FlightGear, часть 3 - полеты по кругу - базовая часть.
( буквальный перевод - "все мое умение летать было отработано на полетах по кругу" )
Полеты по кругу - отличный способ отработать взлеты, посадки, пилотирование и простейшую навигацию. Кроме того он из себя представляет простейшую схему организации воздушного движения возле небольших аэродромов, на которых обычно и базируется авиация общего назначения т.е. самолеты типа Цессны 172. Такая организация появилась во времена после первой мировой войны перед второй мировой - например ее можно увидеть во всех указанных мною книгах 30-х годов - поскольку она позволяет организовать удобный способ использования полосы, т.е. управление воздушным движением, даже в случае, если нет радиосвязи - а на учебных бипланах времен 30-х годов ее и не было - поэтому в западной терминологии ее чаще можно встретить под словом Traffic Pattern ( шаблон потока движения ).
Траектория полета по кругу , хоть и называется "полет по кругу", на самом деле представляет из себя прямоугольник с закругленными углами ( поэтому часто у нас ее называют "коробочка" ):
Есть две системы обозначения элементов круга - отечественная и зарубежная. В отечественной системе обозначаются углы-развороты, в западной - отрезки. На схеме они соответственно обозначены черными и синими прямоугольниками. Взлет и посадка на полосу производится всегда против ветра - в том случае, если ветер не строго против посадочного курса, считается направление его проекции на направление посадочного курса. Западная система в этом плане логично описывает положение первых трех отрезков относительно направления ветра:
- Upwind Leg - отрезок против ветра
- Crosswind Leg - отрезок поперек ветра
- Downwind Leg - отрезок по ветру
Остальных два последних отрезка:
- Base Leg - базовый отрезок, основание
- Final Leg - финальный отрезок
В отечественной терминологии участки указываются как отрезки между разворотами - например "от первого ко второму". Последний участок - финальный отрезок - по-другому называется либо "глиссада", либо "прямая".
Схема, представленная выше - так называемый левый круг - т.е. левыми разворотами. Она наиболее часто встречается и ее легче выполнить, хотя существует и правый круг, особенно если полосы - две и они идут параллельно. В данной части я буду рассматривать именно левый круг на KLVK с полосы 07L ( по реальной схеме этого аэродрома и этой полосы - она так и организована - левым кругом ).
Отдельного объяснения заслуживает показанная на схеме точка траверза ( abeam point ), но для ее объяснения надо рассмотреть полет по кругу в трехмерном виде, учитывая высоту на различных участках:
Круг, который изображен выше - классический для Цессны 172. Его можно например найти в учебных материалах школы Airline Transport Professionals Flight School. C учетом высоты полет по кругу выглядит так:
- Производится взлет
- Участок до первого разворота выполняется в режиме набора высоты после взлета
- Первый разворот также делается в режиме набора высоты
- На участке между первым и вторым разворотом набирается установленная высота круга - TPA ( Traffic Pattern Altitude ) - обычно 1000 футов.
- Второй разворот выполняется на высоте круга
- На участке от второго до третьего разворота полет до точки траверза производится на режиме горизонтального полета на высоте круга
- Точка траверза - начало снижения для захода на посадку
- От точки траверза до третьего разворота участок проходится в режиме снижения
- Третий разворот выполняется в режиме снижения, когда полоса ( точка траверза ) будет видна под углом 45 градусов назад. Это аналогично тому как с точки траверза на полосе сам самолет был бы виден под углом 45 градусов относительно перпендикуляра на линию между вторым и третьим разворотом - т.е. точки начала снижения
- Участок от третьего к четвертому развороту также идет в режиме снижения
- Четвертый разворот выполняется в режиме снижения и так, чтобы выйти в створ посадочной полосы на посадочном курсе
- От четвертого разворота до полосы самолет снижается по глиссаде
- Производится посадка
Высота круга - TPA - описывается обычно в терминах "превышения" - AGL - Above Ground Level - над уровнем земли. Реально по ходу круга рельеф местности может быть неоднородным, поэтому в качестве отправной точки принимают превышение над уровнем полосы. Фактически это аналогично высоте полета самолета в системе QFE ( объяснение есть в предыдущей части ) применительно к данному аэродрому.
