Hur kan piloter flyga inuti ett moln?

När flygplan flyger inuti moln flyger de under ” instrumentregler ” . Det spelar ingen roll om sikten är nedsatt (på natten) eller helt blockerad (i ett tjockt moln), detta flygläge förutsätter helt enkelt att besättningen inte har någon extern visuell referens, de flyger enbart med indikationer från instrument ombord .

Följande korta video visar en situation som ofta inträffar, besättningen ser inget utanför tidigare för att vara så nära marken är de nästan landade.

^{Landning utan synlighet, källa: YouTube .}

Efter problemet med att ersätta externa referenser har lösts, är den näst viktigaste frågan att hålla sig borta från andra flygplan. För att förhindra kollisioner stöds piloter av flygtrafikledning (ATC) från marken. ATC bestämmer flygplanets läge och höjd genom att förlita sig på en transponder ombord. ATC utfärdar lämplig information och instruktioner för piloter för att upprätthålla flygplan separerade.

Om ATC misslyckas med att separera flygplan är kommersiella flygplan utrustade med ett skyddsnät: i slutändan är nära flygplan, transponderutrustade, upptäcks och undvikas av ett system för att undvika kollisioner ombord. Även om detta system är effektivt när det bara är två eller tre flygplan inblandade, måste flymanövreringen göras snabbt och kan därför vara tillräckligt skarp för att en passagerare som inte är bältad ska skadas. Detta fungerar inte om det andra flygplanet inte är utrustat med en transponder, men alla kommersiella flygplan har sådan utrustning enligt regler.

Alla stora flygplan som vi känner flyger under instrumentregler, oavsett väder, eller tiden på dagen. För några landningsbanor kan dock landning göras med en cirkelmanöver (eller cirkel-till-land-manöver) där besättningen närmar sig banan med hjälp av en instrumentell vägledning som avbryts före landning (vanligtvis för att vägledningen är utformad för en annan landningsbana) och lämnar besättningen under visuella regler tills beröring (sådana manövrar är kända för att vara farligare ).

För fullständighetens skull kan en speciell typ av visuell flygning, VFR över toppen tillåtas över molnskiktet , under den övre delen av flygningen, där horisonten och andra flygplan kan ses.

---

1. Tekniska aspekter av instrumentflygning

Det är tekniskt möjligt att flyga inuti moln, dimma, snö, på natten, etc., men denna typ av flygning är reglerad, det kräver tekniska inslag både i flygplanet och på grund och obligatorisk ytterligare utbildning för piloten.

Bra förnuft och reglering kräver att piloten när som helst kan:

• a / Underhålla en flygsäker attityd (bevarande av flygförhållanden),
• b / Undvik hinder och andra flygplan (kollisionsförebyggande),
• c / Hitta vägen till en landningsflygplats (navigering).
• d / Vet var de är (medvetenhet om position),

Att flyga utan sikt betyder i grunden att man ska utföra dessa uppgifter utan att titta utanför sittbrunnen.

A: Behåll en säker attityd

En av de viktigaste referenserna som en pilot behöver är horisonten När horisonten är osynlig, reproducerar en artificiell horisont den horisontella pla ne använder ett gyroskop. Detta instrument indikerar om flygplanet är stigande eller rullat.

När det gäller höjd och hastighet används samma instrument både för visuell flygning och instrumentflygning: barometrisk höjdmätare och hastighetsindikator.

^{Huvudinstrument, traditionell presentation.Källa: Flygplansgran}

Bild ovan (från vänster till höger, uppifrån och ner):

• hastighet , attityd (artificiell horisont), höjd ,
• svängindikator , rubrik , vertikal hastighet

^{Samma instrument på den elektroniska primära flygdisplayen för en A330. Källa}

Att vara medveten om flygplanets attityd utan yttre visuella ledtrådar är inte naturligt och svårare än vanligt förväntat. Det fanns en berömd studie ( 180-graders svängexperiment , Bryan, Stonecipher, Aron) 1954 som visade en pilot som inte var utbildad flyga med instrument förlorar kontrollen över flygplanet i genomsnitt 3 minuter om externa referenser går förlorade.

