Wie lange darf eine Steigstrecke in einem Step-Climb-Cruise-Flugsegment gemäß den Vorschriften (FAA/EASA) dauern?

Ich arbeite an einem Flugbahnoptimierungsprogramm für kommerzielle Großflugzeuge, in das ich realistische Flugsicherungsvorschriften einfließen lassen möchte. Eine der Einschränkungen, die ich einbeziehen möchte, ist die von ATC, die einen Schrittsteigflug auf bestimmten Flughöhen erfordert.

Insbesondere die hemisphärische Regel ist zwar nicht universell, aber ein gutes Beispiel dafür, wie der Luftverkehr verwaltet wird, indem erzwungen wird, dass Flüge in Richtung Westen gerade Flughöhen (FL020, FL040 usw.) nehmen, während Flüge in Richtung Osten ungerade Flughöhen (FL010, FL030, usw.).

Flugzeuge sollten also während des Reiseflugs auf einer dieser Flughöhen fliegen, wenn sie sich im Horizontalflug befinden, was zu einem Reiseflug mit schrittweisem Steigen führt, im Gegensatz zu einem Reiseprofil mit kontinuierlichem Steigen. Wenn beispielsweise ein Flugzeug, das nach Osten fliegt, seinen Reiseflug bei FL330 beginnt, möchte es irgendwann seine Höhe erhöhen, um die Treibstoffeffizienz zu erhöhen. Wenn es von ATC freigegeben wird, sollte es auf FL350 steigen (vielleicht sogar FL370, wenn möglich) und so weiter.

Meine Frage ist; Gibt es Einschränkungen, wie lange der Aufstiegsteil zwischen den einzelnen Levelabschnitten maximal dauern kann (in Bezug auf Entfernung, Zeit oder ein anderes Maß), und wenn ja, was ist das spezifische FAR / JAR- oder CS25-Kapitel? erwähnt es?

Man könnte sich vorstellen, dass, wenn solche Vorschriften nicht auferlegt werden, das Steigsegment zwischen den Level-Schritten theoretisch so viel Zeit in Anspruch nehmen könnte, dass die Kreuzfahrt effektiv immer noch ein kontinuierliches Steigen wäre. Obwohl dies im wirklichen Leben wahrscheinlich kein allzu großes Problem darstellt, ist es ein Problem in meinem Flugbahnoptimierungsprogramm. Das heißt, ohne angemessene Grenzen für die Dauer/Länge dieses dazwischenliegenden Steigflugabschnitts tendiert die Lösung immer zu einer Lösung mit kontinuierlichem Steigflug, indem der Abschnitt des ebenen Flugs kurz und der Steigabschnitt groß gemacht wird.

Antworten (3)

Das IFR-Handbuch der FAA gibt Aufschluss über ihre Erwartungen (Seite 2-48)

Erhält der Pilot in den Höheninformationen einer ATC-Freigabe den Begriff „Steigen nach eigenem Ermessen“, bedeutet dies, dass der Pilot die Möglichkeit hat, einen Steigflug zu beginnen, wann er es wünscht, und berechtigt ist, auf jeden Fall zu steigen und vorübergehend abzuflachen auf jeder gewünschten Zwischenhöhe, obwohl Sie, sobald Sie eine Höhe verlassen haben, möglicherweise nicht mehr auf diese Höhe zurückkehren. Wenn ATC den Begriff weder verwendet noch Steigbeschränkungen auferlegt hat, sollten Piloten nach Bestätigung der Freigabe unverzüglich steigen. Steigen Sie mit einer optimalen Geschwindigkeit, die den Betriebseigenschaften des Flugzeugs entspricht, auf 1.000 Fuß unter die zugewiesene Höhe und versuchen Sie dann, mit einer Geschwindigkeit zwischen 500 und 1.500 fpm zu steigen, bis die zugewiesene Höhe erreicht ist.

