Планирование полета

Тарома United Боинг 737-300 и Airlines Боинг 777-200 выруливают из лондонского аэропорта Хитроу .

Планирование полета — это процесс составления плана полета для описания предлагаемого полета самолета. Он включает в себя два критически важных аспекта с точки зрения безопасности : расчет топлива, чтобы гарантировать, что самолет может безопасно добраться до пункта назначения, и соблюдение требований управления воздушным движением , чтобы минимизировать риск столкновения в воздухе. Кроме того, планировщики полетов обычно стремятся минимизировать стоимость полета за счет соответствующего выбора маршрута, высоты и скорости, а также за счет загрузки на борт минимально необходимого топлива. Службы воздушного движения (ОВД) используют завершенный план полета для разделения воздушных судов в службах управления воздушным движением, включая отслеживание и поиск потерянных воздушных судов, во время поисково-спасательных операций (SAR).

Планирование полета требует точных прогнозов погоды, чтобы расчеты расхода топлива могли учитывать влияние на расход топлива встречного или попутного ветра и температуры воздуха. Правила безопасности требуют, чтобы самолет имел запас топлива, превышающий минимум, необходимый для полета из пункта отправления в пункт назначения, с учетом непредвиденных обстоятельств или перенаправления в другой аэропорт, если запланированный пункт назначения становится недоступным. Кроме того, под контролем органов управления воздушным движением воздушные суда, летающие в контролируемом воздушном пространстве, должны следовать заранее определенным маршрутам, известным как воздушные трассы (по крайней мере, там, где они были определены), даже если такие маршруты не так экономичны, как более прямой рейс. В пределах этих воздушных трасс самолеты должны поддерживать эшелоны полета , указанные высоты, обычно разделенные по вертикали 1000 или 2000 футов (300 или 610 м), в зависимости от маршрута полета и направления движения. Когда самолеты только с двумя двигателями летают на большие расстояния через океаны, пустыни или другие районы, где нет аэропортов, они должны удовлетворять дополнительным требованиям. Правила безопасности ETOPS , гарантирующие, что они смогут добраться до аварийного аэропорта в случае отказа одного двигателя.

Создание точного оптимизированного плана полета требует миллионов вычислений, поэтому коммерческие системы планирования полетов широко используют компьютеры (примерный неоптимизированный план полета можно создать с помощью E6B и карты примерно за час, но необходимо делать больше поправок на непредвиденные обстоятельства). обстоятельства). Когда компьютерное планирование полета заменило ручное планирование полетов через Северную Атлантику на восток, средний расход топлива сократился примерно на 450 кг (1000 фунтов) за полет, а среднее время полета сократилось примерно на 5 минут за полет. Некоторые коммерческие авиакомпании имеют собственную внутреннюю систему планирования полетов, другие пользуются услугами внешних планировщиков.

Лицензированный полетный диспетчер или офицер по обеспечению полетов по закону обязан выполнять задачи по планированию полетов и наблюдению за полетами во многих коммерческих условиях эксплуатации (например, §121 FAR США, канадские правила). Эти правила различаются в зависимости от страны, но все больше и больше стран требуют от своих авиакомпаний нанимать такой персонал.

Обзор и основная терминология

Системе планирования полета может потребоваться создать более одного плана полета для одного полета:

• сводный план управления воздушным движением (в FAA и/или ICAO ) формате
• сводный план для прямой загрузки в бортовую систему управления полетом
• подробный план для использования пилотами

Основная цель системы планирования полета - рассчитать, сколько топлива потребуется в процессе аэронавигации воздушному судну при полете из аэропорта отправления в аэропорт назначения. Самолет также должен иметь запас топлива на случай непредвиденных обстоятельств, таких как неточный прогноз погоды или диспетчерская служба воздушного движения, требующая, чтобы самолет летел на высоте ниже оптимальной из-за перегруженности авиалиний, или добавления пассажиров в последнюю минуту. вес которого не был учтен при составлении плана полета. Способ определения запаса топлива сильно различается в зависимости от авиакомпании и местности. Наиболее распространенными методами являются:

• Внутренние полеты в США, выполняемые в соответствии с Правилами полетов по приборам : достаточно топлива для полета до первой точки предполагаемой посадки, затем полета до запасного аэропорта (если погодные условия требуют запасного аэропорта), а затем в течение 45 минут после этого на нормальной крейсерской скорости.
• процент времени: обычно 10% (т. е. для 10-часового полета требуется достаточный резерв, чтобы пролететь еще час)
• процент топлива: обычно 5% (т. е. для полета, требующего 20 000 кг топлива, необходим запас в 1 000 кг)

За исключением некоторых внутренних рейсов США, в плане полета обычно указывается как запасной аэропорт, так и аэропорт назначения. Запасной аэропорт предназначен для использования в случае, если аэропорт назначения станет непригодным для использования во время выполнения рейса (из-за погодных условий, забастовки, крушения, террористической деятельности и т. д.). Это означает, что когда самолет приближается к аэропорту назначения, у него все еще должно быть достаточно запасного топлива и запасного запаса для полета в запасной аэропорт. Поскольку самолет не ожидается в запасном аэропорту, у него также должно быть достаточно топлива , чтобы некоторое время (обычно 30 минут) кружить возле запасного аэропорта, пока не будет найдено место для посадки . Внутренние рейсы США не обязаны иметь достаточное количество топлива для перехода в запасной аэропорт, если прогнозируется, что погода в пункте назначения будет лучше, чем потолки в 2000 футов (610 м) и видимость в 3 статутные мили; однако 45-минутный запас при нормальной крейсерской скорости все еще применяется.