B: Kollisionsförebyggande

Som nämnts tillhandahålls en kollisionsförebyggande tjänst från radio från marken. Ett flygplan som flyger utan sikt separeras av flygledare (ATC) från alla andra flygplan. Den exakta typ av separering som tillhandahålls varierar beroende på luftrumskategori, särskilt när radartäckning saknas, t.ex. när du flyger över haven. För EU-länder, se Klassificering av luftrum på SKYbrary.

Civil ATC bestämmer flygplanets läge och höjd genom att förhöra en transponder ombord på flygplanet, från marken. Om flygplans transponder inte är samarbetsvillig kan ATC ha tillgång till en primär radar och utföra traditionell ekomätning, vilket är mindre exakt. Primära radarstationer drivs vanligtvis av militär.

^{Typiskt ATC-rum, källa: Lär dig att flyga hit}

• Se även Vad är en TRACON? för en fullständig beskrivning av kontrollrum i USA.

ATC är definitivt en svår uppgift i fyra dimensioner som görs med 2D-skärmar. Fel görs, oftast fixas de i tid. På bilden nedan sjunker VRG231 från FL370 medan den vända och klättrande DCA337 är genom FL262. ATC utvärderar att de kommer att korsa säkert, men har utsikt över närmare XCM3018 som kommer från höger vid FL360 (mer information på SKYbrary ).

^{Förlust av separationsförhållanden på plats: VRG231 är fallande . ATC tar hänsyn till DCA337, men har utsikt över XCM3018, källa}

Ytterligare inbyggd utrustning kan användas för faktiska närliggande flygplan upptäckt. Ett sådant system för undvikande av kollision, känt som ( TCAS eller ACAS ), upptäcker flygplan utrustade med transponder, vanligtvis bara inom några minuters radie med hjälp av en teknik som liknar ATC-förhör . Dessutom kan TCAS tillhandahålla samordnade råd om konfliktlösning till piloterna, för att öka separationen och förhindra kollision.

^{B737 TCAS (TA / RA-positioner på transponderpanelen). Källa}

C: Navigering :

Efter besättningens två första uppgifter (flygplan i säker flygning och kollisionsrisker under kontroll) är det dags att titta på hur besättningen kan nå destinationen .

Navigationsradiohjälpmedel är placerade på viktiga platser på marken och instrument ombord används för att dra nytta av dem. Idag inkluderar de VOR (bestämning av relativ lager) och DME (avståndsbestämning) för navigering till, från och mellan flygfält. NDB används fortfarande, men avvecklingen har börjat runt om i världen, de används som långväga och icke-exakta VOR.

Extrahera från Nice flygplats (LFMN, Frankrike) dokumentation för Runway 04-avgångar. Observera hur VOR (cirklat i grönt) och NDB (magenta) används som waypoints. Observera också hur NIZ VOR-DME används som referens för relativ bäring och avstånd (gröna stjärnor).

^Källa

Space radiohjälpmedel, nämligen GNSS (USA: s GPS, EU Galileo, ryska Glonass …) kompletterar eller ersätter markhjälpmedel för operationer (markhjälpmedel används fortfarande och krävs enligt reglering).Till exempel samma avgångar från Nice med Precision Area Navigation (P-RNAV) som utnyttjar GNSS, tröghets- och markhjälpmedel för att få en exakt kombinerad position:

^{Waypoints hänvisar inte till något markhjälp utan definieras av deras koordinater i flygledningssystemets databas. Samma källa}

En manuell eller automatiserad landning kan genomföras med ledning av en ILS (instrument landningssystem), som är en radiofyr som kan användas för att följa rätt riktning och korrekt lutning:

^{ILS-princip (magenta ledtrådar visas på pilotpanelen)}

Som du kanske har lagt märke till, i motsats till en ihållande tro, piloter lita inte på ATC för navigering (undantaget skulle vara när en pilot har förlorat alla instrumentreferenser. ATC kan vanligtvis kunna ge en position om transpondern fortfarande är i drift).

I upptagen terminalrum , typiskt runt stora flygplatser, utökas ATC-rollen. För det första, risken för kollision är stor och flygplatser i tätbefolkade områden, flygplan måste följa mer begränsade vägar, ATC-operatörer övervakar ständigt dessa vägar och begär korrigeringar från piloter vid behov. ru nways är knappa resurser, ankommande flygplan (och avgående flygplan i viss utsträckning) måste sekvenseras (t.ex. genom att justera hastigheten) i ordnade och täta landningsköer.

