PBN旁切转弯的精确化计算

PBN转弯保护区中使用频率最高的当属旁切转弯，风螺旋的精确算法会对旁切转弯的绘制带来哪些变化，通过今天这个例子我们来了解一下。

图III-3-2-3 旁切转弯保护区

 

一、基础参数：

ICAO8168文件中的这张插图，位于PBN进场程序章节。根据进场程序保护区半宽参数表，可知距机场ARP 56公里以内时，RNAV1、RNAV2、RNP1的保护区半宽参数是完全相同的，如下表所示：

我们按照表中的保护区参数，IAS 405km/h，高度3000米，转弯105°来计算，旁切转弯的相关参数如下：

=====Turn Parameters=====

IAS = 405 km/h

k = 1.1928

TAS = 483.07 km/h

WindSpeed = 123 km/h

BankAngle = 25°

DraftAngle = 14.75°

R = 1.95 °/s

Radius = 3937 m

Esita = 17.5 m /°

E45 = 787 m

E90 = 1575 m

E135 = 2362 m

E180 = 3150 m

E235 = 4112 m

C6 = (v+w)*6 = 1010 m

======= Fly-By Parameters ======

Earliest Distance: ATT+r*tan(A/2)=1482+3937*tan(105/2)=6613

Latest Distance: r*tan(A/2)-ATT-C6=2639

A为转弯角度，本例中为105°。

在计算C容差时，旁切转弯按照航空器自动建立坡度的方式来考虑，因此没有建立坡度时间，只有驾驶员反应时间（进场航段为6秒）。

二、绘制航路点及定位容差

根据例图分析，进场航段保护区半宽为4630m，各航段长度大约为14km，转弯角度（航迹改变角度）105°。

为了便于分析，我们按照入航345°，出航090°做图，各航段长度均为14km。（为了和例图效果一致，这个距离是几次尝试后的结果）

三、添加基础保护区及标称航迹

标称航迹使用Fillet命令，输入r，指定半径3937m，然后点击入航航段及出航航段，即可自动生成一个按指定半径与前后航段相切的圆弧。

四、确定最早、最晚点，绘制最早转弯边界

最早、最晚点的计算距离是从转弯点进行进行量取的，如果距离为负，表示位置在转弯点之后。

从最早点即K点向下一航段画线，夹角等于转弯角度的一半。本图中转弯角度为105°，因此，最早边界线与下一航段的夹角为52.5°。

五、添加风螺旋

打开风螺旋插件，输入本例中的参数，画一个范围大一些的螺旋。图例中转弯角度为105°，因此可知，30°切线入对应的角度为135°，风螺旋画至150°即可满足需要。

风螺旋的初始方向指的是初始转弯半径所指的方向，本例中入航角度为345°，因此初始方向为345-90=255°方向。

添加风螺旋之后，绘制切线及外扩即可完成常规的绘图步骤。

按照风螺旋精确计算的方法来说，绘制过程可以是下面这样的：

1、初始外扩段的风螺旋。

初始外扩段，最远外扩对应的风螺旋角度为DA角，因此，可以直接画一个0°至DA的风螺旋。

甚至可以把外扩2315m的风螺旋也直接画好，添加到保护区图以后是下面的效果：

2、内侧风螺旋的绘制

由于转弯大于了90°，外侧风螺旋最多显示到90°+DA，并且，它会被公切线取代，仅剩内侧风螺旋发挥作用。

内侧风螺旋的作用范围为90°+DA至135°+DA。90°+DA是两条风螺旋公切线所在的位置，135°+DA是转弯角度105°加上30°收缩角度后得到的角度，再增加一个DA角进行补充，就是内侧风螺旋的精确显示范围。

带2315m外扩的内侧风螺旋参数如下图所示：

添加之后的效果如下：

插入内侧风螺旋时，一定要按照圆心点的位置进行放置。可以复制一下0°风螺旋的半径，放到内侧最晚点，从而找到内侧风螺旋的圆心点。

六、添加转弯外边界

按照规范，旁切转弯的外边界由一系列的切线及拐角的圆弧相连接而成，精确绘制的风螺旋已经给出了切点的位置，直接放置直线段即可完成转弯外边界的绘制。

利用Fillet命令，将直线相交起来，再用画弧命令选择起点、圆心、终点，可以较为方便的完成转弯外边界的绘制。

七、添加30°内收线

将出航航迹复制并旋转30°，移动到风螺旋的结束位置，对线条进行修剪，就可以完成整个的保护区绘制了。

添加填充效果以后是下面的效果：

今天因为老师要上网课的关系，家里的电脑突然不够用了。转到07版CAD上作图，画出来的效果竞也是十多年前的感觉。终于理解为会么那么多人热衷于背CAD命令了，在07版里面，没有命令提示，单词必须输入完整准确才能产生作用，真有点敲咒语的感觉。相对言新版本里的命令提示功能真是贴心很多。

风螺旋算法对于PBN来说，是一种从近似到精确计算的全新阶段，未来PBN将进入更广泛的应用，风螺旋的精确计算也必将成为PBN制图的首选计算方法。希望这一天能够早日到来，为了我们将为这一目标而持续努力，尽可能留下更多的素材供大家学习研究，促进风螺旋算法的完善和推广。