追記:離陸後400ftに上昇するまでは旋回しないのはなぜ?

前に離陸後400ftに上昇するまでは旋回しないのはなぜ?というエントリを書きましたがその追記です。

最近私が1番力を入れて勉強しているのが飛行方式設定基準なのですがそのSIDのページにとても興味深いことが書いてありました。
※参照は使える航空書籍でもご紹介した飛行方式設計入門です。

V-2ページによりますと、
SIDの起点は滑走路離陸末端(DER:Departure End of Runway)です。(中略)上昇パスはDER直上5m(16ft)の高さから始まるものとします。しかし上記はむしろ名目上の話で(中略)DER上空通過以前に旋回を開始することも珍しくなく、このような飛行も保護する必要があるからです。上記のような事実を勘案するため、またDER手前に於いて旋回を保護するため旋回を行うような出発方式の場合、保護空域は滑走路の起点(離陸滑走開始点)から600mの地点にて開始されます。逆に言うと「滑走路の起点から600mの間において最低旋回高である120m(394ft)(DER標高上の高さ)に航空機が達して旋回を開始することはない」と仮定しているといえます
と記述されています。

つまり約400ftから保護空域は考えられているというわけです。

400ftまでは旋回しないというのはVFRの初期訓練からもやっていたことなのでSIDの保護空域の話が関わってくるかどうかというと微妙なとこなのですが、参考までに。

 

 

50:1は何度?勾配と百分率。

IFRの勉強をしはじめてからややこしいなあと思うのが勾配の表示方法です。
今までもPAPIの角度が3度(°)なのに円錐表面が50:1という表示方法であることに何でだろうと若干は思っていました。

PAPIの角度3度は5%で20:1
また、円錐表面は50:1 (=1/50=0.02=2%)←ちなみに1.1°です。
だからPAPIの下限は2.42度だからone whiteまで安全は担保できるでしょ。

というのは分かります。
ただ、なんというか理屈は同じなんですが表現を百分率なのか勾配なのか、統一すれば分かりやすいのにと思ってしまいます。

個人的には百分率の方が足し引きしやすいのでいいのかなと思います。
実際飛行方式設定基準の進入出発方式は%で表示されているようですし。

◆◆
ただ、勾配の方が暗記はしやすくて
例えばMCA(Minimum Crossing Altitude)の設定は
0-500ft       40:1
5000ft-10000ft   50:1
10000ft以上     60:1
というように都合よく40,50,60という数字が並んでいます。
これが2.5%, 2%,1.7%だったら覚えにくいですね。

◆◆
しかし実際使うのは勾配より百分率です。
例えばILS中はGS(対地速度)を見てGS×5の降下率で降下しています。
というのも3°の百分率が5%でこれに100を掛けた値にGSを掛けると目安の降下率だからです。

5%×100=5 GS×5=3°のPATHの降下率。

対照表はこちら(概算値)
2°=3%
3°=5%
4°=7%
5°=9%

例えば4°パスで降りたければGS×7
をすればいい、というものです。AIMjのルールオブサムにも載っているので参照してください。

これはパイロットはみんな覚えていると思います。

応用すると、レーダーベクター中も降下計画を上手くできます。
例えば降下中、予測経路の長さが残り25NMだから3°PATHで降下するなら25×3で7500ft降下できます。
その時のGSが180ktならば3NM/minなので約8分と少し。
GSに5をかけて180×5=900ft/minで降下するとすれば900[ft/min]×8[min]で、7200ft降下できる。あ、間に合わない。
「1000ft/minにして30秒レベルオフの時間を設けて減速します。」
といった風に降下計画を1分毎くらいに修正しています。

ライン機に比べて訓練機は遅いので渋滞しないよう、なるべく高速で降下したいけどフラップ、ギアを下せる速度まで減速区間を設けなくてはならず、高度が処理しきれなければつんのめることになります。
そのさじ加減が難しさであり面白さです。

そんなことを暗算しながら前方のCBもよけつつARCを描いて飛ぶ、なんてこともします。
「パイロットは職人で地味な仕事だから」という先輩の言葉がすこし身に染みてきた今日この頃です。

降下計画の修正は割合計算で。

IFRのナビゲーションで最も重要なフェーズである降下ですが、方法はいろいろあります。
降下の制限高度まで一気に降下してレベルフライト。
あるいはずっと3°PATHに乗っていく降下方法。

