Hvordan kan piloter fly inne i en sky?

Når fly flyr i skyer, flyr de under » instrumentregler » . Det spiller ingen rolle om synligheten er redusert (om natten) eller fullstendig blokkert (i en tykk sky), denne flymodusen forutsetter ganske enkelt at mannskapet ikke har noen ekstern visuell referanse, de flyr kun ved hjelp av indikasjoner gitt av instrumentene om bord. .

Følgende korte video viser en situasjon som ofte oppstår, mannskapet ser ikke noe utenfor for å være så nær bakken, er de nesten landet.

^{Landing uten synlighet, kilde: YouTube .}

Etter problemet med erstatning av eksterne referanser er løst, er det neste viktigste problemet å holde seg borte fra andre fly. For å forhindre kollisjoner støttes piloter av lufttrafikkontroll (ATC) fra bakken. ATC bestemmer flyets plassering og høyde ved å stole på en innebygd transponder. ATC gir passende informasjon og instruksjoner for piloter for å opprettholde atskilt fly.

Skulle ATC unnlate å skille fly, er kommersielle fly utstyrt med et sikkerhetsnett: I siste øyeblikk er nærfly, transponderutstyrt, oppdaget og unngått av et ombordstøtingssystem. Selv om dette systemet er effektivt når det bare er to eller tre fly involvert, må rømningsmanøveren gjøres raskt og kan derfor være skarp nok til at en passasjer som ikke er belte, kan bli skadet. Dette fungerer ikke hvis det andre flyet ikke er utstyrt med en transponder, men alle kommersielle fly har slik utstyr ved regulering.

Alle store passasjerfly som vi kjenner flyr under instrumentregler, uavhengig av vær, eller tiden på dagen. For noen få rullebaner kan landing imidlertid gjøres med en sirkelmanøver (eller sirkel-til-land-manøver) der mannskapet nærmer seg rullebanen ved hjelp av en instrumentell veiledning som blir avbrutt før landing (vanligvis fordi veiledningen er designet for en annen rullebane), og etterlater mannskapet under visuelle regler til berøring (slike manøvrer er kjent for å være mer farlige ).

For fullstendighetens skyld kan en spesiell type visuell flyging, VFR Over The Top , være tillatt over skylaget , under den øvre delen av flyturen, der horisonten og andre fly kan sees.

---

1. Tekniske aspekter ved instrumentflyging

Det er teknisk mulig å fly inne i skyer, tåke, snø, om natten osv., Men denne typen flytur er regulert, det krever tekniske elementer både i flyet og på flyet bakken og obligatorisk tilleggsopplæring for piloten.

God sans og regulering krever at piloten når som helst kan:

• a / Opprettholde en flysikker holdning (bevaring av flyforhold),
• b / Unngå hindringer og andre fly (kollisjonsforebygging),
• c / Finn veien til en landing flyplass (navigasjon).
• d / Vet hvor de er (posisjonsbevissthet),

Å fly uten sikt betyr i utgangspunktet å vite hvordan man skal utføre disse oppgavene uten å se utenfor cockpiten.

A: Oppretthold en trygg holdning

En av de viktigste referansene en pilot trenger er horisonten Når horisonten er usynlig, gjengir en kunstig horisont den horisontale plaen ne ved hjelp av et gyroskop. Dette instrumentet indikerer om flyet er stigende eller rullet.

Når det gjelder høyde og hastighet, brukes de samme instrumentene både til visuell og instrumentflyging: barometrisk høydemåler og hastighetsindikator.

^{Hovedinstrumenter, tradisjonell presentasjon.Kilde: Flygran}

Bildet over (fra venstre til høyre, topp til bunn):

• hastighet , holdning (kunstig horisont), høyde ,
• svingindikator , overskrift , vertikal hastighet

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

Å være klar over flyets holdning uten eksterne visuelle ledetråder er ikke naturlig og vanskeligere enn vanligvis forventet. Det var en kjent studie ( 180-graders svingeksperiment , Bryan, Stonecipher, Aron) i 1954 som viste en pilot som ikke var opplært til fly med instrumenter mister kontrollen over flyet i gjennomsnitt på 3 minutter hvis eksterne referanser går tapt.

