Под навигационным комплексом понимают совокупность бортовых измерительных средств и вычислителей, позволяющих определять местоположение и скорость самолета (судна) относительно Земли. Ни один из существующих навигационных измерителей не может полностью решить эти задачи, так как каждый из них в отдельности не обеспечивает необходимой точности, помехозащищенности или надежности.

Задачи, решаемые навигационным комплексом, многообразны. Среди них одной из важнейших является счисление пути, обеспечивающее непрерывное измерение координаты объекта. Основным недостатком систем счисления является ухудшение точности определения координат с увеличением времени работы.

Поэтому для получения требуемой точности счислимые координаты необходимо непрерывно или периодически корректировать на основании информации, поступающей от радиотехнических измерителей, т. е. осуществлять комплексную обработку данных.

Структурная схема типового навигационного комплекса самолета приведена на рис. 22.20 . Основу этого комплекса составляет инерциальная навигационная система (ИНС) на гиростабилизированной платформе. Она измеряет как угловое положение самолета (углы крена, тангажа, рыскания и их производные), так и составляющие ускорения и скорости. Скорость самолета измеряется также с помощью ДИСС и датчика воздушной скорости, входящего в состав системы воздушных сигналов (СВС). В качестве вспомогательного измерителя курса используется система курсовертикали (СКВ). Высота и скорость ее изменения измеряются с помощью радиовысотомеров (РВ). Сигналы этих устройств обрабатываются в вычислительном устройстве, являющемся частью распределенной бортовой вычислительной системы. В качестве систем коррекции координат местоположения самолета используются данные радиотехнических систем ближней РСБН) и дальней (РСДН) навигации (таких, как «Омега», «Лоран-С» или системы с использованием ИСЗ), бортовых РЛС,корреляционно-экстремальных систем, а также данные, получаемые с выхода других измерителей, например астрономических ориентиров, оптических или электроннооптических визиров.

В навигационных комплексах с более высокой степенью интеграции оборудования используются обратные связи (показаны на рис. 22.20 пунктирными линиями). За счет этих связей обеспечиваются коррекция положения гироплатформы ИНС, предварительная настройка ДИСС по данным датчика воздушной скорости или ИНС, установка визиров в предполагаемое местоположение ориентиров и т. п. Так как системы, входящие в навигационный комплекс, определяют навигационные параметры в собственной системе координат, в алгоритмах навигационного вычислительного устройства предусмотрена процедура пересчета данных этих систем в основную систему координат, в которой осуществляется счисление пути.

Навигационный комплекс является составной частью пилотажно-навигационного комплекса (ПНК), который включает в себя также систему автоматического управления самолетом и систему индикации и отображения пилотажно-навигационной информации. ПНК предназначен для навигации и пилотирования самолета на всех этапах полета. В круг задач, решаемых ПНК, помимо непрерывного определения координат местоположения самолета, счисления пути и его коррекции входят программирование маршрута полета, вычисление и передача в САУ управляющих сигналов, выдача информации системам отображения и индикации, автоматический контроль исправности бортовых устройств и систем ПНК, а также автоматическая стабилизация и управление самолетом во всех режимах полета.

Навигационные комплексы морских судов имеют схожую структуру. На рис. 22.21 приведена структурная схема интегрированного навигационного комплекса «Data Bridge» норвежской фирмы «Norcontrol», предназначенного для автоматизации судовождения и предотвращения столкновений. Счисление пути в этом комплексе осуществляется по данным лага и гирокомпаса. В качестве систем коррекции координат местоположения используются навигационные системы Декка (непрерывная коррекция в условиях прибрежного плавания), «Омега», «Лоран-С», а также спутниковая навигационная система «Транзит».

В бортовой ЭВМ реализуются соответствующие алгоритмы преобразования координат и комплексной обработки информации всех навигационных датчиков, а также вырабатываются необходимые сигналы для систем автоматического управления движением судна и системы индикации и отображения обстановки в районе плавания. В систему индикации вводится и радиолокационное изображение, полученное судовой РЛС.

