Hvordan kan piloter flyve inde i en sky?

Når fly flyver inden for skyer, flyver de under ” instrumentregler ” . Det betyder ikke noget, om udsynet er nedsat (om natten) eller helt blokeret (i en tyk sky), denne flyvetilpasning antager simpelthen, at besætningen ikke har nogen ekstern visuel reference, de flyver udelukkende ved hjælp af indikationer fra instrumentet om bord .

Følgende korte video viser en ofte opstået situation, besætningen ser ikke noget udenfor tidligere for at være så tæt på jorden, er de næsten landet.

^{Landing uden synlighed, kilde: YouTube .}

Efter problemet med udskiftning af eksterne referencer er løst, det næste vigtigste spørgsmål er at holde sig sikkert væk fra andre fly. For at forhindre kollisioner understøttes piloter af lufttrafikstyring (ATC) fra jorden. ATC bestemmer flyets placering og højde ved at stole på en transponder om bord. ATC udsender passende information og instruktioner til piloter for at opretholde separerede fly.

Skulle ATC undlade at adskille fly, er kommercielle fly udstyret med et sikkerhedsnet: I sidste ende er tætte fly, transponderudstyrede, opdages og undgås af et indbygget kollisionsundgåelsessystem. Mens dette system er effektivt, når der kun er 2 eller 3 fly involveret, skal flugtmanøvren udføres hurtigt og kan derfor være skarp nok til, at en passager, der ikke er bæltet, såres. Dette fungerer ikke, hvis det andet fly ikke er udstyret med en transponder, men alle kommercielle fly bærer sådant udstyr ved regulering.

Alle store passagerfly, vi kender, flyver under instrumentreglerne uanset vejret eller tidspunktet på dagen. For nogle få landingsbaner kan landing dog ske ved en cirkulerende manøvre (eller cirkel-til-land-manøvre), hvor besætningen nærmer sig landingsbanen ved hjælp af en instrumentel vejledning som afbrydes før landing (normalt fordi vejledningen er designet til en anden landingsbane), hvilket efterlader besætningen under visuelle regler indtil berøring (sådanne manøvrer er kendt for at være mere farlige ).

For fuldstændighedens skyld kan en særlig slags visuel flyvning, VFR Over The Top tillades over skylaget , under den øverste del af flyvningen, hvor horisonten og andre fly kan ses.

---

1. Tekniske aspekter af instrumentflyvning

Det er teknisk muligt at flyve inde i skyer, tåge, sne, om natten osv., Men denne type flyvning er reguleret, det kræver tekniske elementer både i flyet og på flyet grund og obligatorisk yderligere træning for piloten.

God mening og regulering kræver, at piloten til enhver tid er i stand til at:

• a / Opretholde en flysikker holdning (bevarelse af flyveforhold),
• b / Undgå forhindringer og andre luftfartøjer (kollisionsforebyggelse),
• c / Find vej til en landingsflyveplads (navigation).
• d / Ved, hvor de er (positionsbevidsthed),

At flyve uden synlighed betyder grundlæggende at vide, hvordan man udfører disse opgaver uden at se uden for cockpittet.

A: Oprethold en sikker holdning

En af de vigtigste referencer, en pilot har brug for, er horisonten Når horisonten er usynlig, gengiver En kunstig horisont den vandrette pla ne ved hjælp af et gyroskop. Dette instrument angiver, om flyet er sat eller rullet.

Med hensyn til højde og hastighed bruges de samme instrumenter både til visuel flyvning og instrumentflyvning: barometrisk højdemåler og lufthastighedsindikator.

^{Hovedinstrumenter, traditionel præsentation.Kilde: Flygran}

Billede ovenfor (venstre mod højre, top til bund):

• hastighed , attitude (kunstig horisont), højde ,
• blinklys , overskrift , lodret hastighed

^{Samme instrumenter på den elektroniske primære flydisplay på en A330. Kilde}

At være opmærksom på flyets holdning uden eksterne visuelle spor er ikke naturligt og vanskeligere end normalt forventet. Der var en berømt undersøgelse ( 180-graders svingeksperiment , Bryan, Stonecipher, Aron), der viste en pilot, der ikke var uddannet til flyve med instrumenter mister kontrol over flyet i gennemsnit på 3 minutter, hvis eksterne referencer går tabt.

