13)

Korvataan 2.7.13 kohta ”Lentoratasegmenttien muodostaminen” seuraavasti: ”2.7.13 Lentoratasegmenttien muodostaminen Jokainen lentorata on määriteltävä segmenttien koordinaateilla (solmuilla) ja lentoparametreilla. Lähtökohtana on määrittää maanpinnan lentoreitin segmenttien koordinaatit. Sitten lasketaan lentoprofiili, mutta on muistettava, että tietyissä menettelyvaiheissa profiili riippuu maanpinnan lentoreitistä; esim. samalla työntövoimalla ja nopeudella ilma-alus kohoaa hitaammin käännöksissä kuin suorassa lennossa. Sitten tehdään alasegmentointi kiitotiellä olevan ilma-aluksen osalta (nousu- tai laskukiito) ja kiitotien lähellä olevan ilma-aluksen osalta (alkunousu tai loppulähestyminen). Tämän jälkeen tehdään alasegmentointi ilmasegmenteille, joiden nopeudet ovat huomattavan erilaiset lähtö- ja loppupisteissä. Maanpinnan lentoreitin (*) segmenttien kaksiulotteiset koordinaatit määritetään ja yhdistetään kaksiulotteiseen lentoprofiiliin, jotta voidaan muodostaa kolmiulotteiset lentoratasegmentit. Lopuksi kaikki lentoratapisteet, jotka sijaitsevat liian lähellä toisiaan, poistetaan. Lentoprofiili Parametrit, jotka kuvaavat jokaisen lentoprofiilisegmentin sen alussa (jälkiliite 1) ja lopussa (jälkiliite 2) ovat: s1, s2 etäisyys maanpinnan lentoreitillä z1, z2 lentokoneen korkeus V1 , V2 maanopeus P1 , P2 meluun liittyvät tehoparametrit (vastaavat sitä, jota varten NPD-käyrät on määritetty) ja ε1, ε 2 kallistuskulma. Kun lentoprofiili muodostetaan menettelyvaiheista (lentoradan synteesi), segmentit muodostetaan sarjassa, jotta saadaan vaaditut olosuhteet loppupisteissä. Kunkin segmentin loppupisteiden parametreista tulee seuraavan segmentin alkupisteen parametreja. Kaikissa segmenttilaskelmissa parametrit tunnetaan alussa; vaaditut olosuhteet lopussa määräytyvät menettelyvaiheen mukaan. Itse vaiheet määritetään joko ANP-oletusarvoilla tai käyttäjän toimesta (esimerkiksi ilma-aluksen lentokäsikirjasta). Loppuolosuhteet ovat yleensä korkeus ja nopeus; profiilinmuodostustehtävässä on kyse sen määrittämisestä, mikä on reitin etäisyys, joka saavutetaan kyseisissä olosuhteissa. Määrittämättömät parametrit määritetään lentosuorituskykyä koskevilla laskelmilla, jotka kuvataan lisäyksessä B. Jos maanpinnan lentoreitti on suora, profiilipisteet ja niihin liittyvät lentoparametrit voidaan määrittää maanpinnan lentoreitistä riippumatta (kallistuskulma on aina nolla). Maanpinnan lentoreitit ovat kuitenkin harvoin suoria; yleensä niissä on käännöksiä, ja parhaiden tulosten saavuttamiseksi ne on otettava huomioon, kun määritetään kaksiulotteista lentoprofiilia, ja tarvittaessa profiilisegmentit on jaettava maanpinnan lentoreitin solmuilla muutosten tekemiseksi kallistuskulmaan. Yleensä seuraavan segmentin pituutta ei tiedetä alussa, ja se lasketaan alustavasti olettamalla, että kallistuskulma ei muutu. Jos alustavan segmentin todetaan kattavan yhden tai useamman maanpinnan lentoreitin solmun, joista ensimmäinen on s:ssä, eli s1 < s < s2 , segmentti katkaistaan s:ssä laskelmalla parametrit siellä interpoloimalla (katso jäljempänä). Niistä tulee loppupisteen parametreja nykyiselle segmentille ja alkupisteen parametreja seuraavalle