双面尺读数与计算(E6B领航计算尺的使用方法1)

资讯 | 2023-01-22| 1

领航计算尺是一种用于航空的圆形计算尺,国内又称飞行计算尺或飞行计算机,常见的有E6B型和CR系列。本人将分两篇分别为大家详细讲解E6B计算面和风面的使用,本文为计算面的使用方法。

1.概述

领航计算尺主要被用于飞行计划的制作,帮助计算燃油消耗、航行速度三角形、航行时间以及在不同计量单位之间进行转换等。在空中,可以用来计算地面速度,估计燃油消耗量和更新预达时间。

虽然现在的航空电子设备和机载数字计算机计算精度很高,而且计算时间极短,但飞行员仍需要知道如何通过自己计算所需数据,以便理解电子计算机背后的计算逻辑。虽然领航计算尺主要用于飞行训练中,但是国外仍然有许多专业飞行员携带和使用领航计算尺,以便在机载设备故障时,帮助快速计算所需数据。

领航计算尺分为计算面和风面,图形如下:

双面尺读数与计算(E6B领航计算尺的使用方法1)插图

(图1:计算尺的正反面)

2.计算原理

领航计算尺其实是圆形滑尺,其由两个同心圆形标尺组成,它们可以滑动以匹配相对标尺上的不同值。我们先来看一下计算面内外圈标尺的图片,以增加您对计算尺的认识:

双面尺读数与计算(E6B领航计算尺的使用方法1)插图1

(图2:外圈)

双面尺读数与计算(E6B领航计算尺的使用方法1)插图2

(图3:内圈)

(图4:内外圈的组合)

滑尺主要用来进行乘除计算,为方便理解,我们把圆形滑尺拉直进行讲解:

(图5:直滑尺)

乘法:

例1 通过计算尺求4乘2?

把滑尺上面的直尺向右移动,使上面的1对准下面的2(因为乘的是2),则此时下方滑尺的数值都是对应上方数字的两倍,如下图所示:

图6

在图6上方直尺找到数字4

检查数字4下方刻度上对应的数字:8,即4×2=8

除法:

除法的原理与乘法类似,变化的仅仅是读尺的方式。

例2 通过计算尺求9除3?

把滑尺上面的直尺向右移动,使上面的1对准下面的3(因为除的是3),则此时下方滑尺的数值都是对应上方数字的3倍,如下图所示:

在图下方直尺找到数字9

检查数字9上方刻度上对应的数字:3,即9÷3=3

利用这样的计算规则,实际上可以执行任何基本的数学运算,比如平方与开方。

平方:

平方实际上也是乘法,即某个数乘以它本身。我们以下面两个例子进行讲解:

例3 通过计算尺求3的平方?

把上方直尺向右移动,使数字1下方对应的数字为3(因为求的是3的平方),则此时上方直尺数字3下方对应的数字即为3的平方,如下图所示,为数字9:

例4 通过计算尺求2的平方?

把上方直尺向右移动,使数字1下方对应的数字为2(因为求的是2的平方),则此时上方直尺数字2下方对应的数字即为2的平方,如下图所示,为数字4:

开方:

根据平方的原理逆推可知,开方的原理为:先在下方直尺找到要开方的数字,假设为X。然后将上方直尺向右移动,使上方的数字1所对应的数字与所X对应上方的数值一样,此时X上方对应的数字即为X的开方值。

例5 通过计算尺求9的开方值?

在下方直尺找到数字9

将上方直尺右移,直到上方的1和下方的9对应的数字一样,如图所示,都为3,则9的开方为3(暂且不考虑正负号)

如何进行较大数值的计算:

我们仍以上图滑尺为例,滑尺上的数值虽然标注的是1、2、3、4、5、6......,但是这些数值也可以按比例看成10、20、30、40、50、60.....,同样也可以看成0.1、0.2、0.3、0.4、0.5.....,读值时考虑到比例变化或小数点位置即可。

以上即为领航计算尺使用的主要原理,下面我们来看看具体计算面的使用方法。

3.计算面

计算面主要用于单位换算和其它数学计算,不同类型的领航尺或许具体功能不同,但使用方法大同小异。

下面我们将分别介绍以下几个常见功能或用法:

  • 乘除计算
  • 距离转换
  • 体积转换
  • 相对密度
  • 时间转换
  • 速度转换
  • 燃油计算
  • 空速计算
  • 马赫数与声速的计算
  • 高度计算