B: Forebyggelse af kollision

Som nævnt leveres en kollisionsforebyggelsestjeneste via radio fra jorden. Et fly, der flyver uden synlighed, er adskilt af luftregulatorer (ATC) fra alle andre fly. Den nøjagtige type tilvejebragte adskillelse varierer med luftrumskategori, især når radardækning mangler, f.eks. når man flyver over havene. For EU-lande, se Klassificering af luftrum på SKYbrary.

Civil ATC bestemmer flyets placering og højde ved at forhøre en transponder ombord på flyet fra jorden. Hvis flytransponderen ikke er samarbejdsvillig, kan ATC muligvis have adgang til en primær radar og udføre traditionel ekkomåling, som er mindre nøjagtig. Primære radarstationer drives normalt af militæret.

^{Typisk ATC-rum, kilde: Lær at flyve her}

• Se også Hvad er en TRACON? for en komplet beskrivelse af kontrolrum i USA.

ATC er bestemt en vanskelig firedimensionsopgave, der udføres ved hjælp af 2D-skærme. Fejl begås, det meste af tiden rettes de til tiden. På billedet nedenfor falder VRG231 ned fra FL370, mens den modstående og klatrende DCA337 er gennem FL262. ATC vurderer, at de krydser sikkert, men overser det tættere XCM3018, der nærmer sig fra højre ved FL360 (flere detaljer på SKYbrary ).

^{Tab af separationsbetingelser på plads: VRG231 er faldende . ATC tager DCA337 i betragtning, men overser XCM3018, kilde}

Ekstra indbygget udstyr kan bruges til faktiske nærliggende fly opdagelse. Et sådant kollisionsundgåelsessystem, kendt som ( TCAS eller ACAS ), registrerer fly, der er udstyret med transponder, typisk kun inden for få minutters radius ved hjælp af en teknik svarende til ATC-forhør . Derudover kan TCAS give koordinerede rådgivning til konfliktløsning til piloterne for at øge separationen og forhindre kollision.

^{B737 TCAS (TA / RA-positioner på transponderpanelet). Kilde}

C: Navigation :

Efter besætningens to første opgaver (fly i sikker flyvning og kollisionsrisici under kontrol) er det tid til at se på, hvordan besætningen kan nå destinationen .

Navigationsradiohjælpemidler er placeret på vigtige steder på jorden, og instrumenter om bord bruges til at drage fordel af dem. I dag inkluderer de VOR (bestemmelse af relativ pejling) og DME (afstandsbestemmelse) til navigation til, fra og mellem flyvepladser. NDB bruges stadig, men deres nedlukning er startet overalt i verden, de bruges som langdistance og ikke-præcis VOR.

Uddrag fra Nice lufthavn (LFMN, Frankrig) dokumentation for Runway 04 afgange. Bemærk hvordan VOR (cirklet i grønt) og NDB (magenta) bruges som waypoints. Bemærk også hvordan NIZ VOR-DME bruges som reference for relativ pejling og afstand (grønne stjerner).

^Kilde

Rumradiohjælpemidler, nemlig GNSS (US GPS, EU Galileo, Russian Glonass …) supplerer eller erstatter jordhjælpemidler til operationer (jordhjælpemidler bruges stadig og kræves af regulering).For eksempel er de samme afgangsrejser fra Nice ved hjælp af Precision Area Navigation (P-RNAV), der udnytter GNSS-, inerti- og jordhjælpemidler til at opnå en præcis kombineret position:

^{Waypoints henviser ikke til nogen grundhjælp, men defineret af deres koordinater i flystyringssystemdatabasen. Samme kilde}

En manuel eller en automatisk landing kan udføres under vejledning af en ILS (instrument landing system), som er et radio fyr, der kan bruges til at følge korrekt retning og korrekt hældning:

^{ILS-princip (magenta ledetråde vises på pilotpanelet)}

Som du måske har bemærket, i modsætning til en vedholdende tro, piloter stole ikke på ATC til navigation (undtagelsen ville være, når en pilot har mistet alle instrumentelle referencer. ATC kan normalt være i stand til at give en position, hvis transponderen stadig er i drift).