segmentille, jolla on edelleen samat tavoitteelliset loppuolosuhteet. Jos välillä ei ole maanpinnan lentoreitin solmua, alustava segmentti on vahvistettu. Jos käännösten vaikutukset lentoprofiiliin jätetään huomiotta, suoran lennon, yhden segmentin ratkaisu otetaan käyttöön, vaikka kallistuskulman tiedot säilytetäänkin myöhempää käyttöä varten. Riippumatta siitä, mallinnetaanko käännösten vaikutuksia täysin, jokainen kolmiulotteinen lentorata luodaan yhdistämällä sen kaksiulotteinen lentoprofiili sen kaksiulotteiseen maanpinnan lentoreittiin. Tuloksena on sarja koordinaattikokonaisuuksia (x, y, z), joista jokainen on joko segmentoidun maanpinnan lentoreitin solmu, lentoprofiilin solmu tai molempia, ja profiilipisteisiin liitetään vastaavat korkeusarvot z, maanopeus V, kallistuskulma ε ja moottoriteho P. Reitin pisteen (x, y), joka sijaitsee lentoprofiilisegmentin loppupisteiden välissä, lentoparametrit interpoloidaan seuraavasti: z = z 1 + f ·(z 2 – z 1) (2.7.3) (2.7.4) ε = ε1 + f · (ε 2 - ε 1) (2.7.5) (2.7.6) jossa f = (s - s 1)/(s 2 - s 1) (2.7.7) Huomaa, että vaikka z:n ja ε:n oletetaan vaihtelevan lineaarisesti etäisyyden myötä, V:n ja P:n oletetaan vaihtelevan lineaarisesti ajan myötä (eli tasainen kiihdytys (**)). Kun lentoprofiilisegmenttejä sovitetaan tutkatietoihin (lentorata-analyysi), kaikki loppupisteiden etäisyydet, korkeudet, nopeudet ja kallistuskulmat määritetään suoraan tiedoista; vain tehoasetukset on laskettava suorituskykyä koskevilla yhtälöillä. Koska maanpinnan lentoreitin ja lentoprofiilin koordinaatit voidaan myös sovittaa asianmukaisesti, se on yleensä varsin helppoa. Lähtökiito Kun ilma-alus lähteen lentoon, se kiihdyttää jarrun vapautuskohdan (vaihtoehtoinen termi on rullauksen aloitus SOR) ja ilmaannousun välissä, ja nopeus muuttuu huomattavasti 1 500–2 500 metrin matkalla. Nopeus on alussa nolla ja lopussa noin 80–100 m/s. Lähtökiito jaetaan siksi eripituisiin segmentteihin, joista jokaisella ilma-aluksen nopeus muuttuu tietyn lisäyksen ΔV verran, korkeintaan kuitenkin 10 m/s (noin 20 kt). Vaikka kiihdytys itse asiassa vaihtelee lähtökiidon aikana, tasaisen kiihdytyksen oletus sopii tähän tarkoitukseen. Tässä tapauksessa lentoonlähtövaiheessa V1 on alkunopeus, V2 on lentoonlähtönopeus, nTO on lentoonlähtösegmentin numero ja sTO on vastaava lentoonlähtömatka. Vastaavan lentoonlähtömatkan sTO (ks. lisäys B), alkunopeuden V1 ja lentoonlähtönopeuden VTO osalta lähtökiidon segmenttien määrä nTO on nTO = int (1 + (V TO - V1) /10) (2.7.8) ja siten nopeuden muutos segmentillä on ΔV = VTO/nTO (2.7.9) ja aika Δt jokaisella segmentillä on (oletuksena tasainen kiihdytys) (2.7.10) Lähtökiidon segmentin k (1 ≤ k ≤ nTO) pituus sTO,k on siten (2.7.11) Esimerkki: Lentoonlähtömatkalla sTO = 1 600 m, V1 = 0 m/s ja V2 = 75 m/s, siitä tulee nTO = 8 segmenttiä, joiden pituus vaihtelee välillä 25–375 metriä (katso kuva 2.7.g): Nopeuden muutosten tavoin ilma-aluksen työntövoima muuttuu kullakin segmentillä tasaisella lisäyksellä ΔP, joka lasketaan seuraavasti: ΔP = (PTO - Pinit) / nTO (2.7.12) jossa PTO ja P init ovat ilma-aluksen työntövoima ilmaannousukohdassa ja ilma-aluksen työntövoiman lähtökiidon alussa. Tällä