Часть I. Расчет и построение схем вылета Безопасность пролета препятствий при взлете обеспечивается:

1. Выбором максимально допустимой взлетной массы (МДВМ) воздушного судна, при которой обеспечивается набор высоты зоне взлета с градиентом набора не ниже потребного, опубликованного на схеме вылета (SID). Этот градиент набора обеспечивает пролет над критическим препятствием с установленным безопасным запасом высоты.

2. Установлением маршрута набора высоты после взлета с выходом на контрольную точку (КТ) с целью обхода критического препятствия или запретных зон.

3. Установлением маршрута набора высоты после взлета, который позволяет визуально проконтролировать пролет критических препятствий расположенных в стороне от траектории набора высоты.

Принципы построения схем вылета (SID)

Схема вылета может быть основана на:

• принципе «жесткой» траектории (стандартном маршруте вылета SID) по которой должны следовать вылетающие ВС;

• принципе вылета по любому направлению в пределах определенного сектора (зоны).

Схемы «жесткой» траектории вылета устанавливаются:

• при вылете по прямой, когда путевой угол первого участка маршрута вылета находится в пределах ±15° от осевой линии ВПП;

• при вылете с разворотом для обхода значительных препятствий в РА или пролете над ними только по вполне определенному маршруту (например, при наличии ограничений установленных требованиями УВД).

Схемы вылета по любому направлению устанавливаются, если на маршруте вылета не требуется обход препятствий и нет ограничений установленных требованиями УВД. Для обеспечения безопасного пролета препятствий в этом случае предусматривается свободное от них воздушное пространство или устанавливается такая высота начала разворота после взлета, при которой обеспечивается безопасный запас высоты над препятствиями в любом направлении полета.

В зависимости от расположения препятствий, РТС аэродрома, а также ограничений в зоне аэродрома, схема вылета с разворотом строится по принципу начало по:

1. достижению заданной высоты разворота (Н_р);

2. пролету контрольной точки (КТ);

3. пересечению заданного радиала;

4. расстоянию, определенному с помощью дальномерного оборудования.

В зависимости от принципа построения схемы вылета устанавливаются специальные зоны учета препятствий.

Зона 1 - это зона набора высоты по прямой для этапа набора высоты от взлета до начала маневрирования по направлению.

Она начинается в конце располагаемой дистанции взлета РДВ на высоте 5м и имеет первоначальную ширину 300м (по 150м влево и вправо от оси ВПП) затем расширяется с градиентом 26,8% (угол ±15°). Заканчивается Зона 1 в точке начала маневрирования (точке разворота или при достижении заданной высоты разворота). Ширина конечной границы зоны 1 определяется по формуле:

W=2∙(0,268 ∙D +150),м

где D - протяженность зоны 1, зависящая от принципа определения начала маневрирования: на Н_зад или в КТ.

При отсутствии разворота окончание зоны 1 совпадает с окончанием схемы вылета (т.е. зона 2 не строится).

Назначением зоны 1 является установление безопасной траектории с таким градиентом набора, при котором обеспечивается установленный запас высоты над критическим препятствием в зоне набора высоты по прямой от взлета до начала маневрирования по направлению.

Зона начала разворота (ЗНР) - это зона, в которой может быть начато выполнение разворота, другими словами зона неконтролируемого начала маневрирования. Она строится для схем вылета с разворотом на заданной высоте и схем вылета в любом направлении. Эта зона располагается симметрично относительно осевой линии ВПП и ее продолжения. Начальная граница зоны располагается на расстоянии 600м от начала ВПП со стороны старта. Ее ширина на участке до начала зоны 1 постоянна - 300м (±150м). Далее, от начала схемы вылета граница ЗНР совпадает с границами зоны 1.

Назначение ЗНР - обеспечение запаса высоты, равного 90м над самым высоким, подлежащим учету препятствием в момент начала первого разворота (начало маневрирования ВС).

Зона маневрирования по направлению - зона 2. Правила построения боковых границ этой зоны зависят от принципа построения схемы вылета.

