3.6. Метеообеспечение и решения на маршруте: минимум, градиент ветра, пересчёт бюджета #
Погода — главный внешний фактор маршрутного полёта: ветер определяет путевую скорость и расход энергии, видимость и облачность задают возможность визуального контроля, температура влияет на отдачу батареи. Решение на вылет по маршруту принимается по числам до взлёта, но обстановка на трассе способна меняться — и тогда решение пересматривается в полёте, также по числам. В статье разбираются метеорологический минимум маршрутного полёта, оценка ветра на высоте маршрута, пересчёт энергетического бюджета и точки возврата при ухудшении погоды, влияние температуры и порядок принятия решений «вылет — продолжение — возврат — посадка на запасную». Упражнения выполняются в ArduPilot SITL с Mission Planner; наименования параметров соответствуют ArduPilot 4.7 (статья 0.4). Нормативная основа: Задача 3 этапа тренажёрной подготовки типовой программы.
Содержание
- 1. Цели упражнения и место в программе
- 2. Обозначения и глоссарий
- 3. Метеообеспечение маршрутного полёта
- 4. Ограничения и предельные значения
- 5. Настройка тренажёров
- 6. Порядок выполнения упражнения
- 7. Типовые ошибки и их разбор
- 8. Практика: расчётные задачи (с решениями)
- 9. Критерии зачёта и чек-лист самопроверки
- 10. Источники
1. Цели упражнения и место в программе
Упражнение формирует навык метеорологического обеспечения маршрутного полёта: пилот оценивает погоду по числам, принимает решение на вылет, измеряет ветер на высоте маршрута, пересчитывает энергетический бюджет и точку возврата при ухудшении обстановки и выбирает между продолжением, возвратом и посадкой на запасную площадку. Навык завершает теоретическую часть Задачи 3 и предваряет комплексный маршрутный полёт (статья 3.7).
Место в программе: элемент Задачи 3 этапа тренажёрной подготовки; рекомендуемое время — около 45 минут. Упражнение опирается на статью 2.6 (опасные метеоусловия), статью 3.0 (бюджет и точка возврата), статью 3.3 (измерение ветра) и статью 2.5 (батарея: деградация и температурные эффекты).
2. Обозначения и глоссарий
| Термин | Определение |
|---|---|
| метеорологический минимум | совокупность нижних границ погоды (видимость, облачность, ветер), при которых полёт разрешён |
| градиент ветра | рост скорости ветра с высотой; у земли ветер слабее из-за трения о подстилающую поверхность |
| ветер на высоте маршрута | фактическая скорость и направление ветра на эшелоне полёта — основа расчёта путевых скоростей |
| точка возврата | рубеж маршрута, на котором израсходовано 50 % доступной ёмкости батареи (статья 3.0) |
| порог решения | заранее назначенное численное условие, при достижении которого выполняется заранее выбранное действие |
| решение на вылет | заключительная оценка погоды и рисков перед запуском двигателей |
| решение о продолжении | оценка в полёте: продолжение маршрута, возврат либо посадка на запасную |
| запасная площадка | пригодная площадка вдоль маршрута не реже чем через 1,5 км (статьи 1.2.05, 3.0) |
| удельный расход участка | расход энергии на километр пути при данных ветре и скорости |
| метеосводка | формализованное сообщение о погоде аэродрома или района (фактическое и прогностическое) |
3. Метеообеспечение маршрутного полёта
3.1. Метеорологический минимум
Минимум маршрутного полёта внешнего пилота включает четыре границы. Ветер: не более 30 % максимальной скорости аппарата (статьи 2.6, 3.0) — для учебной модели с крейсерской скоростью 12 м/с и максимальной 17 м/с это 5 м/с устойчивого ветра; порывы — не более половины допустимой устойчивой скорости. Видимость: достаточная для непрерывного визуального контроля аппарата либо, при полёте по приборам, — для опознавания ориентиров трассы (статья 3.1); учебный ориентир — не менее 3 километров. Облачность: нижняя граница выше безопасной высоты маршрута; полёт в облаках для беспилотных воздушных судов учебной категории запрещён. Осадки и состояние поверхности: дождь и снег ухудшают видимость, охлаждают и загрязняют аппарат; обледенение для малых аппаратов критично уже при слабом переохлаждённом дожде. Минимум записывается в карточку маршрута (статья 3.0) числами — и решение на вылет принимается сравнением факта с этими числами, а не впечатлением от неба.