I travlt terminalluftrum , typisk omkring store lufthavne, udvides ATC-rollen. For det første skal risikoen for kollision være stor og lufthavne i tætbefolkede områder, fly skal følge mere begrænsede stier, ATC-operatører overvåger konstant disse stier og anmoder om korrektioner fra piloter, når det er nødvendigt. ru nways er knappe ressourcer, ankommende fly (og afgående fly til en vis grad) skal sekventeres (f.eks. ved at justere deres hastighed) i ordnede og tætte landingskøer.

D: Positionsbevidsthed

Den aktuelle vandrette position er blevet bestemt i lang tid ved hjælp af VOR og DME og geometri: vinkel-vinkel (aka triangulering) eller vinkel-afstand ligninger.

Større fly har også brugt inertiale platforme , som ikke kun er i stand til at give den aktuelle position, men også kursen, kørehastigheden og mest unikke accelerationen, rotationshastigheden og holdningen (hvorfra angrebsvinkel kan opnås).

I dag suppleres disse teknologier med GNSS, som er i stand til at give den aktuelle position og højde.

Inertialplatforme bruges stadig til deres komplette uafhængighed af enhver ekstern ressource og deres præcision, der er bedre end GNSS på kort tid. Deres store ulempe er, at de driver kontinuerligt og skal nulstilles med intervaller (f.eks. Ved hjælp af GNSS-data). For at drage fordel af alt tilgængeligt blandes kilder ofte for at give vægtede værdier og krydskontrol (tilføj til denne luftsensorer, der giver data om højde og lufthastighed).

^{B737 Fight Management Computerside, der viser den aktuelle position i henhold til flere sensorer. Kilde}

Fly er også udstyret med jorddetektion for at forhindre såkaldt ” CFIT “, kontrolleret flyvning i terræn . Denne sensor er baseret på indbygget radar og gemte kort og viser jordhindringer rundt. Det bruges til vandret overvågning (bakke, bjerg) såvel som lodret overvågning (nærhed af jorden under landing). Sådanne systemer er kendt som EGPWS, forbedret system til advarsel om nærhed til jorden. . De advarer piloter ved høje rådgivninger, f.eks. ” Terræn! Terræn, træk op! “.

^{VSD / EGPWS-skærm på Boeing-fly, kilde}

---

2. Reguleringssynspunkt

Sigtbarhedsbetingelserne bestemmes enten som visuelle (god synlighed) eller instrument (utilstrækkelig synlighed), og der er to sæt regler, når man flyver (visuelt og instrument). Flyvning under instrumentforhold kræver ved regulering at udføre flyvningen under instrumentregler.

Flyvning kun med reference til instrumenter kræver:

• Piloten har modtaget den rette træning,
• Det specifikke udstyr er tilgængeligt i flyet og på jorden
• ATC leveres fra jorden.

VMC vs. IMC

Der er et sæt minimumsbetingelser for at erklære, at det udvendige miljø er synligt: disse forhold er kendt som Visuelle meteorologiske forhold (VMC).

Når VMC ikke opnås, siges betingelserne at være IMC for Instrument meteorologiske forhold .

VMC-kriterier afhænger af lande og luftrum, skønt ICAO leverer internationale anbefalinger, f.eks.i Frankrig generelt:

• Mindst vandret udsyn 5 km (8 km over FL100).
• Minimumsafstand til skyer: Vandret 1,5 km, lodret 1.000 fod

VFR vs. IFR

Enhver flyvning skal foretages under en af de to eksisterende regelsæt:

• Visual Flight Rules (VFR)
• Instrument Flight Rules (IFR).