А. Схема вылета с разворотом в контрольной точке:

- для схем с углом разворота 15° и менее боковые границы зоны 2 представляют собой сочетание отрезков прямых от внешней границы зоны 1;

- для схем с углом разворота более 15° внешняя боковая граница Зоны 2 вначале представляет собой криволинейный участок сопряжения с конечной границей зоны 1, а внутренняя строится также как и для зоны с разворотом на угол 15° и менее.

В. Схема вылета с разворотом на заданной высоте:

- внутренняя боковая граница Зоны 2 строится от боковой границы начала зоны начала разворота, если Н_р≤200 м, а на схемах с Н_р>200 м от начала боковой границы Зоны 1;

- начало внешней боковой границы Зоны 2 строится с учетом влияния ветра.

Препятствия, расположенные в зоне 2 влияют как на высоту начала маневрирования, так и на потребный градиент набора высоты в этой зоне. Поэтому основной целью построения зоны 2 является определение перечня препятствий расположенных внутри ее контуров с последующей корректировкой (при необходимости) высоты начала маневрирования по направлению и определением потребного градиента набора, обеспечивающего установленный запас высоты (не менее 90м) над препятствиями в этой зоне.

Зона 3. Эта зона учета препятствий строится только для схем вылета по любому направлению. Она охватывает оставшуюся часть круга вокруг аэродрома, исключая Зону 1, Зону 2 и ЗНР. Центр круга зоны 3 расположен на осевой линии ВПП в точке, отстоящей на 600м от начала ВПП. Она простирается до установленных точек, фиксирующих начало коридора выхода, или начало маршрута, или до установленного постоянного удаления (круга).

Потребный градиент набора высоты, публикуемый на схемах вылета (SID).

Градиент - мера возрастания (уменьшения) высоты на единицу пройденного расстояния G=H/S. Определяется как тангенс угла наклона траектории набора высоты и выражается в процентах.

Поверхность оценки (учета) представляет собой плоскость с установленным наклоном в зоне учета препятствий, расположенную по продолжению осевой линии ВПП.

Пересечение этой поверхности препятствием означает, что препятствие подлежит учету (оценке) при расчете безопасной траектории. Например, в зоне 1 поверхность оценки с наклоном 2,5% начинается на высоте 5м над началом схемы вылета и простирается над всей этой зоной.

Поэтому все препятствия зоны 1, которые пересекают поверхность оценки подлежат учету и называются существенными. Высота поверхности оценки препятствий на удалении d_пр над уровнем окончания РДВ составляет:

h_п=0,025∙d_пр+5м.

В практике определения потребных градиентов схемы, обеспечивающих установленный безопасный запас высоты над препятствиями, возможны три вариант расчета:

1. Препятствия в зоне 1 таковы, что ни одно из них не возвышается над поверхностью оценки (учета). В этом случае градиент набора устанавливается равным 3,3% и не публикуется на схемах вылета (G=2,5+0,8=3,3%).

2. Поверхность оценки высоты препятствий пересекается одним препятствием, которое подлежит учету при определении G.

В этом случае потребный градиент в зоне 1 схемы вылета определяется по формуле:

где h_пр - высота препятствия, расположенного в зоне 1 и пересекающего поверхность оценки, т.е. h_пр > h_п;

0,008 - коэффициент, обеспечивающий безопасный запас высоты (Δh) над препятствиями, возрастающий по мере удаления от начала зоны с градиентом 0,8%. Δh = 0,008∙d_пр.

Потребный градиент набора высоты публикуется на схеме вылета всегда, когда он больше 3,3%. При этом публикуется высота, после которой набор высоты выполняется с нормальным градиентом (3,3 %).

3. Поверхность оценки пересекается несколькими препятствиями зоны 1, которые подлежат учету. В этом случае определяется потребный градиент для каждого из этих препятствий. Препятствие, для которого требуется максимальный градиент набора высоты - называется критическим, а этот градиент и высота, до которой он необходим, публикуются на схеме вылета в примечаниях.

1. Выполняем перевод полярных координат препятствий, измеренных относительно КТА, в прямоугольные координаты схемы захода на посадку и схемы вылета по точным формулам.

