Навигационный треугольник скоростей, его элементы и их взаимозависимость

Самолет относительно воздушной массы перемещается с воз­душной скоростью в направлении своей продольной оси. Одно­временно под действием ветра он перемещается вместе с воздуш­ной массой в направлении и со скоростью ее движения. В резуль­тате движение самолета относительно земной поверхности будет происходить по равнодействующей, построенной на слагаемых скоростях самолета и ветра. Таким образом, при полете с боко­вым ветром векторы воздушной скорости, путевой скорости и ско­рости ветра образуют треугольник (рис. 7.3), который называется навигационным треугольником скоростей. Каж­дый вектор характеризуется направлением и величиной.
Вектором воздушной скорости называется направ­ление и скорость движения самолета относительно воздушных масс. Его направление определяется курсом самолета, а величи­на — значением воздушной скорости.

 
Рис. 7.3. Навигационный треугольник скоростей и его элементы

Вектором путевой скорости называется направление и скорость движения самолета относительно земной поверхности. Его направление определяется путевым углом, а величина — зна­чением путевой скорости.
Вектором ветра называется направление и скорость движения воздушной массы относительно земной поверхности. Его направление определяется направлением ветра, а величина — значением его скорости.
Навигационный треугольник скоростей имеет следующие эле­менты:
МК — магнитный курс самолета;
V — воздушная скорость;
МПУ— магнитный  путевой угол  (может быть заданным —ЗМПУ и фактическим — ФМПУ);
W — путевая скорость;
НВ — навигационное направление ветра;
U — скорость ветра;
УС — угол сноса;
УВ — угол ветра.
Фактическим магнитным путевым углом назы­вается угол, заключенный между северным направлением маг­нитного меридиана и линией фактического пути. Отсчитывается от северного направления магнитного меридиана до линии фак­тического пути по ходу часовой стрелки от 0 до 360°.
Углом сноса называется угол, заключенный между про­дольной осью самолета и линией пути. Отсчитывается от продоль­ной оси самолета до линии пути вправо со знаком плюс и влево со знаком минус.
Углом ветра называется угол, заключенный между линией пути   (фактической или заданной)  и направлением навигационного ветра. Отсчитывается от линии пути до направления ветра по ходу часовой стрелки от 0 до 360°.
Между    элементами   нави­гационного треугольника  ско­ростей существует следующая зависимость:
МК = МПУ - (± УС);  
ОС = V cos УС;
МПУ = МК + (± УС);  
CB = U cos УВ;
УС = МПУ-МК;    W = VсоsУС + UсоsУВ;
УВ = δ ± 180° - МПУ; δ = МПУ + УВ ± 180°.
Так как углы сноса  обычно небольшие,  а  косинусы    малых углов близки к единице, то можно считать, что W ≈ V+UсоsУВ. Приведенные выше формулы используются  для  расчета элемен­тов навигационного треугольника скоростей.
Угол сноса и путевая скорость являются основными нави­гационными элементами, поэтому нужно твердо знать, как они зависят от изменения воздушной скорости, скорости ветра и угла ветра.
Зависимость угла сноса и путевой скорости от воздушной ско­рости самолета. При неизменном ветре и курсе самолета путевая скорость изменяется соответственно изменению воздушной скоро­сти, т. е. с увеличением воздушной скорости путевая скорость ста­новится больше, а с уменьшением — меньше (рис. 7.4). Считают, что изменение воздушной скорости вызывает пропорциональ­ное изменение путевой скорости, т. е. насколько изменилась воз­душная скорость, настолько соответственно изменится и путевая скорость.

 

 

Угол сноса с возрастанием воздушной скорости уменьшается, а с ее уменьшением — увеличивается.
Зависимость утла сноса и путевой скорости от скорости ветра.
При постоянной воздушной скорости и курсе самолета с увели­чением скорости ветра угол сноса увеличивается, а при ее умень­шении — уменьшается (рис. 7.5).
Путевая скорость при попутном и попутно-боковом ветре с из­менением скорости ветра изменяется так же, как и угол сноса. При встречном и встречно-боковом ветре  с  увеличением  скорости  ветра  путевая  скорость  уменьшается, а с уменьшением —увеличивается.

 

 Рис. 7.5. Зависимость УС и W от изменения скорости ветра: а —при попутно-боковом ветре; б —при встречно-боковом ветре

Зависимость угла сноса и путевой скорости от угла ветра. Угол ветра в полете не остается постоянным. Его величина изменяется в полете как вследствие изменения направления вет­ра, так и вследствие изменения направ­ления полета.
Отложим в определенном масштабе вектор воздушной скорости (рис. 7.6).

 

 

Из конца этого вектора радиусом, рав­ным скорости ветра в том же масштабе, опишем окружность. Если переме­щать вектор ветра по ходу часовой стрелки, то угол ветра будет изме­няться.
Угол сноса и путевая скорость зави­сят от угла ветра следующим образом:
1.  При УВ = 0°     (ветер попутный)
УС=0,W=V+U
2.  При увеличении угла ветра от 0  до 90° угол сноса увеличивается, а пу­тевая скорость уменьшается.
3.  При УВ = 90°  (ветер боковой) угол сноса максимальный, а путевая скорость примерно равна воздушной .
4.  При увеличении УВ от 90 до 180° угол сноса и путевая ско­рость уменьшаются.
5.  При УВ = 180° (ветер встречный) УС==0°, a W=V— U.
6.  При увеличении   УВ от 180 до 270° угол    сноса   и путевая скорость увеличиваются.
7.  При УВ = 270° (ветер боковой) угол сноса максимальный, а путевая скорость примерно равна воздушной.
8.  При увеличении УВ от 270 до 360° угол сноса уменьшается, а путевая скорость увеличивается.
При решении  большинства  навигационных задач  необходимо ясно представлять, в какую сторону при данном угле ветра будет направлен снос самолета и какова его путевая скорость (боль­ше или меньше воздушной).

 

 

Рис. 7.7. Правила определения W и знаков УС

 

Изменение угла ветра приводит к следующему изменению уг­ла сноса и путевой скорости (рис. 7.7): при углах ветра 0—180° углы сноса положительные, а при углах ветра 180—360° — отри­цательные; путевая скорость при углах ветра 270—0—90° боль­ше воздушной скорости, а при углах ветра 90—180—270° меньше.
Пример. ЗМПУ=100°;  δ=40°.  Определить,  в    какую   сторону   направлен снос самолета и какова его путевая скорость.
Решение.   1. Находим угол ветра:
УВ = δ ± 180° — ЗМПУ = 40° + 180° — 100° = 120°.
2. Определяем знак угла сноса и путевую скорость. Так как УВ в преде­лах от 0 до 180°, то угол сноса будет положительный, а путевая скорость меньше воздушной.
Максимальным называется угол сноса при углах ветра 90 и 270° (см. рис. 7.6). Его величина определятся по формуле
sinУСмакс=U/V
При современных скоростях полета величина угла сноса обыч­но не превышает 10—20°. Известно, что синусы малых углов мож­но принять равными самим углам, выраженным в радианах. 1 рад—57°,3 или округленно 60°.
На основании этого можно записать, что
sinУСмакс=
Следовательно,
 =U/V, откуда УСмакс =
Из формулы видно, что УС тем больше, чем меньше воздуш­ная скорость полета и чем больше скорость ветра.
Пример.  V=360 км/ч; U=60  км/ч.  Определить  максимальный угол сноса.
Решение.              УСмакс =  = =10°
Обычно максимальный угол сноса рассчитывается с помощью НЛ-10М (рис. 7.8).