Что такое воздушный коридор для самолета
У самолетов в небе тоже есть шоссе: как они устроены
Между Европой и Северной Америкой действует система воздушных шоссе, по которым самолеты следуют буквально друг за другом. Эти маршруты называются североатлантическими треками (North Atlantic Organized Track System, OTS) и управляются диспетчерскими центрами на обоих материках. Мы перевели материал CNN Travel об устройстве и тонкостях работы воздушных шоссе.
Лайнер «Аэробус A380» авиакомпании British Airways под управлением капитана Джеймса Баснетта летит над Атлантическим океаном. Более 450 пассажиров рейса Бостон — Лондон смотрят кино, доедают свой обед, болтают с соседями по креслу или просто спят. Скорее всего, они не знают, что их рейс — часть трансатлантического маршрута. Каждую ночь сотни самолетов перевозят тысячи пассажиров через Северную Атлантику, а днем возвращаются обратно в аэропорты США и Канады.
Как Баснетту удается ориентироваться в воздухе и держать свой A380 на безопасной дистанции от других самолетов?
Дороги в небе над Атлантическим океаном
Североатлантическая система организованных треков — это совокупность воздушных маршрутов, которыми управляют диспетчерские центры Nav Canada в Канаде и NATS в Великобритании.
Маршруты могут сильно различаться при перелетах с запада на восток и обратно. Почти каждый день диспетчеры прокладывают их заново. Каждая такая дорога — практически прямая линия с точными координатами.
Ежедневно в семь утра в океаническом районном диспетчерском центре (РДЦ) Nav Canada в канадском Гандере изучают запросы от авиакомпаний на определенные маршруты и высόты полета. Затем, используя компьютерное моделирование, намечают несколько маршрутов на восток для вечерних рейсов из Северной Америки, которые отправятся через 12–14 часов.
К тому времени, когда эти самолеты полетят в Европу, сотрудники диспетчерских центров NATS в Шенноне в Ирландии и Престуике в Шотландии начинают работу над обратными маршрутами, по которым самолеты полетят днем.
Верхом на воздушном потоке
«В наших системах предусмотрены все метеорологические модели, включая ветер на разных высотах», — говорит Джефф Эдисон, управляющий РЦД Nav Canada в Гандере.
Маршруты в восточном направлении построены так, чтобы использовать преимущества попутного ветра, который создает высотное струйное течение — потоки воздуха, достигающие скорости 322 километра в час.
«Допустим, воздушный поток проходит по прямой через Атлантику. Тогда мы постараемся сделать так, чтобы маршрут шел по центру, где выше скорость воздуха. Разумеется, все авиакомпании захотят воспользоваться этим треком, — говорит Эдисон. — Иногда в воздушном потоке нужно разместить два или три маршрута. Тогда основным, или „ядерным“ (core track), будет тот трек, который проходит по центру потока».
Маршруты на запад, напротив, строятся так, чтобы избежать встречного ветра, создаваемого высотным струйным течением.
Специалисты ежедневно выстраивают от 5 до 14 треков. Их обозначают латинскими буквами: маршруты с востока на запад — начальными буквами алфавита (A,B,C), с запада на восток — с конца (Z, Y, X). Маршрут Z — самый южный в восточном направлении. Чуть севернее — Y, X и W и так далее, пока не будут построены все треки на день. Воздушные дороги могут занимать от 480 до 1 130 километров с севера на юг в зависимости от погоды.
Чтобы попасть в свой трек, капитан Баснетт сначала летит из Бостона на северо-запад. Связавшись с диспетчерами он направляет свой A380 к входной точке маршрута. Входные точки располагаются по обеим сторонам океана. Каждая из них обозначается простым, но бессмысленным словом из пяти букв. Так, две точки над канадским Ньюфаундлендом обозначаются как JOOPY и IBERG, а у берегов Ирландии — MOGLO и LEKVA.