Часто считается хорошей идеей разместить запасной вариант на некотором расстоянии от пункта назначения (например, 185 км (100 миль; 115 миль)), чтобы плохая погода вряд ли привела к закрытию как пункта назначения, так и запасного; Расстояния до 960 километров (520 миль; 600 миль) известны. В некоторых случаях аэропорт назначения может быть настолько удаленным (например, остров в Тихом океане), что альтернативного аэропорта не существует; в такой ситуации авиакомпания может вместо этого заложить достаточно топлива для двухчасового полета рядом с пунктом назначения в надежде, что аэропорт снова станет доступным в течение этого времени.

Между двумя аэропортами часто существует более одного возможного маршрута. С учетом требований безопасности коммерческие авиакомпании обычно стремятся минимизировать затраты за счет соответствующего выбора маршрута, скорости и высоты.

Весам, связанным с воздушным судном, и/или общему весу воздушного судна на различных этапах даются различные названия.

• Полезная нагрузка — это общий вес пассажиров, их багажа и любого груза. Коммерческая авиакомпания зарабатывает деньги, взимая плату за перевозку полезного груза.
• Эксплуатационная масса пустого самолета — это базовый вес самолета в готовом к эксплуатации состоянии, включая экипаж, но без учета полезной нагрузки и полезного топлива .
• Вес нулевого топлива представляет собой сумму эксплуатационного веса пустого и полезной нагрузки, то есть веса самолета с грузом без учета любого годного к использованию топлива.
• Вес на рампе — это вес самолета в здании терминала, готового к вылету. Сюда входит нулевой вес топлива и все необходимое топливо.
• Вес отпускания тормозов — это вес самолета в начале взлетно-посадочной полосы непосредственно перед отпусканием тормозов для взлета . Это вес рампы за вычетом топлива, израсходованного на руление . Крупные аэропорты могут иметь взлетно-посадочные полосы длиной около 2 миль (3 км), поэтому простое руление от терминала до конца взлетно-посадочной полосы может израсходовать до тонны топлива. После руления пилот выравнивает самолет по взлетно-посадочной полосе и включает тормоза. Получив разрешение на взлет, пилот дросселирует двигатели и отпускает тормоза, чтобы начать ускорение вдоль взлетно-посадочной полосы при подготовке к взлету.
• Взлетный вес — это вес самолета при взлете на части взлетно-посадочной полосы. Лишь немногие системы планирования полета рассчитывают фактическую взлетную массу; вместо этого топливо, использованное для взлета, учитывается как часть топлива, использованного для набора высоты на нормальную крейсерскую высоту.
• Посадочный вес — это вес самолета при приземлении в пункте назначения. Это вес отпускания тормоза за вычетом сожженного топлива. Он включает в себя нулевой вес топлива, неиспользованное топливо, а также все альтернативное, запасное и резервное топливо.

Когда двухмоторные самолеты летят через океаны, пустыни и т.п., маршрут необходимо тщательно планировать, чтобы самолет всегда мог добраться до аэропорта, даже если один из двигателей выйдет из строя. Применимые правила известны как ETOPS (ExTended range OPerationS). Общая надежность конкретного типа самолета и его двигателей, а также качество технического обслуживания авиакомпании учитываются при определении продолжительности полета такого самолета с одним работающим двигателем (обычно 1–3 часа).

Системы планирования полета должны быть в состоянии справиться с воздушными судами, летящими ниже уровня моря, что часто приводит к отрицательной высоте. Например, амстердамский аэропорт Схипхол имеет высоту −3 метра. Поверхность Мертвого моря находится на 417 метров ниже уровня моря, поэтому полеты на малых высотах в этом районе могут проходить значительно ниже уровня моря.

Единицы измерения

В планах полетов используются метрические и неметрические единицы измерения. Конкретные используемые единицы могут различаться в зависимости от самолета, авиакомпании и местоположения во время полета.

С 1979 года Международная организация гражданской авиации (ИКАО) рекомендовала унифицировать единицы измерения в авиации на основе Международной системы единиц (СИ). С 2010 года ИКАО рекомендует использовать:

• Километры в час (км/ч) для скорости во время движения.
• Метры в секунду (м/с) для скорости ветра во время приземления.
• Километры (км) для расстояния.
• Метры (м) для высоты.

Однако дата окончания завершения метрики не установлена. Хотя технически единицы СИ являются предпочтительными, в коммерческой авиации все еще широко используются различные единицы, не входящие в систему СИ:

• Узлы (кн) для скорости.
• Морская миля (нм) для расстояния.
• Фут (футы) для высоты.

