נווטות חישובית

כללי:

בכדי להביא מטוס מנקודה מוצא לנקודת יעד, מתקיים הליך נווט

מטוס השומר כוון, מהירות וזמן, לכאורה יבצע את המשימה - תנועה מנקודת מוצא והגעה לנקודת יעד

לכאורה, משום ששמירת הכוון תלויה בדיוק המצפן. שמירת הזמן תלויה בדיוק השעון והמהירות אמורה להיות מהירות הקרקע  

תלוי בדיוק המערכת ,GPS - מד המהירות של המטוס מודד מהירות יחסית לגוש האוויר בו הוא נע וזה אינו יציב. גם אם מצויד ב

מכאן עולה שבמהלך הנווט חייב להתקיים הליך זיהוי מקום נוכחי והשוואתו למיקום שעל פי תכנון הנווט שלאחריו ואם נחוץ יבוא תיקון חזרה אל הנתיב והערכה מחודשת של הזמן ביעד 

:זיהוי מקום נוכחי יכול להיעשות בכמה שיטות

1. נווט מגע - Pilotage - זיהוי נקודות קרקעיות והגדרת מיקום נוכחי על פיהן.

2. נווט קוסמי - זיהוי מיקום נוכחי באמצעות כוכבים.

3. נווט מכשירי - זיהוי מקום נוכחי באמצעות משואות רדיו.

להלן יוצג הליך תכנון נווט חישובי - Dead Reckoning - כלומר, תכנון הנווט על פני מפה.

.בהמשך יוצגו שיטות נווט מגע ונווט מכשירי

מושגי יסוד:

א. הגדרות

1) אטמוספירה סטנדרטית ( לפי International Civil Aviation Organization – ICAO)

הלחץ בגובה פני הים 1013.2 מיליבר או 29.92 אינץ' כספית.

טמפ' בגובה פני הים 15 מעלות צלזיוס.

מפל טמפ' - 2 מעלות לכל 1000 רגל עליה בגובה (עד גבול הטרופופזה)

מפל לחץ – 1 מיליבר לכל 30 רגל עליה בגובה עד 15.000 רגל, ומשם 1 מיליבר לכל 60 רגל עליה בגובה.

2) גובה לחץ – הגובה שמראה מחוון גובה המכויל ל – 1013.2 מיליבר. (מונח מדעי).

3) רום טיסה – Flight Level/FL - הגובה שמראה מחוון גובה המכויל ל – 1013.2 מיליבר. (מונח תעופתי).

4) לחץ QNH – הלחץ הנמדד בשדה כאשר הוא מתוקן לגובה פני הים ותנאי אטמוספירה סטנדרטים.

5) גובה QNH – הגובה במחוון הגובה שכויל ללחץ QNH.

6) לחץ QFE – הלחץ הנמדד בשדה.

7) גובה QFE – הגובה במחוון הגובה שכויל ללחץ QFE.

הערה: מחוון שכויל ללחץ QNH יראה על קרקע השדה את גובה השדה מעל פני הים ואילו מחוון אשר כויל ללחץ QFE יראה על קרקע השדה, גובה אפס.

8) גובה צפיפות – גובה לחץ מתוקן מתוקן לטמפ' בפועל.

9) יחידות מרחק –

א) מייל ימי – Nnautical Mile/ NM  - קשת של דקה אחת על מעגל גדול (כלומר, מעגל שמרכזו במכרז כדור הארץ) ולכן 1/21.600 של היקף כדור הארץ. שווה ערך ל – 1,852 מטר.

ב) מייל יבשתי – Statu Mile/SM - נחלק ל  5,280 רגל ושווה ערך ל  1,609 מטר.

ג) קילומטר – Kilometer/Km – 1/10,000 של המרחק בין הקוטב הצפוני לקו המשווה, על קו האורך של פאריז. ונחלק ל – 1,000 מטר.

10) מהירות – Speed - המרחק שעובר גוף/מטוס ביחידת זמן.

מקובל למדוד את מרחק ההתקדמות ביחידות של מיל ימי, מיל יבשתי וק"מ ועל כן יחידות שיעור ההתקדמות הן :

מיל ימי לשעה -  קשר – knot.

מיל יבשתי לשעה – מי"ש – MPH - Mile per Hour.

קילומטר לשעה – קמ"ש – KPH - Kilometer per Hour.