降下のレートはキープするものですが気流の影響もあって計画とずれることもあります。
そんな時の修正方法は中間地点での割合計算が有効です。

◆◆
例えば滑走路から20NM地点にを6000ft、10NM地点を3000ftで通過しようと計画します。
15NM地点で4500ftで通過すべきところを5000ftしまでか降下出来ていなかった時、GS(対地速度)から
10NM地点までの時間を出して緑の矢印の経路を通れるように降下率を調整するのは難しいです。
降下計画の修正
この場合、15NM地点までに降下すべき1500ftに対して1000ftしか降下出来てなかったと考えて1000/1500≒0.7
という計算から3割り少なかった。と考えます。正確には0.66なのですが上空での暗算なのでざっくりで。

残りの区間、15NM~10NMの間で降下率を3割り増しにすれば予定通りの降下PATH経路に戻ることができます。
仮に1000ft/minで降下していたならば1300ft/minにします。

VFRの倍角修正と同じ考え方ですね。

◆◆
降下はパイロットとして一番の腕の見せ所です。特にレーダーベクター中などは経路がわからない分、経験がものを言うとか。
「経験は準備でカバー」「上空では考えるのではなく選択すること」と教官は仰っていました。
IFRは計画が命。中間地点での高度がどれくらいになるか、など地上で準備できるものは全部しときましょう。

Early turn と Lead turnの違い?

IFRの変針要領にFly overとFly byというのがあります。
flyoverby

over、つまり上空と通るということ。と私は覚えています。
RNAVなどではfixごとにfly overかfly byかを指定されているようですが、通常のIFRナビゲーションにおいてはVOR上で変針することがほとんどですのでVORの無感域の影響でfly overしようとしても実際はfly byになります。
6a00d83451bc4a69e201347fcbe142970c

◆◆
Fly byには2種類あって、Early turn と Lead turnがあります。

1.Early turn
オーバーシュート少なくするように早めに曲がるターン。

2.Lead turn
旋回半径を考えて次のlegへ正確に乗るターン。

イメージ
early turn lead turn
※参考:改訂計器飛行演習

リードターンの方が正確です。しかし風の影響を考慮するのはとても難しいので大体がEarly turnになると思われます。

実際、リードターンを決めてやろうとすると、minimum DMEでターンするとして170kt(IAS)の標準率旋回、10000ftなら
・旋回半径は約1NM
・10000ftでのVORの無感域の半径1.42NM
・minimum DMEを確認するためには0.4NMほど局から離れないと確認出来ない。
・そこからBank確立までの誤差の時間

を考慮すると確実にover shootしてしまいます。ただ、from fragよりはminimum DMEでのアーリーターンの方がover shoot量は減らせると思います。

IFR、奥が深いです。

到着時間の簡易計算

IFR NavigationはVFRの地文航法とは違い、航空無線施設からの電波を受信した計器を見て航空路という空の道を飛びます。
航空路はVOR/DMEやVORTAC同士を結んでできているため航空路の終端まで残り何マイルかが
DMEの表示からわかります。これを利用すればGS(Ground Speed)との計算で簡易的に到着予定経過時間を計算できます。

その式がこちら。

 

(600÷GS)×(残りの距離)÷10=到着予定経過時間

 

です。

e.g.

150ktのGSでのこり20NMの場合

600÷150=4

4×20÷10=8分

 

となります。私が習った時は「かけるとGSを600にするような数字と残りの距離をかけなさい」と言われたので自分なりに計算方法はアレンジしてみるといいと思います!

IMC、NO RADAR空港で離陸直後エンジンが片方止まったらどうする?


