Навигация — это непрерывный ответ на один вопрос: «где я и куда лечу». Сегодня разберём, как этот ответ добывается без единого экрана: карта, курсы и правило знаков, треугольник скоростей, прокладка маршрута на земле и ведение ориентировки в воздухе. Главная мысль урока: карта готовится на земле, потому что в полёте на неё нет времени.
Воздушная навигация — наука о точном, надёжном и безопасном вождении воздушных судов из одной точки земной поверхности в другую. «Самолётовождение», «навигация», «воздушная навигация» — названия одной и той же науки. У неё четыре задачи:
Все четыре задачи сводятся к одному вопросу, на который ты отвечаешь непрерывно, от взлёта до посадки: «где я?» Пока знаешь ответ — летишь по плану; потеряла ответ — потеряла ориентировку. Визуальная навигация отвечает на этот вопрос сличением карты с местностью плюс расчётом: курс, скорость, время.
Частный пилот летает по маршрутам, которые прокладывает сам. По воздушным трассам летают, если становятся коммерческими пилотами. Наша гражданская авиация, как и почти все страны ИКАО, летает в магнитной системе — все углы на твоей карте в итоге будут магнитными.
Мотивация на весь урок — словами преподавателя-штурмана: «если более-менее тщательно разработаете рабочий план, то никогда не потеряетесь и никакой паники не будет». Вся визуальная навигация — это работа, сделанная до вылета.
Карта — графическое изображение земной поверхности, выполненное на плоскости по определённому математическому закону. Для визуальных полётов важны две вещи: масштаб и что на карту нанесено.
| Карта | Масштаб | Для чего |
|---|---|---|
| УКЛ — маршрутно-полётная | 1:500 000 (1 см = 5 км) или 1:200 000 (1 см = 2 км) | Визуальная ориентировка — на ней летаешь |
| Бортовая, «миллионка» | 1:1 000 000 (1 см = 10 км) | Запасная: если ушла за обрез основной карты |
| Радионавигационная | — | Трассы, частоты, зоны — для полётов по приборам |
На УКЛ — около 85 % всей топологии: серьёзная гидрография, дорожная сеть, маленькие реки, рельеф, леса, отметки высот. Плюс специальная нагрузка: маяки VOR/DME с частотами и координатами, зоны ответственности диспетчерских пунктов с позывными и частотами, искусственные препятствия — вышки, опасные зоны и зоны ограничения полётов. Истинные меридианы нанесены прямо, а линии равного магнитного склонения — изогоны — фиолетовым пунктиром с подписанной величиной.
На радионавигационной карте, наоборот, всего ~15 % топологии — крупный город, крупная река, дорога федерального значения: на эшелоне по приборам визуальная ориентировка не нужна. Тебе нужна именно УКЛ.
Пример из лекций: вертолёт обходил плохую погоду, отвернул в сторону, где рельеф по карте повышался на 200–300 м, — и столкнулся с землёй. На малых высотах рельеф под маршрутом надо знать до вылета: решение об обходе принимается за секунды и не по карте.
Поправка в базу аэронавигационной информации вносится раз в 28 дней (цикл AIRAC). Готовые полётные карты берут в Центре аэронавигационной информации или у коммерческих поставщиков — склеивать листы вручную, как в штурманских училищах, уже не надо.
Курс — угол в горизонтальной плоскости между направлением, принятым за начало отсчёта, и продольной осью самолёта. От 0 до 360°, по часовой стрелке. Начало отсчёта задаёт вид курса — и вся путаница новичков живёт именно здесь.
| Курс | От чего отсчитывается | Где берёшь |
|---|---|---|
| Истинный (ИК) | от истинного (географического) меридиана | Транспортиром с карты: меридианы на ней истинные |
| Магнитный (МК) | от магнитного меридиана | Пересчётом: МК = ИК − ΔМ |
| Компасный (КК) | от компасного меридиана — того, что показывает твой компас | С прибора; отличается от МК на девиацию |
Магнитное склонение ΔМ — угол между истинным и магнитным севером. Отсчёт от истинного меридиана к магнитному: вправо, на восток, — со знаком плюс, влево, на запад, — со знаком минус. Магнитные полюса дрейфуют, поэтому склонение измеряют заново раз в 5–10 лет и наносят на карты изогонами. В Московском узловом районе ΔМ = +11…+13°, на Кольском полуострове уже +21°.
Девиация δ — погрешность компаса на конкретном борту: железо и электрооборудование самолёта «подворачивают» стрелку. Часть девиации устраняют девиационными работами, остаток учитывается по таблице поправок, висящей у компаса: хочешь курс 30° — лети 29°. Угол между истинным и компасным севером целиком называется вариацией: вариация = ΔМ + δ.
МК = ИК − ΔМ — сложение алгебраическое, но в наших широтах склонение почти всюду со знаком плюс, значит на практике — вычитаем. Смысл, через который знак запоминается без зубрёжки: восточное склонение «сдвигает» магнитный север вправо, поэтому магнитный курс на эту величину меньше истинного. Общее правило перевода:
Пример по цепочке: ИК 90°, ΔМ +12°, δ −1°. МК = 90 − 12 = 78°, КК = 78 + 1 = 79°. Обратно — тем же путём со сменой знаков.
