Рабочий план полёта и с чего он начинается, технические средства навигации и их дальности, форма Земли и системы координат, направления и линии пути, ортодромия против локсодромии, авиационная картография: проекции, УКЛ, радионавигационные карты, AIP и RNP. Дальше — земной магнетизм, магнитное склонение и девиация компаса, пересчёт курсов, счисление времени и гражданские сумерки как граница дневного допуска.
Шемуранов Юрий Николаевич — штурман по первой специальности; сам он себя в записях не представляет, имя звучит от других преподавателей. Летал на аэросъёмке (трасса нефтепровода Байкал — Тихий океан с базированием в Братске), работал в «ВИМ-Авиа», где отвечал за заказ комплектов поправок аэронавигационной информации. Формат — интерактивные лекции плюс тренажи на навигационной линейке и практическое занятие на шесть часов: разработка рабочего плана полёта.
Домашних заданий не задаёт принципиально и объясняет это термином: они занимаются не педагогикой, а андрагогикой — наукой об обучении взрослых. Вместо домашних заданий каждое занятие начинается с короткого повторения предыдущего. Литература: учебник воздушной навигации Черного и Кораблина, дополнительно справочник лётчику-штурману авиации ДОСААФ 1978 года.
Одна минута по экватору — 1853 м, одна минута по меридиану — 1843 м. В 1929 году на Международной гидрографической конференции в Монако сложили и поделили пополам: получилось 1852 метра. С тех пор это и есть навигационная миля.
Статутная миля (около 1,6 км) в авиации не используется. Итог, который он подводит сам: «скорость в узлах, расстояние в милях, высоту в футах — и считается, что мы прогрессивные люди».
| Средство | Диапазон | Дальность |
|---|---|---|
| ОПРС — отдельная приводная радиостанция | Средние волны, 400–1600 кГц | Основное средство маркировки трасс, особенно за Уралом |
| VOR — Very High Frequency Omnidirectional Range | УКВ, 108–118 МГц | Трассовый — 350–360 км; аэродромный маломощный — 25–30 км |
| DME — Distance Measuring Equipment | Работает с VOR | Замеряет наклонную дальность; 350–360 км — это дальность прямой видимости |
| РСДН — система дальней навигации | Сверхдлинные волны, 10–30 кГц, длина волны 1–2 км | Антенна ≈ ¼ длины волны, отсюда мачты по 350 м |
| КНС — кодовый неоновый светомаяк | Свет, буква кодом Морзе | Видно с 60–100 км: вышел на дальний привод без радиотехнических средств |
| Средства ближней навигации в целом | — | По документам до 1000 км, «реально километров 600 максимум» |
D = 4,12 · (√h + √H)
Здесь h — высота антенны наземного средства, H — высота воздушного судна, обе в метрах, результат в километрах. Управление электросвязи Росавиации считает коэффициент 4,12 завышенным и даёт 3,62–3,7. Его совет: «примерно 3,7 будем брать».
Спутниковые системы дают высоту относительно поверхности геоида, а торец ВПП может отстоять от геоида на серьёзную величину — на востоке страны это 300–400, а иногда и 500 метров. Поэтому заход по RNAV, несмотря на всю современность оборудования, — неточный заход на посадку.
Магнитный курс = истинный курс − ΔМ
Сложение алгебраическое, но в наших широтах склонение почти всюду со знаком плюс — значит вычитаем. Рядом держим второе: вариация = ΔМ + девиация = истинный курс − компасный. И правило знаков: считаем от компасного к истинному — поправки со своим знаком, от истинного к компасному — с обратным.
| Карта | Масштаб | Для чего |
|---|---|---|
| УКЛ — маршрутно-полётная, карта условных квадратов | 1:200 000 (1 см = 2 км) или 1:500 000 (1 см = 5 км) | Визуальная ориентировка: около 85 % топологии |
| Бортовая, «миллионка» | 1:1 000 000 (1 см = 10 км) | Если ушли за обрез основной карты |
| Специальная (радионавигационная) | — | Около 15 % топологии: трассы, частоты, секторы, зоны |
| Карта целей | 1:50 000 или 1:25 000 | Авиационные работы: химработы, лесоохрана |
AIRAC — цикл обновления аэронавигационной информации: поправка вносится раз в 28 дней. Главное требование к картам — свежесть.
RNP — Required Navigation Performance, требуемые навигационные характеристики. RNP-5 означает: держаться в пределах ±5 навигационных миль от оси трассы в течение 95 % времени полёта. В Московском узловом диспетчерском районе RNP-5 действует с 1 января 2020 года, над Северной Атлантикой строже — RNP-4.