B: Kollisjonsforebygging

Som nevnt leveres en kollisjonsforebyggende tjeneste av radio fra bakken. Et fly som flyr uten sikt er atskilt med luftkontrollere (ATC) fra alle andre fly. Den nøyaktige typen separasjon som tilbys varierer med luftromskategori, spesielt når radardekning mangler, f.eks. når du flyr over havet. For EU-land, se Klassifisering av luftrom på SKYbrary.

Civil ATC bestemmer flyets plassering og høyde ved å forhøre en transponder ombord på flyet, fra bakken. Hvis flytransponderen ikke er samarbeidsvillig, kan ATC ha tilgang til en primær radar , og utføre tradisjonell ekkomåling, som er mindre nøyaktig. Primære radarstasjoner drives vanligvis av militær.

^{Typisk ATC-rom, kilde: Lær å fly hit}

• Se også Hva er en TRACON? for en fullstendig beskrivelse av kontrollrom i USA.

ATC er definitivt en vanskelig firedimensjonsoppgave utført ved hjelp av 2D-skjermer. Feil blir gjort, mesteparten av tiden blir de løst i tide. På bildet nedenfor synker VRG231 fra FL370 mens DCA337 vender og klatrer gjennom FL262. ATC vurderer at de vil krysse trygt, men har utsikt over den nærmere XCM3018 som nærmer seg fra høyre ved FL360 (flere detaljer på SKYbrary ).

^{Tap av separasjonsforhold på plass: VRG231 er synkende . ATC tar hensyn til DCA337, men har utsikt over XCM3018, kilde}

Ekstra utstyr ombord kan brukes til faktiske nærliggende fly gjenkjenning. Et slikt kollisjons unngåingssystem, kjent som ( TCAS eller ACAS ), oppdager fly som er utstyrt med transponder, vanligvis bare innen få minutters radius ved å bruke en teknikk som ligner på ATC-avhør . I tillegg kan TCAS gi koordinerte råd om konfliktløsing til pilotene, for å øke separasjonen og forhindre kollisjon.

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

C: Navigering :

Etter de to første oppgavene til mannskapet (fly i sikker flytur og kollisjonsrisiko under kontroll), er det på tide å se på hvordan mannskapet kan nå målet .

Radiohjelpemidler er plassert på viktige steder på bakken, og innebygde instrumenter brukes til å dra nytte av dem. I dag inkluderer de VOR (relativ lagerbestemmelse) og DME (avstandsbestemmelse) for navigering til, fra og mellom flyplasser. NDB brukes fortsatt, men avviklingen av dem har startet over hele verden, de brukes som langdistanse og ikke-presisjons VOR.

Utdrag fra Nice flyplass (LFMN, Frankrike) dokumentasjon for Runway 04-avganger. Legg merke til hvordan VOR (sirklet i grønt) og NDB (magenta) brukes som veipunkter. Legg også merke til hvordan NIZ VOR-DME brukes som referanse for relativ peiling og avstand (grønne stjerner).

^Kilde

Romradiohjelpemidler, nemlig GNSS (US GPS, EU Galileo, Russian Glonass …) utfyller eller erstatter bakkehjelpemidler for operasjoner (bakkehjelpemidler brukes fortsatt og kreves av regulering).For eksempel, de samme avgangene fra Nice ved hjelp av Precision Area Navigation (P-RNAV) som utnytter GNSS, treghet og bakkehjelpemidler for å oppnå en presis kombinert posisjon:

^{Veipunkter refererer ikke til noe bakkehjelp, men defineres av koordinatene i flystyringssystemdatabasen. Samme kilde}

En manuell eller automatisk landing kan utføres med veiledning av en ILS (instrument landingssystem), som er et radiofyrtårn som kan brukes til å følge riktig retning og riktig skråning:

^{ILS-prinsipp (magenta ledetråder vises på pilotpanelet)}

Som du kanskje har lagt merke til, i motsetning til en vedvarende tro, piloter ikke stole på ATC for navigering (unntaket vil være når en pilot har mistet alle instrumentelle referanser. ATC kan vanligvis være i stand til å gi en posisjon hvis transponderen fremdeles er i drift).