タイトルは同期の訓練生が言ってきた言葉です。
このIMCはもちろんS-VFR以下のIMCです。また空港には5%上昇勾配以上の制限があるとします。
IFRなのでSIDで離陸していく前提です。

普段、離陸前のブリーフィングで上昇中のエンジンアウトはIMCならばレーダーベクターで誘導してもらって着陸(Full stopします)というインテンションを出したりしていますがあくまでレーダー空港の話。
空港管制用のレーダーがなければMVA以下では”Declare emergency, one engine failure.”と言っても誘導は無く、他機にその空港から離れるように伝えてくれるくらいかと思われます。

SID中、厄介なのが5%の上昇勾配です。
訓練機のような小さな飛行機ですと片発アウトになると4%程の上昇勾配しか出せないことがあります。
障害物の回避を保障している上昇パーセンテージから外れるのでSIDに沿って飛んで行って計器進入します。/上昇して他空港に向かいます。
というのが言えなくなります。

◆◆
手持ちの知識からは2.5%以上の障害物件があっても実質3.3%以上には出ないようにSIDは設計されているので、片発で3.4%以上の上昇勾配があるならばその経路に沿って行っても大丈夫ということしか分かりませんでした。

ただ、実際の運航で3.4%以上ですので経路に従います、みたいなブリーフィングは想像しにくかったので他には理由はないか、と
教官にも聞きまわったところ良さげな方法が一つありました。

◆◆
Reference procedureeに従う。
航空会社にはリファレンス・プロセジャーというものがあるそうです。公開はされてないのですが国土交通省にスカイの平成17年のJA767Bの報告書があったので参考になります。

http://www.mlit.go.jp/jtsb/aircraft/rep-inci/AI2009-1-1-JA767B.pdf

の69ページ参照。
sky reference pricedure

つまり障害物を避けてとりあえず海に出ろというこということです。
チャートには著名な物件の高度が書いてあるのでまずそれ以上の高度に上昇して海まで出ていってから対処すれば
CFITは避けられるという実例でした。

AIPにはもちろんReference procedureは載って無いのですがこういうのはCABが作って公示されるといいですね。

◆◆
余談

先日某エアラインのキャプテンとお話する機会がありました。
国際線の長いエンルートで何をしてるんですか、と伺うと
ずっとチャートのMSAを見て「何かあったら〇〇ft以上」と唱えてる。
とおっしゃっていました。

飛行機はまず障害物に当たらないことが最も重要です。たとえ電子機器が壊れても最低限の
高度を守っていれば対処できるからだそうです。
どんなにベテランのキャプテンでもそうやって地道な努力を積み重ねてらっしゃることに安心感とやる気をいただきました。

ダックアンダー。タックアンダー。

模擬で計器飛行をするためにフロントシールドにフードをつけ、ILSで計器だけを見て進入している時、
DAでフードいきなり取られると滑走路が見えます。
その瞬間高度が高く感じられて機首を下げてしまう事が初心者にはよくあるそうです。
私も例外なく潜ってしまい、「ダックアンダーじゃねーか」と言われました。

この機首下げ現象のことをダックアンダーというそうです。
アヒルが水に顔を突っ込むことからそう呼ばれているようです。
↓イメージ
underduck

ただ、辞書でいくら引いても見つからず代わりに見つかったのはタックアンダー
【tuck under】
◇デジタル大辞泉の解説◇
飛行機が遷音速域で飛行するとき、主翼に衝撃波が生じることにより、次第に機首が下がっていく現象。

◇航空用語辞典の解説◇
加速による頭下げ現象。

んー少し違いますかね、tuckには「押し込む」という意味があるようですが着陸前に加速している訳ではないので。

さらに調べてみるとエアバスのHPにこの資料がありました。
Ducking under because of the impression of being too high when affected by visual illusions.
Maintain a combination of visual flying supported by monitoring of instruments
(including the glide slope deviation during the visual segment of an ILS approach).

ダックアンダーではなく英語ではダッキングアンダーの方が正しそうです。
ducking underの対応方法は書いてある通り、計器を参考にしてコンビネーションフライトを継続することだそうです。
教官は100ft位までは結構計器を参照するとおっしゃっていたので実践してみようと思います。

離陸後400ftに上昇するまでは旋回しないのはなぜ?

タイトルは訓練生の先輩から昨日聞かれた質問です。
訓練が始まってから約1年半、400ftに上昇するまではトリム以外触ったらダメだ、とずっと教えられてきましたが今まで「なぜ?」と考える間もなく訓練に邁進してきました。

教官に言われるがまま素直にやってきたと言えば聞こえはいいですがマニュアルの行間を読む作業を怠っていたとも言えると思います。

こういうのは外国のサイトが早いので
The Professional Pilots Rumour Network
http://www.pprune.org/
というサイトで調べてみました。Yahoo知恵袋のパイロット版といいますか、さすが航空先進国だなと思います。パイロットの数が多いですから意見交換が活発です。(peachの機長が足りないという話もfar east板に載っていたりとup to dateなサイトです。)
日本でもCFIJapanさんの掲示板が訓練生向けにあります。 http://www.cfijapan.com/BBS/index.htm
私もよく見ているので是非参考にされてください。

