Существует ли руководство, описывающее алгоритмическую процедуру, на которой основано наведение по вертикальной навигации?

Для этого ответа:

• Требование жесткой высоты - фиксированная высота, на которой должен находиться самолет. (например, 7000 футов)
• Мягкое требование высоты - окно высот, на котором должен находиться самолет (например, около 3500 футов, от 9000 футов до 12000 футов)
• Использование 757 для всех примеров, если не указано иное.

Простая FMS может просто принять и использовать минимум мягкого требования в качестве желаемой высоты, как вы правильно сказали.

Однако в авиалайнерах гораздо чаще используется так называемый «индекс затрат» (CI) для расчета скоростей, скороподъемности и тому подобного. Индекс стоимости можно рассчитать следующим образом:

CI = (Time cost/hr)/(Fuel cost/lb)

CI 9999 означает, что FMC будет стремиться к максимальной рабочей скорости (VMO) на каждом этапе полета. Принимая во внимание, что CI, равный 0, приведет к тому, что FMS будет стремиться к следующему: +=================================+===============+===============+ | Climb | Cruise | Descent | +=================================+===============+===============+ | Minimum fuel to cruise altitude | Maximum Range | Max L/D ratio |

Таким образом, это приведет к следующим скоростям: +============+=======+========+========+ | Cost Index | Climb | Cruise | Descent| +============+=======+========+========+ | 0 | 290kn | .778m | 250kn | +------------+-------+--------+--------+ | 9999 | 345kn | .847m | 334kn | +------------+-------+--------+--------+ теперь у нас есть скорости набора высоты, мы можем работать в обратном направлении, чтобы рассчитать наилучшую скорость набора высоты или снижения для этой скорости (я не могу найти надежный источник для этого, так что на этом практические примеры заканчиваются) . Отсюда; ТОД, ТОС и ТТС. Пока FMS может оставаться на своей лучшей скорости CI, чтобы соответствовать требованиям высоты, она будет. В противном случае наилучшая скорость CI будет изменена на минимально возможную величину для удовлетворения требований.

Некоторым хорошим (спорным) чтением является этот отчет MITRE , организации по информационной безопасности. Они обнаружили, что у большинства протестированных FMS было очень мало различий во времени начала спуска и набора высоты, а также в высоте для фиксированного КИ. Они также обнаружили, что стандарты RTCA для RNP, называемые RTCA DO-236, обычно соблюдаются во всех протестированных FMS. Это означает, что было выполнено следующее:

... допуски на полет по заданной вертикальной траектории составляют 160' для 0'- 5000', 210' для 5000'-29000' и 260' для 29000'- 41000'

МИТР также говорит:

Если предыдущая путевая точка встречается до того, как достигнута высота ограничения, указанного для этой путевой точки, то ограничивающая высота путевой точки принимается за высоту эталонного пути в путевой точке.

Теперь, вооружившись нашими новыми скороподъемностью и скоростями на основе CI, мой другой ответ можно использовать для завершения наших расчетов и определения того, где (в измерении Z) самолет достигнет мягкого требования.

Я запрограммировал виртуальную FMS для тестирования новых авиалиний и STAR, и я полностью согласен с комментарием, оставленным @MikeBrass. В конечном счете, не существует стандарта того, как системы FMS выполняют эту задачу, если они приходят к одному и тому же результату.

Это очень простая тригонометрия и другие математические понятия школьного уровня. FMS знает трехмерные координаты путевой точки (мы будем называть их X2, Y2, Z2), а также текущие координаты GPS, высоту, истинный курс и множество других датчиков, которые он использует для расчета текущего положения самолета в пространство (X1,Y1,Z1). Он также использует разницу в GPS GS и CAS для расчета прямой (или задней) составляющей ветра, а также разницу в True Heading и TMG для расчета боковой составляющей ветра. Теперь у нас есть вся информация, необходимая для выполнения расчетов практически для любого сценария.

Сценарий требуемой высоты пересечения / ограничения скорости:

В этом случае первым расчетом будет высота, которую нужно набрать (ИЛИ потерять). Это так же просто, как Z2-Z1. Теперь, предполагая фиксированную скорость (установленная пилотом скорость или ограничения скорости в зависимости от процедуры) скорость, мы можем легко рассчитать скорость набора высоты в FPM. Это делается путем создания 2D-линии, которая проходит между точками X2, Y2 и X1, Y1, и вычисления расстояния между этими двумя точками вдоль линии. Разделив это на путевую скорость GPS и вычислив изменения курса и GS на этом участке, аналогично тому, как пилот-студент может сделать с помощью «Whiz Wheel». Если пилот меняет скорость, или меняется поступательная составляющая ветра при наборе высоты или снижении, нужно просто запустить этот расчет еще раз, но уже с новым положением самолета в трехмерном пространстве.

Криволинейные сегменты подхода немного усложняют это, но интерпретация их как 2D-кривой значительно упростит ваши расчеты.

Если это не ответ на ваш вопрос, вы можете перефразировать его.