Запишите векторно-матричное уравнение линейного формирующего фильтра, моделирующего траекторию подвижного объекта, и изобразите его структурную схему.

Каким образом можно описать маневрирование движущихся объектов?

В каких случаях уравнение измерений объекта будет линейным?

Когда для решения задачи фильтрации можно воспользоваться результатами теории оценок параметров?

По аналогии с уравнениями (22.21), (22.22) получите уравнение оценки параметров квадратичной траектории и изобразите структурную схему соответствующего нерекуррентного фильтра.

Что представляет собой эффект расходимости оценок в рекуррентных фильтрах и какими способами его можно предотвратить?

Пользуясь выражениями (22.45), (22.46), найдите переходную матрицу дискретной системы при условии, что соответствующая непрерывная система имеет матрицу

Запишите выражение для корреляционной матрицы ошибок фильтрации для расширенной системы, описываемой уравнениями (22.52), (22.53).

Укажите основное условие, при выполнении которого комплексирование двух измерительных систем эффективно.

В чем заключается принцип инвариантности при комплексировании и как он реализуется при использовании программных методов обработки?

Знание некоторых принципов легко возмещает незнание некоторых фактов

К. Гельвеций

Что такое Аэронавигация?

ответ

Современный термин «аэронавигация», рассматриваемый в узком смысле, имеет два взаимосвязанных значения:

• некий протекающий в реальности процесс или деятельность людей по достижению определенной цели;
  • Аэронавигация – управление траекторией движения ВС, осуществляемое экипажем в полете . Процесс аэронавигации включает в себя решение трех основных задач:
    • формирование (выбор) заданной траектории;
    • определение местоположения ВС в пространстве и параметров его движения;
    • формирование навигационного решения (управляющих воздействий для вывода ВС на заданную траекторию);
• наука или учебная дисциплина, изучающая эту деятельность.
  • Аэронавигация как наука и учебная дисциплина. Аэронавигация – прикладная наука о точном, надежном и безопасном вождении ВС из одной точки в другую, о методах применения технических средств навигации.

С какими книгами по аэронавигации лучше ознакомиться для начала?

ответ

Какие приборы обеспечивают процессы аэронавигации в самолёте?

ответ

• Состав приборов может быть различным, в зависимости от типа ЛА и эпохи его применения. Совокупность таких приборов называют пилотажно-навигационным комплексом (ПНК). Технические средства аэронавигации разделяются на следующие группы:
• Геотехнические средства . Это средства, принцип действия которых основан на использовании физических полей Земли (магнитного , гравитационного, поля атмосферного давления), либо использовании общих физических законов и свойств (например, свойства инерции). К этой большой и самой древней группе относятся барометрические высотомеры, магнитные и гироскопические компасы , механические часы, инерциальные навигационные системы (ИНС) и т.п.
• Радиотехнические средства . В настоящее время представляют собой самую большую и самую важную группу средств, являющихся в современной аэронавигации основными для определения как координат ВС , так и направления его движения. Они основаны на излучении и приеме радиоволн бортовыми и наземными радиотехническими устройствами, измерении параметров радиосигнала, который и несет навигационную информацию. В состав этих средств входят радиокомпасы , системы РСБН , VOR , DME , ДИСС и другие.
• Астрономические средства . Методы определения местоположения и курса корабля с помощью небесных светил (Солнца, Луны и звезд) использовались еще Колумбом и Магелланом. С появлением авиации они были перенесены и в аэронавигационную практику, разумеется, при использовании специально сконструированных для этого технических средств – астрокомпасов , секстантов и ориентаторов. Однако точность астрономических средств была низка, а время, необходимое для определения с их помощью навигационных параметров, достаточно велико, поэтому с появлением более точных и удобных радиотехнических средств астрономические средства оказались за рамками штатного оборудования гражданских ВС , оставаясь лишь на самолетах, выполняющих полеты в полярных районах.
• Светотехнические средства . Когда-то, на заре авиации, световые маяки, наподобие морских маяков, устанавливали на аэродромах с тем, чтобы ночью пилот издалека смог его увидеть и выйти на аэродром. По мере того, как полеты все больше стали проходить по приборам и в сложных метеоусловиях, такая практика стала сокращаться. В настоящее время светотехнические средства используются главным образом при заходе на посадку. Различные системы светотехнического оборудования позволяют экипажу на конечном этапе захода обнаружить взлетно-посадочную полосу (ВПП) и определить положение ВС относительно нее.