Для сравнения: в Советском Союзе ширина воздушной трассы была 10 км, то есть ±5 км от оси. RNP-5 — это ±9,3 км, почти вдвое шире.
В авиации общего назначения это один документ вместо нескольких: в большой авиации отдельно существуют план ведения ориентировки, план связи и инженерно-штурманский расчёт, а здесь всё объединено.
Его мотивировка: «если более-менее тщательно разработаете этот рабочий план, то никогда не потеряетесь и никакой паники не будет».
Воздушная навигация — наука о точном, надёжном и безопасном вождении воздушных судов из одной точки земной поверхности в другую. «Самолётовождение», «вертолётовождение», «навигация», «воздушная навигация» — названия одной и той же науки.
Четыре задачи:
Разница, на которую он обращает внимание: частный пилот летает по маршрутам, а по воздушным трассам — если станешь коммерческим пилотом.
К дисциплине выдаётся набор, которым потом работают весь курс: лётная книжка, масштабная линейка, штурманский треугольник и карта — УКЛ-13 либо карта для учебных полётов в районе аэродрома Мячково.
Помимо Чёрного и Кораблина и справочника ДОСААФ 1978 года он называет Иткина — там работа с картой и линейкой разобрана «предельно просто». Фамилию стоит уточнить в библиотеке: в записи она звучит неразборчиво. И его же ремарка про отбор: «в авиации берут по здоровью, а потом по уму спрашивают».
Первая воздушная трасса на территории Советского Союза — Москва — Нижний Новгород. Летали фактически вдоль железных дорог: они прямее рек, Клязьмы и Оки. Отсюда и шутка про «компас Кагановича» — по фамилии наркома путей сообщения.
Чтобы понять, когда прилетели, снижались читать название станции — скорость была 100 км/ч. Один читал первый слог, другой остальные, и получилось «Бо-фер»: это оказался буфет, написанный такими же большими буквами. После этого трассы решили маркировать техническими средствами — обсуждались даже варианты рубить просеки и пропахивать плугом.
| Признак | Группы |
|---|---|
| По месту расположения | Самолётные (бортовые) и наземные |
| По характеру использования | Автономные и неавтономные |
| По принципу действия | Геотехнические, радиотехнические, астрономические, светотехнические |
Все геотехнические средства, две радиостанции, два приёмника VOR и GNSS-сенсор. Ни РСБН, ни астрокомпаса — и не нужно.
Про плотность наземных средств: если принять Россию за единицу, то в Западной Европе их на порядок больше, а в США — на порядок больше, чем в Европе. Трассовых мощных VOR у нас мало, ближайшие «в Казани или в Смоленске»; в Московском узловом районе маяки стоят на больших хабах, но это маломощные приводы для неточного захода. В США последнюю ОПРС закрыли ещё в 2015 году.
Расходы на глобальные системы взяли на себя две страны: NAVSTAR/GPS — американская, официальная система ИКАО с 1994 года, и ГЛОНАСС — наша. Устройство одинаковое: космический сегмент из 24 спутников на высотах 19–20 тысяч километров плюс наземный сегмент.
Сигнал слабый по двум причинам: расстояние огромное и надо «проткнуть» ионосферу, которая отражает сигналы из космоса. Пропускается узкий спектр, порядка 1,3–1,6 ГГц, и у Земли уровень сигнала «как серый шум». Частота L1 у нас и у американцев одинаковая, L2 разная, и у них есть ещё закрытая частота для военных.
Обе стороны вправе ухудшить точность в отдельных районах или выключить систему. Его пример: «когда мы вошли в Сирию, вся система GPS у нас перестала работать» — приёмники транспортных вертолётчиков умерли, и резко вырос спрос на навигационные линейки, они исчезли из продажи.
Региональные системы — европейская Galileo и китайская Beidou. Китайцы начали с трёх спутников на геостационарной орбите: если поднять спутник на 36 тысяч километров над экватором, его угловая скорость совпадёт с угловой скоростью вращения Земли — спутник как «гвоздиком прибит», и топлива на коррекцию орбиты нужно гораздо меньше. Три спутника через 120° перекрывают всю поверхность по экватору и достаточно глубоко на север и юг.
Эволюция представлений: плоская Земля → шар → эллипсоид вращения, приплюснутый с полюсов → геоид. Пока не было орбитальных полётов, глобальная система координат не требовалась: у каждой страны была своя геодезическая система, а в основе любой из них лежит своя модель Земли.