3.2. Ветер на высоте маршрута
Ветер у земли и на высоте маршрута — разные ветры: трение о поверхность замедляет приземный слой, и с высотой скорость растёт. Типичная оценка: на высоте 100 метров ветер в полтора-два раза сильнее измеренного у земли на высоте 2–3 метров, а над лесом и городской застройкой градиент выражен сильнее, чем над открытым полем. Планировать маршрут по ветру, измеренному у земли, — систематическая ошибка: расчётные путевые скорости окажутся завышены, время — занижено, расход — заниженным. Порядок тренажёрного занятия: до вылета — измерение у земли и оценка градиента; после набора высоты маршрута — измерение фактического ветра двумя проходами (статья 3.3, элемент 2) и пересчёт карточки маршрута по фактическим значениям.
3.3. Пересчёт бюджета и точки возврата в полёте
Основание для пересчёта — любое из событий: фактический ветер отличается от планового более чем на 2 м/с; фактический расход участка отклоняется от расчётного более чем на 10 %; фактическое время пролёта точки расходится с расчётным более чем на 10 %. Пересчёт выполняется по модели статьи 3.0: удельный расход участка против ветра растёт как \( V / (V - U) \), по ветру — убывает как \( V / (V + U) \), где \( V \) — воздушная скорость, \( U \) — продольная составляющая ветра. Новая точка возврата рассчитывается до того, как аппарат её достигнет: решение о развороте принимается по новой цифре немедленно. Если аппарат уже прошёл новую точку возврата — разворот выполняется без обсуждения, а остаток энергии проверяется на покрытие возврата с полуторным запасом (статья 2.5); при недостатке — посадка на ближайшую запасную площадку.
3.4. Температура и батарея
Низкая температура снижает доступную ёмкость и максимально
допустимый ток литий-полимерной батареи: при минус 10 °C доступно
порядка 80–85 % номинальной ёмкости, а внутреннее сопротивление
растёт — просадка напряжения под нагрузкой увеличивается
(статья 2.5). Последствия для маршрута: доступная ёмкость
сокращается, точка возврата придвигается, порог нижнего
предупреждения (BATT_LOW_VOLT, BATT_LOW_MAH)
достигается раньше. Меры: батареи до вылета хранятся в тепле
и устанавливаются непосредственно перед запуском; прогрев
нагрузкой на земле запрещён правилами безопасности (статья 2.5);
бюджет маршрута рассчитывается по фактической, а не номинальной
ёмкости (задача 3); пороги отказной логики батареи проверяются
до вылета (FS_BATT_ENABLE).
3.5. Порядок принятия решений
Решения маршрутного полёта образуют последовательность порогов, назначенных до вылета. Первый порог — решение на вылет: факт против минимума карточки; при любом несоответствии вылет не выполняется, перенос не считается ошибкой пилота. Второй порог — после набора высоты: измеренный ветер против планового; расхождение более 2 м/с — пересчёт карточки до входа на первый участок. Третий порог — каждая контрольная точка: время и расход против расчётных; расхождение более 10 % — пересчёт точки возврата. Четвёртый порог — точка возврата: пройдена — разворот без обсуждения. Пятый порог — остаток энергии на возврате: менее полуторного запаса — посадка на ближайшую запасную. Каждый порог имеет заранее выбранное действие; задача пилота — распознать число и выполнить действие, а не принимать новое решение под нагрузкой.
3.6. Источники метеоданных
До вылета используются: метеосводки ближайшего аэродрома (фактическая погода и прогноз), данные метеостанций и открытых метеосервисов, собственное наблюдение — ветер у земли, облачность, видимость, признаки изменения погоды. В полёте — собственные измерения: ветер двумя проходами (статья 3.3), расход по телеметрии батареи, фактические путевые скорости участков. Расхождение прогноза и факта более порога — самостоятельное основание пересчёта: прогноз не оправдался, значит, и остальная его часть недостоверна. Все использованные источники и фактические значения заносятся в карточку маршрута и журнал налёта (статья 0.6).
