风螺旋切线计算的回顾

  对风螺旋概念进行扩展,可以发现它与阿基米德螺旋、渐开线螺旋属于同一类的螺旋,我们把这一类螺旋统称为等距螺旋(也可称为等速度比螺旋),风螺旋公式是等距螺旋的通用公式。

重新回到风螺旋的话题,还有很多的专业内容急待解决,其中之一就是PBN转弯保护区中的风螺旋有什么特点?该怎样加以应用?

在开始PBN话题之前,先来复习一下风螺旋切线与等距外扩的计算方法。

 

假设有两条风螺旋,基础参数完全相同,但初始角度相差180°,则这两条风螺旋的位置关系如下图所示:

图1 参数相同、角度相差180°的两条风螺旋

(图1中默认以水平向左为零度轴,顺时针角度增大)

 

风螺旋切线特性:

风螺旋的切线与Esita相垂直,Esita与对应的标称圆的半径夹角为偏流角DA。

若用sita角来表示航空器沿着风螺旋旋转过的角度,则该角度对应的切线的方向可表示为:sita-DA+90

图1中E90所对应的风螺旋切线方向为90-DA+90=180-DA,即水平向右方向“倒退”一个DA角,即是E90所对应的切线方向。

同理,若想得到水平向右方向的切线,则sita角必须为90+DA。计算过程:(90+DA) – DA + 90 = 180。

 

风螺旋的外扩特性:

由于风螺旋外扩时,始终是沿着Esita方向进行外扩的,因此,可以看到图1中的两条风螺旋始终按照E180的间隔(图中的线段d)保持平行外扩。

 

风螺旋的表示方法:

在保护区绘制过程中,风螺旋并不只是从基圆开始绘制(常见于转弯段副区外边界),因此,可以用offset来表示初始位置处的外扩距离,同时根据软件系统的水平基准,设置rotation属性来表示初始的计算角度。而sita角始终表示从旋转的计时起点开始,旋转过的角度。

 

图2 风螺旋公切线示意图

 图2中显示了两条风螺旋之间的公切线的计算关系,从图中可以看到,公切线的位置处Esita的大小与风螺旋初始参数有着密切的关系。

若两条风螺旋初始角度rotation相同,初始外扩距离offset相同,初始半径位于同一水平线上(离场保护区中的常见形态),则它们最早的公切线会出现在sita为90+DA的位置上,如图3所示。

图3 水平方向风螺旋的公切线

 另外两张切线位置关系图

图4 公切线位置示例一

图5 公切线位置示例二

 rota代表了软件系统中零角度的起点,offset代表了风螺旋初始外扩的距离,sita代表从旋转的起点开始航空器转弯经过的角度。这三个变量的结合,可以在软件系统中精确的指定一个风螺旋的状态。根据公式Esita=sita *ws/R (外扩距离等于角度 乘以 风速 除以转弯率)可知,外扩距离与角度可以互相换算,通过增加offset变量,可以使得公切线的计算变得更加的简单。

 原本想从PBN转弯保护区的计算开始,介绍风螺旋与PBN转弯区的相关计算方法,但发现切线概念是进入PBN计算之前必须搞清楚的内容,因此,通过本文对相关话题进行回顾。稍后,我们将正式进入PBN话题的讨论,你将会发现,PBN与风螺旋相结合,在计算转弯保护区时会是出乎意料的简单,不禁让人怀疑,难倒是ICAO对我们隐藏了什么?今天就到这里了,感谢关注,期待共同进步!

 

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posted @ 2018-08-05 20:51  刘崇军  阅读(833)  评论(0编辑  收藏  举报