Единицы измерения расстояния

Расстояния почти всегда измеряются в морских милях. , рассчитанный на высоте 32 000 футов (9 800 м), компенсировал тот факт, что Земля представляет собой сплюснутый сфероид, а не идеальную сферу. На авиационных картах расстояния всегда округляются до ближайшей морской мили, и именно эти расстояния указаны на плане полета. Системам планирования полета может потребоваться использовать неокругленные значения в своих внутренних расчетах для повышения точности.

Топливные агрегаты

Измерение топлива будет различаться в зависимости от датчиков, установленных на конкретном самолете. Самый распространенный единица измерения топлива – килограммы; другие возможные меры включают фунты, галлоны Великобритании, галлоны США и литры. Когда топливо измеряется по весу, удельный вес при проверке емкости бака учитывается используемого топлива.

Был по крайней мере один случай , когда у самолета закончилось топливо из-за ошибки при преобразовании килограммов в фунты. В данном конкретном случае летному экипажу удалось планировать на ближайшую взлетно-посадочную полосу и благополучно приземлиться (взлетно-посадочная полоса была одной из двух в бывшем аэропорту, которая тогда использовалась в качестве драгстрипа ).

Многие авиакомпании просят округлять количество топлива до числа, кратного 10 или 100 единицам. Это может вызвать некоторые интересные проблемы с округлением, особенно когда используются промежуточные итоги. Вопросы безопасности также необходимо учитывать при принятии решения о округлении в большую или меньшую сторону.

Единицы высоты

Высота самолета определяется с помощью барометрического высотомера ( см. В эшелоне полета подробнее ). Таким образом, указанные здесь высоты являются номинальными высотами при стандартных условиях температуры и давления, а не фактической высотой. Все самолеты, работающие на эшелонах полета, калибруют высотомеры по одной и той же стандартной настройке независимо от фактического давления на уровне моря, поэтому риск столкновения невелик.

В большинстве В районах высота указывается кратной 100 футам (30 м), т.е. A025 номинально равна 2500 футам (760 м). При движении на больших высотах самолеты используют эшелоны полета (FL). Эшелоны полета — это высота, скорректированная и откалиброванная по Международной стандартной атмосфере (ISA). Они выражаются в виде трехзначной группы, например, FL320 составляет 32 000 футов (9 800 м) по ISA.

В большинстве районов вертикальное расстояние между самолетами составляет 1000 или 2000 футов (300 или 610 м).

В России, Китае и некоторых соседних регионах высота измеряется в метрах. Вертикальное расстояние между самолетами составляет 300 или 600 метров (примерно на 1,6% меньше, чем 1000 или 2000 футов).

До 1999 года вертикальное расстояние между самолетами, летевшими на больших высотах по одной и той же воздушной трассе, составляло 2000 футов (610 м). С тех пор во всем мире происходит поэтапное введение сокращенного минимума вертикального эшелонирования (RVSM). Это сокращает вертикальное разделение до 1000 футов (300 м) между эшелонами полета 290 и 410 (точные пределы немного различаются от места к месту). Поскольку большинство реактивных самолетов летают между этими высотами, эта мера фактически удваивает доступную пропускную способность воздушных трасс. Чтобы использовать RVSM, самолеты должны иметь сертифицированные высотомеры, а автопилоты должны соответствовать более точным стандартам.

Единицы скорости

Самолеты, летающие на более низких высотах, обычно используют узлы в качестве основной единицы скорости, в то время как самолеты с более высокими высотами (выше высоты перехода Маха) обычно используют число Маха в качестве основной единицы скорости, хотя планы полета часто также включают эквивалентную скорость в узлах (преобразование включает поправку на температуру и высоту). В плане полета число Маха «Точка 82» означает, что самолет движется со скоростью 0,820 (82%) скорости звука .

Широкое использование систем глобального позиционирования определять скорость воздуха и скорость относительно земли (GPS) позволяет навигационным системам кабины более или менее напрямую .

Другой метод определения скорости и положения — инерциальная навигационная система (ИНС), которая отслеживает ускорение автомобиля с помощью гироскопов и линейных акселерометров; эта информация затем может быть интегрирована во времени для получения скорости и положения, при условии, что INS была правильно откалибрована перед вылетом. INS присутствует в гражданской авиации уже несколько десятилетий и в основном используется на средних и крупных самолетах, поскольку система довольно сложна.

Если ни GPS, ни INS не используются, для получения информации о скорости необходимо выполнить следующие шаги:

• Индикатор воздушной скорости используется для измерения приборной воздушной скорости (IAS) в узлах.
• IAS преобразуется в калиброванную воздушную скорость (CAS) с использованием таблицы поправок для конкретного самолета.
• CAS преобразуется в эквивалентную воздушную скорость (EAS) с учетом эффекта сжимаемости.
• EAS преобразуется в истинную воздушную скорость (TAS) с учетом высоты по плотности (т. е. высоты и температуры).
• TAS преобразуется в путевую скорость с учетом любого встречного или попутного ветра.

