Почему пилоты каждый раз используют воздушные трассы вместо того, чтобы просто летать напрямую?

Авиалинии просто позволяют лучше управлять трафиком.
Представьте на мгновение, что у каждого есть автомобиль, способный преодолевать бездорожье. Если бы все водители ехали по «GPS Direct» к месту назначения, как бы водители обеспечили разделение? Как бы вы избежали столкновения с другими машинами, если бы не было дорог?

Airways — это авиационное решение этой проблемы: определенные маршруты между навигационными средствами (VOR, NDB и т.п.). Воздушные трассы также могут быть определены с использованием «исправлений», определенных координатами GPS, которые могут обеспечить что-то более близкое к маршрутизации «GPS Direct», но при этом обеспечивая определенный маршрут.

Airways также предоставляет ряд других преимуществ, в том числе:

Управление потоком трафика

Планы полетов в Европе утверждаются CFMU (Центральным отделом управления потоками) и проверяются по таким критериям, как направление воздушных трасс (которое может меняться в течение дня, например, одна воздушная трасса предназначена для движения в восточном направлении только между 10:00 UTC и 14:00 UTC), правильный эшелон полета диапазоны и воздушные трассы, правильно соединяющие путевые точки, такие как контрольные точки, VOR или NDB. Узким местом во всех полетах является понимание пропускной способности аэропорта (сколько операций в час) и пропускной способности сектора (сколько самолетов обслуживается в каждом секторе/на одного диспетчера). Иногда цель состоит в том, чтобы распределить трафик между двумя секторами, хотя и с одним и тем же пунктом назначения. Ниже вы найдете два маршрута в Дюссельдорф - EDDL, один из Лейпцига - EDDP и один из Берлин-Тегель - EDDT.(нажмите на ссылку, чтобы увидеть визуальное представление):

EDDP - EDDL
ORTAG Q230 WRB T854 DOMUX

EDDT - EDDL
BRANE Y200 HLZ T851 XAMOD

Маршрутизация от EDDP к EDDL осуществляется через WRB — TINSA — ADEMI — INBAX — DOMUX, который находится в пределах сектора под названием «Paderborn High» или PADH .

Маршрутизация от EDDT к EDDL осуществляется через PIROL — DENOT — HMM — XAMOD, который находится в границах сектора под названием «Hamm High/Medium» или HMMH/HMMM .

В часы пик оба сектора разделены и обрабатывают трафик только в пределах своего сектора, который использует полную мощность каждого контроллера, обслуживающего сектор. Вне часов пик секторы могут объединяться и работать одним диспетчером. Это позволяет детализировать использование ресурсов контроллера и воздушного пространства.

Разделение трафика

Из приведенного выше примера мы видели, что в Дюссельдорфе есть 2 точки маршрутизации — EDDL для трафика, поступающего с северо-востока и юго-востока, XAMOD и DOMUX. Обе путевые точки или контрольные точки являются соответствующими STAR или переходными точками входа для прибытия в Дюссельдорф. Используя стандартизированную маршрутизацию в аэропорты и из аэропортов, теперь мы можем ожидать, что трафик всегда будет прибывать через эти две точки с востока, если только задействованные подразделения УВД не согласовывают другие действия. Глядя на обратный маршрут для обоих аэропортов, мы увидим эти маршруты:

EDDL - EDDP
NUDGO Z858 BERDI Z21 BIRKA T233 LUKOP

EDDL - EDDT
MEVEL L179 OSN L980 DLE T207 BATEL

MEVEL и NUDGO являются двумя выходными точками SID из Дюссельдорфа, MEVEL находится в 10 морских милях к северу от XAMOD , а NUDGO - в 26 милях к востоку от DOMUX, однако соответствующим исправлением здесь является ELBAL, которое является одним из исправлений на SID23L от Дюссельдорфа до NUDGO, который находится в 16 морских милях к югу от NUDGO . С помощью таких простых вещей, как использование стандартизированных точек входа и выхода в аэропорт и из аэропорта, нам удалось поддерживать поток трафика с гарантированным разделением между вылетающим и прибывающим трафиком, что было бы невозможно с прямой маршрутизацией GPS или потребовало бы постоянных векторов УВД.

Передачи от органа УВД к органу УВД

Приведенные выше примеры показывают разные маршруты и иногда разные сектора, обрабатывающие трафик на этих маршрутах. Как трафик передается другим контроллерам и где? Переключение состоит в перемещении радиолокационной дорожки самолета от одного диспетчера к другому и последующем указании воздушному судну изменить частоту на диспетчер следующего сектора. Передачи инициируются на границах секторов, в определенных точках, которые были согласованы между различными ACC (районными центрами управления) или иногда даже в пределах одного ACC между отдельными секторами. Поскольку мы уже знакомы с воздушным пространством Дюссельдорфа, давайте воспользуемся приведенным ниже маршрутом из Мюнхена в Дюссельдорф .

EDDM - EDDL
GIVMI Y101 TEKTU Z850 ADEMI T854 DOMUX

Из графического представления видно, что трафик из EDDM в EDDL будет проходить через путевую точку ARPEG, расположенную недалеко от аэропорта назначения. Перед достижением путевой точки ARPEG самолет будет находиться под контролем сектора Херсфельд (HEF) или Гедерн (GED) .(стр. 5) и необходимо снизиться в направлении аэропорта назначения. Следующим сектором для прибывающего трафика в Дюссельдорф через ARPEG будет Высокий сектор Падерборна (PADH). Соглашения между HEF/GED и PADH заключаются в том, что прибытие самолетов в Дюссельдорф через ARPEG следует ожидать на эшелоне FL240 в ARPEG и разрешать после передачи обслуживания для дальнейшего снижения через PADH, даже если воздушное судно еще не пересекло границу сектора и не находится в воздушное пространство PADH. Эти координационные путевые точки и процедуры переключения задокументированы в письмах-соглашениях между РДЦ или внутри него.