I det travle terminalrommet , vanligvis rundt store flyplasser, utvides ATC-rollen. For det første, risikoen for kollisjon er stor og flyplasser i tett befolkede områder, må fly følge mer begrensede stier, ATC-operatører overvåker kontinuerlig disse stiene og ber om korreksjoner fra piloter når det er nødvendig. ru nways er knappe ressurser, ankommende fly (og avgående fly til en viss grad) må sekvenseres (f.eks. ved å justere hastigheten) til ordnede og tette landingskøer.

D: Posisjonsbevissthet

Nåværende horisontal posisjon har blitt bestemt i lang tid ved bruk av VOR og DME og geometri: vinkelvinkel (aka triangulering) eller vinkelavstandsligninger.

Større fly har også brukt treghetsplattformer som ikke bare gir den nåværende posisjonen, men også kursen, bakkehastigheten og mest unike akselerasjonen, rotasjonshastigheten og holdningen (fra hvilken angrepsvinkelen kan oppnås).

I dag suppleres disse teknologiene med GNSS som er i stand til å gi den nåværende posisjonen og høyden.

Treghetsplattformene blir fortsatt brukt for å fullføre uavhengighet fra enhver ekstern ressurs, og deres presisjon som er bedre enn GNSS på kort tid. Deres største ulempe er at de driver kontinuerlig og må tilbakestilles med intervaller (f.eks. Ved bruk av GNSS-data). For å dra nytte av alt tilgjengelig blir kilder ofte blandet for å gi vektede verdier og kryssjekk (legg til denne luftsensorene som gir høyde- og hastighetsdata).

^{B737 Fight Management Dataside som viser nåværende posisjon i henhold til flere sensorer. Kilde}

Fly er også utstyrt med bakkedeteksjon for å forhindre såkalt » CFIT «, kontrollert flytur i terreng . Denne sensoren er basert på innebygd radar og lagrede kart og viser bakken hindringer rundt. Den brukes til horisontal overvåking (bakke, fjell) så vel som vertikal overvåking (nærhet av bakken under landing). Slike systemer er kjent som EGPWS, forbedret bakkenærhetssystem. . De advarer piloter med høye råd, f.eks. » Terreng! Terreng, trekk opp! «.

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

---

2. Reguleringssynspunkt

Siktforholdene bestemmes for å være enten visuelle (god sikt) eller instrument (utilstrekkelig sikt) og det er to sett med regler når du flyr (visuelt og instrument). Flyging under instrumentforhold krever ved regulering å utføre flyturen under instrumentregler.

Flyging kun med referanse til instrumenter krever:

• Piloten har fått riktig opplæring,
• Det spesifikke utstyret er tilgjengelig i flyet, og på bakken
• ATC leveres fra bakken.

VMC vs. IMC

Det er et sett med minimumsbetingelser for å erklære at det ytre miljøet er synlig: disse forholdene er kjent som Visuelle meteorologiske forhold (VMC).

Når VMC ikke oppnås, sies forholdene å være IMC, for Meteorologiske forhold for instrument .

VMC-kriterier avhenger av land og luftrom, selv om ICAO gir internasjonale anbefalinger, f.eks.i Frankrike, generelt:

• Minimum horisontal sikt 5 km (8 km over FL100).
• Minimum avstand til skyer: Horisontalt 1,5 km, vertikalt 1000 ft.