Безопасность воздушных шоссе
Когда A380 летит через Атлантику по своему маршруту и на своей высоте, он находится в центре воображаемой рамки, обеспечивающей безопасную дистанцию с другими самолетами.
На североатлантических треках самолеты курсируют с разницей в пять минут лётного времени; дистанция между ними составляет около 65 километров. С боков расстояние между самолетами должно быть не меньше 40 километров, а сверху и снизу — не менее 300 метров. Эти правила распространяются и на самолеты, летящие против потока, например грузовые судна, которые направляются в Европу днем.
«В качестве меры предосторожности мы разделяем грузовые и пассажирские маршруты. Но иногда бывает, что случайный рейс на восток частично пересекается по маршруту с рейсом на запад. Тогда их разводят по высоте», — поясняет Эдисон.
Пассажиры обсуждают в соцсетях, с каких мест в самолете открываются красивые виды. Но лучшие места в самолете с точки зрения обзора — в кабине пилота.
«В дневное время на многие километры видны конденсационные следы самолетов, а ночью очень хорошо заметны навигационные огни, — объясняет Баснетт. — Большое судно вроде A380, летящее в 300 метрах над вами в противоположном направлении со скоростью больше 1 600 километров в час, — это очень впечатляющее зрелище».
Коммуникация пилотов и диспетчеров
Пилоты общаются с диспетчерами по рации, но большую часть разговоров ведут по защищенному спутниковому каналу. Координаты самолета автоматически отправляются каждые 14 минут и дополнительно — при пересечении каждых 10 градусов широты. Экипажи используют спутниковый канал для запросов на изменение высоты или маршрута, например из-за турбулентности.
«Иногда смена высоты на 300 метров помогает уйти с края воздушного потока, где полет ощущается как поездка по брусчатке», — говорит Баснетт.
Пилоты, которые используют систему организованных треков, общаются между собой на общей радиочастоте. По словам Баснетта, иногда это напоминает вечеринку.
«Мы обсуждаем турбулентность или что-то еще по работе. Иногда обсуждаем результаты бейсбольных матчей, что вызывает споры и шутки, особенно среди американских пилотов. Английские пилоты больше любят крикет. Когда рация молчит, чувствуешь странное одиночество, хотя с тобой летят почти 500 человек».
Дороги в облаках: по каким маршрутам летают самолеты и почему
Если посмотреть на самолеты на карте какого-нибудь трекингового сервиса, возникает ощущение броуновского движения. На самом деле, конечно же, самолеты летают не абы как, а исключительно по воздушным трассам.
Если посмотреть на самолеты на карте какого-нибудь трекингового сервиса вроде того же Flightradar24, возникает ощущение броуновского движения: кажется, что полчища бортов хаотично мельтешат в воздухе и только чудо удерживает их от столкновения. На самом деле, конечно же, все совершенно не так, и высочайший уровень безопасности в гражданской авиации проявляется и здесь.
Начнем с того, что самолеты летают не абы как, а исключительно по воздушным трассам. Тут на ум могут прийти летающие светящиеся буи для обозначения перекрестков из второй части фильма «Назад в будущее» (кстати, 2015-й уже наступил, где наши летающие скейты?). В данном вопросе, впрочем, реальность недалека от фантастики, разве что буев никаких нет, а есть просто виртуальные точки на карте.
Определенным географическим координатам присваивается имя — как правило, это пятибуквенное сочетание гласных и согласных букв латинского алфавита, которое можно прочитать вслух и запомнить, например OKUDI, PESOT или LISNA. Никакого другого смысла эти буквосочетания не несут, хотя иногда в них угадывается что-то похожее на названия расположенных рядом населенных пунктов.
Маршрут из одного аэропорта в другой строится именно по этим воздушным трассам, и самолет летит не прямо, а от одной точки к другой. Впрочем, на больших расстояниях все равно линия близка к прямой, потому что чем короче маршрут — тем меньше расходуется топлива.
