离场定高转弯保护区的绘制

离场定高转弯保护区的绘制

距离上一篇发文，过去快一个月了，时间挤一挤总是有的，但有时候就是差了点开始动笔的决心。感觉飞行程序设计的话题还是蛮多人喜欢的，所以继续努力发文，为飞行程序的学员和从业者提供一点思路和参考。

离场定高转弯在保护区绘制时，会比较麻烦。性能分析时，这种没有固定航迹的飞行方式，也会增加较多的分析难度。

从飞行的角度来说，定高转弯是最适合发挥航空器自身性能的一种离场方式。特别是在大角度转弯的离场程序中，定高转弯，可以根据实际爬升能力有效节省直线段的爬升距离。

在DOC9368《仪表飞行程序设计手册》中提供了仅有的一张定高转弯离场保护区的图例，是下面这张图。

定高转弯离场保护区图例

一、原理分析

定高转弯，从原理上来说，只要航空器达到了指定的转弯高度，就可以立即转弯。

在程序设计时，对航空器的爬升能力和转弯能力是这样假设的：

1）假定在跑道入口后600米，航空器就可以达到指定的转弯高度，无论这个高度是多少。

2）当航空器离开转弯初始区的时候，可以认为航空器已经达到了指定的转弯高度。

3）在转弯初始区内的任意一点，都可以认为航空器完成了转弯，可以直飞下一航路点。

如果允许跑道内转弯，转弯初始区包含两部分：跑道入口后600米开始，宽度300米至跑道末端DER；跑道末端DER开始宽度300米，两侧各15°外扩，直到根据指定梯度到达的转弯位置。未指定离场梯度的情况下，采用DER之上5米开始3.3%梯度进行计算。

 

离场转弯初始区图例

二、转弯内边界

从转弯初始区，向着离场点做连线，范围最大的连接点，就成为转弯内边界。下图中演示了三个离场位置，转弯内边界的连接方法。

多方向离场的转弯内边界示意图

三、转弯外边界

转弯外边界，由多个风螺旋以及它们之间的切线连接组成。在绘制风螺旋时，需要考虑从转弯最晚点、转弯初始区的拐点位置处分别绘制风螺旋。在大角度转弯时，容易遗漏转弯初始区的拐点风螺旋。

 

转弯保护区外边界的风螺旋

上图中分别绘制了转弯最晚点的两条风螺旋WS1和WS2，以及转弯初始区的两条风螺旋WS3和WS4。从图中可以看到，WS3在图中对保护区范围起不到扩张的作用，因此，可以忽略掉。

对剩余的风螺旋画公切线，得到完整的转弯保护区外边界。

转弯保护区与风螺旋

对图形进行整理，得到最终的离场定高转弯保护区示意图。

转弯大于180度的离场定高转弯保护区

 

四、保护区参数

图中使用的转弯参数如下所示（取整的原因，和DOC9368图例中的数据略有差异）。跑道长度3000米，宽度45米。DER高度1000ft，转弯高度2000ft。

=====Turn Parameters=====

IAS = 306 km/h

Altitude = 610 m

k = 1.0568

TAS = 323.37 km/h

WindSpeed = 56 km/h

BankAngle = 15°

DraftAngle = 9.97°

R = 1.68 °/s

Radius = 3070 m

Esita = 9.3 m /°

E45 = 418 m

E90 = 835 m

E135 = 1253 m

E180 = 1670 m

E235 = 2181 m

C6 = (v+w)*6 = 632 m

 

五、总结

1）离场定高转弯保护区绘制时，需要充分考虑转弯初始区的结构，避免产生遗漏。

2）随着风螺旋算法应用的推广，传统的风螺旋简易画法必将被淘汰，飞行程序保护区的绘制将进入精确化、自动化的新时代。