认识计算面

计算面由两个同心圆尺组成,数值由10开始,经过一圈到10结束。这种尺也称为对数尺:其数值是根据对数函数标注的,间隔在宽度上沿顺时针方向逐渐减小。注意,外部刻度是固定的,而内部刻度可以绕中心旋转。如下方视频所示:

点击蓝色字体:视频链接

在内部标尺上还有两个指数:

第一个指数为时间指数:是一个黑色三角形和黑色矩形的组合,内部标有“60 RATE”,意思为60:1,意义:内圈上每60个数代表60分钟。

06 举例说明,60:1的意义。

如上图红色弧线,当外圈数字单位为分钟,则:

70代表70分钟,等于1h10min,在70下方标写1:10;80代表80分钟,等于1h20min,在80下方标写1:20;因此当黑色三角(60)代表60min时,60RATE则代表1:00(即1h);

60RATE还常被用来计算各种速率,比如飞行速度,燃油消耗速度等。比如,当表示速度,单位为节时,若60RATE对准100,则表示100kt。下面的内容将会涉及到,更方便理解。

注意:当黑色三角(60)代表600分钟,即60RATE为10h时,如果继续往下计算,70应为700min,70下方的1:10并不代表11h,因为700min等于11h40min。部分厂商生产的计算尺时间会标写到36:00(如下图所示),甚至更大,本文使用的计算尺仅仅标写到9:00。

第二个指数为数字“10”,放在一个黑色矩形内,被称为“十进制指数”。

举例说明:如上图所示,当内圈10对应外圈的12时,则外圈的数子均为内圈数字的1.2倍;当外圈数字12扩大10倍表示120时,则外圈的数子均为内圈数字的12倍。

计算尺的内部还有三个小的窗口,分别如下:

(上窗口:密度高度 下窗口:压力高度与外界温度)

(压力高度与外界温度)

密度高度窗口下方的压力高度与外界温度窗口经过旋转,可转到马赫数指数箭头,如下图所示:

乘法和除法:

这里我们以本文提供的E6B为例,给大家讲解一下飞行计算尺乘除的使用。

07计算33×1.5:

1、先在计算面的内标尺上找到数字10,使其对准外标尺的33。

2、然后在内标尺上找到15,此时15对应的外标尺数值就是33×1.5的结果,为49.5。

3、因为计算结果应该在100以内且大于33,所以这里我们以49.5为计算结果,而不是495或者4.95。

08 计算48÷1.2

1、首先把内标尺的12对准外标尺的48。

2、在内标尺上找到数字10,此时10对应的外标尺数字就是48除12的结果,为4。

3、因为计算结果应该在十位数以内,所以为4,而不是40或0.4。

01练习

a.40×27.5=?

b.63×22=?

c.42/4=?

d.4.5×36÷3=?

答案:

a.40×27.5=1100

b.63×22=1386或1390(选择题选最接近计算结果的选项)

c.42/4=10.5

d.4.5×36÷3=54

以上答案或许需要估算,因此请不要太纠结是否十分精确。

距离计算:

计算,当地速为150kt,距离为245NM时,求飞行时间?

1、首先把“60RATE”对准外标尺的150,表示每小时飞行150NM,即150kt。

2、在外标尺上找到245,表示245NM,然后在最内圈的时间刻度标尺上找到245对应的值,如图所示,约为1:38,即1小时38分。

若燃油续航时间为4.5h,地速为130kt,求飞机最多还能飞多远?

1、首先把“60RATE”对准外标尺的130,表示每小时飞行130NM,即130kt。

2、在时间刻度标尺上找到4:30,其对准的最外圈数值即为最远飞行距离,为585NM。

假设飞行时间为14min,飞行距离为28NM,求飞行速度?

1、先把内圈的14(因为没有超过1小时,所以不需要用最内圈的时间刻度尺)对准外圈的28。

2、找到内圈的"60RATE",其对应的外圈值即为所求速度,为120kt。

单位换算

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距离转换:

常见的距离换算为海里--英里--千米:

在计算尺的外标尺上标有NAUT、STAT、KM,如下图所示:(NAUT就是海里NM)

1、90NM等于多少STAT(英里)和KM?