Референц-эллипсоид — тот эллипсоид, поверхность которого в максимальной степени соответствует поверхности конкретной страны. У нас это эллипсоид Красовского и СК-42, система координат 1942 года (работу начали в 1940-м); у Индии и Пакистана — «Эверест», у Австралии свой.
Артиллерия мазала: гаубица стреляет на 20 км, а отклонение — порядка километра. Разобрались: пехотные командиры ставили задачу по географической карте, то есть от истинных меридианов, а артиллеристы наводили по буссоли, главный элемент которой — магнитный компас. А магнитные полюса дрейфуют, и склонение брали с устаревших карт. Поправки пересчитал «грамотный старший лейтенант, командир батареи управления артдивизиона».
Балтийская система высот: высоты пунктов отсчитываются от нуля Кронштадтского футштока, то есть фактически от уровня Финского залива. Саму геодезическую сеть строили топографические войска: каждое лето ставили триангуляционные вышки, и главное в вышке — железный лом, вбитый ниже глубины промерзания, с зацинкованной меткой в торце, чьи координаты измерены с точностью до десятых долей секунды. Пункт вносился в единый государственный каталог: начинаем строить БАМ — идём в библиотеку, берём каталог, находим ближайшие пункты.
Геоид — за его поверхность приняли уровенную поверхность Мирового океана в состоянии равновесия: «океан — это лужа: ветра нет, волн нет». Условность того же рода, что и стандартная атмосфера: 760 мм рт. ст. = 1013,25 гПа, +15 °С, барическая ступень 11 метров — причём 11 метров справедливы до 2400–2500 м, а выше это уже 30–40 метров, потому что основная масса воздуха сосредоточена внизу тропосферы.
| Система | Большая полуось | Примечание |
|---|---|---|
| СК-42, эллипсоид Красовского | 6 378 245 м | Основная в СССР примерно до 1993 года |
| ПЗ-90 — «Параметры Земли 1990 года» | 6 378 136 м | Наша современная |
| WGS-84 | 6 378 137 м | Официальная система ИКАО, трёхмерная, от центра масс Земли |
Разница всего один метр: «разные учёные, разные методики, разный инструментарий, а сходимость результатов хорошая». Практический вывод: если карта составлена в ПЗ-90, можно смело брать с неё координаты и вбивать в Garmin, который работает в WGS-84 — «большой беды не будет».
Кроме географической применяются сферическая, ортодромическая, прямоугольная (в ILS: ось Y по продольной оси ВПП, ось X перпендикулярно через точку приземления — при расстояниях 20–30 км Землю можно считать плоской) и полярная — азимут и наклонная дальность, в ней работают РСБН, TACAN и VOR/DME.
На БАМе, по его рассказу, «немножко промахнули» — и тоннель строили вдвое дольше. Зато получился двухпутным, и сейчас через него идут два пути: «не было бы несчастья, да несчастье помогло». Из той же серии — история ГЛОНАСС: после демонстрации выяснилось недофинансирование, «восемнадцать ярдов куда-то испарились», и систему пришлось восстанавливать.
Азимут (пеленг) ориентира — угол между северным направлением меридиана, проходящего через данную точку, и направлением на ориентир. Отсчитывается по часовой стрелке от 0 до 360°. Меридиан за начало отсчёта может быть истинный, магнитный или условный.
Линия пути — проекция на земную поверхность траектории движения самолёта. Применяются главным образом две: ортодромия и локсодромия.
| Ортодромия | Локсодромия | |
|---|---|---|
| Что это | Дуга большого круга — кратчайшее расстояние между двумя точками | Линия, пересекающая меридианы под одинаковым путевым углом |
| Меридианы | Пересекает под разными углами: меридианы сходятся в полюсах | Под одним и тем же углом |
| На карте Меркатора | Кривая с выпуклостью в сторону полюса | Прямая линия |
| На глобусе | Дуга большого круга | Логарифмическая спираль: бесконечно приближается к полюсу, но никогда его не достигает |
| Совпадают | В двух случаях: полёт строго по экватору и полёт строго по меридиану | |
До удаления 1000–1200 км ортодромия на полётной карте — практически прямая линия, дальше становится заметной кривизна. Трансатлантические и транстихоокеанские маршруты летают по ортодромии: короче, значит экономия времени и топлива. «Летим из Москвы в Америку — и самолёт вываливается откуда-то из Канады».
Гражданская авиация должна как можно больше времени проводить над сушей: аварийная эвакуация на землю предпочтительнее приводнения даже в самом безлюдном месте. Удачное приводнение считается чудом — и «чудо на Гудзоне», и наш Ту-124 на Неве садились на реки. В океане всегда есть волнение, вода намного плотнее воздуха, и удар получается «как на бетон».