Погода

Когда погодные условия (неправильный минимум, сильные струйные течения, штормы и т. д.) влияют на прямой маршрут, авиадиспетчеры заранее предлагают маршруты вокруг него. Нет ничего необычного в том, что трафик NYC-SFO направляется через Канаду или Кентукки, когда на Среднем Западе бушует шторм.

Исключения — свободное воздушное пространство

Там, где аэропорт и плотность воздушного движения позволяют, использование воздушных трасс не является обязательным, а в некоторых случаях даже не предполагается или не предусматривается. Одним из примеров является свободное воздушное пространство над Скандинавией , где часть воздушного пространства может свободно использоваться между определенными точками входа и выхода. Подобные системы также обсуждаются NATS UK и FAA NextGen Air Transportation System .

Для получения дополнительной информации о воздушных трассах и их использовании см. также связанный с этим вопрос: Есть ли разница между тем, как коммерческие самолеты и самолеты гражданской авиации используют воздушные трассы?

Некоторые материалы предоставлены VATSIM или VATSIM Germany. Используемый материал предназначен только для моделирования, но он максимально точен и близок к реальной разбивке на сектора или процедурам, поэтому его должно быть достаточно для объяснения представленных здесь концепций.

Упрощенное объяснение состоит в том, что пилоты в контролируемом воздушном пространстве летают по воздушным трассам, потому что это то место, где авиадиспетчеры хотят, чтобы они летали.

Использование воздушных трасс связано с тем, как авиадиспетчеры отслеживают все полеты в контролируемом ими секторе воздушного пространства (им нужен способ организации движения, чтобы они имели хорошее мысленное представление о нем и могли гарантировать, что воздушное судно не проходите слишком близко друг к другу), а также тот факт, что легче сообщить путь, который проходит между опубликованными путевыми точками с трех- или пятибуквенными именами, чем путь, который проходит между точками, описываемыми их числовыми значениями широты и долготы. .

Концепция свободного полета предлагает позволить этим же самолетам летать по маршрутам, которые обычно не следуют воздушным трассам, но это требует больших изменений в способах управления воздушным движением.

(Этот ответ основан главным образом на воспоминаниях о работе, которую я проделал с 2001 года по разработке и анализу систем управления воздушным движением, в основном связанных со свободным полетом.)

Воздушные трассы безопаснее, потому что вы знаете, куда будут лететь другие пилоты, чтобы избежать их. Правило использования нечетного эшелона полета для полета на восток и четного эшелона полета для полета на запад также поможет обеспечить разделение трафика.

Безопасные крейсерские высоты также устанавливаются в зависимости от воздушных трасс. Для каждой путевой точки указана высота, поэтому обычный подъем позволит вам преодолеть следующий холм, а также для каждого участка между путевыми точками, чтобы вы знали, насколько высок этот холм на самом деле.

Без системы воздуховодов поддержание надлежащего дорожного просвета было бы намного более трудоемким. С исправлениями все, что нужно сделать пилоту, - это вести список с исправлениями и MEA / MCA (безопасные высоты пересечения), следить за стрелкой и вычеркивать их по мере их достижения и набирать высоту, если необходимо.

Просто чтобы добавить небольшую перспективу, воздушное пространство без маршрутов рассматривалось некоторое время и уже реализовано в некоторых странах. Концепция безмаршрутной или прямой маршрутизации использует малоиспользуемые в настоящее время спутниковые системы на самолетах (в контексте маршрутизации) и интеллектуальное программное обеспечение для выполнения более эффективной маршрутизации самолетов (на основе GPS). Прямая маршрутизация также является частью стратегии управления воздушным движением NextGen NATS UK и FAA .

Говоря как пилот GA, летающий на легких самолетах в системе США:

При полетах в воздушном пространстве с ограниченным использованием, на более низких высотах и ​​при наличии соответствующих средств управления УВД (соглашения, позволяющие диспетчерам делать это в чужом воздушном пространстве) можно получить утвержденный прямой маршрут, зарегистрированный GPS. Я делал это в поездках в диапазоне 200-300 миль раньше.

В более длительных поездках вам не обязательно пользоваться воздушными путями. Часто можно получить путевые точки на входе / выходе из воздушного пространства, между которыми вы можете пройти напрямую (вне воздушного пути).

Это похоже на множество систем, которые развиваются. Если бы мы начали сегодня, мы могли бы сделать это по-другому.

Аналогия с автомобилями неудачна, потому что по большей части в очень большом воздушном пространстве находится очень небольшое количество самолетов, и было бы трудно оправдать использование воздушных трасс. Итак, исходя из того, что каждый самолет точно знает:

а) его местоположение, курс, векторы скорости, данные о топливе, полетные ограничения и пункт назначения и т. д.;

b) та же информация для всех других воздушных судов, находящихся поблизости (на практике это может охватывать довольно большой объем);

в) рельеф местности, погодные условия и т. д.

Тогда это становится действительно интересной комбинационной задачей для решения в контексте автономной распределенной компьютерной системы; т.е. никакого УВД - все управляется сотрудничающими бортовыми системами.

Очевидно, что есть важные точки, в которых пути должны пересекаться из-за географического положения аэропортов и, конечно же, динамического планирования прибытия и отправления в аэропортах; не говоря уже об обработке неожиданных событий.

Для ученого-компьютерщика все это увлекательная и сложная задача, но я подозреваю, что будет очень сложно разработать систему автономного управления, основанную на таком подходе, до такой степени, чтобы ей можно было доверять!