Единицы массы

Вес самолета чаще всего измеряется в килограммах, но иногда может измеряться и в фунтах, особенно если указатели уровня топлива откалиброваны в фунтах или галлонах. Многие авиакомпании требуют округления веса до кратного 10 или 100 единиц. При округлении требуется большая осторожность, чтобы не превысить физические ограничения.

При неофициальном разговоре о плане полета примерный вес топлива и/или самолета может указываться в тоннах . Эта «тонна» обычно представляет собой либо метрическую тонну , либо британскую длинную тонну , которые отличаются менее чем на 2%, либо короткую тонну , что примерно на 10% меньше.

Описание маршрута

Маршрут — это описание пути, по которому следует воздушное судно при перелете между аэропортами. Большинство коммерческих рейсов летают из одного аэропорта в другой, но частные самолеты, коммерческие экскурсионные самолеты и военные самолеты могут совершать круговые рейсы или полеты туда и обратно и приземляться в том же аэропорту, из которого они вылетели.

Компоненты

Самолеты летают по воздушным трассам под руководством диспетчерской службы. Воздушные трассы не имеют физического существования, их можно рассматривать как автомагистраль в небе. На обычной автомагистрали автомобили используют разные полосы движения, чтобы избежать столкновений, а на воздушной трассе самолеты летают на разных эшелонах полета, чтобы избежать столкновений. Часто можно увидеть самолеты, проходящие прямо над или под вашим собственным. Таблицы, показывающие дыхательные пути, публикуются и обычно обновляются каждые 4 недели, что совпадает с циклом AIRAC. AIRAC (Регулирование и контроль аэронавигационной информации) проводится каждый четвертый четверг, когда каждая страна публикует свои изменения, которые обычно касаются авиалиний.

Каждая воздушная трасса начинается и заканчивается в определенной путевой точке , а также может содержать несколько промежуточных путевых точек. Путевые точки используют пять букв (например, PILOX), а те, которые служат ненаправленными маяками, используют три или две буквы (TNN, WK). Воздушные трассы могут пересекаться или соединяться в путевой точке, поэтому в таких точках самолет может переходить с одной воздушной трассы на другую. Полный маршрут между аэропортами часто использует несколько воздушных трасс. Если между двумя точками нет подходящей воздушной трассы и использование воздушных трасс приведет к созданию несколько окольного маршрута, авиадиспетчерская служба может разрешить прямой маршрут от одной точки к другой, при котором не используется воздушная трасса (часто обозначаемая в планах полета как «DCT»). ").

Большинство путевых точек классифицируются как точки обязательной отчетности ; то есть пилот (или бортовая система управления полетом ) сообщает о положении самолета диспетчерской службе воздушного движения, когда самолет проходит точку маршрута. Существует два основных типа путевых точек:

• Именованная путевая точка появляется на авиационных картах с известной широтой и долготой. Такие путевые точки над сушей часто имеют связанный с ними радиомаяк, чтобы пилотам было легче проверить, где они находятся. Полезные именованные путевые точки всегда находятся на одной или нескольких воздушных трассах.
• — Географическая путевая точка это временное положение, используемое в плане полета, обычно в районе, где нет названных путевых точек (например, в большинстве океанов Южного полушария). Управление воздушным движением требует, чтобы географические путевые точки имели широту и долготу в целое число градусов.

Обратите внимание, что воздушные трассы не связаны напрямую с аэропортами.

• После взлета воздушное судно следует процедуре вылета ( стандартный вылет по приборам , или SID), которая определяет путь от взлетно-посадочной полосы аэропорта до путевой точки на воздушной трассе, чтобы воздушное судно могло контролируемым образом присоединиться к системе воздушных трасс. Большая часть набора высоты будет проходить на SID.
• Перед посадкой воздушное судно следует процедуре прибытия ( стандартный маршрут прибытия к терминалу или STAR), которая определяет путь от путевой точки на воздушной трассе до взлетно-посадочной полосы аэропорта, чтобы воздушное судно могло покинуть систему воздушных трасс контролируемым образом. Большая часть снижения полёта будет проходить на STAR.

Маршруты авиакомпаний между Лос-Анджелесом и Токио примерно следуют прямому маршруту большого круга (вверху), но используется реактивное течение (внизу). при движении на восток (от Токио до Лос-Анджелеса)

Специальные маршруты, известные как океанские пути, используются через некоторые океаны, главным образом в Северном полушарии, для увеличения пропускной способности загруженных маршрутов. В отличие от обычных воздушных трасс, которые меняются нечасто, океанские маршруты меняются дважды в день, чтобы воспользоваться благоприятными ветрами. Полеты, идущие по реактивному течению, могут быть на час короче, чем те, которые идут против него. Океанские пути могут начинаться и заканчиваться примерно в 100 милях от берега в названных путевых точках, к которым соединяется ряд воздушных трасс. Трассы через северные океаны подходят для полетов с востока на запад или с запада на восток, которые составляют основную часть трафика в этих районах.

Полные маршруты

Существует несколько способов построения маршрута. Во всех сценариях с использованием воздушных трасс для вылета и прибытия используются SID и STAR. Любое упоминание о воздушных путях может включать очень небольшое количество «прямых» сегментов, чтобы учесть ситуации, когда нет удобных соединений воздушных путей. В некоторых случаях на выбор маршрута могут влиять политические соображения (например, самолеты одной страны не могут пролетать над другой страной).