De regler, der skal følges, dikteres af regulering og er direkte afhængige af de meteorologiske forhold.

• I VMC er både VFR- og IFR-flyvning tilladt.

• I IMC er kun en IFR-flyvning tilladt, piloten skal være kvalificeret til at udføre IFR, og flyet skal være certificeret til IFR.

Relateret:

• Rumlig desorientering , som kan føre til flyve på hovedet uden at vide det. Relateret træning .

Piloter, der bevidst flyver i skyer, vil være under IFR (instrumentflyvningsregler) og vil have kontakt med trafikstyring for at holde sig væk fra andre fly. Hvis du ved et uheld ender i en sky, er standardproceduren at dreje 180 ° og holde samme højde og fortsætte indtil ud af skyen (eller overføre til IFR).

En pilot i en sky gør ikke ” ikke stole på, hvad han ser udenfor og i stedet se på hans instrumenter .

kilde wikipedia

De er i orden: visning af lufthastighed, kunstig horisont, højdevisning, drejekoordinator, overskrift ( kompas) og lodret hastighed.

Der er et andet layout til disse oplysninger:

Med det samme ish-layout, lufthastighed til venstre, horisont i midten, højde til højre og retning i bunden.

Dette er nogle meget velskrevne og komplette svar. Jeg vil også gerne tilbyde mit eget perspektiv og kontekst i sagen. Et moderne IFR-fly vil have 2 sæt flyveinstrumenter: (1) primært og (2) sekundært, og disse er markant forskellige. Dette er et vigtigt punkt, der ikke skal overses. Det understreges under træning. Vi er meget heldige med nutidens teknologi, og dette har ikke altid været tilfældet.

Som pilot i den amerikanske flåde tilbragte vi timer i simulatorer, der praktiserede IFR-procedurer, mens vi håndterede nødsituationer. Jeg vil understrege, at disse flyvninger er designet til at hjælpe os med at fokusere på 2 vigtige aspekter: (1) flyvning i skyer eller andre forhold med lav synlighed, mens (2) med succes håndterer nødsituationer i dette udfordrende miljø. Der er et par andre finere punkter, som jeg gerne vil komme med.

Vi tænker måske ikke på det, men man kan flyve VFR uden horisont, og i dette tilfælde gør en pilot lidt af begge dele. Jeg brugte meget tid på at flyve over Middelhavet. Især i sommermånederne, hvor tågen og havet blandede sig sammen, så horisonten forsvandt. Jeg husker, at dette var særligt sandt over 5000 ft AGL. I løbet af disse måneder kunne selv en stjernebelyst nat blive desorienterende. Lysene fra skibe på vandet kunne fremstå som stjerner for piloten, som derefter ændrede sig, hvor horisonten var i deres sindets øje.

Selv med vores moderne navigationssystemer kan IFR-flyvning være meget vanskelig, selv for en med en masse erfaring. På en sådan middelhavsaften beskrevet ovenfor blev sektionens ledelse desorienteret og begyndte en langsom nedadgående spiral. Det kan tage meget disciplin at tro på, hvad dine instrumenter fortæller dig, når din krop skriger noget andet på dig. Til tider vinder kroppen. Selv med sin vingemand, der opfordrede ham til at udjævne sine vinger, endte piloten med at flyve i havet.

Simulatorerne hjalp os med at øve os på at stole på instrumenterne samtidig beskæftige sig med distraktionerne i forskellige nødsituationer i cockpittet.Den bedste simulator, jeg havde, var godt planlagt og udført af Wizard of Oz. Han kørte simulatorens kontrolelementer. Det startede med en let flimring af oljemåleren ved opstart, løb ind i forværret vejr i luften, med flere motorproblemer og en delvis elektrisk fejl. Til sidst blev jeg reduceret til at bruge trykinstrumenter.

