pouze let IFR, pilot musí být kvalifikován k provádění IFR a letadlo musí být certifikováno pro IFR.

Související:

• Prostorová dezorientace , která může vést k létat vzhůru nohama , aniž by o tom věděla. Související školení .

Piloti, kteří vědomě létají v oblacích, budou podléhat IFR (pravidla letu podle přístrojů) a budou mít kontakt s řízením dopravy, aby se drželi dál od ostatních letadel. Pokud náhodou skončíte v oblaku, standardním postupem je otočit se o 180 ° při zachování stejné výšky a pokračovat až do oblaku (nebo přejít na IFR).

Pilot v oblaku ne “ Nespoléhejte na to, co vidí venku, a místo toho se díváte na své nástroje .

zdroj wikipedia

Jsou v pořadí: zobrazení rychlosti letu, umělý horizont, zobrazení nadmořské výšky, koordinátor otočení, směr ( kompas) a vertikální rychlost.

Pro tyto informace existuje jiné rozložení:

Se stejným rozložením, rychlost letu vlevo, horizont uprostřed, nadmořská výška vpravo a směr dole.

Zde jsou některé velmi dobře napsané a úplné odpovědi. Rád bych také nabídl svůj vlastní pohled a kontext v této věci. Moderní letadlo IFR bude mít 2 sady letových přístrojů: (1) primární a (2) sekundární, a ty se výrazně liší. Toto je důležitý bod, který nelze přehlédnout. Při tréninku je to zdůrazněno. Máme velké štěstí z dnešní technologie a vždy tomu tak nebylo.

Jako pilot amerického námořnictva jsme strávili hodiny simulátory procvičováním postupů IFR při řešení mimořádných událostí. Chci zdůraznit, že tyto lety byly navrženy tak, aby nám pomohly zaměřit se na 2 důležité aspekty: (1) let v oblacích nebo jiné podmínky za nízké viditelnosti, zatímco (2) úspěšné zvládání mimořádných událostí v tomto náročném prostředí. Rád bych uvedl několik dalších jemnějších bodů.

Možná by nás to nenapadlo, ale člověk může létat VFR bez obzoru a v tomto případě pilot dělá trochu obojí. Strávil jsem spoustu času létáním nad Středozemním mořem. Zejména v letních měsících, kdy se opar a moře spojily a umožnily zmizení obzoru. Vzpomínám si, že to platí zvláště nad 5 000 ft AGL. Během těchto měsíců by i hvězdná noc mohla být dezorientující. Světla lodí na vodě se mohla pilotovi jevit jako hvězdy, které se poté změnily tam, kde byl v jejich očích horizont.

I s našimi moderními navigačními systémy může být IFR let velmi obtížný, dokonce pro někoho, kdo má spoustu zkušeností. V jednu výše popsanou středomořskou noc se vedení sekce dezorientovalo a začalo pomalu sestupnou spirálu. Může to vyžadovat hodně disciplíny, abychom věřili tomu, co vám říkají vaše nástroje, když vaše tělo křičí něco jiného u vás. Občas tělo vyhraje. I když ho jeho křídlo vyzvalo, aby vyrovnal svá křídla, pilot nakonec letěl do moře.

Simulátory nám pomohly trénovat spoléhání se na nástroje a současně řešit rozptylování různých nouzových situací v kokpitu.Nejlepší simulátor, který jsem měl, byl dobře naplánován a proveden Čarodějem ze země Oz. Spustil ovládání simulátoru. Začalo to mírným blikáním měřidla oleje při spuštění, narazilo na zhoršující se počasí ve vzduchu, s více problémy s motorem a částečnou elektrickou poruchou. Nakonec jsem byl omezen na používání tlakových nástrojů.