• Воздушные трассы от пункта отправления до пункта назначения. Большинство полетов над сушей попадают в эту категорию.
• Воздушные трассы от пункта отправления до кромки океана, затем океанские пути, затем воздушные трассы от кромки океана до пункта назначения. Большинство полетов над северными океанами попадают в эту категорию.
• Воздушные трассы от пункта отправления до кромки океана, затем зона свободного полета через океан, затем воздушные трассы от кромки океана до пункта назначения. Большинство полетов над южными океанами попадают в эту категорию.
• Зона свободного полета от пункта отправления до пункта назначения. Это относительно редкая ситуация для коммерческих рейсов.

Даже в зоне, свободной от полетов, авиадиспетчерская служба по-прежнему требует донесения о местоположении примерно раз в час. Системы планирования полетов организуют это, вставляя географические путевые точки через подходящие промежутки времени. Для реактивного самолета эти интервалы составляют 10 градусов долготы для полетов в восточном или западном направлении и 5 градусов широты для полетов в северном или южном направлении. В зонах свободного полета коммерческие самолеты обычно следуют маршруту с наименьшим временем , чтобы использовать как можно меньше времени и топлива. Маршрут большого круга будет иметь самое короткое расстояние по земле, но вряд ли будет иметь самое короткое расстояние по воздуху из-за влияния встречного или попутного ветра. Системе планирования полета, возможно, придется провести значительный анализ, чтобы определить хороший маршрут свободного полета.

Расчет топлива

Расчет потребности в топливе (особенно в путевом и резервном топливе) является наиболее важным с точки зрения безопасности аспектом планирования полета. Этот расчет несколько сложен:

• Скорость сгорания топлива зависит от температуры окружающей среды, скорости и высоты самолета, ни один из которых не является полностью предсказуемым.
• Скорость сгорания топлива также зависит от веса самолета, который меняется по мере сжигания топлива.
• Обычно требуется некоторая итерация из-за необходимости расчета взаимозависимых значений. Например, запас топлива часто рассчитывается как процент от топлива для полета, но топливо для полета невозможно рассчитать, пока не известен общий вес самолета, включая вес резервного топлива.

Соображения

Расчет топлива должен учитывать множество факторов.

• Прогнозы погоды

Температура воздуха влияет на эффективность/расход топлива авиационных двигателей. Ветер может создавать встречный или попутный ветер, который, в свою очередь, будет увеличивать или уменьшать расход топлива за счет увеличения или уменьшения пролетаемого расстояния.

По соглашению с Международной организацией гражданской авиации существуют два национальных метеорологических центра — в США Национальное управление океанических и атмосферных исследований Великобритании и Метеорологическое бюро — которые предоставляют всемирные прогнозы погоды для гражданской авиации в формате, известном как погода GRIB . Эти прогнозы обычно выпускаются каждые 6 часов и охватывают последующие 36 часов. Каждый 6-часовой прогноз охватывает весь мир с использованием точек сетки, расположенных с интервалом 75 морских миль (139 км) или меньше. В каждой точке сетки данные о скорости, направлении ветра и температуре воздуха предоставляются на девяти различных высотах от 4500 до 55 000 футов (от 1400 до 16 800 м).

Самолеты редко пролетают точно через точки метеорологической сетки или на тех высотах, на которых доступны прогнозы погоды, поэтому некоторая форма горизонтальной и вертикальной интерполяции обычно необходима . Для интервалов длиной 75 морских миль (139 км) линейная интерполяция является удовлетворительной. Формат GRIB заменил более ранний формат ADF в 1998–99 годах. В формате ADF использовались интервалы в 300 морских миль (560 км); этот интервал был достаточно большим, чтобы полностью пропустить некоторые штормы, поэтому расчеты с использованием погоды, прогнозируемой ADF, часто были не такими точными, как те, которые можно произвести с использованием погоды, прогнозируемой GRIB.

• Маршруты и эшелоны полетов

Конкретный маршрут полета определяет расстояние по земле, которое необходимо преодолеть, а ветер на этом маршруте определяет расстояние полета по воздуху. На каждом участке воздушной трассы между точками могут действовать разные правила относительно использования эшелонов полета. Общий вес самолета в любой точке определяет самый высокий эшелон полета, который можно использовать. Для крейсерского полета на более высоком эшелоне полета обычно требуется меньше топлива, чем на более низком эшелоне полета, но для перехода на более высокий эшелон полета может потребоваться дополнительное топливо для набора высоты (именно это дополнительное топливо для набора высоты и другая скорость расхода топлива вызывают разрывы).

• Физические ограничения

Почти все веса, упомянутые выше в разделе «Обзор и базовая терминология», могут иметь минимальные и/или максимальные значения. Из-за нагрузки на колеса и ходовую часть при приземлении максимальная безопасная посадочная масса может быть значительно меньше максимальной безопасной массы при отпускании тормозов. В таких случаях самолету, который попадает в чрезвычайную ситуацию и должен приземлиться сразу после взлета, возможно, придется некоторое время кружить, чтобы израсходовать топливо, или же сбросить часть топлива, или же немедленно приземлиться и рискнуть обрушиться шасси.