◆◆
色々な単語で検索していたら以下の記事がありました。ライン機の話ですね。ただ私たちが目指しているのはライン機の運航ですし、400ftから旋回・加速に移るのは共通しているので手がかりがありそうだなと思い読み進めました。

「Why the acceleration height is minimum 400 ft, not lower?」
http://www.pprune.org/archive/index.php/t-375138.html

KWさんの返信で
”AIM Chapter 5 Section 2
Obstacle clearance is based upon an aircraft climbing at least 200 ft/nm crossing the end of the runway by at least 35ft agl, then climbing to 400ft above the airport elevation before turning unless otherwise specified in the departure procedure. FAA Part 25

At V2 with 1 engine out, you are guaranteed 2.4% gross, 1.6% net climb gradient. 400ft is the start of the third segment of the climb profile certification.
Cheers”
とあります。

日本のAIMしか今手元にないのでどうもアメリカの方では書いてありそうな感じですね。
third segment”という単語が他の返信でも多くあったのでこれかなと思い調べました。

◆◆
third segment
上昇率が正を指示した後,着陸装置を引き上げ,速度V2を保って(注:全エンジン作動の状態であれば速度はV2+10~15ktに達している)上昇を続け,ジェット機では離陸面上400ft(120m)の高度に達するが,機が浮揚してから着陸装置を引き上げるまでの間を第1段階(ファースト・セグメント)といい,その後上記の400ftの高度に達するまでの間を第2段階(セカンド・セグメント)という。
 高度400ftに達してから短時間の水平飛行に移り,所定の速度に加速した後フラップを引き上げ始め,さらに上昇する。フラップを完全に引き上げ,規定の高度1,500ft(450m)に達して所定の上昇性能が得られると離陸の最終段階(ファイナル・セグメント)が終了し,機は定常上昇に移る。
(航空用語辞典)

恐らくライン機でのsecond segmentの終わりの設定基準がわかればそれが根拠だと推測される、というところまでわかりました。

◆◆
もう一度読んでいくと
The 400 foot idea seems to have been introduced in SR 422, which was the 1957 change to certification in anticipation of turbine powered transports. I don’t see it referred to in CAR 4b as it was in 1953.

As far as I remember, 400ft AGL is because 300 feet of obstacle clearance (The same that circling approaches). Because you can’t think no obstacle exist (a house for example) 300ft + Obstacle (not high because of runway heading) rounded 100ft above will give you 400 ft. That is the minimum height to perform action safely in the very close vicinity of your airport.
If you need to accelerate because of engine failure, your accelerate height can be circling approaches minimum if VMC or HSD if IMC.
また、
I guess 400′ comes from those being the minimum OCH in the aerodrome area within a radius of X miles.
Don’t have a copy of ICAO Doc.8168 right at hand, could anyone check that out?
という返信もありました。

FAAの飛行方式設定基準みたいなのがあればいいんですが結局今のところ分かったのは以下のことです。

 

◇わかったこと◇
・いま訓練で400ftから旋回するのはライン機の運航でsecond segmentまではまず上昇を続けることに由来すると考えられる。
・なぜ400ftなのか

いくつか考えられますが、

1.ICAOで定めるOCHのエリアが300ftのようだからバッファをとって400ft
2.サークリングのエリアが300ftだから(?)←日本だとCAT Dの飛行機は550ftなので違うかもしれません。。
3.そういう慣例だから。(エアバスのオペレーションマニュアルにもそう書いてあるから!という方もいらっしゃいました。)

というところまでわかりました。しかし、なぜセカンドセグメントのミニマムが400ftになっているかという根拠は手持ちの資料では見つからなかったので今後探して追記できたらと思います。

長文でしたが最後までお読みいただきありがとうございました。

Earth CurveとILS

地球は丸い。という事は誰もがご存知ですが、実際飛行機にもその影響は大いにあります。
ILSは縦横のガイダンスをしてくれる精密進入のための航空保安無線施設ですが、その縦方向のガイダンスであるグライドスロープは地球の曲率に大きく影響されます。