Положение препятствий указывается в прямоугольной системе координат с началом в точке пересечения осевой линии ВПП и порога ВПП.

Оси ОХ и ОУ располагаются в горизонтальной плоскости, проходящей на уровне порога ВПП, причем ось ОХ направлена по продолжению оси ВПП так, что положительные значения Х измеряются в направлении противоположном направлению захода посадку.

Положительные значения оси ОY измеряются вправо от направления захода на посадку. Знаки координат в таблице данных о препятствиях должны соответствовать фактическому расположению препятствий. При расчетах значение координат препятствий по оси OY всегда используется со знаком "+".

Началом полярной системы координат является КТА. Азимуты в полярной системе координат отсчитываются от истинного меридиана, проходящего через КТА. Высоты препятствий указываются абсолютные (относительно уровня моря).

При построении карты препятствий для схем вылета используется вспомогательная прямоугольная система координат с началом отсчета в точке пересечения осевой линии ВПП и концом РДВ.

Исходными данными для построения схем вылета являются:

• таблица препятствий относительно порога ВПП

• высота порога ВПП, Н_пор

• длина ВПП, L_впп (м)

• высота КПБ, L_кпб (м)

• высота конца РДВ, Н_рдв.

Перевод полярных координат препятствий в прямоугольные для схемы захода на посадку (Х_пр, Y_пр) и схемы вылета (d_пр,Y_пр) можно выполнить тремя способами, два из которых приближенные и один точный.

Приближенные способы - графический и расчет с помощью НЛ-10М.

Точный способ - расчёт с помощью калькулятора (ПЭВМ) по точным формулам.

Азимут ВПП рассчитывается по формуле:

Система координат ХОY для схемы захода на посадку:

Для схемы вылета выполняется построение вспомогательной системы координат (d_пр; Y_пр):

Результаты вычислений прямоугольных координат в таблице:

№ преп.	Препятствие	Расстояние, м Sпр, м Набс, м				hпр, м
		от порога ВПП, Хпр	от осевой линии ВПП, Yпр	от конца РДВ, dпр
1	Возвышенность	-20888	-344	18304	264
2	Возвышенность	-15181	245	12597	93
3	Возвышенность	-10975	-171	8391	235
4	Возвышенность	-9316	856	6732	111
5	Возвышенность	-6557	377	3973	66
6	Возвышенность	-6145	0	3561	68
7	Возвышенность	-5106	345	2522	51
8	Возвышенность	-4934	-132	2350	72
9	Мачта ДПРМ	3978	0	-6562	16
10	Опора	-3154	35	570	15
11	Мачта БПРМ	1069	0	-3653	9
12	Антенна КРМ	-2950	0	366	13
13	Антенна ГРМ	-242	-130	-2342	13
14	Здание ДПП	-1168	-402	-1416	11
15	Возвышенность	718	0	-3302	18
16	Возвышенность	1247	-513	-3831	48
17	Возвышенность	1690	-402	-4274	68
18	Возвышенность	2040	-1105	-4624	95
19	Возвышенность	2715	-896	-5299	133
20	Возвышенность	5387	-1038	-7971	183
21	Возвышенность	6405	-1199	-8989	240
22	Возвышенность	8615	-1549	-11199	333
23	Антенна РСБН	-1168	-502	-1416	14
24	ШВРС	-1653	-2750	-931	449
25	Возвышенность	-1168	463	-1416	22

Вариант расчета схемы вылета с разворотом на заданной высоте

2. Выполняем предварительное построение границ (контуров) зоны 1 и ЗНР:

- начало ЗНР - 600м от начала ВПП с шириной ± 150м;

- начало зоны 1 - на линии перпендикулярной оси ВПП, проходящей через конец РДВ на высоте 5м;

- начальная ширина ±150м от оси ВПП;

- расширение боковых границ 15° [градиент 0,268 (26,8%)].

3. Определяем высоту начала разворота Н_р.