Линии равных азимутов, линии равных расстояний и линии равных разностей расстояний. Последние применяются в РСДН: одна ведущая станция и три ведомых, место самолёта определяется как разность расстояний. На карте эти линии — ветви гипербол, отсюда названия «гиперболические» и «разностно-дальномерные» системы.
Почему РСДН не ликвидировали после появления спутниковых систем: во-первых, ГЛОНАСС работал не очень хорошо, а во-вторых, сверхдлинные волны проникают в солёную воду на глубину до 50 метров. Подводная лодка на глубине выпускает буксируемую антенну, принимает сигнал и нивелирует ошибки своей курсовой системы. Американский аналог — Loran-C, на тех же частотах.
Зональная навигация — когда в зоне действия средства можно летать по любой запрограммированной траектории, вплоть до орбиты вокруг средства, а не ломаной «от привода на привод».
Это тоже сферическая система, но с произвольным расположением полюсов. Построение: ИПМ и КПМ соединяются прямой — это главная ортодромия Y; перпендикулярно ей в ИПМ проводится вспомогательная ортодромия X. Место самолёта задаётся удалением по обеим: например, 1500 км по главной и минус 500 км по вспомогательной.
Азимутальная поправка — угол между истинным севером и направлением главной ортодромии. Направление отсчёта в этой системе называется условным севером, и он может отличаться от истинного на 120–150°.
Лётно-тактические учения, полк Ту-22 взлетает с Полтавы. У последнего экипажа на исполнительном старте резко поменялся ветер, и курс взлёта изменили на 180°. Экипаж перерулил и взлетел с обратным курсом, но маршрут был уже запрограммирован, а специальный тумблер смены курса на 180° не переключили.
Дальше сложилось всё: ночь, режим радиомолчания, а ориентиры появлялись в расчётное время и были похожи. Чёрное море спутали с Каспийским, Кавказские горы с Крымскими, огромный светящийся город приняли за Пермь — а это был Багдад, на том же удалении по маршруту. Утром слева должен был быть Северный Ледовитый океан, а оказались горы и пустыни. Сели в Туркмении вместо Анадыря.
Экипаж не сняли с лётной работы: попутно они проверили ПВО двух стран и испытали станции помех.
Карта — графическое изображение земной поверхности или её части, выполненное на плоскости по определённому математическому закону. Изображение всегда получается искажённым: перенести картинку с глобуса на плоскость без искажений невозможно. Искажения проявляются в несоответствии углов, длин и площадей.
Хорошая новость про практику: сейчас все полётные карты издаются типографским способом, готовые берут в Центре аэронавигационной информации или у коммерческих поставщиков. Ходить в библиотеку карт, обрывать зарамочное пространство и склеивать листы декстриновым клеем, отбивая стыки железными линейками, — это про его училище, а не про вас.
Проекция — способ изображения земной поверхности на плоскости. Классифицируются по двум признакам: по характеру искажений и по виду геометрической фигуры, на которую переносится поверхность.
| По характеру искажений | Что сохраняется |
|---|---|
| Равноугольные | Углы. Угол, измеренный на карте, равен углу на Земле; сохраняется подобие небольших фигур. «Эти проекции очень любят моряки и лётчики» |
| Равнопромежуточные | Расстояние по меридиану или по параллели |
| Равновеликие | Площади: квадрат может стать прямоугольником, но шесть соток останутся шестью сотками |
| Произвольные | Ничего в чистом виде, но искажения небольшие — для авиации годятся |
По фигуре: цилиндр → цилиндрическая, конус → коническая, много конусов → поликоническая, без фигур → произвольные, в том числе азимутальные для полярных районов. И ещё важна ориентация фигуры: если её ось совпадает с осью вращения Земли — проекция нормальная, под 90° — поперечная, под другим углом — косая.
Почему её любят моряки: корабль идёт медленно, одного листа хватает на сутки, углы без искажений, расстояние снял циркулем и отложил. Побочные эффекты той же проекции: в Центре управления полётами траектория космического корабля выглядит синусоидой, а Африка на карте кажется меньше, чем она есть.
Земной шар делится на 6-градусные зоны, всего их 60. Вблизи осевого меридиана зоны искажений нет. А вблизи границы зоны при снятии азимутов надо учитывать угол сближения меридианов (гамма): он бывает положительным и отрицательным, его величина и знак подписаны в зарамочном пространстве, и его надо прибавить или вычесть.
Искажение масштаба по краям зон на широте 0° — 0,14 %, то есть 140 метров на 100 километров. Локсодромия здесь — кривая с выпуклостью в сторону экватора, а ортодромия до 1000 км изображается прямой.