Es ist etwas widersprüchlich, zuerst sagen sie, dass Sie mit jeder gewünschten Geschwindigkeit klettern können, aber dann sagen sie, dass Sie ohne spezifische Anweisungen mit einer "optimalen" Geschwindigkeit auf innerhalb von 1000 Fuß Ihrer zugewiesenen Höhe klettern und dann zwischen 500 fpm und 1500 fpm klettern sollten .

Dies wird im AIM mit mehr oder weniger der gleichen Sprache ausdrücklich dargelegt

Wenn ATC weder den Begriff „NACH ERMESSEN DES PILOTS“ verwendet noch Steig- oder Sinkbeschränkungen auferlegt hat, sollten die Piloten den Steig- oder Sinkflug unverzüglich nach Bestätigung der Freigabe einleiten. Steigen oder sinken Sie mit einer optimalen Geschwindigkeit, die den Betriebseigenschaften des Flugzeugs entspricht bis1, 000 Fuß über oder unter der zugewiesenen Höhe und versuchen Sie dann, mit einer Geschwindigkeit zwischen 500 und 1.500 fpm abzusteigen oder zu steigen, bis die zugewiesene Höhe erreicht ist. Wenn der Pilot zu irgendeinem Zeitpunkt nicht in der Lage ist, mit einer Geschwindigkeit von mindestens 500 Fuß pro Minute zu steigen oder zu sinken, benachrichtigen Sie ATC.

Interessanterweise fügt dies den Hinweis hinzu, dass Sie ATC alarmieren sollten, wenn Sie nicht mit 500 f / min steigen können. Ich würde dies als eine minimale Steigrate nehmen.

Mir ist mindestens ein zulässiger Fall des Driftaufstiegs bekannt. Die Concorde verkehrte vor allem im kommerziellen Verkehr, und abgesehen von der SR-71 war wirklich niemand dort oben, wo sie waren. Sobald sie ein bestimmtes Stockwerk passierten, durften sie frei nach oben treiben, während sie Kraftstoff verbrannten. Dies war, soweit ich weiß, einzigartig für ihren Betrieb und ausdrücklich erlaubt. Aufgrund ihres einzigartigen Designs hatten sie viele andere spezifische Ergänzungen.

Das ist ein sehr klarer Kommentar, danke. Eine Sache, die mir im IFR-Handbuch besonders widersprüchlich erscheint, ist, dass Sie vorübergehend abflachen dürfen, wodurch Ihr RoC auf 0 fpm gesenkt wird. Das verträgt sich nicht mit der impliziten Mindeststeigrate von 500 fpm. Andererseits gehe ich davon aus, dass reale Anwendungen von solch strengen Vorschriften nicht profitieren würden.
Eine der mentalen Fähigkeiten, über die ein Lotse verfügen muss, ist die Fähigkeit zu antizipieren, ob Konflikte aufgrund der Anweisungen entstehen könnten, die er/sie dem Verkehr gibt, und dazu gehören die Parameter rund um eine Steigfluganweisung. Die Art der erteilten Freigabe oder Anweisung würde also das Potenzial für Konflikte berücksichtigen, indem man sogenannte Faustregeln verwendet, die reichlich Sicherheitsfudge-Faktoren enthalten.
@Sam, würden Sie bitte den vollständigen Teil darüber zitieren, dass der Pilot während eines IFR-Aufstiegs vorübergehend abflachen darf? Dies erfordert Kontext, denn im Allgemeinen nein, wenn Sie auf eine zugewiesene Höhe klettern, können Sie nicht willkürlich einfach absteigen.
@MichaelHall Ich denke, er bezieht sich auf die Linie "und vorübergehend auf jeder gewünschten Zwischenhöhe auszugleichen" aus dem IFR-Handbuch (in meiner oben zitierten Passage)
@Dave - ist das dann ein direktes Zitat? (Ich sehe es nicht auf Seite 2-28 des verlinkten Dokuments.)
@MichaelHall Entschuldigung, Seite 2-48 , auf die ich falsch verwiesen habe, aber ja, es ist ein direktes Zitat
Sicher genug, da ist es. Es ist jedoch sehr wichtig, Folgendes einzufügen: "Wenn es notwendig ist, während des Steigflugs auf einer mittleren Höhe auszupendeln, benachrichtigen Sie ATC." Das ist der Kontext, den ich gesucht habe, und es gilt immer, ob der Begriff "Ermessen des Piloten" verwendet wird oder nicht.
Das war tatsächlich das Zitat, auf das ich mich bezog. Ich entschuldige mich dafür, dass ich es nicht direkt aufgenommen habe.