把内圈的90对准NAUT,则此时外圈的STAT和KM分别对应的内圈值即为所求,如下图所示:

(90NM=103.5STAT=166KM,估值)

美式加仑(US.GAL)与英式加仑(IMP.GAL)的转换:

2、70美式加仑等于多少英式加仑呢?(曾经因为忘记油量换算的事,出过空难)

把内外圈的英式加仑符号和美式加仑符号相对,如下图所示:

上图中,因为美式加仑在外侧,所以我们在外圈标尺找到70,代表70美式加仑,其对应的内圈值即为所求,为58.5英式加仑,如下图所示:

质量转换

平均来讲每美式加仑航空汽油重量为6磅,在用飞行计算尺计算燃油重量时可以用内圈的US.GAL对准外圈的FUEL LBS,然后在外圈上读取燃油重量。

3、计算32美式加仑燃油的重量?

首先对齐内圈的US.GAL和外圈的FUEL LBS的箭头。

然后在内圈找到32,其对应的值即为燃油重量,为192磅。

以英式加仑为体积单位时,其重量计算方法与美式加仑相同。

升(L)与美式加仑(US.GAL)、磅(LBS)与千克(KG)、英尺(FT)与米(m)的转换原理都与美式加仑与磅的方法一样。都是使两个单位在内外圈的箭头对准,然后读取相应的数值。

这里我们以英尺与米的转换为例,进行再一次的讲解:

4、30英尺等于多少米?

使内圈的米m箭头,对准外圈的英尺FT箭头。

在外圈找到30,其对应的内圈数字即为所求,为9.15米(注意虽然读值的91.5,但是由于结果应该在10左右,所以是9.15米),如图所示:

燃油计算

燃油的计算类似速度-距离-时间的计算。公式为:

燃油消耗量=燃油消耗率×时间

5、假设飞行时间为3h,燃油消耗率为9GPH(gallons/hour),求燃油消耗量?

先把“60RATE”对准外圈的90。

在时间刻度尺上找到3:00,其对应的最外圈数值即为燃油消耗量,27加仑。

6、假设飞行时间为3h,燃油消耗量为27加仑,求燃油消耗率?

先把3:00对准外圈的27。

此时“60RATE”对应的外圈值即为燃油消耗率,9GPH。

真空速和密度高度窗口的使用方法:

空气密度影响空速指示器的指示和飞机的性能。

密度高度:飞机实际所在位置的密度在标准大气中对应的高度值。飞行员可以通过对非标准温度下的气压高度进行校正,得到密度高度。

密度高度的窗口如下图所示,其数值范围从-10到45,由于每个刻度代表1000ft,所以高度范围为-10000ft到45000ft。

点击蓝字:视频链接

密度高度窗口下方是外界温度(OAT)窗口,其上方的刻度表示温度,范围从 50到-70度,下方的刻度表示压力高度,范围从-2(-2000ft)到50(50000ft)。

点击蓝字:视频链接

7、假设飞机的指示空速IAS=150kt,外界温度OAT=-20℃,压力高度为6000ft,求飞机的真空速TAS和密度高度?

首先使用温度刻度窗口,使-20℃对准6000ft(在压力刻度尺上为“6”),此时密度窗口中间的值就是密度高度,注意这里为估值,约为3.15,因此密度高度约为3150英尺。

然后我们在内刻度尺上找到15(代表150kt),其对应的外刻度值即为所求,即真空速约为157kt,如下图所示:

高度修正

高度修正所使用的窗口是另外一个温度压力窗口,其也是由上下两个刻度组成,上刻度尺为温度刻度,范围从-60到 50;下刻度尺为压力高度刻度,范围从-2(-2000英尺)到30(30000英尺)。

由于温度会影响空气密度,因此温度变化会影响高度计的指示。指示高度指的是从高度表直接读取的高度值。修正高度被用来修正非标准温度和压力下的指示高度。通过飞行计算尺可计算修正高度。

内部刻度尺上标写“CAL ALT”,表示校正高度。

外部刻度尺上标写“TRUE ALT”,表示真实(接近校正)高度。

8、假设外界温度OAT= 20℃,压力高度为9000ft,指示高度为10500ft,求真实高度?

在左侧温度压力窗口,使 20℃对准9(9000ft)。

在内部刻度尺找到指示高度10500ft,其对应的外部刻度尺的值为11.4,因为数值应在10000左右,因此读值为11400ft,如下所示:

9、假设外界温度OAT=-20℃,压力高度为10500ft,指示高度为1000ft,站点高度为5000ft, 求飞机的真实高度?