tasaisella työntövoiman lisäyksellä (neliömuotoisen yhtälön 2.7.6 sijasta) pyritään noudattamaan työntövoiman ja nopeuden lineaarista suhdetta suihkukoneiden tapauksessa. Tärkeä huomautus: Edellä mainituissa yhtälöissä ja esimerkissä oletetaan implisiittisesti, että ilma-aluksen alkunopeus lentoonlähtövaiheen alussa on nolla. Tämä vastaa sitä yleistä tilannetta, jossa ilma-alus alkaa rullata ja kiihdyttää jarrun vapautuskohdasta. On kuitenkin myös tilanteita, joissa ilma-alus saattaa alkaa kiihdyttää rullausnopeudestaan pysähtymättä kiitotien kynnyksellä. Siinä tapauksessa, että alkunopeus Vinit, on muu kuin nolla, yhtälöiden 2.7.8, 2.7.9. 2.7.10 ja 2.7.11 sijaan olisi käytettävä seuraavia yhtälöitä: (2.7.13) Tässä tapauksessa lentoonlähtövaiheessa V1 on alkunopeus Vinit , V2 on lentoonlähtönopeus VTO , n on lentoonlähtösegmentin numero nTO , s on vastaava lentoonlähtömatka sTO sekä sk on pituus sTO,k segmentissä k (1 [Symbol] k[Symbol] n). Laskukiito Vaikka laskukiito on periaatteessa lähtökiidon vastakohta, erityisesti huomioon on otettava — jarrutustyöntövoima, jota joskus sovelletaan ilma-aluksen jarruttamiseen, ja — jarrutuksen jälkeen kiitotieltä poistuvat lentokoneet (kiitotieltä lähteneet lentokoneet eivät enää aiheuta lentomelua, koska rullausmelua ei oteta huomioon). Toisin kuin lentoonlähdön kiitomatka, joka johdetaan ilma-aluksen suorituskykyparametreista, pysäytysmatka sstop (eli matka kosketuskohdasta paikkaan, jossa ilma-alus jättää kiitotien) ei riipu vain ilma-aluksesta. Vaikka vähimmäispysäytysmatka voidaankin arvioida ilma-aluksen massasta ja suorituskyvystä (ja käytettävissä olevasta jarrutustyöntövoimasta), todellinen pysäytysmatka riippuu myös rullausteiden sijainnista, liikennetilanteesta ja lentoasemakohtaisista säännöistä, jotka koskevat jarrutustyöntövoiman käyttöä. Jarrutustyöntövoiman käyttö ei ole vakiomenetelmä. Sitä käytetään vain, jos tarvittavaa jarrutusta ei voida toteuttaa pyöräjarruja käyttämällä. (Jarrutustyöntövoima voi olla erityisen häiritsevä, koska moottoritehon nopea muutos tyhjäkäynnistä jarrutukseen aiheuttaa voimakkaan äänen.) Useimpia kiitoteitä käytetään kuitenkin nousuihin ja laskuihin, joten jarrutustyöntövoimalla on erittäin pieni vaikutus melukäyriin, koska kokonaisäänienergiaa kiitotien lähellä hallitsee lentoonlähtöjen tuottama melu. Jarrutustyöntövoiman osuus melukäyrissä voi olla merkittävää vain, kun kiitotietä käytetään ainoastaan laskeutumisiin. Fyysisesti jarrutustyöntövoiman melu on erittäin monimutkainen prosessi, mutta koska sen vaikutus melukäyriin on varsin vähäinen, se voidaan mallintaa yksinkertaisesti. Moottoritehon nopea muutos otetaan huomioon sopivalla segmentoinnilla. On selvää, että laskukiidon melumallinnus on vaikeampaa kuin lähtökiidon melumallinnus. Seuraavia yksinkertaistettuja mallinnusoletuksia suositellaan yleiseen käyttöön, kun yksityiskohtaisia tietoja ei ole saatavilla (katso kuva 2.7.h.1). Ilma-alus ylittää laskeutumiskynnyksen (jonka koordinaatti on s = 0 lähestymislentoreitillä) 50 jalan korkeudessa ja jatkaa sitten laskeutumista liukupolullaan, kunnes se koskettaa kiitotiehen. Kun liukupolku on 3°, kosketuspiste on 291 m laskeutumiskynnyksen