Как разобраться с высотой, давлением, QNE , QFE , QNH и прочим?

ответ

• Читаем статью Сергея Сумарокова "Альтиметр 2992 "

Где взять маршрут для составления плана полёта?

ответ

Трассы прокладывают наиболее оптимальными путями, стараясь при этом обеспечивать кратчайшие маршруты между аэропортами, и одновременно учитывая необходимость обхода запретных зон (испытательные аэродромы, зоны полетов ВВС, полигоны и т.д.). При этом маршруты проложенные по участкам этих трасс, по возможности приближают к ортодромическим . Трассы перечисляются в специальных сборниках, например Перечень воздушных трасс РФ . В сборниках трасса обозначается списком последовательно перечисленных ППМ . В качестве ППМ используются радиомаяки (VOR , NDB) или просто именованные точки с фиксированными координатами. В графическом представлении трассы нанесены на радионавигационные карты (РНК).

Очень удобный и наглядный сайт для составления маршрутов skyvector.com

• Если хотите реализм, нужно пользоваться готовыми маршрутами. Например,
• Маршруты для СНГ на infogate.matfmc.ru
  • имеется аналогичная, но немного устаревшая база -
• Можно составить самостоятельно по РНК или Перечням воздушных трасс
• Skyvector.com - очень удобный интерфейс для самостоятельного составления маршрута или анализа существующих трасс
• Для генерации виртуальных маршрутов существуют специализированные сайты, например:
  • SimBrief обзор на сайт
  • Отображение готовых маршрутов на карте

• Загляните ещё на эти сайты:

В общем случае маршрут выглядит так: UUEE SID AR CORR2 BG R805 TU G723 RATIN UN869 VTB UL999 KURPI STAR UMMS

Убираем коды аэропортов вылета и прилета (Шереметьево, Минск) , слова SID и STAR обозначающие схемы выхода и захода. Также следует учесть что если между двумя точками отсутствует трасса и данный участок пролегает напрямую (что очень часто встречается), он обозначается знаком DCT.

AR CORR2 BG R805 TU G723 RATIN UN869 VTB UL999 KURPI, где AR, BG, ТU, RATIN, VTB и KURPI - ППМ . Между ними обозначены используемые трассы.

Что такое схемы захода, Jeppessen, SID, STAR и как этим пользоваться?

ответ

Если Вы собираетесь занять к точке завершения снижения определённый эшелон , то вертикальную скорость (Vверт ) определяем через три переменные:

• путевая скорость (W );
• высота, которую надо "потерять" (Н );
• дистанция, на которой будет выполняться снижение.

