Почему используется угол снижения 3 градуса?

По сути, это сочетание исторической значимости, комфорта пассажиров и легкости мысленного расчета.

Исторически сложилось так, что до того, как самолет был герметизирован, быстрый спуск был бы неудобен для пассажиров. При обычных скоростях снижение со скоростью 300 футов/мин считалось достаточно комфортным для типичного пассажира.

Многие самолеты имели крейсерскую скорость от 100 до 120 миль в час (160–190 км/ч). Три мили будут преодолены примерно за 1,5–1,8 минуты, что приведет к скорости снижения около 550–660 футов в минуту. Это было настолько быстро, насколько пассажиры могли комфортно адаптироваться к изменяющемуся давлению на барабанные перепонки. Однако многие пилоты использовали скорость снижения 300 футов в минуту, потому что это почти незаметно для пассажиров. Пилот, летящий на высоте 10 500 футов, подсчитал, что для того, чтобы оказаться на высоте 1000 футов в пункте назначения, ему нужно снизиться на 9 500 футов. Разделив 9500 футов на 300 футов в минуту, этот спуск потребует около 32 минут. Если бы его путевая скорость составляла 120 миль в час (190 км/ч), он начал бы снижение примерно в 64 милях (103 км) от пункта назначения (если позволяло движение).

Как видите, здесь можно произвести достаточно простой расчет в уме. Это обычно называют правилом трех , которое частично цитировалось выше.

Это касается снижения с крейсерской высоты, однако вы правы, что полет по ППП будет зависеть от процедур и сценария. Примером может служить аэропорт Лондон-Сити, в котором используется гораздо более крутой профиль снижения 5,5 градусов при заходе на посадку.

Спуск - это вопрос управления энергетическим балансом самолета.

Чтобы снизиться, самолет должен потерять весь свой потенциал и большую часть своей кинетической энергии. Пилоты уменьшают мощность двигателя до минимума, чтобы прекратить добавление энергии, но энергия, которая уже есть у самолета, по-прежнему только рассеивается за счет сопротивления. Угол, под которым самолет может снижаться без ускорения, равен его аэродинамическому качеству. Спускайтесь круче и самолет разгонится.

Теперь более высокое отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению означает меньший расход топлива, поэтому самолеты спроектированы так, чтобы это отношение было высоким. Типичный современный авиалайнер имеет аэродинамическое качество на оптимальной скорости около 18. У старшего поколения чуть меньше, 15-16, у новейшего самолета чуть больше, 20-21. И$18\times 1,000\ \mathrm{ft}\ \dot=\ 2.96\ \mathrm{NM}$.

Самолет может снижаться менее круто, используя некоторую мощность двигателя, но двигатели менее эффективны на малой высоте, поэтому снижаться медленнее нежелательно.

Самолет также может в некоторой степени увеличить свое лобовое сопротивление, обычно с помощью скоростных тормозов. Однако более быстрое снижение таким образом означает, что двигатели работали дольше до начала снижения и, таким образом, сжигали больше топлива, энергия которого теперь тратится на ускорение тормозов.

Поэтому пилоты пытаются снижаться под оптимальным углом планирования. А с аэродинамикой современных авиалайнеров она составляет около 3 миль на 1000 футов. Округлите до этого значения, если вам нужно выполнить расчет в уме, а не FMS сделает это за вас.