Согласно учебным материалам, которые я просматривал по Цессне 172, высоты выполнения первого, третьего и четвертого разворота ( H1, H3, H4 ) явно не регламентируются. Точнее про высоты H3, H4 ничего не сказано, а высота H1 задается в относительном виде - первый разворот должен быть выполнен на высоте, которая ниже высоты круга ( т.е. dH1 ), не менее чем на 300 футов. Т.е. При заданной высоте круга в 1000 футов первый разворот должен быть выполнен на высоте не более чем 700 футов AGL. Согласно отечественным программам место второго разворота также как и третьего определяется по некоторому заданном углу визирования на полосу. Согласно западным программам относительно явного определения места второго разворота ничего не говорится, а третий определяется аналогично. В интернете мне попадалось описание, где эти места определяется по таймеру - засекается пролет участка по времени. Однако при первых тренировках будет не до этого - полет по кругу скоротечен - порядка пяти минут. Поэтому я несколько модифицировал первую часть полета по кругу, чтобы его можно было легко выполнять и ориентироваться по более наглядным параметрам:
Сразу оговорюсь, что это чисто мой вариант и предназначен он для безветренных условий для первоначального развития координации для полета по кругу.
Выполняется полет так:
- Выполняем взлет на максимальном режиме двигателя ( режим MAX )
- После взлета набираем скорость в 80 узлов и держим ее такой - самолет будет набирать высоту со скоростью около 1000 футов в минуту
- По достижении 300 футов выполняем первый разворот в режиме набора высоты
- По окончании первого разворота высота будет около 500 футов
- Продолжаем набор сохраняя приборную скорость в 80 узлов
- По достижению высоты около 750 футов выполняем второй разворот - высота берется из расчета, чтобы по окончании второго разворота оказаться на высоте круга
- По окончании второго разворота убираем обороты двигателя и переводим его на режим горизонтального полета - порядка 1900 RPM
- Выполняем полет до точки траверза на высоте круга - 1000 футов - в режиме горизонтального полета
- На точке траверза переводим двигатель в режим снижения - примерно 1500 RPM и начинаем снижение - скорость снижения будет около 500 футов в минуту
- Точку третьего разворота определяем по углу визирования назад на точку траверза на полосе/торец полосы. Высота перед третьим разворотом будет около 750 футов
- Выполняем третий разворот в режиме снижения
- Четвертый разворот выполняем с расчетом визирования, чтобы оказаться на посадочном курсе в створе полосы. Высота перед четвертым разворотом - около 500 футов
- Идем по глиссаде до полосы
- На высоте около 100 футов убираем обороты примерно до 1200 - 1000 RPM и производим посадку
Применительно к выбору точки траверза - полоса в районе торцов выглядят примерно так:
Удобно в качестве точки для траверза выбрать маркер ориентира при заходе или начало границы зоны касания, а не торец полосы. Далее я опишу почему, а сначала определимся с ориентацией по направлению полета. Обычно отечественные руководства построены на расчете курса на каждом отрезке относительно посадочного/взлетного курса. Это важно при инструментальном заходе и безусловно впоследствии надо это делать уметь. Однако по рассказам тех же знакомых летчиков, вначале их учили визуальной ориентировке - т.е. выдерживать курс по наземным ориентирам - это проще и естественнее при визуальном полете при обучении. Т.е. во время вывозных полетов инструктор знакомил ученика с ориентирами вокруг аэродрома, которые надо использовать на разных участках, а уже потом, освоившись с пилотированием при полете по кругу, выдерживании режимов и умении произвести взлет/посадку, курсант получал время следить за курсом, не отвлекаясь или считывая рефлекторно другие параметры. Поэтому схематично это можно отобразить так:
Т.е.:
- На участке до первого разворота - просто держим нулевой тангаж - курс примерно будет равен взлетному
- Первый разворот заканчиваем так, чтобы идти на ориентир 1
- Второй разворот заканчиваем так, чтобы идти на ориентир 2
- В окрестностях точки траверза смотрим влево на 90 градусов от полетного курса на полосу и по прохождении точки траверза определяем начало снижения