Наши карты условных квадратов (УКЛ) выполнены в конической проекции — именно в них и предстоит летать. Свойства: параллели изображаются дугами окружностей из разных центров на среднем меридиане; нет нарастающего искажения масштаба к северу и югу; главный масштаб сохраняется по параллелям сечения. На крупном масштабе конусность почти не видна — дуги выглядят прямыми.
Азимутальные — для полярных районов. Вид зависит от того, где «наблюдатель»: в центре Земли — центральная, на противоположной стороне — стереографическая, бесконечно далеко — ортографическая, на конечном расстоянии — внешняя.
Разграфка — система деления карты на листы, номенклатура — система обозначения листов. Карта делится на колонки (арабские цифры) и строки (латинские буквы); лист может называться и по самому крупному городу. Пример: колонка N-37 — лист с Москвой, «миллионка». При укрупнении масштаба к обозначению добавляются латинские буквы, потом кириллица, а для карт 1:100 000 — только цифры.
Есть специальная карта — «нарезка карт»: вся территория страны, разбитая на листы. Берёшь нарезку, находишь нужные листы от Москвы до Владивостока, покупаешь их — и лети.
Издаёт карты ЦАИ — Центр аэронавигационной информации, уполномоченный государством орган, плюс коммерческие организации с лицензиями. Главное требование к карте — свежесть: поправка в базу аэронавигационной информации вносится раз в 28 дней, это цикл AIRAC.
История с монополией: Jeppesen в своё время узурпировала поставку аэронавигационной информации и создала свою систему обозначений. В «ВИМ-Авиа» на каждый из тридцати самолётов заказывался комплект поправок на год — «выгодно было с нами работать». В 2022 году поставки прекратились, заплаченные вперёд деньги не вернули. Выход нашли: перешли на Lido, переучили личный состав — «карты немножко другое обозначение имели, но ничего страшного». Через два года Jeppesen предлагал вернуться — отказались.
УКЛ — карта условных квадратов, и «условные квадраты» — это квадраты, образованные параллелями и меридианами. Масштаб 1:200 000 или 1:500 000, на ней около 85 % всей топологии: серьёзная гидрография, дорожная сеть, маленькие реки, рельеф, леса, отметки высот.
Здесь всего около 15 % топологии — крупный город, крупная река, дорога федерального значения: на эшелоне по приборам визуальная ориентировка не нужна. Зато много вспомогательного:
Опасные зоны, зоны ограничения полётов и запретные зоны. У каждой есть пользователь воздушного пространства, который определяет режим полёта в ней. Читается зона так: наименование, верхняя и нижняя границы; если написано от GND до UNL — от земли до неограниченной высоты, значит полёты запрещены «до космоса».
Кто эти хозяева: пилоты; метеорологи — запускают шары-зонды; военные — стрельбы и пуски (240-мм миномёт «Тюльпан» кидает мину до 9000 метров, а верхнее воздушное пространство начинается с 8100 — то есть мина туда заходит); и «экзотические» пользователи — гравийные карьеры: при промышленном взрыве куски щебня летят высоко, поэтому у карьера тоже есть своя зона.
| Термин | Что это на карте |
|---|---|
| Высота сечения | Разность высот между соседними горизонталями — например, 500 м |
| Заложение | Расстояние на карте между соседними горизонталями: чем круче склон, тем заложение меньше |
| Отмывка | Оттенки серого — рисуются не сами горы, а тени от них. Солнце условно на северо-западе, тени падают на юго-восток. Высот в метрах здесь нет: только «горы или не горы» |
| Гипсометрия | Оттенки коричневого со шкалой на южном обрезе карты: от светло-жёлтого (около 200 м) до тёмно-коричневого (до 7000 м). Тёмно-зелёный — участки ниже уровня моря, как Прикаспийская низменность |
Его пример — вертолёт Agusta, обходивший плохую погоду. Отворачивали в ту сторону, где рельеф повышался на 200–300 м по карте, и столкнулись с землёй. Вывод, который он повторяет дважды: на малых высотах рельеф под маршрутом надо знать до вылета, потому что решение об обходе принимается за секунды и не по карте.
Это та часть, которую он проходит вместе с группой на карте УКЛ — и требует делать именно в таком порядке.
«Если более-менее тщательно разработаете этот рабочий план, то никогда не потеряетесь — никакой паники не будет». Рабочий план — не отчётность, а способ не считать в воздухе.