↑ К оглавлению4. Ограничения и предельные значения
Значения ниже — учебные ориентиры для тренажёрного занятия. Перед лётным этапом они заменяются значениями из руководства по лётной эксплуатации конкретного типа беспилотного воздушного судна (статья 0.4).
| Параметр | Учебное ограничение | Пояснение |
|---|---|---|
| устойчивый ветер | не более 30 % максимальной скорости | статьи 2.6, 3.0; модель: 5 м/с при 17 м/с |
| порывы | не более половины допустимого устойчивого ветра | статья 2.6 |
| видимость | не менее 3 км | опознавание ориентиров трассы |
| нижняя граница облачности | выше безопасной высоты маршрута | полёт в облаках запрещён |
| расхождение ветра факта с планом | более 2 м/с — пересчёт карточки | раздел 3.3 |
| расхождение расхода или времени | более 10 % — пересчёт точки возврата | статья 3.0, раздел 3.3 |
| остаток энергии на возврате | не менее полуторного запаса | статья 2.5; иначе — запасная площадка |
| температура батареи ниже 0 °C | расчёт по 80–85 % номинальной ёмкости | раздел 3.4; задача 3 |
5. Настройка тренажёров
5.1. ArduPilot SITL: имитация погоды
| Параметр | Значение | Примечание |
|---|---|---|
SIM_WIND_SPD, SIM_WIND_DIR | по заданию | плановый ветер; в элементе 3 инструктор изменяет их в полёте |
SIM_WIND_T, SIM_WIND_T_ALT, SIM_WIND_T_COEF | по заданию | градиент ветра с высотой — элемент 2 |
SIM_WIND_TURB | 0…2 | порывы; усложнение элементов 2–3 |
BATT_CAPACITY | 4000; в элементе 4 — 3400 | имитация сокращения ёмкости на холоде |
FS_BATT_ENABLE, BATT_LOW_MAH, BATT_CRT_MAH | по статье 2.5 | пороги предупреждений — объект контроля |
5.2. Mission Planner: контроль
На экран выводятся: израсходованная ёмкость (мА·ч), остаток
в процентах, напряжение под нагрузкой, воздушная и путевая
скорости, направление и скорость ветра, рассчитанные бортовым
фильтром. В элементе 3 пилот ведёт карточку маршрута: на каждой
контрольной точке вписывает фактическое время и расход и сверяет
с расчётными. Эталонные значения SITL (SIM_WIND_SPD,
SIM_WIND_DIR, BATT_CAPACITY) курсанту
до измерения не сообщаются — измерение выполняется методами
статьи 3.3 и сверяется после полёта.
6. Порядок выполнения упражнения
Элементы выполняются последовательно; переход к следующему — после достижения критерия предыдущего. Каждый полёт фиксируется в журнале налёта (статья 0.6).
Элемент 1. Оценка погоды и решение на вылет
Цель: решение на вылет по числам.
- Инструктор выдаёт «метеосводку»: ветер у земли 3 м/с, видимость 4 км, нижняя граница облачности 150 метров, температура минус 5 °C.
- Сопоставьте факт с минимумом карточки маршрута (раздел 3.1) по каждому параметру.
- Оцените ветер на высоте маршрута с учётом градиента (раздел 3.2) — в полтора раза сильнее измеренного у земли.
- Примите решение: вылет, вылет с изменениями (сокращение маршрута) либо перенос; обоснуйте числом.
- При положительном решении пересчитайте карточку маршрута под ожидаемый ветер на высоте.
Критерий: решение принято по всем четырём границам минимума; ожидаемый ветер на высоте маршрута оценён; карточка пересчитана до вылета.
Элемент 2. Ветер на высоте маршрута
Цель: измерение фактического ветра и сверка с планом.
- Инструктор устанавливает градиент:
SIM_WIND_T,SIM_WIND_T_ALT,SIM_WIND_T_COEF(эталон до измерения не сообщается). - После набора высоты маршрута выполните измерение ветра двумя проходами (статья 3.3, элемент 2).
- Сравните измеренный ветер с плановым (оценкой градиента из элемента 1).