Как научиться применять РСБН и НАС-1

ответ

Проблемы с РСБН Ан-24РВ Samdim

ответ

Возможные проблемы с РСБН для этого самолёта собраны в Ан-24 FAQ

Основные навигационные параметры в англоязычной терминологии

ответ

• True North - North Pole, the vertical axis of sectional charts, meridians
• Magnetic North - Magnetic Pole, earth"s magnetic lines of force affecting the compass.
• Variation - angular difference between true north and magnetic north. The angle may be to the east or west side of north. Eastern variation is subtracted from true north (Everywhere west of Chicago) and western variation (Everywhere east of Chicago) is added to obtain magnetic course. East is least and West is best: memory aid for whether to add or subtract variation. West of Chicago it is always subtracted.
• Isogonic lines - Magenta dashed lines on sectional showing variation. VOR roses have variation applied so that variation can be determined by measuring the angle of the North arrow on the rose from a vertical line.
• Deviation - Compass error. A compass card in the airplane tells the amount of error to be applied to magnetic course to obtain compass course. Make a copy to keep at home for planning purposes.
• True Course - The line drawn on the map. Draw multiple lines with spaces //// from airport center to airport center. Multiple lines permit chart features to be read.
• Magnetic Course - True Course (TC) +/- variation = Magnetic Course. Put Magnetic Course on sectional for use while flying. This course determines hemispheric direction for correct altitude over 3000" AGL.
• Compass Course - Magnetic Course minus deviation gives Compass Course. The difference is usually only a few degrees.
• Course - A route which has no wind correction applied
• Heading - a route on which wind correction has been applied to a course.
• True Heading - angular difference from true course, the line on the chart, caused by the calculated wind correction angle (WCA ).
• Magnetic Heading - angular difference from magnetic course caused by wind correction angle; also, obtained by applying variation to true heading.
• Compass Heading - angular difference from compass course caused by wind correction angle; also, obtained by applying deviation to magnetic heading. If wind is AS computed, this is the direction you fly.
• True airspeed - Indicated airspeed corrected for pressure, temperature, and instrument error. This is found in the aircraft manual. Cessna is overly optimistic in its figures.
• Ground speed - actual speed over the ground. This is the speed on which you base your ETA"s
• Wind Correction angle - angular correction in aircraft heading required to compensate for drift caused by wind. Correctly computed it will allow the aircraft to track the line drawn on the chart.
• Indicated altitude - Altimeter reading with Kollsman window set for local pressure and corrected for instrument error.
• Pressure altitude - altimeter reading with Kollsman window set for 29.92. Used for density altitude and true airspeed computations.) Temperature is not used in determining pressure altitude.
• True Altitude - distance above datum plane of sea level
• Density Altitude - Pressure altitude corrected for temperature. This is the altitude that determines aircraft performance.

В симуляторе неправильно отображается... (день, ночь, время, Луна, звёзды, освещение дорог)

• смена дня и ночи
  • на обсуждения корректной смены дня, ночи, времени...

• • И если хотите реализма, никогда не ставьте никаких FS RealTime, TzFiles и пр. Симулятор отображает движение светил и освещённость по реальным астрономическим законам. Вот, например,

• время
  • Реалистичные бортовые часы . В частности, не переключаются самопроизвольно по часовым поясам.
• смена фаз Луны
  • RealMoon HD Реалистичные текстуры Луны (FS2004 , FSX)
  • на сайт
• звёздное небо
  • Читаем статью "Навигационные светила ". В конце приведены ссылки помогающие сделать реалистичный вид звёздного неба в FS2004. Это производится заменой файла stars.dat.

Intensity = 230 NumStars = 400 Constellations = 0

• дороги ночью светятся

Находим у себя файлы по этому пути: Твой диск:\Твоя папка сима\Scenery\World\texture\

Поиск по параметрам

Все типы

Все разделы

Все подразделы

Все варианты

От до

От до

Сбросить

Вернуться к форме поиска

Системы самолета. Школа Пилотов

Самые важные приборы находятся прямо перед пилотом , позволяя ему даже в сложных метеорологических условиях, когда видимость ограничена, получать всю информацию о пространственном положении самолета, параметрах систем.

Слева (справа у 2го пилота) находится Outboard Display Unit или внешний (ближний к борту кабины) дисплей . Этот прибор отображает наиболее важные параметры полета.

На самом верху на дисплее находится очень важная строка - FMA или Flight Mode Annunciations - отображение режимов полета. Левая клеточка служит для отображения режимов работы автомата тяги, средняя - горизонтальной навигации и правая - вертикальной. На картинке мы видим, что двигатели работают на номинале (N1), LNAV в середине показывает, что полет происходит под управлением FMC - Flight Management Computera, бортового компьютера, VNAV SPD означает также, что набором высоты также управляет FMC

Ниже буквы CMD означают, что автопилот подключен.