Предварительная — за 2–3 дня: карта, маршрут, счисление, планы ориентировки и связи. Предполётная — за 2–3 часа: уточняется ветер, пересчитываются время и топливо, уведомляется орган ОВД.
Главный документ аэронавигационной информации — AIP государства, Aeronautical Information Publication. Это «самая большая книга», её издаёт и ведёт наш Центр аэронавигационной информации.
| Раздел AIP | Что внутри |
|---|---|
| GEN (General) | Чем наш AIP отличается от остальных, применяемые условные обозначения |
| ENR (En-route) | Все воздушные трассы: магнитные путевые углы, поворотные пункты, пункты обязательного донесения и пункты донесения по запросу, расстояния, верхние и нижние границы и параметр RNP на участке |
| CHARTS | Схемы заходов на посадку по разным системам для каждого аэродрома |
| AD (аэродромы) | Контрольная точка аэродрома, координаты торцов ВПП, превышение аэродрома, кроки, радионавигационные средства, позывные диспетчерских пунктов |
RNP — Required Navigation Performance, требуемые навигационные характеристики. RNP-5 значит: вести навигацию с точностью ±5 навигационных миль от оси трассы в течение 95 % времени полёта. В Московском узловом диспетчерском районе это введено с 1 января 2020 года — и это в районе, который насыщен средствами навигации. Над Северной Атлантикой требование строже: RNP-4.
В Советском Союзе ширина воздушной трассы была 10 км — ±5 км от оси. RNP-5 — это ±5 миль, то есть ±9,3 км, полная ширина около 18,5 км. Причина, по его версии: экипажи стали малочисленными, самолёты автоматизированы, «а автоматизация нужна, чтобы поменьше платить лётным экипажам. Но за всё это расплачиваемся точностью навигации».
Поправки приходят циклом AIRAC каждые 28 дней. В бумажном виде это были сборники с легкосъёмными страницами, и экипаж шёл через аэропорт с огромным чемоданом. Сейчас пилот получает планшет со всей актуальной информацией, а в компании есть бюро аэронавигационной информации, которое следит за актуальностью данных у каждого экипажа.
У Земли есть магнитное поле, и магнитные полюса не совпадают с географическими. Более того, они не стоят на месте: есть столетний дрейф, месячный, а склонение может измениться даже в течение суток. Сами полюса лежат на глубине около 40 км под корой. Рабочая гипотеза, которую он приводит: жидкое ядро вращается почти с той же скоростью, что и планета, но чуть отстаёт или опережает — отсюда дрейф. Северный магнитный полюс сейчас идёт из Канады в сторону России со скоростью около 10 км в год.
| Напряжённость поля | Значение |
|---|---|
| Максимум — у магнитных полюсов | 0,75–0,79 эрстеда |
| Минимум — у экватора | около 0,34 эрстеда |
| Средние широты России | 0,4–0,5 эрстеда |
Вектор поля раскладывается на горизонтальную и вертикальную составляющие. У экватора вертикальная составляющая минимальна, у полюсов велика — поэтому в северных широтах компас работает устойчивее: вертикальная составляющая как бы прижимает подвижную систему.
В школьной модели силовые линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный. У Земли всё наоборот: северный магнитный полюс обладает южным магнетизмом, силовые линии выходят из южного магнитного полюса и входят в северный. Названия оставили привязанными к географии, «чтобы народ с ума не сводить».
Отдельно есть геомагнитный полюс — центр диполя. Он в районе Антарктиды, там же стоит наша станция «Восток», и в той же точке сходятся полюс недоступности и полюс холода: минимальная зафиксированная на Земле температура −80 °C. Станция на высоте около 4 км, экипажу нужна адаптация к разреженному воздуху, а под льдом лежит озеро пресной реликтовой воды.
| Угол | Между чем | Обозначение |
|---|---|---|
| Магнитное склонение | истинный и магнитный север | ΔМ |
| Девиация | магнитный и компасный север | δ |
| Вариация | истинный и компасный север | ΔМ + δ |
| Азимутальная поправка | условный и истинный север | Δ |
Угол между северным направлением истинного (географического) меридиана и северным направлением магнитного меридиана. По-английски — declination или variation. Обозначение ΔМ, пределы от 0 до 180°, отсчёт от истинного меридиана к магнитному: вправо, то есть на восток, — со знаком плюс, влево, на запад, — со знаком минус.
Раз в 5–10 лет по всей планете проводят магнитную съёмку, и её результаты попадают на авиационные карты. Линии равного магнитного склонения называются изогонами и рисуются фиолетовым пунктиром с подписанной величиной. Ориентиры: Московский узловой район +11…+13°, Кольский полуостров +21° — чем севернее, тем больше.