- При расхождении более 2 м/с пересчитайте путевые скорости, времена участков и точку возврата.
- Продолжите маршрут по пересчитанной карточке; после полёта сверьте измерение с эталоном SITL.
Критерий: ошибка измерения ветра — не более 1 м/с; пересчёт выполнен до входа на первый участок; отметки времени точек сходятся с пересчитанными в пределах 10 %.
Элемент 3. Усиление ветра в полёте: пересчёт решения
Цель: пересмотр решения о продолжении по фактическим числам.
- Выполняйте маршрут при плановом ветре 5 м/с (встречный на первом участке).
- Инструктор усиливает ветер до 8 м/с в середине первого участка.
- Обнаружьте изменение по путевой скорости и расходу не более чем за 60 секунд.
- Пересчитайте удельный расход, точку возврата и предельную дальность (задача 1).
- Примите и доложите решение: продолжение до новой точки возврата, немедленный разворот либо посадка на запасную.
- Выполните решение; после полёта разберите расход по журналу.
Критерий: изменение обнаружено не более чем за 60 секунд; пересчёт выполнен письменно; решение соответствует новой точке возврата; разворот выполнен не позднее новой точки.
Элемент 4. Холодная батарея: сокращение маршрута
Цель: планирование маршрута по фактической ёмкости.
- Инструктор устанавливает
BATT_CAPACITY3400 вместо 4000 (имитация минус 10 °C). - Пересчитайте бюджет: доступная ёмкость, предельная дальность, точка возврата (задача 3).
- Сократите маршрут так, чтобы дальность не превышала 70 % новой предельной.
- Исполните сокращённый маршрут; контролируйте достижение порогов
BATT_LOW_MAHиBATT_CRT_MAH. - Сверьте фактический остаток на посадке с расчётным резервом 30 %.
Критерий: маршрут сокращён до пересчёта; остаток на посадке — не менее 25 % фактической ёмкости; пороги предупреждений распознаны и доложены.
7. Типовые ошибки и их разбор
Ошибки сгруппированы по механизму возникновения. Инструктор фиксирует в протоколе тип ошибки: оценка погоды, расчёт, процедура решения или контроль в полёте.
| Ошибка | Как выглядит | Механизм | Устранение |
|---|---|---|---|
| планирование по ветру у земли | на высоте маршрута ветер вдвое сильнее; времена и расход расходятся | градиент ветра не учтён | раздел 3.2; элемент 2; измерение на высоте |
| решение на вылет «в целом нормально» | вылет при ветре на грани, без сравнения с числами минимума | минимум не записан числами в карточку | раздел 3.1; элемент 1: сравнение по четырём границам |
| усиление ветра не замечено | путевая скорость упала, расход растёт; пилот смотрит только на карту | контроль расхода и времени не ведётся | элемент 3; отметки карточки на каждой точке |
| продолжение полёта за новой точкой возврата | «осталось немного» — возврат выполняется на резерве | точка возврата не пересчитана; решение эмоцией | разделы 3.3, 3.5: разворот без обсуждения; задача 1 |
| бюджет по номинальной ёмкости на холоде | порог низкого заряда срабатывает раньше расчётного | температурное сокращение ёмкости не учтено | раздел 3.4; элемент 4; задача 3 |
| прогноз не оправдался — полёт продолжается по плану | фактический ветер расходится с прогнозом; карточка не пересчитана | расхождение прогноза и факта не считается основанием пересчёта | раздел 3.6: расхождение — самостоятельное основание |
| запасные площадки не нанесены | при недостатке энергии выбирать площадку некогда | статья 1.2.05 не применена к маршруту | площадки не реже 1,5 км — в карточке (статья 3.0) |
8. Практика: расчётные задачи (с решениями)
Задачи решаются письменно до лётной части упражнения. Модель батареи и расхода — по статье 3.0 (задачи 1–3): воздушная скорость 12 м/с, базовый удельный расход в спокойном воздухе 356 мА·ч на километр, полная ёмкость батареи 4000 мА·ч, порог точки возврата — 2000 мА·ч израсходованных. Значения округляются до сотых.
