1.1.09. Упражнение 1.1ТП: ориентация и прямая видимость — расстояние, обзор, граница зоны #

• Выбрать камеру внешнего наблюдателя (spotter): камера неподвижна в точке пилота и смотрит на аппарат — условия наблюдения соответствуют реальному полёту в пределах прямой видимости.
• Выбрать открытую карту с выраженными ориентирами: отдельные деревья, здания, дорога — объекты, по которым оценивается расстояние параллаксным смещением.
• Ограничить скорость модели настройками расходов так, чтобы максимальная скорость не превышала 15 м/с — значение, принятое в расчёте запаса до границы зоны.
• Для элемента 4 подготовить карту с неоднородным фоном (лес, строения): потеря ориентации и фона воспроизводится в таких условиях достовернее, чем над открытым полем.

• В редакторе уровней разметить зону: точка пилота, граница зоны на удалении 150 м с видимым ориентиром (строение, линия деревьев), промежуточные рубежи 50 и 100 м.
• Нанести на площадку маркеры известного размера (статья 1.1.08) — они используются и для оценки расстояния до аппарата: сравнением видимого размера аппарата и маркера.
• Русскоязычный интерфейс тренажёра упрощает самостоятельную подготовку занятия.

• Визуальное наблюдение в SITL не воспроизводится (видеотракт отсутствует), поэтому элементы упражнения выполняются в FPV-тренажёрах в режиме внешнего наблюдателя.
• SITL с Mission Planner используется для объективного контроля: расстояние до аппарата, высота и скорость берутся из телеметрии после каждой попытки и сравниваются с устными оценками пилота.
• Разбор полётов выполняется по журналу: фактическая траектория относительно границы зоны и фактический запас разворота сравниваются с названными пилотом значениями.

• Аппарат зависает на удалении 25 м; пилот называет расстояние вслух, затем сверяет с телеметрией (допуск 20 %).
• Повторить для 50, 75, 100, 150 м; записать систематическую поправку своей оценки (завышение или занижение) по каждой дальности.
• Отработать параллаксный приём (задача 3): при зависании аппарата сместиться на 2 м в сторону и определить, смещается ли аппарат относительно дальнего фона; оценить дальность по величине смещения.
• Отработать оценку по угловому размеру: сравнить видимый размер аппарата с маркером известного размера на площадке (приёмы статьи 1.1.08, применённые к наблюдению с земли).
• Выполнить контрольную серию: инструктор устанавливает аппарат на неизвестное расстояние в диапазоне 25–150 м, пилот оценивает его три раза подряд с погрешностью не более 20 %.

Критерий: погрешность устной оценки расстояния не более 20 % в диапазоне 25–150 м; пилот объясняет правило углового размера \( \alpha = 3438 \cdot D / L \) и знает разрешающую способность глаза (1 угловая минута).

• Выполнить полёт по прямоугольной схеме (статья 1.1.03) на удалении 50–100 м; на каждой стороне схемы пилот называет вслух направление носовой части аппарата.
• Выполнить схему с разворотами на 180°: после каждого разворота назвать направление носовой части и подтвердить его пробным движением малой амплитуды.
• Инструктор в случайный момент выполняет поворот аппарата вокруг вертикальной оси на произвольный угол; пилот обнаруживает изменение, называет новое направление и восстанавливает полёт по схеме.
• Выполнить наблюдение с осмотром воздушной обстановки: каждые 10 секунд короткий осмотр зоны, затем возврат взгляда на аппарат без потери представления о его положении.
• Сделать вывод: какие участки схемы наиболее опасны с точки зрения потери ориентации (развороты спиной к пилоту, полёт «на себя»).

Критерий: направление носовой части называется верно на всех четырёх сторонах схемы; обнаружение поворота, выполненного инструктором, — не более 5 секунд; осмотр обстановки не приводит к потере контроля положения аппарата.

• До вылета назвать вслух: предельная дальность 150 м, запас разворота 80 м при скорости 15 м/с (расчёт — задача 2), рубеж начала разворота — 70 м от точки пилота.
• Выполнить отлёт от точки пилота со скоростью 15 м/с; на рубеже 70 м (оценка по элементу 1) начать разворот и выполнить его, не выходя за границу зоны.
• Повторить с максимальной скоростью модели: убедиться, что при росте скорости запас разворота увеличивается, а рубеж приходится переносить ближе к пилоту.
• Выполнить отлёт при боковом ветре 5 м/с (статья 1.1.05): снос к границе сокращает фактический запас — пилот называет поправку вслух.
• Разобрать попытку по телеметрии: фактическое максимальное удаление, фактический рубеж разворота, выход за границу (не допускается).

Критерий: выход за границу зоны отсутствует во всех попытках; фактическое максимальное удаление не более 150 м; рубеж разворота выдерживается с точностью 10 м; пилот объясняет расчёт запаса и его зависимость от скорости.

• До начала элемента назвать вслух процедуру: остановка, высота, проба движением, продолжение полёта.
• Инструктор вводит аппарат в положение «носом в сторону» относительно направления полёта на фоне неоднородной местности; пилот по внешним признакам обнаруживает несоответствие (движение аппарата боком).
• Пилот выполняет остановку, оценивает высоту (не менее 10 м), даёт малую команду тангажа «от себя», называет направление смещения и определяет направление носовой части.
• Подтвердить результат телеметрией (название курса на экране наземной станции); восстановить полёт по схеме.
• Повторить элемент три раза подряд: восстановление ориентации не более 15 секунд от момента остановки.

Критерий: процедура выполняется без резких движений; ориентация восстановлена не более чем за 15 секунд; определённое направление подтверждено телеметрией; высота выполнения пробы — не менее 10 м.

