Классификация высот и способы их измерения, устройство барометрического высотомера и его погрешности, QNE / QFE / QNH и порядок установки давления, высота и эшелон перехода, безопасная высота. Дальше — виды скорости, навигационный треугольник скоростей, правило квадрантов, расчёт угла сноса и путевой скорости с разбором четырёх задач, и визуальная ориентировка.
Ту же дисциплину продолжает Шемуранов Юрий Николаевич, штурман по первой специальности. Домашних заданий не задаёт принципиально: каждое занятие начинается с повторения предыдущего, «мы занимаемся не педагогикой, а андрагогикой». Формат — разбор темы плюс совместный счёт задач на ветер. Литература, на которую он ссылается: учебник воздушной навигации Черного и Кораблина, Иткинов 1978 года и Кормышев 1956 года по навигационной линейке.
Если наружная температура ниже стандартной, высотомер завышает показания — то есть самолёт летит ниже, чем показывает прибор. На тридцати градусах отклонения от стандарта это 10 %: прибор показывает 100 м, реально их около 90.
Цена такой ошибки — заход UTair в Усинске при −20 °C: температурную поправку не учли, и основными стойками задели снежный бруствер за 150 м до торца. По расчёту на торце должно было быть 15 м. Его комментарий про такие тридцать футов: «как корова языком слизала».
| Давление | Что показывает высотомер | Когда ставят |
|---|---|---|
| QNE — 760 мм рт. ст. / 1013,25 гПа | Эшелон | Полёт по эшелонам выше высоты перехода |
| QFE — давление аэродрома | На земле ноль | Историческая практика, в России до 2020 года |
| QNH — приведённое к уровню моря | На земле превышение аэродрома, а не ноль | Взлёт и посадка, полёты ниже высоты перехода |
НВ = δ + 180°
Уγ = НВ − ЗПУ, а если НВ меньше ЗПУ, то Уγ = НВ + 360° − ЗПУ
УСmax ≈ (U / V) · 60° — U и V в одних единицах, результат в градусах
W ≈ V + U · cos Уγ, и дальше фактический курс = ЗПУ − УС
Знак угла сноса: плюс — сносит вправо, минус — влево. Курс носа всегда доворачивают против сноса.
| Угол ветра Уγ | Какой ветер | Угол сноса | Путевая скорость |
|---|---|---|---|
| 0° | попутный | 0 | W = V + U |
| 0–90° | попутно-боковой слева | + | W больше V |
| 90° | боковой слева | +, максимальный | W = V |
| 90–180° | встречно-боковой слева | + | W меньше V |
| 180° | встречный | 0 | W = V − U |
| 180–270° | встречно-боковой справа | − | W меньше V |
| 270° | боковой справа | −, максимальный | W = V |
| 270–360° | попутно-боковой справа | − | W больше V |
Высота полёта — расстояние по вертикали от уровня, принятого за начало отсчёта, до воздушного судна. Весь смысл темы в том, какой именно уровень взяли за начало.
| Вид высоты | Начало отсчёта | Особенность |
|---|---|---|
| Истинная | Поверхность земли прямо под самолётом | Меняется всё время, пока идём над рельефом |
| Абсолютная | Средний уровень моря, поверхность геоида | Величина условная — считается по стандартной атмосфере |
| Превышение | Уровень моря для точки местности | Для аэродрома это превышение аэродрома, и его берут по рабочему торцу ВПП |
| Относительная | Любой выбранный уровень, чаще аэродром вылета или посадки | С неё считают высоту круга |
| Эшелон | Уровень стандартного давления 760 мм рт. ст. | Это не высота над рельефом: все в районе считают от одной изобары |
Отдельно есть деление по величине, и оно завязано на индикацию прибора: 0–200 м — предельно малая высота, 200–1000 м — малая, 1000–4000 м — средняя, выше 4000 м — большие высоты. На высотомере Cessna малую высоту показывает полосатая шторка: она скрывается выше 1000 м, то есть 3000 футов, и снова появляется при снижении.
Передатчик излучает сигнал, приёмник ловит отражённый от земли и измеряет задержку; стрелка отградуирована прямо в единицах высоты. Точность впечатляющая: до 10 м погрешность меньше метра, на больших высотах — 5–7 %.