Um auf das einzugehen, was in Kommentaren besprochen wird...

Die Ost/West-Regel regelt die Reiseflughöhe . Wenn Sie auf Ihre Reiseflughöhe aufsteigen oder von dieser absteigen, gelten diese Regeln nicht. ATC muss natürlich den Verkehr in entgegengesetzter Richtung berücksichtigen, wenn es darüber nachdenkt, wo/wann diese Steig- und Sinkflugfreigaben erteilt werden sollen, aber für den Piloten ist das nur eine Frage von wenigen Minuten, bevor die Freigabe erteilt wird.

Nehmen wir also an, ich bin auf einem Flug nach Westen. Ich weiß, dass ich bei FL300, 320, 340, 360, 380 oder 400 fliegen werde (da mein Flugzeug nicht über 410 fliegen kann und jeder Flug, der lang genug ist, um an einen Stufenaufstieg zu denken, nicht bei einem fliegen wird Höhe so niedrig wie 280 oder darunter). Normalerweise gibt es eine optimale Höhe, auf die ich klettere, angesichts der Winde und meines Anfangsgewichts. Nehmen wir an, dass der FMC sagt, dass meine ideale Höhe für "jetzt" 34.300 Fuß beträgt ... Ich kann dort nicht kreuzen, also werde ich auf FL340 steigen. Die Zeit vergeht und die ideale Reiseflughöhe nimmt zu. Nach einer Weile werde ich bei FL360 besser dran sein. Dieser Punkt tritt nicht auf, wenn das Ideal FL350 passiert; Sie sind 1000 Fuß über der optimalen Höhe weniger effizient als 1000 Fuß darunter. Nehmen wir an, für einfache Mathematik dass der Break-Even-Punkt 500 Fuß über dem Optimum liegt, ist die gleiche Verbrennung (pro Meile) wie 1500 Fuß darunter. Wenn also meine FMC-Optimalhöhe 35.500 beträgt, fordere ich FL 360 an. Und wenn ATC freien Weg hat – kein Gegenverkehr bei FL 350 – werden sie mich bis FL 360 freigeben. Und ein paar Stunden später wiederholt sich dieser Vorgang, wenn ich bereit bin, auf FL380 aufzusteigen.

Was ein Modell betrifft, wenn Sie einen durchschnittlichen Aufstieg von 500 FPM von 340 auf 360 (oder einen anderen Schritt) annehmen, sind das vier Minuten Aufstieg für jeden Schritt, und das ist wahrscheinlich eine ziemlich vernünftige Schätzung. In den meisten Fällen steigt das Flugzeug schneller, aber wenn diese Schritte im Abstand von ein paar Stunden erfolgen, ist der Unterschied zwischen 2,0 oder 3,1 Minuten gegenüber 4 Minuten wirklich signifikant für das Modell? Wenn dies der Fall ist, benötigen Sie weitaus detailliertere Leistungsdaten für bestimmte Flugzeuge, die Sie modellieren, als Ihnen eine Faustregel geben kann. Ich vermute jedoch, dass die Annahme von 4 Minuten (oder etwas weniger) für den Stufenaufstieg zum nächsten geraden (oder ungeraden bei Flügen in Richtung Osten) für die meisten Zwecke wahrscheinlich eine praktikable Annahme ist, die Ihnen eine vernünftige Annäherung gibt welche Flugzeuge typischerweise in einem solchen Szenario brennen.