- На снижении после прохода высоты порядка 800-900 футов, осматриваемся периодически на 45 градусов влево-назад - для определения точки входа в третий разворот
- Третий разворот заканчиваем так, чтобы идти на ориентир 3
- После прохождения высоты около 600-650 футов, осматриваемся периодически в сторону полосы - при угле визирования около 15-20 градусов от направления, перпендикулярного текущему курсу полета, начинаем четвертый разворот
- Оканчиваем четвертый разворот так, чтобы оказаться на посадочном курсе в створе полосы
От точности выдерживания направлений полета зависит точность выполнения захода на глиссаду и высота, на которой вы окажетесь при входе в нее:
При неправильном выдерживании курсов на отрезке от второго до третьего разворота можно выполнить третий разворот либо раньше, либо позже и выйти на четвертый с меньшей или большей потерей высоты - т.е. оказаться после четвертого либо ниже, либо выше глиссады. Аналогично при неправильном выдерживании направления и/или неправильном расположении отрезка от третьего к четвертому развороту можно после четвертого выйти либо левее, либо правее створа полосы. При этом выдерживание направлений на первый и второй разворот для начала - менее критично, особенно - на первый разворот . Именно поэтому достаточно просто ровно идти по тангажу - все равно при наборе высоты вы ориентиры впереди за приборной панелью особо и не увидите.
Теперь о ориентировании. Если выдерживать направление на ориентир - относительно просто - все производится в том же режиме обора из кабины ( Cockpit View ), то определение направления на траверз или ориентирование перед третьим и четвертым разворотом представляет сложность на симуляторе - надо менять направление обзора, хотя в реальном полете это делается просто и естественно - поворотом головы. Именно это, на мой взгляд, и ведет к тому, что народ начинает тренировать полеты по кругу/заходы по приборам и/или учетом курса и счислением по времени. Либо ставит дополнительные мониторы для бокового обзора или использует трекеры взгляда - чтобы не делать лишних движений по изменению направления обзора органами управления. Ибо если использовать для поворота обзора в режиме кабины мышь - то это будет неудобно. Можно назначить ( и даже лучше это сделать ) на четырехпозиционный переключатель на джойстике поворот обзора, но тут тоже есть подводные камни:
- Повернуть обзор на 90 градусов в сторону - легко, но это несколько нажатий в эту сторону ( два-три )
- При нажатии в сторону получается некоторое приложение момента к джойстику в сторону - это может привести к тому, что неявно вы введете самолет в крен, хоть и небольшой
- Цессна сама по себе из-за момента пропеллера крен точно не держит - его постоянно приходится поправлять - а тут еще дополнительный крен
- При повороте обзора далее 90 градусов обзор может "слететь" - при возврате назад тем же количеством нажатий, обзор вовсе не возвращается в предыдущий вид - панель видна под другим углом - так по умолчанию симулируется физиологическая ограниченность угла поворота головы у человека
- В результате труднее выдерживать направление, крен и осматриваться по сторонам
На самом деле для обзора по траверзу и на третьем и четвертом развороте можно использовать систему видов, которые есть во FlightGear - тогда одну из кнопок джойстика можно назначить на циклическую смену видов и при этом при нажатии в крен вы вводить самолет не будете - направление нажатия - вперед по тангажу. Кроме того обзор будет производиться быстрее - легче будет выдерживать направление полета с учетом тенденции Цессны к крену. Самих обзоров у FlightGear несколько, но они делятся на два типа - с заданными независимыми координатами - например Tower View ( вид с диспетчерской вышки ) и с координатами, которые связаны с движением самолета - почти все остальные ( пункты ниже c172p Specific View добавил я сам - по умолчанию их нет ):
Отдельное в стороне представления - Fly-By View - оно гибрид. Из тех что связаны с самолетом - только одно - внутренне - Cockpit View. Все остальные внешние - т.е. точка обзора располагается вне самолета на некотором расстоянии и можно ее двигать вокруг центра самолета, подбирая обзор с нужного ракурса. В таком случае ее надо расположить так, чтобы обзор был назад и сбоку самолета:
Я использую для этих случае два вида: Helicopter View ( вид с вертолета ) - для обзора назад под углом 45 градусов и Model View ( вид модели ) - для обзора вбок. В обоих случаях точки обзора располагаются в стороне от правого борта самолета. Установка обзора вбок делается просто - просто вращаем точку обзора по горизонтали не трогая вертикальное движение - чтобы установился вид ровно сбоку:
Для подготовки вида под 45 градусов удобно сначала сместить точку обзора так , чтобы вид был сверху, и настроить угол по разметке полосы рядом с самолетом:
А потом опустить точку обзора, меняя ее только по вертикали, чтобы вид был сверху, но немного :
Чтобы удобнее было работать с одной координатой, надо зайти в меню настройки джойстика и поставить на центральную кнопку функциональность циклической смены видов ( View Cycle Forwards ), а на четырехпозиционный переключатель - вращение вида ( оси 6 и 7 - View(horizontal) и View(vertical) ):
После редактирования и открытия этого диалога заново, путь к конфигурационному файлу - изменится ( второй красный прямоугольник ) - FlightGear скопирует измененный файл в домашний каталог пользователя. Этот файл лучше сразу немного отредактировать, сделав предварительную копию на всякий случай. Дело в том, что у джойстика - ручка короткая. А реально при полете по кругу ход рулей большой не потребуется - не более 40 процентов от максимального отклонения, зато много мелких движений будет в окрестности нейтрального положения. Поэтому ручку полезно задемпфировать - т.е. сделать так, чтобы максимальное отклонение ручки соответствовало где-то 60-70% отклонению рулей - тогда пилотирование будет более плавным, что очень полезно для начала. Кроме того потенциометры в джойстиках могут иметь ошибки отклонения на малых углах, поэтому имеет смысл также "загрубить" динамический диапазон - 10000 градаций и более - вовсе ни к чему - сотни вполне хватит. Для этого добавляем строчки, обведенные красным, для указания параметров - tolerance ( порог ) и dead-band ( мертвый диапазон ) для осей Aileron ( элероны ) и Elevator ( руль высоты ). A также меняем у них параметр factor ( множитель ) с единицы, на 0.7 ( 70% ):
Проделать это надо для обоих осей - можно просто в точности написать то, что на картинке выше.
После этого FlightGear надо перезапустить, чтобы изменения подхватились программой. При последующих запусках это уже трогать будет не надо.
Ну и последнее, что полезно сделать - включить подсветку индикаторов, чтобы когда солнце спереди и приборы в тени, мы также спокойно могли считывать их показания:
Ручка управления подсветкой показана стрелочкой. На данной картинке я включил отображение всех органов, которыми можно управлять. Делается это нажатием Ctrl+c и убирается повторным нажатием той же комбинации. Если высотомер поставлен на ноль, то мы готовы к полету:
Click to viewРазберем полет по кругу по этапам:
0.32 - 0.54 - разгон по полосе ( около 30 секунд )
0.54 -1.05 - выдерживание и разгон скорости в воздухе до 80 узлов ( ручку надо несколько отдать от себя )
1.24 - 1.42 - первый разворот ( 18 секунд )
Ориентир 1 для окончания первого разворота - верхушка горы вдали:
1.42 - 1.54 - набор высоты до второго разворота ( 12 секунд )
1.54 - 2.09 - второй разворот ( 15 секунд )
Ориентир 2 для окончания второго разворота - угол второго черного пятна за большим первым черным пятном:
2.09-2.48 - полет до точки траверза ( 39 секунд ):
2.48 - начало снижения
2.48 - 3.28 - снижение до третьего разворота ( 20 секунд ), условие начала третьего разворота - нахождение точки траверза под углом 45 градусов назад:
3.28 - 3.51 - третий разворот ( 23 секунды ). Ориентир 3 для его окончания - самая высокая верхушка холма впереди:
3.51 - 4.12 - снижение до четвертого разворота ( 21 секунда )
Условие для начала четвертого разворота - примерно такое нахождение самолета относительно аэродрома:
4.12 - 4.27 - четвертый разворот ( 15 секунд )
4.27 - 4.58 - снижение по глиссаде до высоты около 100 футов по глиссаде ( 31 секунда )
4.58 - 5.20 - выравнивание, снижение скорости и касание. Касание происходит на скорости около 60 узлов.