Многие, кстати, думают, что самолеты зачем-то летают по дуге. По крайней мере, на «Флайтрадаре» — дуга, и на мониторах в салоне самолета отображается тоже дуга. Здесь секрет прост до банальности: Земля круглая, а мониторы и карты на них — плоские. Поэтому чем ближе к полюсам — тем больше искажения.
Например, рейс из Москвы в Лос-Анджелес выглядит вообще параболой. Но стоит взять глобус и натянуть нитку между двумя городами, как вы поймете, что этот кратчайший путь между точками проходит как раз там, где вы и летели во время реального рейса.
Впрочем, с перелетами через океан ситуация чуть посложнее. С четырехдвигательными самолетами вроде Boeing-747 или Airbus A380 все просто: лети кратчайшим путем. А вот остальные так не могут. Дело в сертификации ETOPS (Extended range twin engine operational performance standards): двухдвигательным самолетам из соображений безопасности не разрешается слишком далеко отдаляться от суши при перелетах через океаны.
И даже не просто суши, а ближайшего аэродрома, способного принимать данный тип ВС, что в случае с большими широкофюзеляжными лайнерами, использующимися на «дальнобойных» маршрутах, дополнительно усложняет задачу — тут какой попало посадочной полосой не обойдешься.
Идея тут в том, что при отказе одного двигателя самолет должен на оставшемся долететь до запасного аэродрома, который точно сможет его принять. Если откажет второй (вероятность этого, конечно, крайне мала, но лучше подстраховаться), сажать машину в центре океана — не самая хорошая идея.
К счастью, у современных лайнеров все чаще встречается сертификация на ETOPS-180 (то есть удаляться от аэродрома можно на 180 минут полета) и даже на ETOPS-240, а новому Airbus A350XWB собираются вообще разрешить ETOPS-370. Зачем вся эта «лотерея», когда можно просто лететь на четырехдвигательном лайнере? Исключительно ради экономии топлива, ведь четыре двигателя в любом случае расходуют больше топлива, чем два, просто потому, что стопроцентного КПД не бывает.
Воздушное движение управляется диспетчерами, которые следят за тем, чтобы самолеты, двигающиеся фактически друг за другом по одним и тем же коридорам, не сближались друг с другом менее чем на 5 километров.
Кроме того, борты разводят еще и по высоте — это называется эшелонированием. Эшелон — это заданная постоянная высота полета, которая обозначается как сотая часть от реальной высоты в футах. Например, FL350 — это 35 000 футов, FL270 — 27 000 и так далее. FL в данном случае — это сокращенное «Flight level».
Четные эшелоны (300, 320, 340 и так далее) используются при полетах с востока на запад, нечетные (310, 330, 350 и так далее) — с запада на восток. Таким образом, между движущимися в разные стороны самолетами всегда остается запас как минимум 300 с лишним метров по высоте. В некоторых странах используется чуть более замысловатая квадрантная схема (эшелоны делятся между четырьмя, а не двумя направлениями), но идея та же самая.
Кстати о направлениях. Многие замечают, что, скажем, из Москвы во Владивосток лететь быстрее, чем из Владивостока в Москву. Кто-то связывает это с тем, что якобы маршруты полетов разные (непонятно почему, но ладно). Кто-то считает, что это Земля крутится в одном случае навстречу самолету, а в другом, наоборот, «убегает» (таких людей нужно просто отправить к второклассникам на урок природоведения, там им расскажут, что атмосфера вращается вместе с Землей).
На самом же деле причина гораздо проще: в нашем с вами Северном полушарии преобладают ветры, дующие с запада на восток, так что в первом случае самолет летит по ветру, а во втором — против ветра.
Дороги в облаках: по каким маршрутам летают самолеты и почему
Иногда ветер может быть настолько сильным, что четырехчасовой перелет Новосибирск — Москва превращается в пятичасовой, а то и еще больше затягивается: опоздав к своей очереди на посадку, борт может еще некоторое время провести в ожидании разрешения, пока диспетчер не «втиснет» его между другими рейсами. Для этого недалеко от аэропортов существуют зоны ожидания: направленные в них самолеты кружат на небольшой высоте несколько раз подряд, прежде чем уйдут на посадку.