Danke, in der Tat fasst dies einige der in den Kommentaren diskutierten Punkte zusammen und verdeutlicht sie. Besonders Ihr letzter Absatz ist das, was ich aus dieser Frage herausholen wollte; Die RoC-Anforderung stellt eine Obergrenze für die Zeit dar, um zu einem neuen FL aufzusteigen. Da ich diese Antwort zuerst von Daves Antwort erhalten habe, habe ich seine als akzeptierte Antwort belassen. Sie haben Recht, 2 oder 4 Minuten machen für das Modell keinen Unterschied, aber ohne die Obergrenze von 4 Minuten drückt der Optimierungsalgorithmus den Steigflug in Richtung Lösungen mit sehr kleinen Steigraten, wodurch keine realistischen ATC-konformen Trajektorien modelliert werden.

ATC erfordert nicht ausdrücklich einen Stufenaufstieg. Der einzige Grund, warum sie Sie auf einer niedrigeren Höhe als Ihrer beabsichtigten endgültigen Reiseflughöhe halten würden, wären widersprüchliche Verkehrs- oder Luftraumbeschränkungen. Beispielsweise wird Sie ein Abfluglotse bis zur Spitze seines Sektors freigeben, aber Sie müssen sich an einen mittleren Lotsen wenden, um höher geräumt zu werden.

Die einzige wirkliche Anforderung in Bezug auf die Dauer des Steigflugs ist, dass ATC Sie auffordert, sich zu melden, wenn Sie Ihren Steigflug nicht auf mindestens 500 Fuß/Minute halten können. Wenn Sie melden, dass Sie dies nicht einhalten können, werden Sie möglicherweise ins Level gebracht, aber es ist keine Mindestzeit für Zwischenlevel-Offs erforderlich, bevor Sie die endgültige Reiseflughöhe erreichen.

Meines Wissens nach werden einige Flugzeuge aus Gründen der Treibstoffeffizienz bei bestimmten Gewichten steigen. (und/oder wegen der Steigrate) Stufenklettern aus diesem Grund wäre jedoch nicht vorgeschrieben oder von ATC auferlegt, es wäre eine Richtlinie der Fluggesellschaft oder vom Piloten angefordert.

