Содержание
Поделиться:
Почему самолеты летают не по прямой, а по дуге? Как сократить маршрут?
Ведь все же знают: против течения плыть сложнее, а уж когда зимой холодный воздух дует прямо в лицо, идти совершенно невозможно… В авиации все наоборот. Полоса и направление взлета и посадки выбираются всегда так, чтобы максимально избежать попутного ветра. Пусть он дует сбоку или спереди, но только, пожалуйста, не сзади. Почему так? Все просто. Самолет двигается относительно воздуха, и если ветер дует ниже спины, то для достижения нужной скорости для появления подъемной силы придется слишком сильно разогнаться относительно земли. То же самое и при посадке — и в том, и в другом случае пробег по земле будет больше, сильнее будут изнашиваться шины, а если скорость окажется слишком велика, то можно и с полосы выкатиться: вам просто не хватит ее длины.
Попробовать поучаствовать в таком аттракционе можно в Сочи, Тивате и ряде других аэропортов, где взлетать и садиться можно только с одной стороны (с другой мешают горы): там часто приходится делать это при попутном ветре, а если он слишком сильный, то есть шанс прокатиться до запасного аэродрома.
В каждом аэропорту есть своя схема захода и выхода, причем для каждого из взлетных и посадочных курсов она своя. Как правило, погода и рабочая полоса известны уже перед вылетом, поэтому пилоты знают, к какой точке нужно подойти для правильного захода.
В больших загруженных аэропортах могут быть определены специальные «зоны ожидания», в которые отправляются прибывающие самолеты в тех случаях, когда возникает «пробка» в очереди на посадку. В аэропортах поменьше диспетчер может просто дать команду кружить в таком-то районе на такой-то высоте, так что если вы вдруг обнаружили, что ваш самолет летает по кругу на месте, это вовсе не значит, что он вырабатывает топливо перед аварийной посадкой, и паниковать не стоит. Опытные диспетчеры и вовсе могут попросить того, кто ближе к полосе, увеличить скорость, а тех, кто подальше, чуть снизить. При этом они видят на локаторе тип каждого воздушного судна и понимают, может ли оно физически лететь быстрее или медленнее — лишний раз беспокоить тоже не будут.
Как выбирается маршрут самолета? Конечно, так, чтобы потратить минимальное количество топлива. Но самолеты двигаются вовсе не по кратчайшей прямой между двумя городами, что было бы логично, а следуют по воздушным трассам. Грубо говоря, это поворотные пункты, между которыми проложены «воздушные коридоры», и маршрут прокладывается последовательно от одной точки к другой. Все эти точки обозначены на картах и имеют мнемонические обозначения из 5 букв, чтобы было легко запомнить, а в небе они обозначаются либо дирижаблями, либо летающими световыми буями. С первым апреля! Конечно, они никак не обозначены ни в небе, ни на земле; все эти точки — просто набор определенных географических координат, то есть, они сугубо виртуальные.
Однако следовать воздушным трассам нужно очень четко. Гражданский борт не может отклониться от трассы более чем на 3 километра, иначе сначала диспетчер будет настойчиво требовать вернуться на курс, а потом вмешается ПВО, контролирующая все воздушное пространство: по боевой тревоге будут подняты истребители, недвусмысленно намекающие, что так делать не следует. Особенно есть борт иностранный: сбивать его, как корейский «Боинг», вряд ли будут, но заставить сесть на озеро, как другой корейский «Боинг», могут запросто. И, конечно, жалоба в авиакомпанию от аэронавигационной службы будет отправлена однозначно.
Казалось бы, следование маршрутам уменьшает пропускную способность воздушного пространства. Но, во-первых, они проложены оптимально и лишних «облетов» стараются не допускать — разве что избегают территорий, где идет война. Во-вторых, без этого в воздухе был бы бардак и диспетчерам трудно было бы следить за тем, чтобы самолеты не сталкивались друг с другом. На маршрутах же все четко: расстояние между бортами не менее 5 километров, и при этом они летят на разной высоте с шагом в 500 метров. Более того, занимаемый эшелон зависит от направления: если текущий курс — от 0 до 180 градусов, то выбирают 10100, 11100, 12100 метров, а если от 180 до 360, то 9600, 10600, 11600. Поэтому самолеты, летящие в противоположных направлениях, не могут пересечься на одной и той же высоте. Эшелон, кстати, в процессе полета можно менять. Например, если на вашем эшелоне сильный встречный ветер, а «соседи» говорят, что у них поспокойнее, то можно попробовать запросить у диспетчера смену эшелона. Скорость ветра может достигать 100-150 км/ч, так что он очень сильно влияет на скорость самолета относительно земли. И именно из-за ветра всегда быстрее лететь с запада на восток, чем с востока на запад (посмотрите любое расписание): в северном полушарии преобладают именно ветры, дующие с запада на восток.