Погрешность показаний магнитного компаса на борту: система устанавливается не вдоль магнитного меридиана, а вдоль компасного. Девиация — угол между их северными направлениями, отсчёт от магнитного к компасному, вправо плюс, влево минус.
Его формулировка про приборы в целом: «все авиационные приборы имеют нехорошее свойство — немножко подворачивают».
| Вид девиации | Причина | Что с ней делают |
|---|---|---|
| Постоянная | Два абсолютно одинаковых компаса изготовить невозможно: люфты, неточности | Устраняется шлицевой отвёрткой — подвижными магнитиками, сверкой с эталоном |
| Полукруговая | «Твёрдое железо» — легированная кобальтом и вольфрамом сталь: намагничивается трудно, но держит намагниченность долго | Девиационные работы на девиационном круге: самолёт ставят по двенадцати направлениям и подкручивают магнитики |
| Четвертная | «Мягкое железо» — поля электро- и радиооборудования, прежде всего генератора | Не устраняется, а учитывается: у компаса висит таблица поправок |
Источники «твёрдого железа» на Cessna — сам двигатель Lycoming IO-360: стальной коленчатый вал и распределительный вал из легированной стали. Таблица четвертной девиации выглядит буднично: хочешь курс 30° — лети 29°, хочешь 150° — лети 149°. Правда, он сразу оговаривается, что выдержать курс на Cessna с точностью до градуса практически невозможно.
В крене картушка компаса наклоняется, на неё начинает действовать вертикальная составляющая поля, и компас «подворачивает». Ярче всего это проявляется на разворотах вблизи северных и южных курсов, а у восточных и западных почти не заметно. Компенсируют так:
Сам компас — тип Bull's eye, «бычий глаз», одинаковый на Cessna, P2002 и больших самолётах. Герметичный корпус залит лигроином — маслянистой жидкостью, которая гасит колебания при болтанке и кренах. Внутри картушка: шкала вместе с магнитными датчиками, магнитики стоят попарно. Шкала равномерная, цена деления 5°, оцифровка через 30°, основные курсы подписаны буквами.
Район с большими массами магнитных руд у поверхности, искажающими поле. Курская магнитная аномалия — Курская, Орловская, Белгородская области — влияет до 2400–2500 м, и компас там может просто крутиться; выше влияние ослабевает. Магнитогорск — гора Магнитная, руда с содержанием железа около 70 %; вместо горы теперь карьер.
Угол в горизонтальной плоскости между направлением, принятым за начало отсчёта, и проекцией на эту плоскость продольной оси самолёта. От 0 до 360°, отсчёт по часовой стрелке.
Начало отсчёта задаёт вид курса: истинный — от истинного меридиана, магнитный — от магнитного, компасный — от компасного, условный — от главной ортодромии маршрута.
Магнитный курс = истинный курс − ΔМ — при алгебраическом сложении. В наших широтах склонение практически всюду со знаком плюс, поэтому ΔМ из истинного курса вычитают. И вторая связка: вариация = истинный курс − компасный.
Правила перевода, которые он проговаривает отдельно:
Рядом стоит понятие путевого угла: угол в горизонтальной плоскости между началом отсчёта и проекцией линии пути между поворотными пунктами. Его замеряют транспортиром прямо по карте.
Ось Земли наклонена к плоскости орбиты на 66°33′, а плоскость экватора к плоскости орбиты — на 23°27′. Именно наклон даёт смену времён года: без него никаких четырёх сезонов не было бы.
| Дата | Явление | Северное полушарие |
|---|---|---|
| 22 июня | Летнее солнцестояние | Самый длинный день |
| 22 декабря | Зимнее солнцестояние | Самая длинная ночь |
| 21 марта | Весеннее равноденствие | День равен ночи на всех широтах |
| 23 сентября | Осеннее равноденствие | День равен ночи на всех широтах |
Счёт ведут по среднему солнечному времени — относительно условного «среднего Солнца», которое движется равномерно: настоящее Солнце летом высоко, зимой низко, для равномерной шкалы неудобно. Среднее солнечное время относительно меридиана наблюдателя — это местное время.
Земля разделена на 24 часовых пояса по 15°. В России, по его словам, поясов «должно быть восемь, а фактически десять-одиннадцать», потому что регионы живут по московскому времени. Отсчёт от Гринвичского меридиана: на восток стрелки вперёд, на запад назад. Самара — UTC+4, на час впереди Москвы; Калининград — на час позади. Китай при своих размерах живёт в одном часовом поясе.