Задача. Характерный размер учебного аппарата — 0,35 м. Требуется определить угловой размер аппарата на дальностях 50, 100, 150 и 240 м, найти дальность, на которой угловой размер достигает предела обнаружения глаза (1 угловая минута), и обосновать учебный предел дальности занятия 150 м.

Заданные параметры:

Искомые параметры: угловой размер α на каждой дальности (угловые минуты); предельная дальность обнаружения (м); обоснование предела занятия.

Решение.

1. Формула: \( \alpha = 3438 \cdot D / L \); при D = 0,35 м числитель \( 3438 \cdot 0{,}35 = 1203 \).
2. Дальность 50 м: \( \alpha = 1203 / 50 = 24\ \text{угловые минуты} \); 100 м: 12; 150 м: 8; 240 м: 5.
3. Предел обнаружения (1 угловая минута): \( L = 1203 / 1 = 1203\ \text{м} \) — теоретический предел для контрастной точки при идеальных условиях.
4. Обоснование предела занятия: на 150 м угловой размер 8 минут — ориентация определяется уверенно; на 240 м остаётся 5 минут — только обнаружение и грубое направление движения, точное определение ориентации ненадёжно.

Ответ: угловой размер — 24, 12, 8 и 5 угловых минут на дальностях 50, 100, 150 и 240 м; теоретический предел обнаружения — около 1200 м; учебный предел 150 м обеспечивает угловой размер не менее 8 угловых минут.

Вывод. Различимость аппарата определяется угловым размером, который падает обратно пропорционально дальности: каждый следующий «удобный для наблюдения» рубеж требует вдвое большего размера аппарата. Для крупных аппаратов предел занятия увеличивается пропорционально размеру: аппарат 0,7 м сохраняет 8 угловых минут на дальности 300 м. Планируя зону полёта, пилот исходит из размера своего аппарата и требуемого качества наблюдения, а не из «максимальной дальности связи».

Задача. Аппарат удаляется от пилота со скоростью 15 м/с; граница зоны — на удалении 150 м. Время реакции пилота 1 с; остановка (или энергичный разворот) выполняется с замедлением 2 м/с². Требуется определить путь реакции, путь остановки, суммарный запас и рубеж начала разворота.

Заданные параметры:

Искомые параметры: путь реакции (м); путь остановки S_ост (м); суммарный запас (м); рубеж начала разворота от точки пилота (м).

Решение.

1. Путь реакции: \( 15 \cdot 1 = 15\ \text{м} \).
2. Время остановки: \( 15 / 2 = 7{,}5\ \text{с} \); путь остановки: \( S_{ост} = V^{2} / (2a) = 225 / 4 = 56\ \text{м} \).
3. Суммарный запас: \( 15 + 56 = 71\ \text{м} \); с округлением в большую сторону принимается 80 м.
4. Рубеж начала разворота: \( 150 - 80 = 70\ \text{м} \) от точки пилота.
5. Проверка чувствительности: при скорости 20 м/с запас составляет \( 20 + 400/4 = 120\ \text{м} \) — разворот пришлось бы начинать на удалении 30 м от пилота, что практически исключает полёт к границе 150 м на такой скорости.

Ответ: путь реакции 15 м, путь остановки 56 м, суммарный запас 71 м (принимается 80 м); рубеж начала разворота — 70 м от точки пилота.

Вывод. Запас до границы зоны зависит от скорости квадратично: рост скорости в полтора раза увеличивает запас почти вдвое. Отсюда два правила: скорость отлёта ограничивается заранее, а рубеж разворота назначается до полёта и называется вслух при приближении к нему. Разворот «по факту достижения границы» запас не предусматривает и приводит к выходу за зону.

Задача. Пилот смещается в сторону на 2 м; аппарат в висении смещается относительно дальнего фона (лес на горизонте) на видимый угол. Требуется вывести формулу оценки дальности по параллаксному углу и определить углы смещения для дальностей 50, 100 и 150 м, а также объяснить, почему приём работает только на малых дальностях.

Заданные параметры:

Искомые параметры: формула дальности через параллаксный угол; угловые смещения на каждой дальности (угловые минуты); предельная дальность применения приёма.

Решение.

1. Для малых углов параллаксное смещение \( \varphi = \Delta / L \) радиан, откуда \( L = \Delta / \varphi \). В угловых минутах: \( L = 3438 \cdot \Delta / \varphi_{мин} = 6876 / \varphi_{мин} \).
2. Дальность 50 м: \( \varphi = 3438 \cdot 2 / 50 = 138\ \text{угловых минут} \) (2,3°) — смещение очевидно.
3. Дальность 100 м: \( \varphi = 69\ \text{угловых минут} \) (1,1°) — смещение уверенно различимо.
4. Дальность 150 м: \( \varphi = 46\ \text{угловых минут} \) (0,8°) — различимо, оценка грубее.
5. Предельная дальность: при пороге 10 угловых минут \( L = 6876 / 10 = 688\ \text{м} \), но на практике точность падает значительно раньше — из-за ошибок удержания взгляда на фоне; рабочим считается диапазон до 150–200 м.

Ответ: формула \( L = 3438 \cdot \Delta / \varphi_{мин} \); угловые смещения — 138, 69 и 46 угловых минут на дальностях 50, 100 и 150 м при смещении пилота на 2 м; приём надёжен в диапазоне учебного занятия.

Вывод. Параллакс — приём, превращающий шаг наблюдателя в измерительный инструмент: на дальностях занятия смещение в 2 м даёт угловое смещение аппарата в десятки угловых минут, различимое без усилий. Приём применяется, когда дистанция до аппарата неочевидна, а телеметрия недоступна или подлежит проверке; он дополняет, а не заменяет оценку по угловому размеру (задача 1).