Далее топливные баки имеют максимальную вместимость. В некоторых случаях коммерческие системы планирования полетов обнаруживают, что был запрошен невозможный план полета. Самолет не может достичь намеченного пункта назначения даже без груза и пассажиров, поскольку топливные баки недостаточно велики, чтобы вместить необходимое количество топлива; Похоже, что некоторые авиакомпании временами проявляют чрезмерный оптимизм, возможно, надеясь на (очень) сильный попутный ветер.

• Расход топлива

Скорость расхода топлива авиационных двигателей зависит от температуры воздуха, высоты, измеряемой давлением воздуха, веса самолета, скорости самолета относительно воздуха, а также любого повышенного расхода топлива по сравнению с совершенно новыми двигателями из-за возраста двигателя и/или плохого качества. техническое обслуживание (авиакомпания может оценить это ухудшение, сравнивая фактический и прогнозируемый расход топлива). Обратите внимание, что большой самолет, такой как гигантский реактивный самолет, может сжечь до 80 тонн топлива за 10-часовой полет, поэтому во время полета происходит существенное изменение веса.

Расчет

Вес топлива составляет значительную часть общего веса самолета, поэтому при любом расчете топлива необходимо учитывать вес еще не сгоревшего топлива. Вместо того, чтобы пытаться спрогнозировать запас топлива, который еще не израсходован, система планирования полета может справиться с этой ситуацией, действуя в обратном направлении по маршруту, начиная с альтернативного маршрута, возвращаясь к пункту назначения, а затем возвращаясь от точки за точкой к исходной точке.

Более подробная схема расчета приведена ниже. Обычно требуется несколько (возможно, много) итераций либо для расчета взаимозависимых значений, таких как резервное топливо и топливо для рейса, либо для того, чтобы справиться с ситуациями, когда некоторые физические ограничения были превышены. В последнем случае обычно приходится уменьшать полезную нагрузку (меньше груза или меньше пассажиров). Некоторые системы планирования полетов используют сложные системы приближенных уравнений для одновременной оценки всех необходимых изменений; это может значительно сократить количество необходимых итераций.

Если самолет приземляется на запасном, в худшем случае можно предположить, что у него не осталось топлива (на практике запаса топлива будет достаточно, чтобы хотя бы вырулить с взлетно-посадочной полосы). Следовательно, система планирования полета может рассчитать альтернативный запас топлива на основе того, что окончательный вес самолета равен нулевому весу топлива. Поскольку самолет кружит во время ожидания, нет необходимости учитывать ветер для этого или любого другого расчета ожидания.

Для полета от пункта назначения до запасного места система планирования полета может рассчитать запас топлива для запасного рейса и резервный запас топлива на основе того, что вес самолета при достижении запасного места равен нулю веса топлива плюс запас запасного топлива.

Затем система планирования полета может рассчитать любой пункт ожидания на основе того, что окончательный вес самолета равен нулевому весу топлива плюс резервный запас топлива плюс запасной запас топлива.

Для рейса из пункта отправления в пункт назначения вес по прибытии в пункт назначения может быть принят как нулевой вес топлива плюс альтернативный запас топлива плюс запасной запас плюс запас места назначения. Затем система планирования полета может работать по маршруту, рассчитывая расход топлива и запас топлива по одной точке маршрута за раз, при этом топливо, необходимое для каждого сегмента между точками, образует часть веса самолета для расчета следующего сегмента.

На каждом этапе и/или в конце расчета система планирования полета должна проводить проверки, чтобы гарантировать, что физические ограничения (например, максимальная емкость бака) не превышены. Проблемы означают, что либо массу самолета надо каким-то образом уменьшить, либо отказаться от расчета.

Альтернативный подход к расчету топлива заключается в расчете альтернативного и запасного топлива, как указано выше, и получении некоторой оценки общей потребности в топливе для полета либо на основе предыдущего опыта работы с этим маршрутом и типом воздушного судна, либо с использованием некоторой приблизительной формулы; ни один из методов не может в значительной степени учитывать погоду. Затем расчет можно продолжить по маршруту, точка за точкой. По прибытии в пункт назначения фактический расход топлива можно сравнить с расчетным расходом топлива, сделать более точную оценку и при необходимости повторить расчет.

Снижение затрат

Основная статья: снижение затрат

Коммерческие авиакомпании обычно стремятся максимально снизить стоимость полета. На стоимость влияют три основных фактора:

• необходимое количество топлива (что усложняет ситуацию, в разных аэропортах топливо может стоить по-разному),
• фактическое время полета влияет на амортизационные отчисления, графики технического обслуживания и т.п.,
• Сборы за пролет взимаются каждой страной, над которой пролетает самолет (теоретически для покрытия расходов на управление воздушным движением).