בתעופה קיימים מספר סוגים של מהירות:

מהירות אוויר – Air Speed – המהירות הנמדדת ביחס לאוויר.

מהירות מכשירית – IAS - Indecated Air Speed - מהירות הנמדדת ע"י מד מהירות אוויר. כוללת טעות הנובעת מהשפעת זרמי האוויר על צינור הפיטו בזוויות התקפה שונות. עם העלייה בגובה מהירות זו הולכת וקטנה ממהירות המטוס יחסית לגוש האוויר.

מהירות מכשירית מתוקנת -  CAS (Calibrated AS)- מהירות המוצגת על מחוון המהירות. כוללת תיקון לזרימת האוויר על צינור הפיטו בזוויות התקפה שונות ותיקון לטעות המכשיר.

מהירות אוויר אמיתית - TAS (True AS) - מהירותו האמיתית של מטוס יחסית לגוש האוויר. כוללת תיקון לטמפ' וגובה.

מאחר שמד המהירות במטוס מודד את לחץ האוויר הדינמי ומתרגם אותו למהירות ומאחר שעם העלייה בגובה קטנה צפיפות האוויר, יוצא שככול שהמטוס משייט בגובה גבוה יותר, גדל ההפרש בין מהירות אוויר אמיתית ומהירות מכשירית.

 "כלל אצבע" אומר שעבור כל 1000 רגל הפער גדל ב – 2% או TAS = IAS + FL/2 .

מהירות קרקע - GS - Gruond Speed – מהירות המטוס ביחס לקרקע.

שים לב ! מהירות האוויר של מטוס אינה מושפעת מהרוח. הרוח משפיעה רק על מהירות הקרקע של המטוס !!!

לדוגמה:

רוח - 330/15 היא רוח בעוצמה של 15 קשר/מי"ש/קמ"ש הנושבת מכיוון 330. הרוח מסומנת על המפה כקו ישר עם שלושה ראשי חץ.

12) כיוון הטיסה – Heading - HDG - הכיוון בין הצפון לציר האורך של המטוס.

מכיוון שקיימים שלושה סוגי צפון – אמיתי, מגנטי, ומצפני, חשוב לזכור שעל המפה משרטטים תמיד את הכיוון האמיתי. לעומת זאת במטוס ניתן לקבל אך ורק את הכיוון המצפני, ולכן כדי לטוס בכיוון המצפני המתאים לכיוון האמיתי הדרוש, יש להתחשב בנטיה המגנטית בעת החישוב ובסטיה המצפנית במהלך הטיסה.

כווני הטיסה מסומנים :

אמיתי – T

מגנטי – M

מצפני - C

13) נתיב הטיסה – Track - קו ההתקדמות של המטוס ביחס לפני הקרקע.

14) סחיפה -Drift  - הזווית הנוצרת בין כיוון הטיסה ונתיב הטיסה. הסחיפה נמדדת במעלות שמאלה - L או ימינה מציר האורך של המטוס - R.

כאשר אין רוח כלל, נתיב הטיסה יתלכד עם כיוון הטיסה, והסחיפה היא אפס.

15) נקודת זיהוי - נקודה קרקעית שזוהתה מהמטוס בזמן מסויים ומאפשרת מעקב אחר נתיב הטיסה המבוצע. שימושית בדרך כלל בניווט מגע.

16) נקודת קבע - נקודה קרקעית מעליה נמצא המטוס בזמן מסויים. נקודה זו נקבעת על סמך תצפיות כלשהן (כמו מכשירי ניווט, תצפיות שמימיות ועוד). את נקודת הקובעת אין חובה לראות והיא שימושית בדרך כלל בניווט חישובי.

משולש המהירויות:

משולש זה מציג את סך הכוחות הפועלים על המטוס במישור האופקי. למשולש זה שלושה ווקטורים, כאשר לכל ווקטור שני משתנים - כיוון ומהירות.

ווקטור ראשון: כיוון הטיסה ומהירות אוויר אמיתית, מסומן כקו בעל ראש חץ אחד.

ווקטור שני: נתיב הטיסה ומהירות קרקע, מסומן כקו בעל שני ראשי חץ.

ווקטור שלישי: כיוון הרוח ועצמתה, מסומן כקו בעל שלושה ראשי חץ.

כאשר ידועים לנו ארבעה משתנים של המשולש, נוכל באמצעותם לחשב את שני המשתנים הנוספים החסרים. הפתרון מבוצע בצורה גרפית או טריגונומטרית. בדוגמאות הבאות נבחן את הפתרון הגרפי של מצבי הטיסה, כאשר קנה המידה שנבחר לצורך השרטוט: 1 קשר = 1 מילימטר.