Слева находится указатель воздушной скорости, сверху над шкалой показана заданная скорость, до которой самолет в настоящий момент разгоняется (на что указывает фиолетовый треугольник заданной скорости и вертикальная зеленая стрелка тренда разгона, которая направлена вверх)

Справа сверху видна заданная высота в 6000 футов и текущая высота между 4600 и 4620 футов, внизу индикатор STD означает, что отсчет высоты происходит по стандартному давлению (или 1013,2 Hpa)

Еще правее виден вариометр - прибор, показывающий вертикальную скорость. В настоящий момент он показывает вертикальную скорость набора высоты в 1800 футов в минуту.

В центре прибора схематически показано пространственное положение самолета, сверху виден указатель крена, который в настоящий момент показывает крен влево (указатель сверху движется обратно крену - крен влево - указатель вправо) около 2х градусов (самолет в левом развороте), в центре видно значение тангажа - то-есть угла оси самолета относительно горизонта (составляет +9 градусов в настоящий момент).

Фиолетовые стрелки, которые образуют крест, называются FD - Flight Directors, они показывают заданное направление полета. Правило, которое действует в полете - директора должны быть в центре (образовывать крест). Либо, если пилот не следует указаниям директоров, они должны быть выключены, в случае визуального полета например.

В самой нижней части прибора показан курс, которым следует самолет и справа фиолетовый указатель показывает заданный курс, на который самолет будет поворачивать

Второй важный дисплей - навигационный, который дает пилоту полную информацию о том, где самолет находится и, что возможно даже более важно, где он будет находится через некотрое время. Итак сверху вниз - слева видим значения скорости, уже знакомую нам GS 259 узлов и TAS, или True Air Speed - истинная воздушная скорость 269 узлов. Первая скорость - это скорость перемещения самолета относительно земной поверхности, самая нужная скорость в навигации. Вторая скорость в основном нужна для того, чтобы гордо сказать - наш самолет летит со скоростью 900км/ч..... потому что данная скорость гораздо менее важна для навигации. Ниже этих двух скоростей видим стрелочку, показывающую направление ветра, ветер нынче 293 градуса 13 узлов.

Слева видна пунктирная линия - это продолженная линия с взлетно-посадочной полосы, с которой только что мы взлетели.

В верхней части прибора видим курс, которым летит наш самолет и пометку MAG - курс магнитный. В высоких широтах система ведет отсчет истинного курса, поскольку магнитный полюс Земли не совпадает с географическим и самолет летал бы кругами, если бы в высоких широтах мы продолжали использовать магнитный курс.

Справа вверху мы видим название следующей навигационной точки, время прибытия в нее (в UTC или GMT - всемирное время) и расстояние до нее в милях.

2,5 означает масштаб в милях - масштаб и внешний вид карты можно изменять с целью решения навигационных задач (об этом чуть позднее). Обычно у пилотирующего самолет пилота на этапах взлета и посадки масштаб небольшой, это обусловлено тем, что он активно решает тактические задачи, и ему необходимо видеть как можно больше деталей.

Оранжевый сдвоенный треугольник показывает положение задатчика курса, такой-же маркер мы уже видели на предыдущем приборе (внизу).

Панель автопилота (MCP)

Очень важная панель для управления самолетом в режиме автопилота и FD (директорными стрелками) в режиме ручного пилотирования.

Слева направо: COURSE - задает курс для полета по навигационному средству, самое частое применение - заход ILS, VOR

Кнопка N1 управления тягой, устанавливает режим двигателя согласно текущего режима, выдаваемого FMS

Кнопка SPEED позволяет включить режим выдерживания заданной скорости (в настоящий момент именно он и подключен)

Кнопка C/O переключает режим скорости в виде числа M или приборной скорости

Ручка под табло IAS/MACH позволяет эту скорость менять

Кнопка LVL/CHG включает режим, при котором самолет снижается на заданной скорости на малом газе, либо набирает высоту на максимуме режима работы двигателя, который задает FMS.