Разные авиакомпании имеют разные взгляды на то, что представляет собой рейс с наименьшей стоимостью:

• наименьшие затраты, основанные только на времени
• наименьшие затраты, основанные только на топливе
• наименьшие затраты на основе баланса между топливом и временем
• наименьшие затраты, основанные на затратах на топливо, затратах времени и сборах за пролет

Основные улучшения

Для любого заданного маршрута система планирования полета может снизить затраты, находя наиболее экономичную скорость на любой заданной высоте и находя лучшую(ые) высоту(ы) для использования на основе прогнозируемой погоды . Такая локальная оптимизация может выполняться для каждой путевой точки.

Коммерческие авиакомпании не хотят, чтобы самолет слишком часто менял высоту (помимо прочего, это может затруднить подачу еды бортпроводникам), поэтому они часто указывают некоторое минимальное время между изменениями эшелона полета, связанными с оптимизацией. Чтобы справиться с такими требованиями, система планирования полета должна быть способна к нелокальной оптимизации высоты, одновременно принимая во внимание несколько путевых точек, а также затраты на топливо для любых коротких наборов высоты, которые могут потребоваться.

Когда существует более одного возможного маршрута между аэропортами отправления и назначения, задача, стоящая перед системой планирования полетов, усложняется, поскольку теперь ей приходится учитывать множество маршрутов, чтобы найти наилучший доступный маршрут. Во многих ситуациях возможны десятки или даже сотни возможных маршрутов, а в некоторых ситуациях возможно более 25 000 возможных маршрутов (например, из Лондона в Нью-Йорк со свободным полетом ниже рельсовой системы). Объем расчетов, необходимых для составления точного плана полета, настолько значителен, что невозможно подробно изучить все возможные маршруты. Система планирования полета должна иметь какой-то быстрый способ сократить количество возможностей до управляемого числа, прежде чем проводить детальный анализ.

Сокращение резервов

С точки зрения бухгалтера , предоставление резервного топлива стоит денег (топливо, необходимое для перевозки неиспользованного, как мы надеемся, резервного топлива). Были разработаны методы, известные как процедура повторной очистки , повторной отправки или процедуры принятия решения , которые могут значительно сократить количество необходимого резервного топлива, сохраняя при этом все необходимые безопасности стандарты . Эти методы основаны на наличии определенного промежуточного аэропорта, в который рейс может измениться в случае необходимости; на практике такие отклонения редки. Использование таких технологий позволяет сэкономить несколько тонн топлива при длительных перелетах или на такую ​​же величину увеличить перевозимую полезную нагрузку.

Повторный план полета имеет два пункта назначения. Аэропорт конечного назначения — это то место, куда на самом деле направляется рейс, а аэропорт начального назначения — это то место, куда полет перенаправится, если в начале полета будет израсходовано больше топлива, чем ожидалось. Точка пути, в которой принимается решение о том, к какому пункту назначения идти, называется повторной фиксацией или точкой принятия решения . Достигнув этой точки маршрута, летный экипаж сравнивает фактический и прогнозируемый расход топлива и проверяет, сколько имеется резервного топлива. Если имеется достаточный запас топлива, то полет можно продолжить до аэропорта конечного назначения; в противном случае воздушное судно должно перейти в аэропорт первоначального назначения.

Начальный пункт назначения расположен таким образом, что для полета из пункта отправления в начальный пункт назначения требуется меньше резервного топлива, чем для полета из пункта отправления в конечный пункт назначения. В нормальных обстоятельствах резервное топливо практически не используется, поэтому, когда самолет достигает контрольной точки повторного сброса, на его борту все еще остается (почти) все исходное резервное топливо, которого достаточно для покрытия полета от контрольной точки повторного сброса до контрольной точки. конечный пункт назначения.

Идея повторных полетов была впервые опубликована в книге Boeing Airliner (1977) инженерами Boeing Дэвидом Артуром и Гэри Роузом . Оригинальная статья содержит множество магических чисел , касающихся оптимального положения повторного исправления и так далее. Эти цифры применимы только к конкретному рассматриваемому типу самолетов, для определенного процента резерва и не учитывают влияние погоды. Экономия топлива за счет переочистки зависит от трех факторов:

• Максимально достижимая экономия зависит от положения повторного исправления. Это положение невозможно определить теоретически, поскольку не существует точных уравнений для путевого и резервного топлива. Даже если бы это можно было определить точно, в нужном месте может не оказаться путевой точки.
• Одним из факторов, выявленных Артуром и Роузом, который помогает достичь максимально возможной экономии, является расположение начального пункта назначения таким образом, чтобы спуск к начальному пункту назначения начинался сразу после повторного определения точки назначения. Это выгодно, поскольку сводит к минимуму запас топлива, необходимый между повторной контрольной точкой и первоначальным пунктом назначения, и, следовательно, максимизирует количество резервного топлива, доступного в повторной контрольной точке.
• Другим фактором, который также полезен, является расположение первоначального запасного аэропорта.