Navigační systém, se kterým jsem letěl, se nazýval Inertial Navigation Systems (INS) a získal svůj vstup z gyroskopů, které udržovaly orientaci osy z jejich rotačního pohybu. Indikátor primárního postoje byl velmi citlivý, bez znatelné prodlevy mezi změnami dráhy letu a odpovědí z INS. S dobrým primárním indikátorem polohy a dalšími nástroji, které nejsou citlivé na tlak, např. radarový výškoměr, je relativně snadné udržovat řízený let. Pokud by však INS selhal, byla to celá jiná míčová hra.

Při selhání INS nám zůstaly sekundární nástroje. Tento klastr se skládal z malého pohotovostního ukazatele polohy a následujících tlakových nástrojů: výškoměr, vertikální indikátor rychlosti (VSI) a indikátor rychlosti. Nakonec tu byla otočná jehla a pohotovostní kompas. Létání na tlakových přístrojích v podmínkách IFR je velmi náročné kvůli značnému zpoždění mezi tím, co přístroje zobrazují, a skutečnou dráhou letu letadla. VSI byl nejcitlivější a indikátor nadmořské výšky byl nejméně citlivý. Dalo by se snadno zjistit, že „honí“ své jehly v boji za kontrolu negativní zpětné vazby.

Takže existují primární letové přístroje a sekundární letové přístroje. Díky vysoké spolehlivosti dnešních systémů avioniky naštěstí nemusíme trávit mnoho času sekundárními přístroji.

Uprostřed nástroje je velký primární postoj v indikátoru a pod ním kompas. Pohotovostní kompas je obtížné vidět, ale nachází se těsně nad štítem proti oslnění na pravé straně. Kolem 7 až 8 hodin přímo vlevo od primárního ukazatele polohy je pohotovostní ukazatel polohy. Nad tím je indikátor Mach / vzdušné rychlosti, tlakový výškoměr a nahoře radarový výškoměr. Jen nalevo od těchto nástroje, a trochu menší, můžete rozeznat shora dolů, indikátor úhlu náběhu, VSI a akcelerometr.

A tak jsem se ocitl v Ground Controlled Approach v mém bingo poli, na sekundárních letových přístrojích, s ochabujícím motorem, na minimu. Asi 800 stop nařídil Čaroděj ze země Oz výstražné světlo ohně a krátce poté následoval katastrofický výpadek motoru. Nedostal jsem se dostatečně rychle k vyhození.

V té době jsem měl souseda, který byl pilotem v první světové válce. Seděli jsme kolem a já jsem mu vyprávěl o letu simulátoru a vtipně si stěžoval na to, jak na mě jeden po druhém selhal nástroje. , když mě zastavil svým smíchem a řekl: „Synu, když jsme se ocitli v oblaku w Letěli jsme s jednou rukou jemně zvedl tužku před naším obličejem v otevřeném kokpitu a druhou rukou držel hůl. „

Komentáře

• poslední odstavec – zní v podstatě jako zde uvedený princip – wrightstories.com/wrights-develop-automatic-stabilizer

Ve zprávách o letectví z první světové války někdy čteme o pilotech, kteří delší dobu operovali v oblacích. Napíná důvěryhodnost, když si myslíme, že to bylo ve skutečnosti možné s primitivním přístrojem času.

Je velmi obtížné udržet kontrolu nad letounem nebo kluzákem v oblaku bez alespoň jednoho gyroskopického nástroje, který by naznačoval ať už je letadlo na úrovni křídel nebo nakloněno. Pamatujte, že ztráta kontroly není jen navigační problém – je velmi snadné přetáhnout letadlo a způsobit jeho rozpad tím, že omylem vstoupíte do prudké zatáčky nebo se ponoříte do mraku.

Zatímco většina moderní letadla mají přístroj s umělým horizontem (ukazatelem polohy), je možné udržet kontrolu nad letadlem v oblaku pomocí ukazatele rychlosti otáčení a žádného jiného gyroskopického nástroje. V moderních pojmech se tomu říká “ částečný panel “ létání.