Именно с полушариями связан и эффект дуги: когда вы в самолете на экране монитора видите маршрут полета, он кажется дугообразным потому, что земля круглая, а проекция карты — плоская: ведь на самом деле ближе к полюсам меридианы сходятся, в то время как на карте это не так. Если вы полетите где-то в районе Экватора, там искажения будут минимальны и линия окажется прямой.
Направление ветра, воздушные коридоры и другие факторы, о которых вы могли не знать.
Рейс Москва — Новосибирск длится в среднем три часа, а Новосибирск — Москва — четыре с лишним. Расстояние между городами не меняется, маршрут один и тот же. Но разница между полётами с запада на восток и наоборот достигает от получаса до нескольких часов.
Направление ветра
Плыть против течения сложнее, чем по нему. Идти, когда ветер дует прямо в лицо, тоже не так-то просто. Так и с самолётами: попутный ветер подгоняет, встречный — тормозит.
Путевая скорость самолёта зависит от направления ветра. Чаще всего он дует с запада на восток, поэтому такие полёты с попутным ветром короче, чем с востока на запад против направления ветра. К такому выводу пришли учёные из Вудсхольского института океанографии и Висконсинского университета в Мэдисоне. Их исследование опубликовано в журнале Nature Climate Change.
Основным фактором, влияющим на продолжительность полёта, является циркуляция верхних слоёв атмосферы.
Крис Карнаускас (Kris Karnauskas), автор исследования, доцент кафедры геологии и геофизики Вудсхольского института океанографии
Но и здесь есть нюансы. Летать с попутным ветерком приходится, и здесь нет ничего страшного. Но в целях безопасности взлёт и посадка должны осуществляться строго против ветра. Допускается и боковой ветер, но не попутный, потому что он увеличивает необходимые для взлёта и торможения расстояния. Проще говоря, при ветре «в лоб» самолёт взлетит легче и не выкатится за пределы взлётной полосы.
Воздушные коридоры и время ожидания
Воздушный коридор — своеобразная трасса в воздухе, по которой пролегает маршрут самолёта. Но пути туда и обратно не совпадают, поэтому время отличается.
Также дорога обратно занимает больше времени, потому что взлетает самолёт быстро, а вот при посадке чаще всего задерживается в так называемой очереди из других воздушных судов. Если самолётов в районе аэропорта много, то сесть всем сразу не получится. Приходится ждать: уходить на второй круг или по просьбе диспетчера снижать скорость перед подлётом. Перечисленные факторы задерживают самолёт в пути.
Вращение Земли и сила Кориолиса
Земля — неинерциальная (вращающаяся) система отсчёта. В этой системе действуют особые силы. Одна из них — сила Кориолиса.
Эта сила влияет на все тела, движущиеся с ненулевой скоростью. Она отклоняет поток воздуха в сторону: в Северном полушарии на восток, в Южном — на запад. И из-за неинерциальной силы вес самолёта меняется в зависимости от направления маршрута. При движении с запада на восток самолёт становится легче и тратит меньше тяги на создание подъёмной силы, чем самолёт, летящий в обратном направлении. И чем меньше вес самолёта, тем выше скорость он может развить и быстрее преодолеть расстояние.
Ликбез
03/04/2014
Если вы часто летаете или часто наблюдаете за самолетами на сервисах вроде Flightradar 24, то наверняка задавали себе вопросы, почему самолет летит именно так, а не иначе. В чем логика? Давайте попробуем разобраться.
Почему самолет летит не по прямой, а по дуге?
Если смотреть на траекторию полета на дисплее в салоне или дома на компьютере, то она выглядит не прямой, а дугообразной, выгнутой в сторону ближайшего полюса (северного в северном полушарии, южного в южном). На самом же деле самолет на протяжении практически всего маршрута (и чем он длиннее, тем это справедливее) старается лететь именно по прямой. Просто дисплеи плоские, а Земля круглая, и проекция объемной карты на плоскую видоизменяет ее пропорции: чем ближе к полюсам, тем более изогнутой окажется «дуга». Проверить это очень просто: возьмите глобус и натяните по его поверхности нитку между двумя городами. Это и будет кратчайший маршрут. Если же теперь перенести линию нитки на бумагу, у вас получится дуга.
То есть, самолет всегда летит по прямой?
Самолет летит не как ему заблагорассудится, а по воздушным трассам, которые прокладываются, конечно, таким образом, чтобы минимизировать расстояние. Трассы состоят из отрезков между контрольными точками: в их качестве могут использоваться как радиомаяки, так и просто координаты на карте, которым присвоены пятибуквенные обозначения, чаще всего легко произносимые и поэтому запоминающиеся. Вернее, произносить их нужно побуквенно, но, согласитесь, запомнить сочетания вроде DOPIK или OKUDI проще, чем GRDFT и UOIUA.