דוגמה 1

נתון: מהירות אוויר אמיתי (T.A.S.) - 120 קשר.

כיוון הטיסה האמיתי - 135.

הרוח - 230/20.

מצא את נתיב הטיסה, מהירות הקרקע של המטוס וזווית הסחיפה?

פתרון:

1. נשרטט קו - AB אשר כיוונו יחסית לצפון האמיתי 135, ונסמן עליו בקנה מידה את מהירות האוויר האמיתית 120 מילימטר = 120 קשר.

2. מראש הקו - B נסמן את ווקטור הרוח - BC בכיוון 230 (חשוב לזכור שהרוח מוגדרת מהיכן שהיא נושבת) ונסמן עליו בקנה מידה את מהירות הרוח - 20 מילימטר = 20 קשר.

3. כעת נוכל לחבר את הקו - AC המיצג את נתיב הטיסה ומהירות הקרקע. כיוונו של הקו - AC הוא נתיב הטיסה - 125.

אורכו של הקו AC לפי קנה המידה מיצג את מהירות הקרקע - 123 מילימטר = 123 קשר.

הזווית בין הקווים AC, AB היא הסחיפה - 10 מעלות.

דוגמה 2

נתון : מהירות אוויר אמיתית (T.A.S) – 145 קשר.

על המטוס לבצע נתיב טיסה – 317

הרוח – 215/27

מצא את כיוון הטיסה, מהירות הקרקע של המטוס וזווית הסחיפה.

פתרון :

נשרטט קו המתחיל מנקודה A אשר כיוונו יחסית לצפון האמיתי 317 והמייצג את נתיב הטיסה (עדיין ללא מהירות קרקע, כי איננו יודעים אותה).

במקום כלשהו על נתיב הטיסה נסמן נקודה B.

מנקודה B נשרטט את ווקטור הרוח BC בכיוון 215 ועליו נסמן את מהירות הרוח לפי קנה המידה – 27 מילימטר = 27 קשר.

מנקודה C נסמן קשת ברדיוס השווה למהירות האוויר האמיתית, על פי קנה המידה – 145 מילימטר = 145 קשר, אשר תחתוך את נתיב הטיסה בנקודה D.

המשולש BCD הוא משולש המהירויות.

אורך הקטע BD על פי קנה המידה מיצג את מהירות הקרקע – 146 = 146 קשר.

כיוון הקטע CD מיצג את כיוון הטיסה 306.

הזווית בין הקווים DB, CD היא הסחיפה – 11 מעלות.

:השפעת הרוח בנתיב הלוך חזור זהה

חישוב שעור טיפוס

כאשר נדרש הטיס להגיע לגובה מוגדר במרחק מוגדר, עליו לחשב את שעור הטיפוס הנגזר.

טכניקת החישוב :

על פי הכללים שנלמדו קודם לכן יש לחשב את מהירות הקרקע ובאמצעותה את זמן הטיסה שיידרש להגיע למרחק המוגדר.

כעת נחלק את הגובה הנדרש בזמן הטיסה המחושב ונקבל את שעור הטיפוס המבוקש.

לחלופין - היה וספר המטוס כולל טבלאות נתוני טיפוס, השתמש בהן

חישובים עבור ביצועים של מטוס מסוים, ראה בספר המטוס, פרק ביצועים

 חישובים טקטים :

א)      רדיוס פעולה – PNR- Point no Returen.

זהו המרחק הקרקעי המרבי שמטוס יכול להרחיק מבסיסו על מנת לחזור אליו עם יתרת דלק מספקת כדין.

ב)      נקודת זמן שווה – PET - Point Equal Time.

זוהי נקודה לאורך הנתיב אשר זמן הטיסה ממנה למטרה הסופית זהה לזמן הטיסה בחזרה לבסיס היציאה.

ג)        נקודה קריטית –  CP - Critic Point.

נקודה זו שימושית למטוסים רב מנועיים. זו למעשה נקודת זמן שווה (PET) אך נבדלת ממנה בכך שמהירות הטיסה נמוכה יותר כתוצאה מאבדן מנוע ועל כן המטוס מושפע מהרוח יותר.

.חישובים אלו נדרשים רק עבור רישיון טיס מסחרי