Подача неоптимальных планов

Несмотря на все усилия по оптимизации планов полетов, существуют определенные обстоятельства, при которых выгодно представлять неоптимальные планы. В загруженном воздушном пространстве с большим количеством конкурирующих самолетов оптимальные маршруты и предпочтительные высоты могут быть превышены. Эта проблема может усугубляться в периоды занятости, например, когда все хотят прибыть в аэропорт, как только он откроется. Если все самолеты представят оптимальные планы полета, то во избежание перегрузки авиадиспетчерская служба может отказать в разрешении на выполнение некоторых планов полета или задержать выделенные слоты для взлета. Чтобы избежать этого, можно составить неоптимальный план полета, требуя неэффективно низкой высоты или более длинного и менее перегруженного маршрута.

В воздухе часть работы пилота состоит в том, чтобы летать как можно эффективнее, чтобы затем он/она мог попытаться убедить авиадиспетчерскую службу разрешить им лететь ближе к оптимальному маршруту. Это может включать запрос на более высокий эшелон полета, чем предусмотрено в плане, или запрос на более прямой маршрут. Если контролер не дает немедленного согласия, можно время от времени отправлять повторный запрос, пока он не уступит. В качестве альтернативы, если в этом районе сообщалось о плохой погоде, пилот может запросить набор высоты или разворот, чтобы избежать непогоды.

Даже если пилоту не удастся вернуться на оптимальный маршрут, выгоды от разрешения на полет могут значительно перевесить затраты на неоптимальный маршрут.

полеты по ПВП

Хотя полеты по ПВП часто не требуют подачи плана полета, определенное планирование полета остается необходимым. Капитан должен убедиться, что на борту будет достаточно топлива для путешествия и достаточный запас топлива на непредвиденные обстоятельства. Вес и центр тяжести должны оставаться в допустимых пределах в течение всего полета. Капитан должен подготовить альтернативный план полета на случай, если приземление в исходном пункте назначения невозможно.

В Канаде , однако, правила гласят, что «... ни один командир воздушного судна не может управлять воздушным судном по ПВП, если не предоставлен план полета по ПВП или маршрут полета по ПВП, за исключением случаев, когда полет выполняется в пределах 25 морских миль от аэродром вылета».

Дополнительные возможности

Помимо различных мер по снижению затрат, упомянутых выше, системы планирования полетов могут предлагать дополнительные функции, которые помогут привлечь и удержать клиентов:

• Другие маршруты

  Хотя план полета составляется для конкретного маршрута, авиадиспетчеры могут рассмотреть альтернативные маршруты. Система планирования полета может составлять сводные данные, скажем, для следующих четырех лучших маршрутов, показывая нулевой вес топлива и общее количество топлива для каждого варианта.

• Повторно очистить выбор

  Может быть несколько возможных точек повторного определения и начальных пунктов назначения, и какой из них лучше, зависит от погоды и нулевого веса топлива. Система планирования полета может проанализировать каждую возможность и выбрать ту, которая лучше всего подходит для данного конкретного полета.

• Краткое изложение «Что если»

  На перегруженных маршрутах авиадиспетчерская служба может потребовать, чтобы самолет летел ниже или выше оптимального уровня. Общий вес пассажиров и груза может быть неизвестен на момент подготовки плана полета. Чтобы учесть такие ситуации, система планирования полета может создавать сводные данные, показывающие, сколько топлива потребуется, если самолет немного легче или тяжелее, или если он летит выше или ниже запланированного. Эти сводки позволяют авиадиспетчерам и пилотам проверить, достаточно ли запаса топлива, чтобы справиться с другим сценарием.

• Распределение топливных баков

  Большинство коммерческих самолетов имеют более одного топливного бака, и производитель самолета может установить правила относительно того, сколько топлива следует загружать в каждый бак, чтобы не влиять на центр тяжести самолета. Правила зависят от того, сколько топлива должно быть загружено, и для разных общих объемов топлива могут существовать разные наборы правил. Система планирования полета может следовать этим правилам и создавать отчет, показывающий, сколько топлива необходимо залить в каждый бак.

• Танкерное топливо

  Когда цены на авиационное топливо в разных аэропортах различаются, возможно, стоит заливать больше топлива там, где оно дешевле, даже принимая во внимание стоимость дополнительного топлива для полета, необходимого для перевозки дополнительного веса. Система планирования полета может определить, сколько дополнительного топлива позволит максимизировать прибыль. Обратите внимание, что разрывы из-за изменений в эшелонах полета могут означать, что разница всего в 100 кг (один пассажир с багажом) в нулевом весе топлива или заправочном топливе может стать решающим фактором между прибылью и убытком.

• Отклонение полета

  Находясь в пути, воздушное судно может быть перенаправлено в другой аэропорт, отличный от запланированного запасного. Система планирования полета может составить новый план полета по новому маршруту из точки отклонения и передать его воздушному судну, включая проверку наличия достаточного количества топлива для пересмотренного полета.

• Дозаправка в воздухе

  Военные самолеты могут дозаправляться в воздухе. Такая дозаправка – это процесс, а не мгновенный. Некоторые системы планирования полетов могут учитывать смену топлива и показывать влияние на каждый задействованный самолет.

См. также

• Организация гражданского аэронавигационного обслуживания (CANSO)
• Шаг подъема
• Максимальный вес без топлива