Okay, dann ist mein Verständnis der Hemisphärenregel wahrscheinlich irgendwie daneben. Ich habe festgestellt, dass man sich nach Sicht- (VFR) oder Instrumentenflugregeln (IFR) an bestimmte Flughöhen entsprechend der Flugrichtung des Flugzeugs halten muss, wenn man sich im kontrollierten Luftraum befindet. Ist das Treppensteigen dann nicht eine logische Konsequenz dieser Regel? Und wenn nicht, könnten Sie erklären, warum diese Regeln (Hemisphärenregel und kontinuierliches Steigen zulassen) nicht widersprüchlich sind?
@Sam - FYI, es ist tatsächlich der magnetische Kurs des Flugzeugs, der die hemisphärischen Regeln bestimmt. (Falls der Kurs an den Wind angepasst ist und Sie 355 krabben, aber 005 driften ...) Ihr Verständnis der hemisphärischen Regeln scheint richtig zu sein, aber ich bin mir nicht sicher, wie sich dies auf das Stufenklettern bezieht. Wenn ich IFR westwärts bei FL 240 einreiche, warum sollte ATC mich auf dem Weg nach oben nivellieren, wenn ich 500 FPM bis zu 240 halten kann? (vorausgesetzt der Verkehr spielt keine Rolle)
Die Steigdauer bezieht sich also im Grunde nur auf die informelle Anforderung, einen minimalen RoC von 500 fpm aufrechtzuerhalten. Ist es nicht seltsam, dass diese Steigbedingungen nicht in einer speziellen Vorschrift konkretisiert sind? Was Ihren letzten Punkt betrifft, scheint mir, dass die Hemisphärenregel mit dem Stufensteigen zusammenhängt, da die "Stufen", auf denen das Flugzeug fliegt, durch die durch diese Regel definierten FLs definiert sind. In der Tat, wenn Sie 500 fpm den ganzen Weg nach oben beibehalten können, müssen Sie sich zwischendurch nicht einpendeln; Das einzige, was einen kontinuierlichen Aufstieg begrenzt, wäre, wie es scheint, das Nichterreichen eines Mindest-RoC.
FYI, die "Anforderung", zu melden, wenn 500 FPM nicht eingehalten werden können, ist tatsächlich im AIM enthalten, daher ist es nicht in dem Sinne regulierend, wie es die CFRs sind. Aber ich verstehe immer noch nicht ganz, wie Sie denken können, dass das Stufensteigen eine logische Konsequenz der Regeln für das hemisphärische Fahren ist. Was ließ Sie zuerst denken, dass Sie sich für einen zufälligen Zeitraum in Intervallen von 2000' einpendeln müssten? Ich nehme an, Sie sind irgendwann in Ihrem Leben in einem Flugzeug geflogen? Hat es das getan?
Ah, jetzt sehe ich, wo ich mich nicht klar ausgedrückt habe. Ich hätte nicht gedacht, dass man beim Klettern in Intervallen von 2000 Fuß anhalten muss. Vielmehr ging ich davon aus, dass Sie aufgrund der Hemisphärenregel während der Kreuzfahrt nicht allmählich (und langsam) steigen dürfen. Aus Sicht der Flugbahnoptimierung wäre dieses allmähliche Steigen beim Verbrennen von Kraftstoff am kraftstoffeffizientesten. Es scheint jedoch, dass dies durch die Anforderung, auf einer bestimmten Flughöhe zu fliegen, gehemmt wird. Was meinen Hintergrund betrifft; Ich bin nicht geflogen, aber als Passagier in einem Flugzeug geflogen und studiere Luftfahrttechnik.
Ok, jetzt verstehe ich dich. Sie müssen sich jedoch irgendwann einpendeln, anstatt einen vollständig optimierten Parabelbogen zu fliegen. Die Ausnahme wäre, wenn Sie ein "Bingo"-Notfallkraftstoffprofil fliegen. Unsere Profile würden uns mit voller Kraft klettern lassen, also einige Höhenmeter, basierend auf der Entfernung zu einer Umleitung, sehr kurze Zeit in der Höhe, dann einen müßigen Abstieg.
Normalerweise wird es in RL so gehandhabt (oc nur, wenn es kein widersprüchliches tfc gibt): Pilot fliegt ab, fordert FL410 an. Wir werden ihn auf FL410 freigeben, ohne eine Ratenbeschränkung zu erlassen. Das bedeutet, dass es uns wirklich egal ist, ob die Durchschnittsrate 1000 fpm oder 50 fpm beträgt. Wenn die Rate sehr niedrig ist, kommt es gelegentlich vor, dass sich das Flugzeug während des Steigflugs ausrichtet (auch in wie FL376). Dies ist ein normaler Vorgang bei der A320-Familie, ohne dass eine Ratenbeschränkung gegeben wird, steigt sie mit einer hohen Rate und pendelt sich dann 10 Sekunden lang ein, bevor sie wieder steigt. Bei Bedarf koordinieren wir das Steigen des Flugzeugs mit dem nächsten Sektor
Wenn es notwendig ist, dass das Flugzeug eine gute Steigrate behält, werden wir das sagen. Zum Beispiel: „UAL123 klettert FL390 mit 500 ft/min oder mehr“. Falls wir wissen, dass das Flugzeug recht gut funktioniert, kann dies gelegentlich auch bis zu 1500 Fuß / min betragen, wenn dies erforderlich ist, um über den Verkehr zu steigen
Wie lange darf eine Steigstrecke in einem Step-Climb-Cruise-Flugsegment gemäß den Vorschriften (FAA/EASA) dauern?
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