За разлика от хеликоптерите или летателните апарати с вертикално излитане и кацане (VTOL), стандартният пътнически или спортен самолет не може просто да спре във въздуха над пистата и да се спусне вертикално надолу. Затова снижаването от пътна височина трябва да започне далеч преди летището да се появи на хоризонта. Ключът към безопасното и плавно кацане се крие в постепенното губене на височина, при което височината се разменя срещу изминато разстояние напред.

За да определят точното разстояние, пилотите използват така нареченото правило „3 към 1“ (известно още като правилото на тройката). То определя идеалното съотношение между загубата на височина и изминатия път. Според това правило, за всеки 1000 фута (приблизително 304.8 метра) височина, които трябва да загубите, трябва да предвидите 3 морски мили (приблизително 5.56 километра) разстояние напред.

Една морска миля е равна на точно 6076 фута (или 1.852 километра). Причината в авиацията да се използват морски мили, а не стандартни сухопътни мили, е свързана с географските координати – една морска миля съответства на една дъгова минута от паралел върху повърхността на Земята.

Когато моментът за подготовка за кацане наближи, пилотът взема текущата си височина на круизен полет и изважда от нея надморската височина на летището, към което се е насочил. От получения резултат се премахват нулите и останалото число се умножава по три.

Формулата в чист текст изглежда така:

Разстояние = ((Височина_на_полета – Височина_на_петището) / 1000) * 3

Нека разгледаме следния пример:

Ако плавате на височина 7500 фута (около 2286 метра), а летището за кацане е на надморска височина 500 фута (около 152.4 метра), разликата, която трябва да загубите, е 7000 фута (около 2133.6 метра). Премахвате нулите от 7000 и остава числото 7. Умножавате 7 по 3 и получавате 21. Това означава, че трябва да започнете снижаването си приблизително на 21 морски мили (около 38.89 километра) от летището.

В европейски метрични единици тази математика означава, че за всеки 305 метра спускане са ви необходими около 5.56 километра хоризонтален път.

Точката на снижаване (TOD) и ъгълът на глисадата

Преоцененото и изчислено число маркира важна точка във въздушното пространство, наречена точка на започване на снижаването (Top of Descent или TOD). Това е географското място, в което самолетът прекратява хоризонталния си полет и започва да се спуска надолу.

Съотношението от 3 морски мили изминат път за всеки 1000 фута загубена височина образува траектория на снижаване с ъгъл от около 3 градуса. Този ъгъл от 3 градуса е международният стандарт за финално приближаване (глисада). На него разчитат както екипажите на големите авиационни компании, така и пилотите на малки частни самолети от общата авиация.

Скорост на снижаване – втората част от уравнението

Правилото „3 към 1“ е само половината от задачата. То определя къде трябва да започне снижаването, но пилотът трябва да пресметне и колко бързо трябва да се спуска самолетът – т.нар. вертикална скорост на снижаване (Rate of Descent), която се измерва във футове в минута (или метри в секунда).

За тази цел пилотите използват друга бърза формула:

Скорост_на_снижаване = Скорост_спрямо_земята * 5

Скоростта спрямо земята (Groundspeed) е реалната скорост, с която самолетът се придвижва спрямо земната повърхност под него (тя се различава от показаната въздушна скорост поради влиянието на вятъра).

Ако един самолет се движи спрямо земята със скорост 90 възела (което се равнява на около 166.68 км/ч), пилотът умножава 90 по 5 и получава целева скорост на снижаване от 450 фута в минута. В метрични единици това прави около 137.16 метра в минута (или приблизително 2.29 метра в секунда).

При по-бързи самолети, движещи се например с 160 възела (около 296.32 км/ч), необходимата скорост на снижаване става: 160 * 5 = 800 фута в минута (около 243.84 метра в минута или 4.06 м/с).

Влияние на вятъра, препятствията и терена Правилото „3 към 1“ при кацане на самолет: Как пилотите изчисляват кога да започнат снижаването

В реални условия вятърът постоянно променя скоростта на самолета спрямо земята. Поривът на челен вятър намалява скоростта спрямо земята, докато попътният вятър я увеличава. Пилотите компенсират тези промени, като избират междинна височина по маршрута и преизчисляват двете формули отново спрямо актуалната скорост в съответния момент.

Изчисленията обаче предполагат, че пространството между самолета и пистата е напълно отворено и празно, но това рядко е така. По пътя може да има високи планини, кули или високи сгради. Пилотът или навигационната система на самолета трябва да се съобразят с тези препятствия и да спазват минималните безопасни височини над терена.

Правило за големите пътнически реактивни самолети

Въпреки че правилото „3 към 1“ е стандарт, то не е напълно универсално. Големите реактивни пътнически самолети се движат с много по-висока скорост и имат по-голяма маса, поради което се нуждаят от повече разстояние за намаляване на скоростта. Затова много от техните екипажи използват формулата „30 за 10 плюс 10“.

Числата в това разширено правило се разчитат така:

Числото 30 и първото 10 означават 30 морски мили (около 55.56 километра) разстояние за всеки 10 000 фута (около 3048 метра) височина. Така например, ако реактивен самолет се снижава от височина 30 000 фута (около 9144 метра), са му необходими 3 * 30 = 90 морски мили (около 166.68 километра).

Второто число 10 добавя още 10 морски мили (около 18.52 километра) в края на траекторията. Тези допълнителни километри са предвидени единствено за да може самолетът да намали скоростта си до безопасни нива за кацане, с което общото разстояние става 100 морски мили (около 185.2 километра).

За по-ефективно забавяне в такива ситуации помагат въздушните спирачки (аеродинамични елементи върху крилата), които създават допълнително съпротивление и помагат на самолета да намали скоростта си без да увеличава ъгъла на спускане.

Автоматизация, бордови компютри и ролята на пилота Правилото „3 към 1“ при кацане на самолет: Как пилотите изчисляват кога да започнат снижаването

В модерната авиация пилотите не правят всички тези изчисления наум по време на полет. Системата за управление на полета (Flight Management System или FMS) вградена в компютъра на самолета, изчислява профила на вертикалната навигация и показва точното място на TOD на дисплеите в пилотската кабината. Компютърът следи вятъра, теглото на самолета и разхода на гориво, за да осигури максимално плавно снижаване и комфорт за пътниците (като поддържа и налягането в кабината).

Въпреки високата степен на автоматизация, пилотите задължително владеят тези математически правила. Те ги използват за бърза проверка на компютърните данни и за ситуации, в които автопилотът се изключва преди кацане и контролът се поема ръчно. Разбирането на тези физически пропорции гарантира, че полетът ще завърши с безопасно и меко докосване на пистата.