VFR vs. IFR

Enhver flytur må gjøres under ett av de to eksisterende settene med regler:

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

Reglene som skal følges er diktert av regulering og er direkte avhengige av de meteorologiske forholdene.

• I VMC er både VFR- og IFR-flyging tillatt.

• I IMC er bare en IFR-flyvning tillatt, piloten må være kvalifisert til å utføre IFR, og flyet må være sertifisert for IFR.

Relatert:

• Romlig desorientering som kan føre til at fly opp ned uten å vite. Relatert opplæring .

Piloter som flyr i skyer vil bevisst være under IFR (instrument flight regler) og vil ha kontakt med trafikkontroll for å holde seg borte fra andre fly. Hvis du tilfeldigvis havner i en sky, er standardprosedyren å snu 180 ° og holde samme høyde og fortsette til du er ute av skyen (eller overføre til IFR).

En pilot i en sky gjør det ikke » ikke stole på det han ser utenfor og i stedet se på instrumentene .

kilde wikipedia

De er i orden: flyhastighetsvisning, kunstig horisont, høydedisplay, svingkoordinator, overskrift ( kompass) og vertikal hastighet.

Det er en annen layout for denne informasjonen:

Med samme utforming, flyhastighet til venstre, horisont i sentrum, høyde til høyre og kurs nederst.

Dette er noen veldig velskrevne og komplette svar. Jeg vil også tilby mitt eget perspektiv og kontekst i saken. Et moderne IFR-fly vil ha to sett med flyinstrumenter: (1) primært og (2) sekundært, og disse er vesentlig forskjellige. Dette er et viktig poeng som ikke skal overses. Det blir vektlagt i trening. Vi er veldig heldige med dagens teknologi, og dette har ikke alltid vært tilfelle.

Som en amerikansk marinepilot tilbrakte vi timer i simulatorer som praktiserte IFR-prosedyrer, mens vi håndterte kriser. Jeg vil understreke at disse flyvningene ble designet for å hjelpe oss med å fokusere på to viktige aspekter: (1) flytur i skyer eller andre forhold med lite synlighet, mens (2) vellykket håndtering av kriser i dette utfordrende miljøet. Det er et par andre finere poeng jeg vil komme med.

Vi tenker kanskje ikke på det, men man kan fly VFR uten horisont, og i dette tilfellet gjør en pilot litt av begge deler. Jeg brukte mye tid på å fly over Middelhavet. Spesielt i sommermånedene, hvor tåken og havet blandet seg sammen, slik at horisonten forsvinner. Jeg husker at dette var spesielt sant over 5000 fot AGL. I løpet av disse månedene kan til og med en stjernelys natt bli desorienterende. Lysene på skipene på vannet kan virke som stjerner for piloten, som deretter endret seg der horisonten var i deres tankesyn.

Selv med våre moderne navigasjonssystemer kan IFR-flyging være veldig vanskelig, til og med for noen med mye erfaring. På en slik middelhavskveld som er beskrevet ovenfor ble seksjonens ledelse desorientert og begynte en langsom nedadgående spiral. Det kan ta mye disiplin å tro på det instrumentene dine forteller deg når kroppen din skriker noe annet mot deg. Noen ganger vinner kroppen. Selv med vingemannen som oppfordret ham til å planke vingene, endte piloten med å fly i sjøen.

Simulatorene hjalp oss med å øve oss på å stole på instrumentene, og samtidig håndtere distraksjonene i ulike krisesituasjoner i cockpit.Den beste simulatoren jeg hadde var godt planlagt og utført av Wizard of Oz. Han kjørte simulatorkontrollene. Det startet med en liten flimring av oljemåleren ved oppstart, kjørte inn i forverret vær i luften, med flere motorproblemer og en delvis elektrisk feil. Etter hvert ble jeg redusert til å bruke trykkinstrumenter.

