PBN转弯保护区中使用频率最高的当属旁切转弯,风螺旋的精确算法会对旁切转弯的绘制带来哪些变化,通过今天这个例子我们来了解一下。
图III-3-2-3 旁切转弯保护区
一、基础参数:
ICAO8168文件中的这张插图,位于PBN进场程序章节。根据进场程序保护区半宽参数表,可知距机场ARP 56公里以内时,RNAV1、RNAV2、RNP1的保护区半宽参数是完全相同的,如下表所示:
我们按照表中的保护区参数,IAS 405km/h,高度3000米,转弯105°来计算,旁切转弯的相关参数如下:
=====Turn Parameters=====
IAS = 405 km/h
k = 1.1928
TAS = 483.07 km/h
WindSpeed = 123 km/h
BankAngle = 25°
DraftAngle = 14.75°
R = 1.95 °/s
Radius = 3937 m
Esita = 17.5 m /°
E45 = 787 m
E90 = 1575 m
E135 = 2362 m
E180 = 3150 m
E235 = 4112 m
C6 = (v+w)*6 = 1010 m
======= Fly-By Parameters ======
Earliest Distance: ATT+r*tan(A/2)=1482+3937*tan(105/2)=6613
Latest Distance: r*tan(A/2)-ATT-C6=2639
A为转弯角度,本例中为105°。
在计算C容差时,旁切转弯按照航空器自动建立坡度的方式来考虑,因此没有建立坡度时间,只有驾驶员反应时间(进场航段为6秒)。
二、绘制航路点及定位容差
根据例图分析,进场航段保护区半宽为4630m,各航段长度大约为14km,转弯角度(航迹改变角度)105°。
为了便于分析,我们按照入航345°,出航090°做图,各航段长度均为14km。(为了和例图效果一致,这个距离是几次尝试后的结果)
三、添加基础保护区及标称航迹
标称航迹使用Fillet命令,输入r,指定半径3937m,然后点击入航航段及出航航段,即可自动生成一个按指定半径与前后航段相切的圆弧。
四、确定最早、最晚点,绘制最早转弯边界
最早、最晚点的计算距离是从转弯点进行进行量取的,如果距离为负,表示位置在转弯点之后。
从最早点即K点向下一航段画线,夹角等于转弯角度的一半。本图中转弯角度为105°,因此,最早边界线与下一航段的夹角为52.5°。
五、添加风螺旋
打开风螺旋插件,输入本例中的参数,画一个范围大一些的螺旋。图例中转弯角度为105°,因此可知,30°切线入对应的角度为135°,风螺旋画至150°即可满足需要。
风螺旋的初始方向指的是初始转弯半径所指的方向,本例中入航角度为345°,因此初始方向为345-90=255°方向。
添加风螺旋之后,绘制切线及外扩即可完成常规的绘图步骤。
按照风螺旋精确计算的方法来说,绘制过程可以是下面这样的:
1、初始外扩段的风螺旋。
初始外扩段,最远外扩对应的风螺旋角度为DA角,因此,可以直接画一个0°至DA的风螺旋。
甚至可以把外扩2315m的风螺旋也直接画好,添加到保护区图以后是下面的效果:
2、内侧风螺旋的绘制
由于转弯大于了90°,外侧风螺旋最多显示到90°+DA,并且,它会被公切线取代,仅剩内侧风螺旋发挥作用。
内侧风螺旋的作用范围为90°+DA至135°+DA。90°+DA是两条风螺旋公切线所在的位置,135°+DA是转弯角度105°加上30°收缩角度后得到的角度,再增加一个DA角进行补充,就是内侧风螺旋的精确显示范围。
带2315m外扩的内侧风螺旋参数如下图所示:
添加之后的效果如下:
插入内侧风螺旋时,一定要按照圆心点的位置进行放置。可以复制一下0°风螺旋的半径,放到内侧最晚点,从而找到内侧风螺旋的圆心点。
六、添加转弯外边界
按照规范,旁切转弯的外边界由一系列的切线及拐角的圆弧相连接而成,精确绘制的风螺旋已经给出了切点的位置,直接放置直线段即可完成转弯外边界的绘制。
利用Fillet命令,将直线相交起来,再用画弧命令选择起点、圆心、终点,可以较为方便的完成转弯外边界的绘制。
七、添加30°内收线
将出航航迹复制并旋转30°,移动到风螺旋的结束位置,对线条进行修剪,就可以完成整个的保护区绘制了。
添加填充效果以后是下面的效果:
今天因为老师要上网课的关系,家里的电脑突然不够用了。转到07版CAD上作图,画出来的效果竞也是十多年前的感觉。终于理解为会么那么多人热衷于背CAD命令了,在07版里面,没有命令提示,单词必须输入完整准确才能产生作用,真有点敲咒语的感觉。相对言新版本里的命令提示功能真是贴心很多。
风螺旋算法对于PBN来说,是一种从近似到精确计算的全新阶段,未来PBN将进入更广泛的应用,风螺旋的精确计算也必将成为PBN制图的首选计算方法。希望这一天能够早日到来,为了我们将为这一目标而持续努力,尽可能留下更多的素材供大家学习研究,促进风螺旋算法的完善和推广。
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