При прокладке машрута для каждого конкретного полета используются различные параметры, в том числе тип самого самолета. Так, например, для двухдвигательных самолетов (а они активно вытесняют трех- и четырехдвигательные) действуют нормы ETOPS (Extended range twin engine operational performance standards), которые регламентируют планирование маршрута таким образом, чтобы самолет, пересекая океаны, пустыни или полюса, находился при этом в пределах определенного времени полета до ближайшего аэродрома, способного принять данный тип ВС. Благодаря этому при отказе одного из двигателей он сможет гарантированно дотянуть до места совершения аварийной посадки. Разные самолеты и авиакомпании сертифицированы на разное время полета, оно может составлять 60, 120 и даже 180 и в редких случаях 240 (!) минут. Между тем планируется сертифицировать Airbus A350XWB на 350 минут, а Boeing-787 на 330; это позволит отказаться от четырехдвигательных самолетов даже на маршрутах вроде Сидней-Сантьяго (это самый протяженный в мире коммерческий маршрут, проходящий над морем).
По какому принципу самолеты движутся в районе аэропорта?
Во-первых, все зависит от того, с какой полосы в данный момент происходят взлеты в аэропорту вылета и на какую садятся в аэропорту прибытия. Если вариантов несколько, то для каждого из них существует по несколько схем выхода и захода: если объяснять на пальцах, то каждую из точек схемы самолет должен проследовать на определенной высоте на определенной (в пределах ограничений) скорости. Выбор полосы зависит от текущей загрузки аэропорта, а также, в первую очередь, ветра. Дело в том, что и при взлете, и при посадке ветер должен быть встречным (или дуть сбоку, но все равно спереди): если ветер дует сзади, то самолету для поддержания нужной скорости относительно воздуха придется иметь слишком большую скорость относительно земли – может и длины полосы не хватить для разбега или торможения. Поэтому в зависимости от направления ветра самолет при взлете и посадке движется или в одну сторону, или в другую, и полоса имеет два взлетных и посадочных курса, которые, будучи округлены до десятков градусов, используются для обозначения полосы. Например, если в одну сторону курс 90, то в другую будет 270, и полоса будет называться «09/27». Если же, как это часто бывает в крупных аэропортах, параллельных полос две, они обозначаются как левая и правая. Например, в Шереметьево 07L/25R и 07R/25L, соответственно, а в Пулково – 10L/28R и 10R/28L.
В некоторых аэропортах полосы работают только в одну сторону – например, в Сочи с одной стороны – горы, поэтому взлетать можно только в сторону моря и заходить на посадку только со стороны моря: при любом направлении ветра он будет дуть сзади или при взлете, или при посадке, так что пилотов гарантированно ждет небольшой экстрим.
Схемы полетов в зоне аэропорта учитывают многочисленные ограничения – например, запрет на нахождение ВС непосредственно над городами или специальными зонами: это могут быть как режимные объекты, так и банальные коттеджные поселки Рублевки, жителям которой не очень нравится шум над головой.
Почему в одну сторону самолет летит быстрее, чем в другую?
Это вопрос из разряда «холиварных» – пожалуй, больше копий сломано только вокруг задачки с самолетом, стоящим на движущейся ленте – «взлетит или не взлетит». Действительно, на восток самолет летит быстрее, чем на запад, и если из Москвы в Лос-Анджелес добираешься за 13 часов, то обратно можно за 12.
То есть, быстрее лететь с запада на восток, чем с востока на запад.
Гуманитарий думает, что Земля-то крутится, и когда летишь в одну из сторон, то точка назначения приближается, ибо планета успевает провернуться под тобой.
Если вы слышите такое объяснение, срочно дайте человеку учебник географии за шестой класс, где ему объяснят, что, во-первых, Земля вращается с запада на восток (т.е. по этой теории должно быть все наоборот), а во-вторых, атмосфера вращается вместе с Землей. Иначе можно было бы подняться в воздух на воздушном шаре и висеть на месте, ожидая проворота до того места, где нужно приземлиться: бесплатные путешествия!
Технарь пытается объяснить этого явления силой Кориолиса, которая действует на самолет в неинерциальной системе отсчета «Земля-самолет»: при движении в одну из сторон его вес становится больше, а в другую, соответственно, меньше. Вот только беда в том, что разница в весе самолета, создаваемая силой Кориолиса, весьма мала даже по сравнению с массой полезного груза на борту. Но это еще полбеды: с каких пор масса влияет на скорость? Вы же на автомобиле можете ехать 100 км/ч и один, и впятером. Разница будет только в расходе топлива.
Истинная причина того, что самолет на восток летит быстрее, чем на запад, заключается в том, что ветры на высоте нескольких километров чаще всего дуют именно с запада на восток, и так что в одну сторону ветер получается попутным, увеличивающим скорость относительно Земли, а в другую – встречным, замедляющим. Почему ветры дуют именно так – спросите Кориолиса, например. Кстати, изучение высотных струйных течений (это сильные ветра в виде относительно узких воздушных потоков в определенных зонах атмосферы) позволяет прокладывать маршруты таким образом, чтобы, попав “в струю”, максимально увеличить скорость и сэкономить топливо.
Загрузка...