D: Positionsmedvetenhet

Aktuell horisontell position har bestämts under lång tid med hjälp av VOR och DME och geometri: vinkelvinkel (aka triangulering) eller vinkelavståndsekvationer.

Större flygplan har också använt tröghetsplattformar som inte bara kan ge den aktuella positionen utan också kursen, markhastigheten och mest unikt accelerationen, rotationshastigheten och inställningen (från vilken angreppsvinkel kan erhållas).

Idag kompletteras dessa tekniker med GNSS som kan ge aktuell position och höjd.

Tröghetsplattformarna används fortfarande för sin fullständiga oberoende från alla externa resurser och deras precision som är bättre än GNSS på kort tid. Deras stora nackdel är att de driver kontinuerligt och måste återställas med intervaller (t.ex. med GNSS-data). För att dra nytta av allt tillgängligt blandas källor ofta för att ge viktade värden och korskontroll (lägg till denna luftgivare som ger höjd- och hastighetsdata).

^{B737 Fight Management Datorsida som visar aktuell position enligt flera sensorer. Källa}

Flygplan är också utrustade med markdetektering för att förhindra så kallat ” CFIT ”, kontrollerad flygning i terräng . Denna sensor är baserad på inbyggd radar och lagrade kartor och visar markhinder runt. Den används för horisontell övervakning (kulle, berg) såväl som vertikal övervakning (mark närhet vid landning). Sådana system är kända som EGPWS, förbättrat varningssystem för marknära närhet. . De varnar piloter med höga råd, t.ex. ” Terräng! Terräng, dra upp! ”.

^{VSD / EGPWS-display på Boeings flygplan, källa}

---

2. Reglersynvinkel

Siktförhållandena bestäms antingen vara visuella (god sikt) eller instrument (otillräcklig sikt) och det finns två uppsättningar regler vid flygning (visuellt och instrument). Att flyga under instrumentförhållanden kräver enligt regler att utföra flygningen enligt instrumentregler.

Att flyga endast med hänvisning till instrument kräver:

• Piloten har fått rätt utbildning,
• Den specifika utrustningen finns i flygplanet och på marken,
• ATC tillhandahålls från marken.

VMC vs. IMC

Det finns en uppsättning minimivillkor för att deklarera att den yttre miljön är synlig: dessa förhållanden är kända som Visuella meteorologiska förhållanden (VMC).

När VMC inte uppnås sägs villkoren vara IMC, för Meteorologiska förhållanden för instrument .

VMC-kriterier beror på länder och luftrum, även om ICAO tillhandahåller internationella rekommendationer, t.ex.i Frankrike, i allmänhet:

• Minsta horisontella sikt 5 km (8 km över FL100).
• Minsta avstånd till moln: Horisontellt 1,5 km, vertikalt 1000 ft.

VFR vs. IFR

Alla flygningar måste göras under en av de två befintliga reglerna:

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

Reglerna som ska följas dikteras av reglering och är direkt beroende av de meteorologiska förhållandena.

• I VMC är både VFR- och IFR-flygning tillåtna.

• I IMC är endast en IFR-flygning tillåten, piloten måste vara kvalificerad att utföra IFR och flygplanet måste vara certifierat för IFR.

Relaterat:

• Rumslig desorientering som kan leda till att flyger upp och ner utan att veta. Relaterad utbildning .

Piloter som medvetet flyger i moln kommer att vara under IFR (instrumentflygregler) och kommer att ha kontakt med trafikkontroll för att hålla sig borta från andra plan. Om du hamnar i ett moln av misstag är standardproceduren att vända 180 ° och hålla samma höjd och fortsätta tills du kommer ut ur molnet (eller överföra till IFR).

En pilot i ett moln gör det inte ” t lita på vad han ser utanför och istället titta på hans instrument .

källa wikipedia

De är i ordning: flyghastighetsvisning, konstgjord horisont, höjdvisning, svängkoordinator, rubrik ( kompass) och vertikal hastighet.

Det finns en annan layout för denna information:

Med samma layout, lufthastighet till vänster, horisont i mitten, höjd till höger och riktning längst ner.