空中导航

导航的第一步是决定想去哪里。计划飞行的私人飞行员通常会使用专门为飞行员发布的该地区的航行地图。这张地图将突出描绘受控空域、无线电导航设备和机场，以及对飞行的危害，如山脉、高无线电桅杆等。它还包括足够的地面细节——城镇、道路、林区——以帮助视觉导航。在英国，英国民航局出版了一系列覆盖整个英国的不同比例尺的地图，每年更新一次。这些信息也在发给飞行员的通知中更新。

飞行员将选择一条航线，小心避开飞行不允许的受控空域、限制区、危险区等。选定的路线绘制在地图上，绘制的线称为 轨道。所有后续导航的目的是尽可能精确地跟踪选定的轨迹。有时，飞行员可以选择一条腿跟随地面上清晰可见的特征（如铁路、河流、公路或海岸）的航线。

当飞机在飞行时，它相对于飞行通过的空气体运动；因此，保持精确的地面轨迹并不像看起来那么容易，除非根本没有风——这种情况非常罕见。飞行员必须调整航向以补偿风向对飞机产生的航向偏移，以便跟踪地面轨迹。最初，飞行员将利用气象部门为此提供的预测风向和风速，计算出发前旅程每一段的航向。这些数字通常是准确的，每天更新几次，但是天气的不可预测性意味着飞行员必须做好飞行中进一步调整的准备。通用航空(GA)飞行员通常使用飞行计算机——一种计算尺——或专门设计的电子导航计算机来计算初始航向。

导航的主要工具是磁罗盘。指针或磁卡与磁北对齐，而磁北与真北不重合，所以飞行员也必须考虑到这一点，称为磁偏角。适用于当地的变化也显示在飞行地图上。一旦飞行员计算出所需的实际航向，下一步就是计算每条航段的飞行时间。这对于执行精确的航位推算是必要的。飞行员还需要考虑爬升过程中较慢的初始空速来计算爬升到最高点的时间。对计算下降的点或者飞行员计划开始下降着陆的点也是有帮助的。

飞行时间将取决于飞机期望的巡航速度和风力——顺风将缩短飞行时间，逆风将增加飞行时间。飞行计算机可以帮助飞行员轻松计算这些数据。

不返回点，有时也称为“PNR”，是指飞机只有足够的燃油，加上任何强制性储备，才能返回起飞机场的点。超过这一点，该选项关闭，飞机必须前往其他目的地。或者，对于一个没有机场的大区域，例如海洋，它可以指在此之前可以掉头返回，在此之后它必须继续飞行。同样，等时点，也称为ETP(也称为临界点)，是飞行中继续直线飞行或返回出发机场需要相同时间的点。ETP不依赖燃料，而是依赖风，这给了离开和返回出发机场的地速带来了变化。在零风速条件下，ETP位于两个机场的中间，但实际上它会根据风速和风向而改变。

例如，飞越海洋的飞机需要计算一个发动机不起作用、减压和正常的ETP，可能是沿途的不同点。例如，在一个发动机不工作和减压的情况下，飞机将被迫降低工作高度，这将影响其油耗、巡航速度和地速。因此，每种情况都有不同的ETP。

如果发生紧急情况，如发动机故障，商用飞机不允许在不适合降落的地方运行。ETP的计算是一种规划策略，所以机组人员在紧急情况下总是有“退出”的机会，从而可以安全地转移到他们选择的备用飞机上。

最后一个阶段是记录路线将经过或越过哪些区域，并记录所有要做的事情——与哪个空管单位联系、适当的频率、可视报告点等等。还必须注意将进入哪些压力设定区域，以便飞行员可以询问这些区域的修正海平面气压(气压)。最后，飞行员应该考虑一些替代计划，以防由于某种原因无法飞行——意外的天气条件是最常见的。有时，飞行员可能需要为另一个目的地提交飞行计划，并为此携带足够的燃料。飞行员出发前在地面上能做的工作越多，在空中飞行就越容易。