Но у него есть неустранимый недостаток: радиовысотомер следует рельефу. На маршруте это «змейка» по холмам, и при пересечении траекторий такая высота бесполезна. Поэтому его область — конечный этап захода, после прохода торца ВПП. На больших самолётах после торца звучит отсчёт от радиовысотомера: десять, девять, восемь и до нуля.
Его разбор катастрофы Ту-154 под Смоленском строится именно на этом. Аэродром Смоленск-Северный: дальний привод стоял не на стандартных 4 км, а на 6 км, и перед торцом лежал овраг глубиной около 60 м. Экипаж прошёл дальний привод с превышением, но продолжил снижение, ориентируясь на радиовысотомер: прибор показывал 75 м, потому что мерил до дна оврага, а фактически до земли оставалось порядка 15 м. Дальше — деревья. Туман, видимость 200 м.
Опорная цифра, от которой всё считается: при глиссаде 3° на торце ВПП высота 15 м, то есть 50 футов.
Принцип простой: давление закономерно убывает с высотой, и прибор пересчитывает давление в метры. Все анероидно-мембранные приборы — указатель скорости, высотомер, вариометр — калиброваны под стандартную атмосферу, и отсюда берутся все методические погрешности.
| Стандартная атмосфера на уровне моря | Значение |
|---|---|
| Температура | +15 °C |
| Давление | 760 мм рт. ст. = 1013,25 гПа = 29,92 дюйма рт. ст. |
| Градиент температуры | −6,5 °C на 1000 м до −56,5 °C около 11 км |
| Перевод единиц | 1 гПа ≈ 0,75 мм рт. ст., обратно 1 мм рт. ст. ≈ 1,3 гПа |
Барическая ступень — на сколько надо подняться, чтобы давление изменилось на 1 мм рт. ст.: у земли около 11 м, на 10 км уже около 33 м. Линейность барического падения сохраняется примерно до 2400 м, выше давление падает быстрее.
Внутри герметичного корпуса стоят две анероидные коробки с техническим вакуумом — не абсолютным, иначе их бы расплющило. Вакуум одинаков на всех высотомерах планеты, и раз в год прибор проходит поверку: если упругость ушла или появились люфты, коробки меняют. Статическое давление приходит от приёмника статического давления — на Cessna это небольшой выступ с отверстием на борту у двери. Шкала градуирована в метрах или футах, а коррекционная головка позволяет выставить нужное давление.
На двухстрелочном высотомере узкая стрелка показывает сотни футов и за один оборот проходит 1000. Когда она уходит на второй круг, широкая стрелка перескакивает на единицу — и 1900 футов легко принять за 900. Выше 10 000 футов появляется отдельный треугольный индекс.
Отдельно он показывает, что делать при обмерзании приёмника статического давления в полёте: набрать высоту, чтобы получить перепад, затем снизиться, чтобы лёд подтаял; на Cessna есть красный рычажок альтернативного источника статики — он подаёт в приборы давление кабины; в самом крайнем случае разбивают стекло прибора, поскольку кабина не герметична.
| Погрешность | Причина | Учитывать ли на Cessna |
|---|---|---|
| Инструментальная | Несовершенство прибора, люфты, регулировка | Не учитывают — мала |
| Аэродинамическая | Искажение потока у приёмника статического давления | Не учитывают |
| Методическая | Расхождение реальной атмосферы со стандартной | Учитывают, это главное |
Методическая делится на три части. Первая — изгиб изобар: держим «пятьсот футов по прибору», а истинная высота над рельефом другая, потому что давление в циклоне и антициклоне разное. Вторая — рельеф: местность поднимается, барометрическая высота та же, истинная уменьшается. Третья — температурная, и она самая опасная на малых высотах и в горах зимой.
Каждые 3 °C отклонения фактической температуры от стандартной дают 1 % ошибки показания высоты. Холоднее стандарта — высотомер завышает, летим ниже, чем показывает, и это опасно. Теплее — занижает, летим выше.
Считать это удобно на навигационной линейке: там есть шкала «исправленная высота — высота по прибору» и шкала температур. Пример с занятия: при −20 °C показание 100 м соответствует истинным 90 м.
Ещё один его пример про горы, где методическая ошибка складывается с человеческой: в Афганистане «безопасной высотой» над периметром считали 4500 м, а летали в ущелье с пятитысячными горами — «горы выше нас».