因为有站点高度(一般是机场高度),所以从MSL(平均海平面)到站点的这一段高度是确定的,不需要修正,因此仅仅需要修正的是从站点高度到飞机指示高度的这一段高度。即5000ft(站点高度)到10000ft(飞机压力高度)之间的差值5000ft。

首先使-20℃对准10.5(10500ft)。

然后在内部刻度尺上找到50(差值5000ft),其对应的外部刻度为47.5(4750ft),

5000 4750=9750ft,因此真实高度为9750ft。

注意:我们这里所计算的真高实际上是校正高度,只是比较接近真高而已,因此一些飞行计算尺厂商直接在外圈把校正高度改为真高,比如我们图中所使用的计算尺就是如此。有站点高度时,所得的真实高度更加准确,因为所需修正的高度值变小了。

3°爬升角对于的爬升率:

FAA根据飞机的性能,以ft/mile建立了飞机的爬升和下降要求,而不是以ft/min。对于任何飞机而言,以300ft/mile爬升时,对应的爬升角都是3°。利用飞行计算尺可以计算不同地速的飞机以3°爬升角爬升时,其所对应的爬升率。

10、假设飞机地速是90kt,爬升角为3°,求爬升率?

使内圈的“60RATE”对准90。

在内圈找到30(代表300ft/min),其对应的外圈值即为所求,为450ft/min。

11、假设飞机地速为270kt,爬升角为3°,求爬升率?

使内圈的“60RATE”对准270。

在内圈找到30(代表300ft/min),其对应的外圈值即为所求,约为1357ft/min。

温度转换

学习飞行的过程,你或许会经常遇到摄氏度℃与华氏温度°F的转换,虽然有公式可以利用,但是如果你会利用飞行计算尺,你可以直接读出。

在飞行计算尺的下方有这样一个弧形,利用它可以直接进行温度的转换:

注意:这并不是一个滑尺,上下两个刻度的对应是固定的。

如下图所示:10℃=50°F,30℃=86°F

航线修正

在稳定的气流中,如果没有设置正确的航向,飞机很有可能偏离原来的航线。利用飞行计算尺机翼帮助飞行员计算需要改变多少航向,以平行或者重新加入到原来的航线。

(计算面直尺)

在计算面的直尺上我们可以找到航线修正的原理(直尺的上方),如下:(黑色三角代表“60RATE”)

12、假设从飞行员起飞后,在飞行200NM时发现受风的影响向右偏离原来的航线10NM,还有110NM到达目的地,求飞行员需要向左修正航向多少度才能保持固定航向飞行到目的地?

首先使外标尺上的10(10NM)对准内标尺上的20(已经的200NM),此时“60RATE”对应的值约为2.93°,即飞行员向左修正2.93°后能与原来的航线平行飞行。

首先使外标尺上的10(10NM)对准内标尺上的11(还需要飞的110NM),此时“60RATE”对应的值约为5.44°,即飞行员再向左修正5.44°后能正好到达目的地。

因此飞行员在现在的航向上需要修正2.93 5.44=8.37°才能以稳定的航向到达目的地。

侧风表的使用

计算面的直尺下方有两个用来了解风量的表,如下所示:

我们先来看一下第一个风分量网格的使用方法:

13、假设40kt的风从机头右侧60度吹来,求头风与侧风量。

先找到60°直线与40kt弧线的交点B,然后从交点A往左侧头风风量线做垂线交于点C,往下做垂线交于点D。C、D对应的值分别为头风与侧风的风量。如下图所示,头风为20kt,侧风为35kt。

第二个风分量表实际上与第一张类似,对于已给的数值更易于读值,但是未给出的数值则需要差分估算。表格最上方为风向与真航向的夹角,最左侧为风速。其内部单元格的左上角为头风风量,右下角为侧风风量。如下图所示:

END

下篇文章将进行风面的介绍,并在微信公众号(飞行大家谈)上分享给大家我文中所用的电子领航计算尺,为了这个电子领航计算尺前前后后熬过十几个夜,为了不错过我的分享,请您先关注我吧

创作不易,熬了三四个晚上才写完这篇文章,如果您觉得不错,求关注,求转发,求评论!让更多的人看到我的文章,谢谢!

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