На какой высоте летают пассажирские и военные самолеты — минимальные, максимальные и идеальные показатели
Тем, кто имеет представление о самолетах только с позиции пассажира или обычного горожанина, наблюдающего летающие машины с земли, сложно сказать наверняка, на какой высоте летают самолеты. Также загадкой является то, кто принимает решение о следовании на определенном уровне над землей, и чем оно бывает продиктовано. Тем не менее высота — важнейший фактор успешности полета и избегания аварийных ситуаций в воздухе.
Понятие минимальной, максимальной и идеальной высоты полета воздушного судна
Набор высоты — один из самых важных этапов для успешного полета воздушного судна. Нередко внутри современных пассажирских лайнеров установлены табло, на которых производится демонстрация расстояния, отделяющего самолет от поверхности земли. Чем обусловлена высота полета пассажирского самолета? Как пилот понимает, на каком удалении от земли двигаться?
Все самолеты имеют перечень технических характеристик, который определяется назначением воздушного судна, его модификацией и моделью. Соотношение характеристик определяет для самолета его коридор следования, т. е. уровень воздушного пространства, оптимальный для перемещения.
Существуют различные высоты полета:
1. Истинная – от уровня точки, находящейся непосредственно под воздушным судном.
2. Относительная – от уровня порога ВПП, уровня аэродрома, наивысшей точки рельефа.
3. Абсолютная – от уровня моря.
Границы коридора определяются такими величинами, как максимальная высота и минимальная. В этих пределах самолет может осуществлять перемещение без угрозы утраты контроля над управлением и без повреждения систем машины. Для современных пассажирских самолетов доступные для перемещения уровни находятся в пределах от 9 до 12 км над землей.
Если максимальная высота полета пассажирского самолета определяется техническими возможностями судна и должна соблюдаться для безопасности полета, то и другая характеристика — идеальная — большей степени касается эргономики перемещения.
Идеальное значение также рассчитывается из характеристик конкретного воздушного судна. Это высота, при которой воздушное судно испытывает наименьшее сопротивление воздуха. В первую очередь, при снижении такого сопротивления снижается и расход топлива. Также испытывая минимальное трение о воздух, самолет дольше сохраняет невредимость корпуса и систем.
Почему пассажирские самолеты летают на высоте 10000 метров?
Выбор высоты полета обусловлен тем, что на разных уровнях воздух имеет различную плотность. Чем выше от поверхности земли, тем плотность воздуха ниже. Соответственно, воздушное судно тратит меньше мощности на преодоление сопротивления воздуха и может развивать скорость выше при меньших энергозатратах. Вот почему самолеты в основном летают на высоте 10000 метров: здесь воздух гораздо реже, чем на ближайших к земле.
Но возникает резонный вопрос: почему самолет летает на высоте 10 км, а не еще выше, если это позволяет экономить расход топлива и ускоряет движение? Пассажирским самолетам важна устойчивость в воздушных потоках. Крылья удерживают самолет в воздухе, как бы опираясь на потоки ветра. При подъеме на выше 10 000 м крылья становятся бесполезны, т. к. они неспособны удерживать тело воздушного судна в условиях разреженной атмосферы.
С военными судами дело обстоит иначе. Они способны перемещаться и в условиях разреженного пространства, правда, пилот испытывает при этом перегрузки, аналогичные тем, что испытывает космонавт. Самые большие высоты покоряют беспилотные аппараты: экспериментальные модели NASA способны летать и на удалении 30 км от земли.
Правила расчета идеальной высоты лайнера
Высота полета — достаточно условное понятие. Фактический уровень полета несколько отличается от того, что показывает табло пилоту и что видит перед глазами диспетчер. Это связано с тем, что для расчета фактической показателя потребовалось бы постоянно вводить в расчеты давление, а оно в полете слишком часто меняется, из-за чего может происходить путаница.