Вся авиация летает по UTC — Coordinated Universal Time, в сводках обозначается буквой Z. Раньше был GMT, среднее время по Гринвичу, но эта шкала неравномерна: она привязана к неравномерному видимому движению Солнца. UTC — атомное время, отсчёт от распада атомов цезия: уход измеряется миллисекундами за сотни лет. Атомные часы стоят и на навигационных спутниках.
Линия смены дат идёт по меридиану 180°, у наших берегов это Берингов пролив. С Чукотки на Аляску дата уходит на день назад, обратно — одна дата проживается дважды. Линия огибает острова и мысы, чтобы на одном острове не оказалось одновременно воскресенья и понедельника.
Передаются ежечасно, точность передачи 0,1 с, а началом целого часа считается начало шестого сигнала. Точность установки личных и бортовых часов — ±2 с.
Почему сигналы стали часовыми, он рассказывает историей: экипаж на полигоне попал в цель, но опоздал на тридцать секунд и потерял первый класс. Разобрались — часы у всех расходились, потому что сигнал давали раз в сутки. Дошло до ЦК, и с тех пор время передают каждый час; сейчас «пикают» даже FM-станции. А на метеостанциях до сих пор стоят слежительные часы: хронометр на пружинных подвесах в деревянном ящике и амбарная книга, где каждый час записывают уход в секундах.
Определения берутся из ФАП-128: день — время между началом утренних и концом вечерних гражданских сумерек, ночь — между концом вечерних и началом утренних.
| Сумерки | Центр Солнца ниже горизонта | Как понять на глаз |
|---|---|---|
| Гражданские | 6° | Документы читаются без дополнительного освещения. Потянулся за фонариком — значит гражданские сумерки кончились |
| Навигационные | 12° | Появились самые яркие звёзды первой величины |
| Астрономические | 18° | Виден Млечный Путь — почти полная ночь |
Посадку на аэродроме назначения нужно выполнить не позже конца гражданских сумерек. Навигационные сумерки — это уже нарушение дневного допуска.
И практическая тонкость: в приложении погоды смотреть надо заход Солнца, а не «рассвет». Восход — это первый край солнечного диска над горизонтом, то есть конец утренних гражданских сумерек и начало дня. Рассвет — когда сереет и светлеет, но солнца ещё не видно. Данные берут из интернета или из паспорта аэродрома; раньше был авиационный астрономический ежегодник на 365 страниц с номограммами, но для Cessna это неудобно.
Сигналы точного времени когда-то давали раз в сутки, в шесть утра. Его история: экипаж отработал по полигону точно, но опоздал на 30 секунд, получил тройку — а с ней ни класса, ни премии. Главный штурман ВВС Ловейкин дошёл с этим до ЦК, и сигналы стали ежечасными. Отсчёт с тех пор ведут по началу шестого сигнала — это ровно целый час.
На метеостанции стоял деревянный ящик с хронометром на пружинных подвесах и амбарная книга на 96 листов: каждый час дежурный метеоролог записывал уход часов — ±1 с, ±2 с. Пилот, пришедший между радиосигналами, получал время с поправкой из этой книги. А момент гражданских сумерек до интернета брали из авиационного астрономического ежегодника — книги на 365 страниц с номограммами по широте, которую «в Cessna не возьмёшь».
Стрелки в России больше не переводят: живём фактически по «зимнему». Он отмечает практическое следствие для нас — при «летнем» был бы лишний час света утром, а сейчас запас надо искать вечером, и смотреть в расчётах именно заход, а не рассвет.
| Как звучало на занятии | Что держать в голове |
|---|---|
| Частота РСДН «10–30 Гц» | По контексту — 10–30 кГц: при длине волны 1–2 км это сверхдлинные волны. В расшифровке потеряна приставка |
| Искажение на краю зоны Гаусса «14 %» | 0,14 % — он сам поясняет: 140 метров на 100 километров |
| Минута по экватору 1853 м, по меридиану 1843 м | Цифры он даёт по памяти и сам оговаривается. Итог — 1852 м — точен |
| «Вода в 400 раз плотнее воздуха» | Порядок величины ближе к 800. Вывод про удар «как о бетон» от этого не меняется |
| Смещение референсного меридиана WGS-84 от Гринвича «на 5,5 минуты» | Речь о секундах дуги, а не о минутах |
| Малая полуось эллипсоида Красовского «6 356» | Единицы в записи потеряны; большая полуось — 6 378 245 м |
| Первая трасса Москва — Нижний Новгород «по компасу Кагановича» | Байка, а не факт: Каганович стал наркомом путей сообщения позже появления первых трасс |