jälkeen (kuten kuvassa 2.7.h.1 esitetään). Sitten lentokone jarruttaa pysähtymismatkalla sstop (lentokoneen erityisarvot, jotka annetaan ANP-tietokannassa) loppulähestymisnopeudesta Vfinal 15 metriin sekunnissa. Koska nopeus muuttuu tällä segmentillä nopeasti, se olisi jaettava alasegmentteihin samaan tapaan kuin lähtökiito (tai ilmasegmentit, joilla tapahtuu äkillisiä nopeuden muutoksia) käyttämällä yleisiä yhtälöitä 2.7.13 (koska rullausnopeus ei ole yhtä kuin nolla). Moottoriteho muuttuu loppulähestymistehosta kosketuskohdassa jarrutustyöntövoima-asetukseen Prev matkalla 0,1 •sstop ja vähenee sitten 10 prosenttiin käytettävissä olevasta enimmäistehosta lopulla 90 prosentilla pysähtymismatkasta. Kiitotien loppuun asti (s = -s RWY) ilma-aluksen nopeus säilyy vakiona. Jarrutustyöntövoiman NPD-käyrät eivät ole tällä hetkellä ANP-tietokannassa, ja siksi on turvauduttava tavanomaisiin käyriin tämän vaikutuksen mallinnuksessa. Yleensä jarrutustyöntövoima Prev on noin 20 prosenttia täydestä tehoasetuksesta, ja tätä suositellaan, kun toimintatietoja ei ole saatavilla. Kuitenkin annetulla tehoasetuksella jarrutustyöntövoima tuottaa yleensä paljon enemmän melua kuin eteenpäin suuntautuva työntövoima, ja lisäystä ΔL on sovellettava NPD-johdettuun tapahtumatasoon nostaen se nollasta arvoon ΔLrev (väliaikainen suositus on 5 dB (***)) 0,1 •sstop :lla ja laskien se sitten lineaarisesti nollaan lopulla pysähtymismatkalla. Alkunousun ja loppulähestymisen segmentit Segmentistä-vastaanottajaan–geometria muuttuu nopeasti alkunousun ja loppulähestymisen ilmasegmenteissä, erityisesti suhteessa havaintopaikkoihin lentoreitin sivulla, missä myös korkeuskulma (beetakulma) muuttuu nopeasti, kun ilma-alus nousee tai laskeutuu alku-/loppusegmenttien kautta. Vertailut erittäin pienten segmenttien laskelmien kanssa osoittavat, että kun käytetään yhtä ainoaa (tai muutamaa) nousun tai lähestymisen ilmasegmenttiä tietyn korkeuden alapuolella (suhteessa kiitotiehen), saadaan tulokseksi riittämätön approksimaatio melusta lentoreitin sivulla integroidulla metriikalla. Tämä johtuu siitä, että kuhunkin segmenttiin sovelletaan yhtä ainoaa sivuttaisvaimennuksen mukautusta, mikä vastaa korkeuskulman yhtä ainoaa segmenttikohtaista arvoa, kun taas tämän parametrin nopea muutos johtaa merkittäviin vaihteluihin sivuttaisvaimennusvaikutuksessa kussakin segmentissä. Laskelmien tarkkuus paranee, kun alkunousun ja loppulähestymisen ilmasegmenteistä tehdään alasegmenttejä. Alasegmenttien määrä ja kunkin segmentin pituus määrittävät sivuttaisvaimennuksen muutoksen ”rakeisuuden”, joka otetaan huomioon. Kun otetaan huomioon kokonaissivuttaisvaimennus ilma-alukselle, jossa on runkoon asennetut moottorit, voidaan osoittaa, että muutoksen rajoittamiseksi sivuttaisvaimennuksessa 1,5 desibeliin alasegmenttiä kohti, nousun ja lähestymisen ilmasegmentit, jotka sijaitsevat alle 1 289,6 metrin (4 231 jalan) korkeudessa kiitotien yläpuolella, olisi jaettava alasegmentteihin seuraavien korkeusarvojen perusteella: z = {18,9, 41,5, 68,3, 102,1, 147,5, 214,9, 334,9, 609,6, 1 289,6} metriä tai z = {62, 136, 224, 335, 484, 705, 1 099, 2 000, 4 231} jalkaa Kunkin alle 1 289,6 metrissä (4 231 jalassa) sijaitsevan alkuperäisen segmentin osalta edellä mainitut korkeudet toteutetaan yksilöimällä, mikä edellä mainituista korkeuksista on lähinnä alkuperäistä loppupistekorkeutta (noususegmentissä) tai alkupistekorkeutta (lähestymissegmentissä). Tosiasialliset alasegmenttien korkeudet eli zi voidaan sitten laskea seuraavasti: zi = ze [z’i / z’N] (i = k..N) jossa ze on alkuperäinen segmentin loppupistekorkeus (nousu) tai alkupistekorkeus (lähestyminen) z’i on i. arvo edellä lueteltujen korkeusarvojen joukossa z’N on lähin korkeus edellä lueteltujen korkeusarvojen joukossa korkeudelle ze k on korkeusarvojen joukon ensimmäisen arvon indeksi, jonka osalta laskettu zk on aina suurempi kuin loppupisteen korkeus aiemmassa alkuperäisessä noususegmentissä tai alkupisteen korkeus seuraavassa alkuperäisessä lähestymissegmentissä, joka on määrä alasegmentoida. Alkunoususegmentin tai viimeisen lähestymisen segmentin erityistapauksessa k = 1, mutta yleisemmässä tapauksessa, jossa ilmasegmentit eivät liity kiitotiehen, k on suurempi kuin 1. Esimerkki alkunoususegmentistä: Jos alkuperäisen segmentin loppupisteen korkeus on ze = 304,8 m, niin korkeusarvojen joukossa 214,9 < ze < 334,9 ja lähin korkeus joukossa korkeudelle ze on z’7 = 334,9 m. Sitten alasegmentin loppupisteen korkeudet lasketaan seuraavasti: zi = 304,8 [z’i / 334,9] i:lle = 1–7 (huom. tässä tapauksessa k =1, koska kyseessä on alkunoususegmentti). Siten z1 olisi 17,2 m ja z2 olisi 37,8 m jne. Ilmasegmenttien segmentointi Ilmasegmentit, joilla tapahtuu merkittävä nopeuden muutos, on jaettava kuten lähtökiidossa eli nseg = int (1 + |V2 - V1|/10) (2.7.14) jossa V1 ja V2 ovat segmentin alku- ja loppunopeus. Vastaavat alasegmentin parametrit lasketaan samalla tavalla kuin lentoonlähdön kiihdytyksessä käyttäen yhtälöitä 2.7.9–2.7.11. Lentoprofiili Lentoreitti, olipa kyseessä perusreitti tai hajaantunut alareitti, määritetään (x,y) koordinaattien sarjalla maatasolla (esimerkiksi tutkatiedoista) tai vektorikäskyjen sarjalla, joka kuvaa suoria segmenttejä ja pyöreitä kaaria (käännökset määrätyllä säteellä r ja ohjaussuunnan muutoksella Δξ). Segmentoinnin mallinnuksessa kaarta edustaa suorien segmenttien sarja, joka sovitetaan alakaariin. Vaikka ilma-aluksen kallistus käännöksissä ei näykään selvästi maanpinnan lentoreitin segmenteillä, se vaikuttaa niiden määritykseen. Lisäyksessä B4 selitetään, miten kallistuskulmat lasketaan tasaisessa käännöksessä, mutta tietenkään niitä ei todellisuudessa sovelleta tai poisteta hetkessä. Sitä, miten käsitellään siirtymiä suorasta kääntyvään lentoon tai yhdestä käännöksestä välittömästi seuraavaan käännökseen, ei määrätä. Yleensä yksityiskohdilla, jotka jätetään käyttäjän vastuulle (katso 2.7.11 kohta), on merkityksetön vaikutus lopullisiin käyriin. Vaatimuksena on lähinnä välttää teräviä katkoja käännösten lopussa, ja se voidaan saavuttaa helposti esimerkiksi lisäämällä lyhyet siirtymäsegmentit, joissa kallistuskulma muuttuu lineaarisesti etäisyyden kanssa. Vain siinä erityistapauksessa, että tietyllä käännöksellä on todennäköisesti merkittävä vaikutus lopullisiin käyriin, siirtymän dynamiikka on syytä mallintaa realistisemmin, jotta