Для упрощения расчетов введено такое понятие, как эшелон перехода. Это постоянная величина давления, выставленная на всех самолетах на высотометре в пределах одного воздушного пространства. Значение эшелона перехода сбрасывается только при взлете и при заходе на посадку, т. е. в ситуациях, когда необходимо знание фактической высоты. В разных странах эшелон перехода может отличаться: пилот меняет его по согласованию с диспетчером.
Кроме того, то, на какой высоте летает пассажирский самолет, зависит от направления его движения. Во всех аэропортах мира действует негласное правило выделение «воздушных дорог» — уровень, на котором должен пролетать самолет, чтобы не пересечься с другими воздушными судами. Для самолетов, отправляющихся на восток (юго- и северо-восток), назначается нечетная высота (9 км, 11 км). Для самолетов, летящих на запад — четная.
Разумеется, назначение коридоров происходит с учетом модели самолета, его потенциальных возможностей, веса, мощности и других характеристик. Например, при необходимости самолетом может быть достигнута максимальная высота, если на его пути находится опасная зона турбулентности или грозовой фронт.
Кто определяет идеальную высоту?
Помимо того, что высота полета во многом определяется возможностями конкретной модели самолета, крейсерская высота для конкретного места задается такими факторами, как занятость воздушного коридора и погодные условия. Эти условия заблаговременно определяются диспетчерами.
В небе в каждый момент времени может находиться в среднем до пяти тысяч воздушных судов. В небе над крупными городами диспетчеры вынуждены планировать каждый рейс таким образом, что порой разница между одним и другим самолетом в высоте составляет всего пару десятков метров.
Однако когда самолет набирает высоту и выходит в горизонтальный полет, ситуация может измениться. Если погода резко меняется или на пути следования судна встает грозовой фронт, пилот должен сообщить диспетчеру о смене условий. Также при возникновении технических неполадок и других непредвиденных ситуаций пилот также может менять уровень движения, руководствуясь безопасностью пассажиров.
Таким образом, идеальная высота следования определяется авиаконструкторами, диспетчером и пилотом.
Что такое эшелон в авиации?
Эшелонирование воздушного пространства — это задача диспетчеров, которые планируют рассредоточение самолетов таким образом, чтобы не допустить их критического сближения и возникновения аварийных ситуаций. Выделяют вертикальное эшелонирование, продольное и боковое, которые соответствуют тому или иному положению воздушных судов относительно друг друга.
Эшелоны полета — это своеобразные схемы, которых придерживается пилот, чтобы сохранить безопасность пассажиров и не сбиться с заданного курса. Для начала движения по эшелону используется эшелон перехода, т. е. условное значение, по которому движутся самолеты в определенном воздушном пространстве (например, над территорией аэропорта).
Таблица эшелонов различается в разных странах, в зависимости от того, какая схема используется в гражданской авиации на конкретной территории. Пилоты и диспетчеры переходят с одной схемы на другую при совершении международных и, особенно, межконтинентальных рейсов.
Факторы безопасности, влияющие на оптимальную высоту полета
Высотный самолет отличается от стандартного тем, что перемещение на больших высотах не вредит его системам. Это зависит от материала корпуса, формы крыльев, грузоподъемности и множества других факторов, заданных при конструировании летательного аппарата с определенной целью. Основные факторы, которыми определяется максимальная высота полета самолета:
Обычно самолеты движутся на уровне больше 9000 м от земли. Это связано с тем, что здесь двигателям не требуется дополнительного охлаждения (за бортом достаточно холодно), на такой высоте нет птиц (их попадание в турбины опасно для летательного средства), судно следует выше уровня облаков (а значит, видимость хорошая и погодные условия практически не влияют). Помимо прочего, чем выше летит самолет, тем больше времени у экипажа для решения непредвиденных ситуаций.