1.1 仪表飞行准则规划

仪表飞行规则导航(IFR)类似于目视飞行规则(VFR)的飞行计划，除了通常使用特殊的图表显示从一个信标到具有最低安全高度(LSALT)的信标的IFR路线、方位(双向)和为每条路线标记的距离。IFR飞行员可以在其他航线上飞行，但是他们必须自己进行所有这些计算，LSALT计算是最困难的。然后飞行员需要查看天气和在目的地机场着陆的最低规格以及其他要求。飞行员还必须遵守所有规则，包括他们使用特定工具方法的法律能力，这取决于他们最近一次执行该方法的方式。

近年来，严格的信标到信标飞行路径已经开始被基于性能的导航(PBN)技术获得的路径所取代。当操作者为他们的飞机制定飞行计划时，PBN方法鼓励他们评估适用空域内总导航辅助设备的总体准确性、完整性、可用性、连续性和功能性。一旦作出这些决定，操作者就开发出一条最省时、最省油的路线，同时考虑所有适用的安全问题，从而最大限度地提高飞机和空域的整体性能。

根据PBN方法，技术能够随着时间的推移而发展(地面信标成为卫星...)而不需要重新计算底层的飞机操作。此外，用于评估空域中可用的传感器和设备的导航规范可以编目和共享，以便为设备升级决策和世界各种空中导航系统的持续协调提供信息。

一旦在飞行中，飞行员必须努力坚持计划，否则很容易迷路。如果在黑暗中飞行或在毫无特色的地形上飞行，情况尤其如此。这意味着飞行员必须尽可能精确地坚持计算出的航向、高度和速度，除非在目视飞行规则下飞行。目视飞行员必须定期将地面与地图(引航)进行比较，以确保跟踪，尽管通常会计算和计划调整。通常，飞行员会按计划飞行一段时间，直到地面特征容易被识别。如果风向不同于预期，飞行员必须相应地调整航向，但这不是靠猜测，而是靠心理计算——通常使用60分之一规则。例如，中间阶段的2度误差可以通过将航向调整4度来纠正，以另一种方式到达腿末端的位置。这也是重新评估腿部估计时间的一点。一个好的飞行员将会熟练运用各种技术来保持在轨道上。

虽然罗盘是用来确定航向的主要仪器，飞行员通常使用方向指示器，这是一种陀螺驱动的装置，比罗盘稳定得多。罗盘读数将被用来定期校正DI的任何漂移(进动)。只有当飞机直线水平飞行足够长的时间后，罗盘才会显示稳定的读数。

如果飞行员不能完成一段航程——例如天气恶劣，或者能见度低于飞行员视觉允许的最低值，飞行员必须 转移 去另一条路线。由于这是一条没有计划的航段，飞行员必须能够在精神上计算出合适的航向来给出想要的新航线。在飞行中使用飞行计算机通常是不切实际的，所以使用心理技巧来给出粗略和现成的结果。对于小于60°的角度(用60°的分数表示时——例如30°是60°的1/2，正弦30° = 0.5°)，通常假设正弦A = A，这是允许的，也是足够准确的。一种在精神上计算这个的方法是时钟编码。然而，飞行员在飞行转向时必须格外警惕，以保持位置意识。

有些娱乐活动可能是暂时的——比如绕过当地的风暴云。在这种情况下，飞行员可以在给定的一段时间内将航向转过60度。一旦脱离风暴，他就可以向相反的方向返回120度，并朝这个方向飞行相同的时间。这是一个“风星”机动，在没有风的情况下，他将回到原来的轨道上，他的飞行时间增加了一条分流腿的长度。

除了不时校准航向指示器之外，飞行期间不依赖磁罗盘的另一个原因是磁罗盘容易受到飞行条件和磁体系统的其他内部和外部干扰的影响。^[2]