QNH — давление, которое надо установить на высотомере, чтобы на земле он показал превышение аэродрома, а не ноль.
Его объяснение: мысленно «раздолбили» аэродром до уровня моря и измерили там давление — вот это и есть приведённое давление. Длина верёвки — это превышение, и она для аэродрома постоянна: давление и температура меняются, превышение нет. Пример — Мячково, превышение 136 м: после посадки высотомер, настроенный на QNH, покажет 136 м, а не ноль.
Почему в мире прижилось QNH, а не QFE: частный пилот на своей полосе не может держать «свору диспетчеров», которые сообщали бы ему давление аэродрома. Один метеоролог на район даёт QNH, а превышение своей площадки пилот и так знает. В России переход с QFE на QNH состоялся с 1 января 2020 года и шёл, по его словам, мучительно около пяти лет: пока одни аэродромы работали на QFE, а другие на QNH, западные экипажи путались.
| Фаза полёта | Что стоит на высотомере |
|---|---|
| Полёт по эшелонам | QNE — 760 мм рт. ст. / 1013,25 гПа |
| Взлёт и посадка в России с 2020 года | QNH |
| Контролируемый аэродром | Давление даёт диспетчер — по контрольной точке или рабочему торцу ВПП |
| Неконтролируемый аэродром | Давление берут из метеосводки или AIP |
Высота перехода — после взлёта на QNH по команде диспетчера на этой высоте переводят шкалу на QNE и занимают эшелон. В Московском узловом районе с 1 января 2020 года она единая: 3050 м, то есть 10 000 футов; раньше на каждом аэродроме была своя.
Эшелон перехода — обратная процедура при снижении: доложил «прошёл эшелон перехода», получил QNH, перевёл шкалу с QNE на QNH. В том же районе это FL100, FL110 или FL120 — какой именно, зависит от давления на земле. Эшелон перехода должен быть максимально близок к высоте перехода.
Формула, которую он диктует: Hбезоп = Hрельефа + Hпрепятствия + 100 м − ΔHтемпературная. Минус потому, что в мороз прибор завышает показание, и запас надо закладывать заранее. Цифра 047 на карте читается как 470 м и уже включает рельеф, вышку и те самые 100 м; в эфире диспетчеру называют округлённо — 500 или 600 м, а не 470.
Как узнать QFE, если не сказали: выставить стрелку высотомера на ноль — в окошке шкалы будет текущее давление аэродрома (в его примере 734 мм). С неконтролируемого аэродрома ставят сразу QNH — из сводки или AIP. Превышение аэродрома встречается в футах, метрах и гектопаскалях: 1 мм рт. ст. ≈ 11 м, 1 гПа ≈ 8 м ≈ 24 ft. Порядок установки давлений регламентирован ФАП-128, а сам переход страны с QFE на QNH занял около пяти лет и завершился 1 января 2020 года: Москва летала по QFE, Петербург — по QNH, и западные экипажи путались.
На карте условных квадратов безопасная высота уже напечатана: синяя цифра в квадрате, например 047, означает 470 м над уровнем моря. Считать ничего не надо — за нас посчитали типографским способом. Но состав знать нужно:
Hбезоп = высота рельефа + высота препятствия + запас
На практике по маршруту берут крейсерскую безопасную высоту не ниже максимальной в маршруте: если по квадратам идут 390, 370 и 470 м, назначают 500–600 м. Диспетчеру докладывают округлённо — «безопасная пятьсот», а не 470. И увязывают с правилом эшелонирования по курсу: на восток — свои значения, на запад — свои.
| Скорость | Что это физически | Где применяется |
|---|---|---|
| Приборная (индикаторная), IAS | Величина скоростного напора на конструкцию — не «истинная скорость» вообще | Пилотирование: отрыв, ограничения по закрылкам, VNO, VNE |
| Истинная воздушная, TAS | Скорость относительно воздушной среды | Навигационные расчёты — до учёта ветра |
| Путевая, W | Скорость относительно земли, с учётом ветра | Расчёт времени и выхода на поворотные пункты |
Измеряется всё это трубкой Пито: из полного давления вычитается статическое, остаётся скоростной напор, а он пропорционален плотности и квадрату скорости. Плотность зимой больше, с высотой меньше — отсюда и расхождение приборной с истинной. На учебных самолётах до примерно 350 км/ч приборная практически равна истинной, поэтому указатель однострелочный. На больших самолётах ставят комбинированный указатель, а на высоте переходят на число Маха. Цену такого полёта он показывает на МиГ-23: на форсаже уходит 4,5 тонны топлива за 40 минут. Для нас важна не цифра, а сама логика: наверху пилотируют по числу Маха, у земли — по приборной скорости.