Byl vytvořen první gyroskopický indikátor rychlosti otáčení v roce 1917. Charles Lindbergh letěl se svým letounem Ryan NYP “ Spirit of St. Louis “ přes Atlantský oceán v roce 1927 a byl v oblacích po delší dobu s indikátorem rychlosti otáčení jako jediným gyroskopickým nástrojem. Ryan NYP měl také “ zemní indukční kompas „, který poskytuje vynikající výkon za letu na standardní magnetický kompas.Jimmy Doolittle byl jedním z průkopníků slepého létání, uskutečnil první let, který byl úplně slepý od vzletu po přistání v roce 1929 .

Kluzák piloti často letěli v oblacích delší dobu pomocí ukazatele rychlosti otáčení jako jediného gyroskopického nástroje. Existuje několik specializovaných magnetických kompasů určených pro létání v oblacích částečných panelů v kluzácích, které snížily úspěšnost známých chyb, kterými trpí více konvenčních magnetických kompasů při otáčení letu . Jedním z takových kompasů je Cookův kompas, který lze ručně upravit tak, aby odpovídal úhlu náklonu, který má pilot v zatáčce zachovat. Dalším takovým kompasem je Bohliho kompas, jehož jehla je navržena tak, aby existovala v úplném trojrozměrném vyrovnání s magnetickým polem Země, takže chyby otáčení jsou téměř úplně vyloučeny, protože kluzák a pouzdro kompasu se volně otáčejí kolem jehly. Bohliho kompas je navržen tak, aby poskytoval stejné informace jako umělý horizont (indikátor polohy), i když způsobem, který je mnohem méně intuitivní k interpretaci. Také nedostatek chyb při otáčení umožňuje pilotovi použít informace o směru z kompasu do systematicky upravovat jeho tepelné kruhy, aby vycentroval nejlepší část výtahu při kroužení v oblacích.

Odkaz na pdf “ Air Force “ článek časopisu o průkopnickém slepém letu Doolittle v roce 1929

Odkaz na pdf příručky k Bohliho kompasu

Obrázek Bohliho kompasu:

Jak uvádějí jiné plakáty létání v oblacích a skrz mraky je považováno za přístrojové meteorologické podmínky (IMC), tj. když je let prováděn pouze s odkazem na přístroje. Let musí být proveden v souladu s pravidly letu podle přístrojů (IFR). V řízeném vzdušném prostoru to vyžaduje vyplnění letového plánu IFR a získání povolení k jeho letu z řízení letového provozu (ATC). Při letu podle letového plánu IFR zůstanete v neustálém rádiovém kontaktu se zařízeními ATC, zatímco budete ve vzduchu v řízeném vzdušném prostoru pro oddělení provozu.

Mraky samy o sobě nejsou nebezpečné proletět, ale mohou uvnitř obsahovat nebezpečné počasí jako jsou například bouřky / kumulonimbus, námraza a turbulence. Někdy vnější tvary mraků, jako je tyčící se kumulonimbus, naznačují bouřky před sebou nebo lentikulární altocumulus může naznačovat silnou turbulenci uvnitř nebo v jeho blízkosti. Zákon vyžaduje, aby pilot před letem IFR absolvoval instruktáž o počasí, aby určil vývoj povětrnostních podmínek a v prostředí terminálu lépe připravil letový plán a uvědomil si meteorologická nebezpečí.

Zatímco let lze bezpečně uskutečnit skrz mraky, přiblížení a přistání nemusí, až na několik málo výjimek, jak již bylo dříve diskutováno. Přístupy podle přístrojů mají specifický minimální strop a viditelnost, které je třeba dodržovat. Pokud pilot nevidí prostředí dráhy, které splňuje zveřejněná minima viditelnosti v místě nezdařeného přiblížení nebo nadmořské výšce rozhodnutí, musí přerušit pokus o přistání a letět příslušnými postupy pro nezdařené přiblížení pro toto přiblížení. Za podmínek nulové viditelnosti mohou přistávat pouze speciálně vycvičené posádky letící konkrétně vybaveným letadlem na letiště vybavená pro zvládnutí přistání spojeného autopilota na základě konkrétních postupů přiblížení podle přístrojů.