下の図をご覧下さい。
青い線が地球の曲りだと考えて下さい。
接地点から地球への接線Dを引き、3°Pathに乗って飛行機は降下しているつもりですが実際は地球の曲率EC(アースカーブ)の影響で高度Hは接地点から遠くなればなるほど増えていかなければ接地点からの接線に対する3°のPathは維持できません。
EC
H=D・tanθ+EC
計算式はEC=0.024×(60.76×D)^2です。
※飛行方式設定基準の暫定基準p34参照

常に3度Pathで進入している飛行機はこれも考慮して降下しなくてはなりません。
「そんな少し位」と思っても飛行機の移動スケールだと全く無視できないくらい影響してきます。

「All About Airplanes」という外国のサイトの”ILS-Glideslope and the earth’s curvature”
という記事がとても参考になります。 http://allaboutairplanes.wordpress.com/2011/07/01/ils-glideslope-and-the-earths-curvature/

“Since the earth is a sphere we need to account for the curvature of the earth. Imagine you have a ball and you place a ruler exactly on the top of the ball. When you go out to the edge of the ruler, The distance between the ruler and the ball is greater than it is at the top of the ball. The same concept applies here.

The farther we are from the glideslope the more the earth curves away below us. So we were viewing the glideslope beam from the side while we were standing on the ground. It would appear to us that the glideslope actually curves up. At 1NM the curvature adds around 1 foot. At 2NM it adds around 4 ft. At 15NM, the earth curvature adds just under 200 feet.”

1NMで1feet, 2NMで4ft。曲率はどんどん大きくなるので15NMではなんと200ft。
大分違いますね。

 

◆◆

飛行方式設定基準になってからはアプローチチャートの真ん中にFAF以降、3°Pathで降りるなら「NM to DME」表示がされるようになりまりた。
ここが1NMあたり一律318ft(3°のPathのための高度)を足していった高度になっていなかったことから今回の話を調べるきっかけになりました。

 

◆◆

アプローチ中の飛行機の列の映像をみると遠く程下に曲がっているという人もいますがこれに関しては、グライドスロープの有効到達距離が10NM程度なのでそれ以前はECを補正せずに飛んでいる影響でそう見えるだけなのかもしれません。(未確認)
ヒースロー空港にアプローチする飛行機を早回しにした面白い映像があるのでご紹介します。

最後までお読みいただきありがとうございました!
計器飛行を始めたばかりなので至らない点はご指導いただけたらと思います。

MACH number

マックナンバーという言葉はご存知でしょうか。

日本語で言うならマッハ。
つまり音速のことです。

前回の対気速度ですが、TASとIASだけでいいと言っておきながら実際エアラインではマックナンバーという速度が必用です。

飛行速度はマックナンバーで書かれます。
◆参考文献◆

図解 よくわかる航空管制

マックナンバーとは
音速を1としたときの比です。音速の半分なら0.5。
例えば
B747SP 0.92(ジャンボの2階部分のあの形のおかげ。「エリアルール」で検索)
B777            0.87
B787ドリームライナー 0.85
A340、A330  0.83
B767  0.80
という風にマックナンバーで性能は書かれています。

なぜか。

理由は3つ
tas speed

1.図にあるように、上昇していくとIASが同じでもTASが増えていきます。
これは予想ですがTASだと高すぎる値になりそうですね。機体の構造がもたないです。

2.ピトー管が使えない。
ピトー管が検出しているのは全圧ですが、これが音速に近いと淀み点(気流に対して正対する速度0のところ)が高温になってきて
正確に圧力を測れなくなるからです。
その代りマックナンバーでは
式
の式をつかって淀み点(機体の先端などのマック計)の温度と外気温の差をつかってマックナンバーで出した方が正確に速度が制御できるからです。淀み点温度と大気温度の平方根に比例しているなんて都合がいいですからね。

3.成層圏近くでは気温減率が異なる
マックナンバーは洋上飛行で用いられるのですが、洋上を高高度で飛行する航空機はほぼ成層圏に近いのでそれまでの対流圏の減率が適応できない場合があり、圧縮による熱の影響が出るピトー管は正確に速度を表していないことになすからです。

_________________________________
初期訓練では全く必要ないことですがすこし背伸びしてラインのオペレーションを
学んでみるのも面白いですよ。

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