Сектора на указателе скорости он повторяет из «Основ полёта»: чёрный — область неустойчивого пилотирования, белый — диапазон с выпущенными закрылками, зелёный — чистое крыло, жёлтый — только в спокойном воздухе, красная черта — VNE. Конструктивный запас у планёра есть, но за черту не ходят.
Погрешности указателя те же три: инструментальная и аэродинамическая на малых скоростях невелики, методическая появляется из-за отличия реальной атмосферы от стандартной и учитывается по номограмме — но на скоростях учебного самолёта пересчёт истинной в приборную им выполнять не приходится.
1 узел = 1 морская миля в час = 1,852 км/ч = 0,514 м/с. Скорость в узлах, расстояние в милях, высота в футах — стандартный набор единиц, с которым придётся жить.
Его формулировка, которую стоит запомнить дословно: приборная скорость — это скоростной напор, а не путь в единицу времени. Именно поэтому по ней завязано всё: подъёмная сила, VR, VLO и ограничения по закрылкам. Прибор «не знает» высоту и температуру — он знает напор, и крыло тоже.
Строго: W = V · cos(УС) + U · cos(Уγ). Но косинус малого угла близок к единице, поэтому в работе остаётся W ≈ V + U · cos(Уγ) — то, что и даёт таблица. И две зависимости, которые он помечает как экзаменационные: при том же ветре рост скорости уменьшает снос, а при той же скорости рост ветра снос увеличивает.
| Метеорологический | Навигационный | |
|---|---|---|
| Отвечает на вопрос | Откуда дует | Куда дует |
| Направление | δ — от истинного меридиана | НВ = δ + 180° |
| Скорость | Обычно в м/с | Та же величина, но в км/ч |
| Кому нужен | Метеорологу: откуда идёт непогода | Пилоту и штурману |
Его формулировка: «для метеоролога важно, откуда идёт хмарь, а для лётчика — куда дует ветер и сколько километров в час». Отдельная тонкость: на взлёте и посадке метеорологическое направление иногда дают от магнитного меридиана — так экипажу удобнее сравнивать с посадочным курсом.
Перевод скорости: строго ×3,6, а в уме он предлагает умножить на 4 и снять 10 %. Проверка на 11 м/с: 44 минус 4,4 — получается около 40 км/ч, точное значение 39,6.
Две зависимости, которые он проверяет вопросом: растёт воздушная скорость при том же ветре — угол сноса уменьшается; растёт ветер при той же скорости — угол сноса увеличивается. Оценочная формула максимального сноса УСmax ≈ (U / V) · 60° — учебная, для работы с табличкой; на навигационной линейке считается точнее, без дискретности в 30°.
Дано: метеоветер 70°, скорость 5 м/с; ЗПУ 110°; воздушная 180 км/ч.
Смысл последнего пункта: без упреждения самолёт вынесет правее поворотного пункта. Летим с курсом 107°, чтобы линией пути пройти через точку.
Дано: метеоветер 10°, 6 м/с; ЗПУ 280°; воздушная 180 км/ч.
Дано: метеоветер 330°, 12 м/с; ЗПУ 110°; воздушная 180 км/ч.
Дано: метеоветер 350°, 15 м/с; ЗПУ 300°; воздушная 180 км/ч.
«Летать по расчётному ветру — плохая практика. Летай по фактическому.» Метеорологический ветер устойчив примерно от 500 м; ниже него на поток влияют рельеф, застройка и термики, и расчётные цифры перестают совпадать с жизнью.
И вторая мысль, которую полезно запомнить перед проверкой: «змейка» фактического пути вдоль линии заданного пути — признак хорошего пилота, а не плохого. Он постоянно подправляет курс по фактическому ветру, а не летит один раз посчитанным.
Промежуточные значения между строками таблички (30° и 45°) он разрешает интерполировать, но требует проверять счёт: посчитал в уме — проверь на калькуляторе или на линейке.