Далее уже собственно пробег и торможение. Потом я чуть отмотал назад и переключил отображение на вид сбоку, чтобы показать этап выравнивания.
Как можно видеть полет по кругу состоит из набора этапов, которые занимают 15-40 секунд каждый
, т.е. времени на раздумья почти нет. При снижении по глиссаде удобно использовать глиссадные огни - PAPI - Precision Approach Path Indicator ( индикатор траектории для точного захода ), которые находятся слева от полосы по направлению захода:
и которые показывают угловое положение самолета на глиссаде, угол которой обычно 3-4 градуса:
При нахождении на глиссаде количество красных и белых огней - одинаковое ( по два ). При заходе выше глиссады - больше белых, при заходе ниже - больше красных.
Самая трудная при полете по кругу - последняя минута - от начала четвертого разворота до посадки. Вообще сам полет по кругу кажется простым либо тем, кто его вообще не летал, либо тем, кто налетал тренируясь на этом упражнении не менее 5 часов - а это ни много не мало, а порядка 60 взлетов и посадок. Тем же, кто начал тренироваться, полет простым совсем не кажется. И поскольку самая трудная часть - последняя минута - имеет смысл упросить полет, чтобы можно было акцентировать именно на этом участке. Коль скоро все происходит быстро, то на первых порах имеет смысл научить сажать самолет и взлетать не выпуская закрылки - на них просто времени не будет. На всех видео здесь выпуска закрылков нет - они вообще не трогаются ( о них мы поговорим в следующей части ). Также лучше использовать возможность FlightGear показывать глиссадную дорожку в воздухе - так проще ориентироваться вначале. Делается это посредством пункта Toggle Glide Slope Tunnel в группе меню View. Однако по умолчанию дорожка покажется на противоположной стороне полосы от вас, т.е. там, где вы будете взлетать, а не садиться. Исправить этом можно позиционированием самолета по полосе - сначала позиционировать на полосу 25R, включить дорожку, позиционировать на полосу 07L - тогда она будет сзади самолета, что собственно и требуется. Для тренировки чисто захода по глиссаде можно также воспользоваться возможностью позиционирования т.е. ставить самолет на расстоянии от полосы на некоторой высоте и тренировать заход на посадку. Однако это не так удобно, поскольку каждый раз придется запускать двигатель и выставлять высотомер на нужную высоту, да еще не на нулевой высоте. Гораздо удобнее тренироваться на сокращенном круге, постепенно его расширяя до нормального. Также на сокращенном круге не нужен вид назад под 45 градусов - достаточно вида вбок на 90, чтобы отслеживать положение самолета относительно глиссадной дорожки по высоте для определения момента второго разворота:
На сокращенном круге на взлете надо только выдерживать направление. На скорости порядка 70-75 узлов самолет взлетит сам! ( правда делать такое с реальным самолетом никто не позволит - по причине износа шасси ). После взлета почти сразу можно сразу делать разворот на 180. А после его окончания - перевести самолет в горизонтальный полет на оборотах порядка 1800-1900 RPM. За время разворота самолет наберет высоту порядка 400 футов - этого достаточно. Далее полет идет вдоль глиссадной дорожки, а выход на глиссаду производится когда глиссадная дорожка будет на уровне самолета или чуть выше. До разворота на глиссадную дорожку ручку в канале тангажа можно вообще не трогать, оставляя ее постоянно на нейтрали по тангажу. Чуть-чуть надо взять по тангажу на развороте на глиссаду и уже интенсивно им пользоваться от выравнивания до посадки. После второго разворота на 180 градусов надо ориентировать самолет по курсу, чтобы он шел по глиссадной дорожке. По высоте мы будем ниже глиссады - это хорошо будет видно по PAPI - все огни будут красными. По выходу на глиссаду - т.е. когда половина огней будет красными, а половина - белыми - переводим самолет из режима горизонтального полета в режим снижения на оборотах 1500 RPM. На высоте около 100 футов - убираем обороты, выравниваем и садимся:
Как видно на видео, тренировка происходит посредством конвейера ( или по-английски - Touch and Go ) - т.е. после посадки делаем небольшой пробег, выводим обороты на максимал и снова взлетаем. Конвейер позволяет избавится от муторного позиционирования самолета в начала полосы для повторного взлета. При первом заходе я несколько замешкался и ушел ниже глиссады, поэтому просто добавил оборотов до 1600 RPM, чтобы исправить. Во второй раз я зашел более чисто по глиссаде - оборотов добавлять не пришлось. А вот в третий раз я сознательно сделал ошибку, чтобы показать как это выглядит в полете и со стороны - зашел выше глиссады и попытался грубо это исправить. Т.е. поскольку полоса была уже рядом, а высота еще большая - порядка 400 футов, то я стал ее снижать более интенсивным снижением - т.е. отдавая ручку от себе и имея скорость снижения порядка 800 футов в минуту. В результате к моменту выравнивая я набрал скорость около 90 узлов - а снизить ее надо до примерно 60 узлов для касания. Далее я сознательно сделал еще одну типичную ошибку на выравнивании - более резко дал ручку на себя, в результате самолет, имея избыток скорости, взмыл вверх. Далее такими же грубыми движениями я стал его тормозить - отдавая от себя и на себя и получил второе взмывание. В результате скорость при больших углах атаки снизилась даже ниже 60 узлов и при касании я получил небольшой подскок ( или как его в авиации называют - "козел" ). И уже со второго касания я посадил самолет. Именно поэтому я показал как можно задемпфировать ручку - резкие движения на посадке противопоказаны и сначала лучше иметь "вялую" ручку. Также по третьей посадке видно, что происходит при высокой глиссаде на заходе - посадочный путь увеличивается и самолетом труднее управлять на повышенных скоростях. Поскольку полоса 07L - длинная ( около одной мили длиной или около 1.8 км ), то посадить-то я смог, а вот на более короткой соседней 07R я бы с гарантией выкатился за пределы полосы. Именно поэтому на первых порах имеет смысл отодвинуть точку снижения на несколько более раннее время - проще потом добавить обороты. Т.е. если вы слишком снизились к третьему развороту, то ничто вам не мешает делать его в горизонтальном полете, добавив обороты. Аналогично и для четвертого. А уж по вхождении в глиссаду сбросить обороты и произвести плавную посадку не набирая излишнюю скорость и усложняя тем самым себе посадку.
Как только будет усвоен сокращенный круг и выравнивание/посадка станет более обычной, можно переходить к полноценному взлету с выдерживанием и выполнением первого и второго разворота, но оставив при этом выход на глиссаду ниже и заход по глиссадной дорожке. При этом снижаться лучше пролетев не более 10 секунд на участке от второго до третьего разворота - чтобы не улететь далеко. На третьем и четвертом развороты выполняются в режиме горизонтального полета с ориентированием по глиссадной дорожке:
Как только и это упражнение будет усвоено, можно постепенно трансформировать такой круг в круг со снижениями на третьем и четвертом развороте и ориентированием без глиссадной дорожки.
Вот таким простым постепенным усложнением можно тренировать полеты по кругу.
Замечание: указанные цифры высот - ориентировочные. Т.е. не надо пытаться четко выдерживать именно поворот на 750 футах - смотреть надо по обстоятельствам - погрешность в полете может быть около 100 футов. Точно также по скоростям - точность порядка 5 узлов.
Использование механизации и другие ньюансы я рассмотрю в следующей части.
Удачных полетов!
Предыдущие части:
- FlightGear, часть 1 - базовые знания по самому симулятору.
- FlightGear, часть 2 - базовый пилотаж.
Продолжение:
- FlightGear, часть 4 - полеты по кругу - анатомия посадки.