На основе анализа относительных высот препятствий входящих в ЗНР, т. е. с координатами d_пр и Y_пр отвечающими условию:

- (L_ВПП+КПБ-600м)< d_пр <(3…7км),

|Y_пр|≤150 м, при -(L_ВПП +КПБ-600 м)<d_пр<0 м и

|Y_пр|≤150 м+0,268∙d_пр, при d_пр =0 м3…7км.

выбрать h_прmax и рассчитать Н_р

В примере: h_прmax= 111 м → преп. № 4, d_пр = 6732 м,

Н_р = h_прmax + 90м = 111 + 90 = 201 м,

Округляем до значения кратного 10 м Н_р = 210 м.

4. Рассчитываем предварительную протяженность зоны 1 (D_р) и ширину конечной границы этой зоны:

, м

, м

5. Строим конечную границу зоны 1 и определяем перечень препятствий, расположенных в этой зоне (рис.1):

Это препятствия №№ 5, 6, 7, 8, 10, 12

Условия нахождения препятствий в зоне 1:

0 ≤ d_пр ≤ D_р Y_пр ≤ 150м + 0,268∙d_пр

6. Рассчитываем потребный градиент набора высоты для чего:

а) рассчитываем высоту поверхности учета (оценки) для каждого препятствия, расположенного в зоне 1:

,

> 66 – не учитывается

> 68 – не учитывается

> 51 – не учитывается

< 72 – учитывается

> 15 – не учитывается

> 13 – не учитывается

б) определяем какие из близко расположенных к ВПП препятствий не влияют на градиент набора по правилу:

если h_ПРi + 0,008∙d_прi < 60м, то оно не влияет на градиент набора:

h_П10 = 15 + 0,008∙570 = 20 < 60м – не влияет;

h_П12 = 13 + 0,008∙366 = 16 < 60м – не влияет;

Примечание: близкорасположенными являются препятствия с координатой d_пр=01...2 км.

в) для всех учитываемых препятствий, влияющих на градиент набора рассчитываем потребный градиент по формуле:

,

_МАКС G = 3.7%

Поверхность оценки пересекает одно препятствие зоны № 1. В этом случае:

,

а dh = d_прi, h = h_прi + 0,008·dh + Δ.

а dh = d_пр8 = 2350 м, h₈ = 72 + 0,008·2350 + 0 = 90,8 м ≈ 91 м.

h´= 100 м

Поскольку мы имеем округленное в большую сторону значение высоты, то:

_{dh´ = dh + ,}

_{где h – точное значение высоты, до которой необходимо выдерживать Gi;}

_{h´ - округленное значение этой высоты;}

_{dh´ - удаление от начала схемы с учетом h´;}

_{Δ – разность высот уровней РДВ и порога ВПП (по условию примера Δ = 0).}

_{dh´ = 2350 +}

Форма записи в разделе схемы SID:

«Набор с градиентом не менее 3.7% до высоты 100 м».

_{Так как градиент набора в зоне №1 переменный, то необходимо произвести уточнение расположения конечной границы этой зоны:}

D_р= dh' + ((Н_р- h')/0,033) = 2623 + ((210-100)/0,033) = 5956 м

0,5W = 150м + 0,268·D_р = 150 + 0,268·5956 = 1746 м

Уточним перечень препятствий, находящихся вблизи конечной границы зоны 1: это препятствие № 4. Измерим для этого препятствия на схеме расстояние d'_i – это кратчайшее расстояние от препятствия до ближайшего контура зоны №1:

d'₄ = 800м

Проверим выполнение условий А и В для этого препятствия:

А: h_пр ≤ Н_р+0,033·d´_i-90м

№4 111 ≤ 210 + 0,033·800 – 90 = 146 м выполняется

В: h_пр ≤ Н_р+0,033·d´_i-0,008·(D_р+d´_i)

№4 111 ≤ 210 + 0,033·800 - 0,008·(5956 + 800) = 182 м выполняется

Условия А и В выполняются, поэтому:

* оставляем полученные ранее границы зоны №1 (D_p = 5956 м; 0.5W = 1746м);

* градиент и H_p не следует корректировать.