Порядок он требует держать жёстко — тогда любая из четырёх задач решается одинаково.
В таблице строки идут через 30°. Если ваш Уγ попал между 30° и 45° — это интерполяция, считаем внутри интервала. Если Уγ = 140°, а ближайшая строка 150° — это уже экстраполяция, берём соседнее значение как «примерно подходящее». На линейке НЛ-10 такой дискретности нет вовсе — там читается любой угол.
Ключи НЛ-10 для задач на ветер собраны у Кормышева (1956) — там разобраны все. На телефон он советует поставить тренажёр НЛ-10 и считать после каждой новой темы: «навык — это умение, доведённое до автоматизма». Аргумент из практики: во время операции в Сирии, когда GPS не работал, линейки раскупили — считали по старинке.
Визуальная ориентировка — обзорно-сравнительный метод: сопоставление карты с видом местности из кабины. Местность считается опознанной, когда вид ориентиров совпал с картой.
Её плюсы: надёжность, простота, мало времени, не нужны приборы. Нужны только карта, подготовка и обзор.
| Тип ориентира | Примеры |
|---|---|
| Линейные | Реки, каналы, берег, хребты, железные дороги, шоссе |
| Площадные | Крупные населённые пункты, большие озёра и водохранилища — Икша, Плещеево, Неро |
| Точечные | Перекрёстки, мосты, вершины, вышки, трубы — например труба в Шатуре высотой 250 м |
Ориентиры делятся на естественные (населённые пункты, реки, озёра, горы, дороги) и искусственные (знаки, огни, дымы, прожекторы) — последние обязательно должны быть известны лётному составу. Ещё есть деление на главные и второстепенные, и он подчёркивает, что они меняются ролями: там, где раньше была деревня-второстепенный ориентир, теперь коттеджная застройка на несколько километров.
На трассе у Байкала стояли знаки из фольги. По солнцу их не видно вообще, а против солнца они «загорелись» — угол падения равен углу отражения. И вторая история, про требования его училища: последним зачётом штурману говорили «нарисуй район полётов» по памяти, и без этого к самостоятельным полётам не допускали.
| Ориентир и высота | Дальность обнаружения |
|---|---|
| Крупный населённый пункт со средних высот | до 78 км |
| Он же с малых высот | 30–40 км |
| Его совет | Брать меньшие из табличных значений: дымка, солнце и усталость работают против вас |
Рабочий план он требует в двух частях: графической — линия с пятиминутными отрезками по 15 км, и табличной. Электронную карту (ИПП РФ) он не запрещает, но добавляет: уметь надо с бумагой — интернет и спутник отключаются быстрее, чем заканчивается топливо.
| Как звучало на занятии | Что держать в голове |
|---|---|
| «29,92 мм рт. ст.» | 29,92 дюйма рт. ст. — это те же 760 мм. В расшифровке потерялись дюймы |
| Барическая ступень «до 2400,5 м» | Округлённо до 2400 м: дальше барическое падение перестаёт быть линейным |
| Дальний привод под Смоленском «прошли на 200 м» | По отчёту речь о высоте прохода в футах; для темы важна не цифра, а причина — пилотирование по радиовысотомеру над оврагом |
| «Превышение 728 м, оно же 728 футов, оно же 26 гПа» | Единицы в записи перемешаны: 728 м — это около 2390 футов. Рабочий перевод — 1 гПа ≈ 8 м ≈ 24 фута |
| «136 м умножить на 3 — получим футы» | Строго коэффициент 3,28. Он сам называет это округлением для устного счёта |
| Скорость точки на экваторе «1100 плюс 600» | Порядок величины — около 1670 км/ч |
| VNE «около 162 узлов» | Это ориентир из его практики на P2002. Для Cessna 172S смотреть свою красную черту по РЛЭ |
| Формула безопасной высоты «минус температурная поправка» | Смысл в том, что в холод прибор завышает, поэтому фактическую высоту надо брать с запасом вверх. Знак в формуле зависит от того, что считаем — показание или истинную высоту |
В части вопросов Росавиации верным считается ответ, который физически неточен — по его объяснению, тесты переводили с американских, и переводчики были без авиационного образования. Вывод для подготовки: такие формулировки надо просто запомнить в том виде, в каком их ждёт база, а понимание держать отдельно. На экзамене вы отвечаете системе, а в полёте — физике.