Det navigationssystem, jeg fløj med, blev kaldt et inertialnavigationssystem (INS), og det fik sit input fra gyroskoper, der opretholdte akseorientering fra deres rotationsbevægelse. Den primære holdningsindikator var meget lydhør, uden nogen mærkbar forsinkelsestid mellem ændringer i flyvevej og respons fra INS. Med en god primær holdningsindikator og andre ikke-trykfølsomme instrumenter, f.eks. radarhøjdemåler, er det relativt let at opretholde kontrolleret flyvning. Hvis INS dog skulle fejle, var det et helt andet boldspil.

Med en INS-fiasko stod vi tilbage med de sekundære instrumenter. Denne klynge bestod af en lille standby-holdningsindikator og følgende trykinstrumenter: højdemåler, lodret hastighedsindikator (VSI) og lufthastighedsindikator. Endelig var der drejnål og standby-kompas. At flyve på trykinstrumenter under IFR-forhold er meget udfordrende på grund af den betydelige forsinkelse mellem det, instrumenterne viser, og flyets faktiske flyvevej. VSI var den mest følsomme, og højdeindikatoren var den mindst følsomme. Man kunne let finde sig selv i at “jagte” deres nåle i en kamp for at kontrollere den negative feedback.

Så der er primære flyinstrumenter og sekundære flyinstrumenter. Med den høje pålidelighed af nutidens avioniksystemer behøver vi heldigvis ikke bruge meget tid på sekundære instrumenter.

Midt i instrumenterne er den store primære holdning i indikatoren, og under det er kompasset. Standby-kompasset er svært at se, men ligger lige over blændeskærmen på højre side. Omkring 7 til 8 o “ur direkte til venstre for den primære holdningsindikator er standby-holdningsindikatoren. Ovenfor er maskin- / lufthastighedsindikatoren, trykhøjdemåler og øverst radarhøjdemåler. Lige til venstre for dem instrumenter, og lidt mindre, kan du ud fra toppen til bunden angribe angrebsvinkelindikatoren, VSI og accelerometer.

Og så befandt jeg mig i en jordstyret tilgang på mit bingo felt, på sekundære flyinstrumenter med en vaklende motor i det mindste. Ved omkring 800 fod beordrede troldmanden fra Oz et brandadvarsellampe, fulgt kort efter med en katastrofal motorfejl. Jeg kom ikke hurtigt ud til udkasthåndtaget.

På det tidspunkt havde jeg en nabo, der havde været pilot i første verdenskrig. Vi sad rundt, og jeg fortalte ham om simulatorflyvningen og klagede sjovt over, hvordan han en for en svigtede instrumenter på mig , da han stoppede mig med sin latter og sagde: “Søn, da vi befandt os i en sky w e fløj med den ene hånd forsigtigt med en blyant op foran vores ansigt i det åbne cockpit, og den anden hånd holdt på pinden. “

Kommentarer

• re sidste afsnit – lyder stort set som det princip, der er angivet her – wrightstories.com/wrights-develop-automatic-stabilizer

I beretninger om luftfart fra første verdenskrig læser vi undertiden om piloter, der opererer i skyer i længere perioder. Det belaster troværdighed at tro, at dette faktisk var muligt med tidens primitive instrumentering.

Det er meget vanskeligt at opretholde kontrol med et fly eller svævefly i skyen uden mindst et gyroskopisk instrument for at give en indikation af om flyet er vinger-niveau eller banket. Husk at miste kontrol er mere end bare et navigationsspørgsmål – det er meget let at overbelaste et fly og få det til at bryde sammen ved et uheld at komme ind i en stejl drejning eller dykke i en sky.

Mens de fleste moderne fly har et kunstigt horisontinstrument (holdningsindikator), det er muligt at opretholde kontrol med et fly i skyen ved hjælp af en drejningshastighedsindikator og intet andet gyroskopisk instrument. I moderne termer kaldes dette ” delvis panel ” flyvende.