Navigasjonssystemet jeg fløy med ble kalt INER), og det fikk sine innspill fra gyroskop som opprettholdt akseorientering fra deres rotasjonsbevegelse. Den primære holdningsindikatoren var veldig responsiv, uten merkbar forsinkelsestid mellom endringer i flyveien og respons fra INS. Med en god primær holdningsindikator, og andre ikke-trykkfølsomme instrumenter, f.eks. radarhøydemåler, er det relativt enkelt å opprettholde kontrollert flytur. Hvis INS skulle mislykkes, var det et helt annet ballspill.

Med en INS-feil, satt vi igjen med sekundærinstrumentene. Denne klyngen besto av en liten standby-holdningsindikator, og følgende trykkinstrumenter: høydemåler, vertikal hastighetsindikator (VSI) og lufthastighetsindikator. Til slutt var det svingnålen og standby-kompasset. Å fly på trykkinstrumenter under IFR-forhold er veldig utfordrende på grunn av den betydelige forsinkelsen mellom det instrumentene viser og flyets faktiske bane. VSI var den mest følsomme, og høydeindikatoren var den minst følsomme. Man kunne lett finne seg i å «jage» nålene sine i en kamp for å kontrollere den negative tilbakemeldingen.

Så det er primære flyinstrumenter og sekundære flyinstrumenter. Med den høye påliteligheten til dagens flyteknikksystemer trenger vi heldigvis ikke bruke mye tid på sekundære instrumenter.

Midt i instrumentene er den store primære holdningen i indikator, og under det kompasset. Standby-kompasset er vanskelig å se, men ligger rett over blendingskjoldet på høyre side. Rundt 7 til 8 o «klokke rett til venstre for den primære holdningsindikatoren er standby-holdningsindikatoren. Ovenfor er maskin- / lufthastighetsindikatoren, trykkhøydemåler og øverst radarhøydemåler. Rett til venstre for dem instrumenter, og litt mindre, kan du finne ut fra topp til bunn angrepsvinkelindikatoren, VSI og akselerometer.

Og så fant jeg meg selv i en bakkestyrt tilnærming på mitt bingofelt, på sekundære flyinstrumenter, med en vaklende motor, til et minimum. På rundt 800 fot beordret trollmannen fra Oz et brannvarsellys, fulgte kort tid etter med en katastrofal motorfeil. Jeg kom ikke utkasthåndtaket raskt nok.

På det tidspunktet hadde jeg en nabo som hadde vært pilot i første verdenskrig. Vi satt og jeg fortalte ham om simulatorflukten, og klagde spøkende om hvor en og en han sviktet instrumenter på meg , da han stoppet meg med latteren og sa: «Sønn, da vi befant oss i en sky w e fløy med den ene hånden og holdt forsiktig en blyant foran ansiktet vårt i den åpne cockpiten, og den andre hånden som holdt på pinnen. «

Kommentarer

• re siste avsnitt – høres egentlig ut som prinsippet som er nevnt her – wrightstories.com/wrights-develop-automatic-stabilizer

I beretningene om luftfart fra første verdenskrig leser vi noen ganger om piloter som opererte i skyer i lengre perioder. Det belaster troverdighet til å tenke at dette faktisk var mulig med den primitive instrumenteringen av tiden.

Det er veldig vanskelig å opprettholde kontrollen med et fly eller seilfly i skyen uten minst ett gyroskopisk instrument for å gi en indikasjon på om flyet er vingenivå eller banket. Husk at å miste kontroll er mer enn bare et navigasjonsproblem – det er veldig enkelt å overbelaste et fly og få det til å bryte fra hverandre ved et uhell å gå inn i en bratt sving eller dykke i en sky.

Mens de fleste moderne fly har et kunstig horisont (holdningsindikator) instrument, det er mulig å opprettholde kontrollen av et fly i skyen ved hjelp av en svinghastighetsindikator og ingen andre gyroskopiske instrumenter. I moderne termer kalles dette » delvis panel » flying.