7. Для построения границ зоны 2 и определения препятствий, расположенных в этой зоне, определяем значения задержки на введение ВС в разворот (с), радиуса разворота (r) и параметра, учитывающего влияние ветра при развороте на 90⁰ (Е₉₀) по таблицам 1.5, 1.6, 1.7 [2], а также рассчитываем истинную скорость полёта (V_и):

с = f(категории ВС и Н_аэр) = 600 м,

r = 2670 м,

Е₉₀ = 840 м

V_и = К·V_пр, где К – переводной коэффициент, определяемый с помощью интерполяции по таблице 1.4 [2];

V_пр – приборная скорость для различных категорий ВС, используемая при расчётах .

V_пр = 305 км/ч

V_и = 1,0993276·305 = 335 км/ч

8. Выполняем прокладку номинальной линии пути, измеряем угол разворота УР ≈ 34⁰ и ИПУ₁ ≈ 315⁰ и рассчитываем параметр Е = 0,0287·V_и·УР.

Е₁₀ = 0,0287·335 ·10 = 96 м

Е₂₀ = 0,0287·335 ·20 = 192 м

Е₃₄ = 0,0287·335 ·34 = 327 м

9. Выполняем построение контуров зоны 2 и определяем полный перечень расположенных в ней препятствий (рис.2).

Препятствия № 2, 3, 4 расположены в зоне 2.

Проверим выполнение условий А и В для вышеуказанных препятствий.

d´_і = d_прі - D_p

d´₂ = 12597 – 5956 = 6641 м

d´₃ = 8391 – 5956 = 2435 м

d´₄ = 6732 – 5956 = 776 м

А: h_пр ≤ Н_р + 0,033·d´_i – 90м

№2 93 ˂ 210 + 0,033·6641 – 90 = 339 м выполняется

№3 235 > 210 + 0,033·2435 – 90 = 200 м не выполняется

№4 111 ˂ 210 + 0,033·776 – 90 = 146 м выполняется

В: h_пр ≤ Н_р + 0,033·d´_i – 0,008·(D_р + d´_i)

№2 93 ˂ 210 + 0,033·6641 – 0,008·(5956 + 6641) = 328 м выполняется

№3 235 > 210 + 0,033·2435 – 0,008·(5956 + 2435) = 223 м не выполняется

№4 111 ≤ 210 + 0,033·776 – 0,008·(5956 + 776) = 182 м выполняется

Условия А и В для препятствия № 3 не выполняются, следовательно необходимо увеличить высоту разворота h_p :

h_p = h_пр + 90 - 0,033· d´_пр = 235 + 90 - 0.033·2435 = 245 м ≈ 250 м (публикуется кратно 10 м)

Проверим выполнение условий А и В для препятствия № 3 при новой высоте разворота:

А: h_пр ≤ Н_р+0,033·d´_i-90м

№3 235 ˂ 250 + 0,033·2435 – 90 = 240 м выполняется

В: h_пр ≤ Н_р + 0,033·d´_i – 0,008·(D_р + d´_i)

№3 235 > 250 + 0,033·2435 – 0,008·(5956 + 2435) = 263 м выполняется

Условия А и В выполнены. Оставляем полученные ранее границы зон № 1 и № 2.

10. Для точного расчета МПУ_вых и S₁ необходимо выполнить следующие расчеты:

1) ЛУР = r·tg(УР/2) = 2670·tg(34˚/2) = 816м

2) Геодезические координаты точки М:

В_м = В_кта+ =

= 40⁰+ = 40°00´51´´

L_м = L_кта + ) =

= 36⁰ + = 35°54´20´´

3) Геодезические координаты точки коридора выхода№1:

В_кор = В_кта += 40⁰ + = 40°13´57´´

L_кор = L_кта+ = 36⁰+= 35°36´37´´

4) ИПУ_вых:

ΔL = L_кор – L_м = -00°17´43´´

β = arcctg[ – ]

ИПУ_вых= 360° - |β| = 360° - 45˚52´02´´ = 314°07´58´´ ≈ 314˚

МПУ_вых = ИПУ_вых – ΔМ = 314º + 3° = 317º

5)S₁ = arccos(sinВ_м·sinВ_кор+cosВ_м·cosВ_кор·cosΔL)·111,2