Задача 1. Точка возврата при усилении ветра
Условие. Маршрут «туда и обратно», первый участок — против ветра. По плану ветер 5 м/с: расход «туда» 611 мА·ч на километр, обратно — 250. В полёте ветер усилился до 8 м/с. Определить новую точку возврата и решение для аппарата, находящегося в 2,5 км от точки взлёта.
Решение.
- Расход «туда» при ветре 8 м/с: \( 356 \cdot 12 / (12 - 8) = 1068\ \text{мА·ч/км} \); обратно: \( 356 \cdot 12 / 20 = 214\ \text{мА·ч/км} \).
- Плановая точка возврата (по расходу «туда» до порога 2000 мА·ч): \( 2000 / 611 = 3{,}27\ \text{км} \); новая: \( 2000 / 1068 = 1{,}87\ \text{км} \).
- Аппарат в 2,5 км — новая точка возврата пройдена: немедленный разворот.
- Проверка энергии: израсходовано \( 2{,}5 \cdot 1068 = 2670\ \text{мА·ч} \); остаток \( 4000 - 2670 = 1330\ \text{мА·ч} \); на возврат \( 2{,}5 \cdot 214 = 535\ \text{мА·ч} \); отношение \( 1330 / 535 = 2{,}5 \) — полуторный запас соблюдён.
- Остаток после возврата: \( 1330 - 535 = 795\ \text{мА·ч} = 20\ \text{ \%} \) ёмкости — меньше резерва 30 %: посадка в точке взлёта допускается, но повторный вылет исключён; при дальнейшем ухудшении — ближайшая запасная площадка.
Ответ: новая точка возврата 1,87 км вместо 3,27 км; аппарат за точкой — немедленный разворот; возврат обеспечен с запасом 2,5, остаток на посадке 20 %.
Задача 2. Градиент ветра и дальность
Условие. Маршрут «туда и обратно» перпендикулярно ветру планировался по ветру у земли 3 м/с; измерение на высоте 100 метров дало 6 м/с. Воздушная скорость 12 м/с, базовый расход 356 мА·ч на километр. Определить путевые скорости и предельную дальность по плановому и фактическому ветру (для поперечного ветра путевая скорость \( W = \sqrt{V^2 - U^2} \), расход растёт обратно пропорционально W).
Решение.
- План: \( W = \sqrt{144 - 9} = 11{,}6\ \text{м/с} \); расход \( 356 \cdot 12 / 11{,}6 = 368\ \text{мА·ч/км} \) (в обе стороны одинаков).
- Факт: \( W = \sqrt{144 - 36} = 10{,}4\ \text{м/с} \); расход \( 356 \cdot 12 / 10{,}4 = 411\ \text{мА·ч/км} \).
- Энергия маршрута «туда и обратно» до резерва 30 %: 2800 мА·ч (статья 3.0). Плановая дальность: \( 2800 / (2 \cdot 368) = 3{,}80\ \text{км} \); фактическая: \( 2800 / (2 \cdot 411) = 3{,}41\ \text{км} \).
- Потеря дальности — 10 %; время маршрута выросло на 12 % (11,6 против 10,4 м/с). Карточка пересчитывается до входа на первый участок.
Ответ: предельная дальность сокращается с 3,80 до 3,41 км; точка возврата — с 1,90 до 1,70 км; пересчёт выполнен по измеренному на высоте ветру.
Задача 3. Холодная батарея: пересчёт бюджета
Условие. Полёт выполняется при минус 10 °C: фактическая ёмкость батареи — 85 % номинальных 4000 мА·ч. Ветер 5 м/с, маршрут «туда и обратно» против ветра (расход 611 и 250 мА·ч на километр). Определить доступную ёмкость, порог точки возврата, предельную дальность и запас энергии на посадке при полёте на прежнюю плановую дальность 3,25 км.
Решение.
- Фактическая ёмкость: \( 4000 \cdot 0{,}85 = 3400\ \text{мА·ч} \); порог точки возврата (50 %): 1700 мА·ч.
- Энергия маршрута до резерва 30 % фактической ёмкости: \( 3400 \cdot 0{,}7 = 2380\ \text{мА·ч} \); предельная дальность: \( 2380 / 861 = 2{,}76\ \text{км} \) — на 15 % меньше плановой.