Den første gyroskopiske svinghastighetsindikatoren ble opprettet i 1917. Charles Lindbergh fløy med sitt Ryan NYP-fly » Spirit of St. Louis » over Atlanterhavet i 1927, og var i skyen i lengre perioder, med en svinghastighetsindikator som sitt eneste gyroskopiske instrument. Ryan NYP hadde også et » jordspole kompass «, som gir overlegen ytelse under flyging til et standard magnetisk kompass.Jimmy Doolittle var en av pionerene innen blindflyging, som tok den første flyvningen som var helt blind fra start til landing i 1929 .

Seilfly piloter har ofte fløyet i skyer i lengre perioder ved hjelp av en svinghastighetsindikator som det eneste gyroskopiske instrumentet. Det er noen spesialiserte magnetiske kompasser designet for delvis-panel sky som flyr i seilfly som har redusert følsomhet for velkjente feil som mer konvensjonelle magnetiske kompasser lider av når de snur fly . Et slikt kompass er Cook-kompasset, som kan justeres manuelt for å matche bankvinkelen som piloten har tenkt å opprettholde i svingen. Et annet slikt kompass er Bohli-kompasset, hvis nål er designet for å eksistere i full tredimensjonal justering med jordens magnetfelt, slik at svingfeil nesten elimineres når sveve- og kompasshuset roterer fritt rundt nålen. Bohli-kompasset er designet for å gi den samme informasjonen som en kunstig horisont (holdningsindikator), om enn på en måte som er mye mindre intuitiv å tolke. Mangelen på svingfeil gjør det også mulig for piloten å bruke kursinformasjonen fra kompasset til foreta systematisk justeringer av hans eller hennes termiske sirkler for å sentrere den beste delen av heisen mens du sirkler i skyen.

Link til pdf av » Air Force » magasinartikkel om Doolittles banebrytende blindflyging i 1929

Lenke til pdf for manual for Bohli kompass

Bilde av Bohli kompass:

Som nevnt av andre plakater flyging i og gjennom skyer anses å være instrument meteorologiske forhold (IMC), det vil si hvor flyging utføres kun ved referanse til instrumenter. Flyet må gjennomføres i samsvar med instrumentflygingens regler (IFR). I kontrollert luftrom krever dette å arkivere en IFR-flyplan og motta klaring for å fly den fra Air Traffic Control (ATC). Mens du flyr med en IFR-flyplan, vil du forbli i konstant radiokontakt med ATC-fasiliteter mens du er luftbåren i kontrollert luftrom for trafikkseparasjon.

Skyer i seg selv er ikke farlige å fly gjennom, men kan inneholde farlig vær i dem som innebygde tordenvær / Cumulonimbus, glasur og turbulens. Noen ganger indikerer utvendige skyformer som ruvende cumulonimbus tordenvær foran eller linseformet altocumulus kan indikere alvorlig turbulens i eller i nærheten. Det er lovpålagt at en pilot innhenter en værinformasjon før en IFR-flytur for å bestemme værforholdene underveis og i terminalmiljøet for å bedre utarbeide en flyplan og gjøre seg selv oppmerksomme på meteorologiske farer.

Mens fly kan gjøres gjennom skyer trygt, innflygninger og landinger kan ikke, med svært få unntak, som tidligere diskutert. Instrumenttilnærminger har spesifikke minimums- og siktminimum som må overholdes. Hvis en pilot ikke kan se rullebanemiljøet som oppfyller de publiserte siktminimumene ved det savnede innflygingspunktet eller beslutningshøyden, må de avbryte landingsforsøket og fly de riktige prosedyrene for tapt innflyging for denne innflygningen. Bare spesialtrente flybemanninger som flyr spesielt utstyrte fly til flyplasser som er utstyrt for å håndtere koblede autopilotlandinger på spesifikke instrumentinnflygingsprosedyrer, kan lande under siktforhold.