优秀的飞行员使用一切可用的手段来帮助导航。许多通用飞机装有各种导航设备，如自动测向仪（ADF）、惯性导航、罗盘、雷达导航、甚高频全向信标（VOR）和全球导航卫星系统（GNSS）。

ADF使用地面上的非定向信标(NDB)来驱动显示飞机信标方向的显示器。飞行员可以用这个方位在地图上画一条线来显示信标的方位。通过使用第二信标，可以绘制两条线，以将飞机定位在这些线的交点处。这叫做交叉。或者，如果航迹直接在信标上方飞行，飞行员可以使用自动驾驶仪来保持相对于信标的航向，尽管“跟随指针”是不好的做法，特别是在强横风的情况下——飞行员的实际航迹会螺旋地朝向信标，而不是预期的方向。NDB也可能给出错误的读数，因为它们使用非常长的波长，很容易被地面特征和大气层弯曲和反射。在一些导航设备相对较少的国家，NDB仍然被用作一种常见的导航形式。

VOR是一个更加复杂的系统，并且仍然是在那些具有许多导航辅助设备的国家中为根据IFR飞行的飞机建立的主要空中导航系统。在这个系统中，信标发射一个特殊的调制信号，由两个异相的正弦波组成。相位差对应于接收器相对于磁北极(在某些情况下为真北极)的实际方位。结果是接收器可以确定发射站的准确方位。同样，一个十字路口被用来确定位置。许多VOR站也有称为DME(距离测量设备标准)的附加设备，这将允许合适的接收器确定离站的确切距离。与方位一起，允许仅从单个信标确定精确位置。为了方便起见，一些VOR站还传输飞行员可以收听的本地天气信息，这些信息可能是由自动地面观测系统生成的。与DME共存的VOR通常是TACAN的一个组成部分。

在全球导航卫星系统出现之前，在战时所有电子导航设备都关闭的情况下，训练有素的航海家也在军用轰炸机和运输机上使用天体导航。最初，航海家使用一个天体圆顶和普通六分仪，但从20世纪40年代到90年代，使用了更流线型的潜望镜六分仪。 从20世纪70年代开始，飞机使用惯性导航系统，特别是在洲际航线上，直到1983年击落大韩航空007号班机的发生，促使美国政府将全球定位系统用于民用。

最后，可以使用来自例如雷达或多边定位的监视信息从地面监视飞机。ATC然后可以反馈信息给飞行员以帮助确定位置，或者实际上可以告诉飞行员飞机的位置，这取决于飞行员正在接受的ATC服务水平。

全球导航卫星系统在飞机上的使用越来越普遍。全球导航卫星系统提供非常精确的飞机位置、高度、航向和地速信息。 GNSS为GA飞行员提供了大型RNAV飞机的导航精度。最近，许多机场都采用了全球导航卫星系统仪器。全球导航卫星系统方法包括覆盖现有精密和非精密方法或独立的全球导航卫星系统方法。决策高度最低的方法通常要求全球导航卫星系统通过第二个系统(例如联邦航空局的广域增强系统(WAAS)系统)来增强。

民用飞行导航员(一个主要是冗余的空勤人员职位，也称为“空中导航员”或“飞行导航员”)被用在老式飞机上，通常是在1910年代末至1970年代。由两名导航机组成员组成，负责旅行导航，包括航位推算和天体导航。当旅行飞越海洋或其他原本没有无线电导航设备的大片水域时，这一点尤为重要。(现在卫星覆盖全球)。随着复杂的电子系统和全球导航卫星系统上线，导航员的职位被中替代，其职能由持有双重执照的飞行员承担，后来由该航班的主要飞行员(机长和一等兵)承担，导致商业航班空勤人员职位的数量减少。由于将电子导航系统安装到机长和副驾驶的仪表板上相对简单，导航员在商业航空(但不一定是军用航空)中的地位变得多余。(战时，一些国家要求他们的空军在没有导航设备的情况下飞行，因此仍然需要导航员的位置)。到20世纪80年代初，大多数民用航空导航员已经退休或被解雇。^[3]