Человеческий фактор при выборе оптимальной высоты полета
Оптимальный уровень полета зависит не только от технических характеристик. Ранее уже упоминалось, что такие величины, как эшелон перехода могут различаться в аэропортах разных стран. Высота полета может различаться в зависимости от направления движения судна (быть четной или нечетной).
Однако набор высоты также может быть продиктован самим пилотом при возникновении непредвиденных ситуаций (например, столкновении с зоной сильной турбулентности). Такие ситуации в идеале должны быть предусмотрены диспетчерской службой, однако случаются природные явления, развивающиеся слишком стремительно, чтобы спланировать столкновение с ними заблаговременно. И тогда все зависит от человеческого фактора: быстроты принятия решений пилотом и мастерства экипажа.
Самые высотные пассажирские самолеты
Самые высотные самолеты среди гражданских строились не для того, чтобы кого-то удивить. Набор высоты позволяет этим самолетам избегать штормов и следовать по воздушным коридорам, недоступным другим моделям. Среди самых высотных моделей выделяют следующие:
Таким образом, уровень следования пассажирских судов все равно значительно уступает техническим возможностям военных самолетов.
Рекорды высоты, достигаемые пассажирскими самолетами
Несмотря на то что высотные самолеты теоретически могут достигать больше 13 000 метров над землей, крейсерская высота пассажирских лайнеров практически никогда не превышает 12 000 метров. Это наиболее комфортный вариант для экипажа, пилота, пассажиров и самой техники: так она расходует наименьшее количество топлива и не подвергается преждевременному износу.
Однако авиастроение пыталось однажды «прыгнуть выше головы», выпустив сверхзвуковые пассажирские судна, способные побить рекорд высоты самолета гражданского назначения. Это были российский Ту-144 и французский Concorde. Они способны были перемещаться на уровне около 18 000 метров, а предельный показатель достигал 20 000 метров. Такие самолеты позволяли вдвое сократить время привычных воздушных маршрутов.
Однако эти машины были сняты с эксплуатации по ряду причин. Во-первых, они были сложны и дорого обходились в плане технического обслуживания. Во-вторых, в ходе использования этих машин случались инциденты, повлекшие за собой гибель многих людей. В связи с этим самолеты были признаны ненадежными и выведены из использования.
С какой высоты начинается невесомость?
Любители и профессионалы в сфере авиатехники наверняка знают, что при определенных условиях в самолете можно достичь невесомости. С какой высоты начинается невесомость? На какой высоте летает самолет, который способен на такое?
На самом деле, крейсерская высота не столь важна, когда речь идет о достижении невесомости. При определенных маневрах и обычный гражданский самолет может вызвать кратковременный эффект снижения гравитации, например, люди, которые часто летают самолетами, иногда могут заметить подобный эффект при заходе судна на посадку.
Длительный (до 40 секунд) эффект потери гравитации на самолете можно создать, если выполнить маневр по эллипсоидной траектории: резкий набор высоты, краткое выравнивание и затем резкий сброс. Такой маневр называется «провал в воздухе». С его помощью тренируются выдерживать перегрузки будущие космонавты.
Также есть специальные самолет, на которых выполняется по несколько сессий перегрузок за один полет. Они принадлежат космическим агентствам разных стран. Маневры на таких самолетах обычно находятся на высотах от 30 км.
На какой высоте летают истребители?
Крейсерская высота конкретного истребителя зависит не столько от его характеристик, сколько от поставленной военной задачи. Набор высоты происходит аналогично гражданским самолетам: эшелон перехода определяется согласно отправной точке, а затем меняется при пересечении границ воздушного пространства, чтобы избежать столкновения с другими судами в одном эшелоне.
Уровень полета истребителя зависит от его поколения. Сверхзвуковые воздушные судна, к которым относятся практически все современные истребители, обычно следуют на высоте 18–20 км. Однако высота полета может меняться, в зависимости от возможностей самолета. Например, в 1977 году был установлен мировой рекорд высоты, покоренной истребителем: Александр Федотов на МиГ-25 достиг отметки в 37650 метров.