Курс — это куда смотрит нос. Но самолёт летит в движущемся воздухе, и ветер сносит его вбок. Поэтому направление, куда самолёт фактически перемещается над землёй, — отдельная величина: путевой угол — угол между началом отсчёта и проекцией линии пути. Разница между курсом и путевым углом — это угол сноса, и создаёт её ветер.
Связка «курс + ветер = путь» называется навигационным треугольником скоростей: вектор воздушной скорости (куда и как быстро летит самолёт относительно воздуха) складывается с вектором ветра и даёт вектор путевой скорости W — перемещения относительно земли. Из треугольника следуют два практических вывода:
Именно поэтому предполётная подготовка начинается с уточнения ветра: углы и расстояния на карте не меняются, а вот угол сноса, путевая скорость, время и расход топлива пересчитываются под фактический ветер перед каждым вылетом. Подробный разбор треугольника с построениями — в «Дополнительно», там 15-минутное видео Макашина.
Рабочий план полёта в авиации общего назначения — один документ с графической частью (карта) и табличной. Готовится в два приёма: предварительная подготовка — карта, маршрут, счисление, планы ориентировки и связи; предполётная, за 2–3 часа до вылета, — уточняется ветер и пересчитываются время и топливо, после чего подаётся уведомление органу ОВД.
Обрати внимание на логику расчёта времени и топлива: маршрут разбит на участки, у каждого — своё расстояние и своя путевая скорость, значит своё время и свой расход. Складываешь по участкам — получаешь полёт целиком, и остаток топлива известен на каждом рубеже, а не только «в среднем по полёту».
Ориентир — объект, который видно с воздуха и который есть на карте. Главные, опорные — крупные и трудноспутываемые: железная дорога, крупная река, шоссе, мост — именно их наносят в план визуальной ориентировки. Показательно, что первые воздушные трассы летали вдоль железных дорог: они прямее рек и видны в любой сезон. Второстепенные ориентиры — мелкие похожие объекты: просёлочные дороги, маленькие деревни, отдельные рощи. Ими место уточняют, но не определяют: похожих много, ошибиться легко.
Счисление пути — определение своего места по курсу, скорости и времени. Пятиминутные метки на ЛЗП, поставленные на земле, превращают ориентировку в простой цикл: прошло пять минут — самолёт должен быть у этой метки — смотришь, какой ориентир должен быть под ней, — находишь его за бортом. Совпало — ответ на вопрос «где я» получен, летишь дальше. Порядок важен: от расчёта к местности, а не наоборот. Кто ищет на карте то, что увидел за бортом, тот подгоняет ответ — и находит «похожее» там, где его нет.
Потеря ориентировки — это не «я не знаю, где я», а «я перестала вести счисление и начала гадать». Самолёт при этом исправен и летит; опасны хаотичные развороты «на поиски»: они рушат счисление окончательно и жгут топливо. Тщательно сделанный рабочий план — главная страховка: «никогда не потеряетесь, и никакой паники не будет».
В блоке 4 треугольник дан на уровне идеи. Полное построение — векторы воздушной скорости, ветра и путевой скорости, углы между ними, откуда берётся угол сноса и как его посчитать заранее по прогнозу ветра — Макашин разбирает за 15 минут:
Основная — географическая: широта φ — угол между плоскостью экватора и нормалью к поверхности в данной точке (0–90°, северная положительная); долгота λ — двугранный угол между плоскостью Гринвичского меридиана и меридиана точки (до 180° восточной положительной и западной отрицательной). Кроме неё применяются сферическая, ортодромическая, прямоугольная и полярная. Прямоугольная работает в ILS: ось Y — по продольной оси ВПП, ось X — перпендикулярно через точку приземления; на расстояниях 20–30 км Землю можно считать плоской. Полярная (азимут и наклонная дальность) — это РСБН, TACAN и VOR/DME.
Главный документ — AIP государства (Aeronautical Information Publication), издаёт и ведёт Центр аэронавигационной информации. Разделы: GEN — общие сведения и условные обозначения, ENR — все трассы с путевыми углами, пунктами и границами, CHARTS — схемы заходов по каждому аэродрому, AD — аэродромы: контрольная точка, координаты торцов ВПП, превышение, частоты и позывные. Поправки приходят циклом AIRAC раз в 28 дней. Оперативные изменения — закрытая полоса, неработающий маяк, временная зона — доводятся извещениями NOTAM: их проверяют при подготовке к каждому полёту, потому что цикла в 28 дней для таких новостей слишком много.
GPS (NAVSTAR) — официальная система ИКАО с 1994 года; космический сегмент — 24 спутника на высотах 19–20 тыс. км. Две оговорки. Первая: спутниковые системы дают высоту относительно поверхности геоида, а торец ВПП может отстоять от геоида на 300–400, иногда 500 метров — поэтому заход по спутниковой навигации считается неточным. Вторая: владельцы систем вправе ухудшить точность в отдельных районах или выключить сигнал совсем — в лекциях приводился реальный случай, когда GPS-приёмники разом перестали работать у целого рода авиации, и резко вырос спрос на навигационные линейки. Вывод для тебя: спутник — отличный помощник, но умение вести счисление по курсу, скорости и времени — единственный способ навигации, который нельзя отключить извне.