- Полёт на прежние 3,25 км: расход \( 3{,}25 \cdot 861 = 2798\ \text{мА·ч} \); остаток \( 3400 - 2798 = 602\ \text{мА·ч} = 18\ \text{ \%} \) фактической ёмкости — резерв 30 % нарушен.
- Решение: сократить дальность до 2,7 км либо перенести полёт; точка возврата — \( 1700 / 611 = 2{,}78\ \text{км} \), но ограничена предельной дальностью 2,76 км — разворот в конечной точке с немедленной проверкой остатка.
Ответ: фактическая ёмкость 3400 мА·ч, предельная дальность 2,76 км; прежний маршрут 3,25 км оставляет 18 % вместо 30 % резерва — дальность сокращается.
9. Критерии зачёта и чек-лист самопроверки
| Проверяемый навык | Критерий | |
|---|---|---|
| Минимум в карточке | ветер, видимость, облачность, осадки — записаны числами | |
| Решение на вылет | принято сравнением факта с минимумом по всем границам; обосновано вслух | |
| Градиент ветра | оценка ветра на высоте маршрута выполнена до вылета | |
| Измерение в полёте | ветер измерен двумя проходами; ошибка не более 1 м/с | |
| Пересчёт карточки | при расхождении более 2 м/с либо 10 % — выполнен письменно до следующего участка | |
| Обнаружение усиления ветра | не более 60 секунд по путевой скорости и расходу | |
| Точка возврата | разворот выполнен не позднее пересчитанной точки, без обсуждения | |
| Запас на возврате | не менее полуторного; при недостатке — выбрана запасная площадка | |
| Температурный учёт | бюджет рассчитан по фактической ёмкости; пороги батареи распознаны | |
| Журнал налёта | источники метео, факт и план, решения — записаны (статья 0.6) |
10. Источники
- Типовая программа «Подготовка специалистов авиационного персонала гражданской авиации для подтверждения уровня, соответствующего требованиям, предъявляемым к обладателю свидетельства внешнего пилота». Этап тренажёрной подготовки: Задача 3, полёты по маршруту. garant.ru/products/ipo/prime/doc/56899532
- Федеральные авиационные правила «Подготовка и выполнение полётов в гражданской авиации Российской Федерации» (приказ от 31.07.2009 № 128) — метеорологическое обеспечение, минимумы, решение на вылет.
- Федеральные правила использования воздушного пространства Российской Федерации (постановление Правительства РФ от 11.03.2010 № 138).
- ICAO Doc 10019 «Manual on Remotely Piloted Aircraft Systems (RPAS)» — метеорологическое обеспечение полётов БВС, ветровые ограничения.
- ArduPilot Dev Wiki, «Using SITL for ArduPilot Testing» — имитация ветра и градиента: SIM_WIND_SPD, SIM_WIND_DIR, SIM_WIND_TURB, SIM_WIND_T, SIM_WIND_T_ALT, SIM_WIND_T_COEF.
- ArduPilot Copter Documentation (версия 4.7) — контроль батареи: BATT_CAPACITY, FS_BATT_ENABLE, BATT_LOW_MAH, BATT_LOW_VOLT, BATT_CRT_MAH, BATT_CRT_VOLT.
- ArduPilot Copter Documentation, «Battery Failsafe» — действия при достижении порогов. ardupilot.org/copter/docs/failsafe-battery.html
- Статьи настоящего курса: 2.5 (отказ и разряд аккумулятора), 2.6 (опасные метеоусловия), 2.8 (отказ на земле).
- Статьи настоящего курса: 3.0 (энергетический бюджет, точка возврата, карточка маршрута), 3.1 (ручной полёт), 3.3 (измерение ветра двумя проходами).
- Статьи настоящего курса: 0.4 (модель под реальный БВС, версия ArduPilot 4.7), 0.6 (учёт налёта), 1.2.05 (выбор посадочной площадки), 1.2.06 (энергия и точка решения).
Проверено: 15.09.2026. Значения допусков являются учебными ориентирами тренажёрного этапа и уточняются по руководству по лётной эксплуатации конкретного типа беспилотного воздушного судна. Наименования параметров соответствуют ArduPilot 4.7 (статья 0.4).
- мод. : Среда, 16 сентября 2026