voidaan kallistuskulma yhdistää tiettyyn ilma-alustyyppiin ja ottaa käyttöön asianmukaiset kallistusnopeudet. Tässä yhteydessä riittää toteamus, että käännösten lopun alakaaret Δξtrans määräytyvät kallistuskulman muutosta koskevien vaatimusten mukaan. Muu osa kaaresta ohjaussuunnan muutoksella Δξ - 2·Δξtrans astetta jaetaan alakaariin nsub seuraavan yhtälön mukaan: nsub = int (1 + (Δξ – 2•Δξ trans )/10 (2.7.15) jossa int(x) on funktio, joka palauttaa x:n kokonaislukuosan. Kunkin alakaaren ohjaussuunnan muutos Δξ sub lasketaan seuraavasti: Δξ = (ξ - 2•Δξ trans ) / nsub (2.7.16) jossa nsub :n on oltava riittävän suuri sen varmistamiseksi, että Δξ sub ≤ 10 astetta. Kaaren segmentointi (pois lukien viimeisen siirtymän alasegmentit) esitetään kuvassa 2.7.h.2 (****). Kun maanpinnan lentoreitin segmentit on vahvistettu tasolla x-y, lentoprofiilisegmentit (tasolla s-z) laitetaan päällekkäin siten, että saadaan kolmiulotteisia (x, y, z) reittisegmenttejä. Maanpinnan lentoreitti olisi aina laajennettava kiitotieltä laskentaverkkoa pidemmälle. Tämä voidaan saavuttaa tarvittaessa lisäämällä sopivan pituinen suora segmentti maanpinnan lentoreitin viimeiseen segmenttiin. Myös lentoprofiilin kokonaispituus on laajennettava kiitotieltä laskentaverkkoa pidemmälle heti, kun se on yhdistetty maanpinnan lentoreitin kanssa. Tämä voidaan saavuttaa tarvittaessa lisäämällä ylimääräinen profiilipiste — lähtöprofiilin loppuun, kun nopeuden ja työntövoiman arvot vastaavat viimeisen lähtöprofiilipisteen arvoja, mukaan lukien korkeus, joka ekstrapoloidaan lineaarisesti viimeisistä ja toiseksi viimeisistä profiilipisteistä; tai — saapumisprofiilin alkuun, kun nopeuden ja työntövoiman arvot vastaavat ensimmäisen saapumisprofiilipisteen arvoja, mukaan lukien korkeus, joka ekstrapoloidaan lineaarisesti takaisin ensimmäisistä ja toisista profiilipisteistä. Ilmasegmenttien segmentoinnin mukautukset Sen jälkeen, kun kolmiulotteiset lentoratasegmentit on johdettu 2.7.13 kohdassa kuvatun menettelyn mukaisesti, voi olla tarpeen tehdä muita segmentoinnin mukautuksia, jotta voidaan poistaa liian lähellä toisiaan olevat lentoradan pisteet. Kun vierekkäiset pisteet ovat korkeintaan 10 metrin päässä toisistaan ja kun niihin liittyvät nopeudet ja työntövoimat ovat samat, toinen pisteistä olisi poistettava. (*) Tässä tarkoituksessa maanpinnan lentoreitin kokonaispituuden olisi aina oltava lentoprofiilin kokonaispituutta pidempi. Siihen päästään tarvittaessa lisäämällä sopivan pituisia suoria segmenttejä maanpinnan lentoreitin viimeiseen segmenttiin." (**) Vaikka moottoritehon asetukset pysyvät segmentillä samoina, propulsiivinen voima ja kiihdytys voivat muuttua ilman tiheyden ja korkeuden vaihtelun takia. Melumallinnuksessa kyseiset muutokset ovat yleensä merkityksettömiä." (***) Tätä suositellaan ECAC Doc 29:n edellisessä versiossa, mutta sitä pidetään edelleen väliaikaisena, kun odotetaan uusia vahvistavia kokemukseen perustuvia tietoja." (****) Segmentoidun radan kokonaispituus on hieman lyhyempi kuin pyöreän radan kokonaispituus, kun se määritetään tällä yksinkertaisella tavalla. Siitä seuraava käyrän ero on merkityksetön, jos kulmalisäykset ovat alle 30°.”"