Den første gyroskopiske drejningshastighedsindikator blev oprettet i 1917. Charles Lindbergh fløj sit Ryan NYP-fly ” Spirit of St. Louis ” over Atlanterhavet i 1927 og var i skyen i længere perioder med en drejningshastighedsindikator som hans eneste gyroskopiske instrument. Ryan NYP havde også et ” jordinduktorkompas “, som giver overlegen ydeevne under flyvning til et standard magnetisk kompas.Jimmy Doolittle var en af pionererne inden for blindflyvning, , der tog den første flyvning, der var helt blind fra start til landing i 1929 .

Sejlfly piloter har ofte flyvet i skyer i længere perioder ved hjælp af en drejningshastighedsindikator som det eneste gyroskopiske instrument. Der er nogle specialiserede magnetiske kompasser designet til delvis-panel sky, der flyver i svævefly, der har reduceret modtagelighed for velkendte fejl, som mere konventionelle magnetiske kompasser lider under ved at dreje flyvning . Et sådant kompas er Cook-kompasset, som kan justeres manuelt for at matche den bankvinkel, som piloten har til hensigt at bevare i svinget. Et andet sådant kompas er Bohli-kompasset, hvis nål er designet til at eksistere i fuld tredimensionel tilpasning til jordens magnetfelt, så drejningsfejl næsten fjernes fuldstændigt, når svæveflyet og kompashuset roterer frit omkring nålen. Bohli-kompasset er designet til at give de samme oplysninger som en kunstig horisont (holdningsindikator), omend på en måde, der er meget mindre intuitiv at fortolke. Manglen på drejefejl gør det også muligt for piloten at bruge kursinformationen fra kompasset til foretag systematisk justeringer af hans eller hendes termiske cirkler for at centrere den bedste del af liften, mens du cirkler i skyen.

Link til pdf af ” Luftvåben ” magasinartikel om Doolittles banebrydende blindflyvning i 1929

Link til pdf for vejledning til Bohli kompas

Billede af Bohli kompas:

Som nævnt af andre plakater flyvning inden for og gennem skyer betragtes som instrument meteorologiske forhold (IMC), det vil sige hvor flyvning kun udføres ved henvisning til instrumenter. Flyvningen skal gennemføres i overensstemmelse med instrumentflyvereglerne (IFR). I kontrolleret luftrum kræver dette at indgive en IFR-flyplan og modtage en tilladelse til at flyve den fra Air Traffic Control (ATC). Mens du flyver med en IFR-flyplan, vil du forblive i konstant radiokontakt med ATC-faciliteter, mens du er luftbåret i kontrolleret luftrum til trafikseparation.

Skyer i sig selv er ikke farlige at flyve igennem, men kan indeholde farligt vejr inden for dem som indlejrede tordenvejr / Cumulonimbus, icing og turbulens. Undertiden udvendige former for skyer som tårnhøje cumulonimbus indikerer tordenvejr foran eller linseformet altocumulus kan indikere alvorlig turbulens i eller i nærheden. Det kræves ifølge loven, at en pilot skaffer en vejr briefing inden en IFR-flyvning for at bestemme vejrforholdene undervejs og i terminalmiljøet for bedre at udarbejde en flyveplan og gøre sig selv opmærksomme på meteorologiske farer.

Mens flyvning kan ske gennem skyer sikkert, indflyvninger og landinger muligvis ikke, med meget få undtagelser, som tidligere diskuteret. Instrumenttilgange har specifikke lofter og synlighedsminimum, som skal overholdes. Hvis en pilot ikke kan se landingsbanemiljøet, der opfylder de offentliggjorte synlighedsminimum ved det ubesvarede ankomstpunkt eller beslutningshøjde, skal de afbryde landingsforsøget og flyve de relevante procedurer for ubesvaret indflyvning til denne indflyvning. Kun specialuddannede flybesætninger, der flyver specifikt udstyrede fly til lufthavne, der er udstyret til at håndtere koblede autopilotlandinger på specifikke instrumentindflyvningsprocedurer, kan lande i nul synlighedsforhold.