Кнопка VNAV подключает управление набором и снижением высоты от FMS

Далее в центре видим окошко HDG и цифры текущего заданного курса, ручку изменения курса, на которой установлен ограничитель максимального крена для маневров, и кнопку HDG SEL, которая включает режим, при котором самолет будет следовать заданному задатчиком курсу

Еще правее находятся сверху вниз кнопка LNAV - управление курсом идет от FMS

VOR/LOC - управление курсом идет от навигационного средства согласно установленной частоты и курса, выставленного ручкой COURSE.

APP - подключение режима захвата курсоглиссадной системы, используется при заходе на посадку, это - наиболее часто используемый режим захода.

На верхней панели находится:

(слева сверху вниз)

FLT CONTROL (Flight Controls) - подключения гидравлических усилителей для управления рулевыми поверхностями.
- ALTERNATE FLAPS - электропривод закрылок на случай отказа гидравлики и рядом переключатель для управления закрылками.
- SPOILER: выключатели гидравлики интерцепторов.
- YAW DAMPER - система автоматического демпфирования рыскания и управления рулем направления при разворотов для выполнения координированного разворота, разворота без возникновения бокового скольжения.
- Navigation - переключатели источника информации для навигационных систем
- Displays - то-же самое для отображения на дисплеях

Чуть ниже находятся выключатели топливных насосов. По два на бак в целях дублирования. Соответственно у самолета 3 бака - цетральный, левый и правый.

Обычно двигатели питаются или из центрального бака или каждый из своего, однако есть переключатель crossfeed, который открывает канал между баками для питания топливом двигателя с одной стороны на другую.

Еще ниже видим переключатель основных фар, фар бокового света и рулежных фар

В центре сверху находится электропанель

Важные элементы управления:

Под дисплеем мы видим два переключателя индикации DC и AC power (питание постоянным током и переменным соответственно), которые используются для проверки электросистем и индикации парметров питания

BAT - Батарея. Используется для питания основных систем в отстутвии наземного питания или питания от генераторов (двигателей или ВСУ) и запуска ВСУ.
- CAB/UTIL: выключаетли потребителей в салоне
- IFE/SEAT: выключатели потребителей в креслах пассажиров (например музыка)

Чуть ниже находится STANDBY POWER: переключатель источника питания, который нужен для питания систем самолета в случае отказа генераторов, когда с аккумулятора будет подаваться постоянное, а через инвертеры - переменное питание на самые важные системы самолета. Источник переключается как BAT - от батареи, OFF - выключено, AUTO - АВТО (автоматический выбор - нормальное положение)

Еще ниже видим

GND PWR: выключатель питания от аэродромного источника.
- GEN 1,2 (1й - левый, 2й - правый); APU GEN (2x) - генераторы двигателей и APU (ВСУ) с индикацией готовности.

Внизу оверхэда:
- L, R Whiper: дворники
- APU - Выключатель ВСУ
- ENGINE START: стартеры двигателей, левого и правого.
Положения:
- GND - запуск на земле
- OFF - стартер/зажигание выключено

CONT/AUTO - постоянное зажигание/автоматически (включается на взлете и посадке, при болтанке, например, в проливной дождь, для того, чтобы двигатель не “погас”)
- FLT - запуск в полете.

Правее сверху вниз

DOME BRIGHT - "большой свет" в кабине.
PANEL LIGHTS - освещение приборов

EQUIP COOLING: охлаждение оборудования, NORM (NORMAL) - нормальное положение.

EMER EXIT LIGHTS: аварийное освещение в салоне (подсветка "пути к выходу"). Должно быть в ARM ("наготове")

NO SMOKING, FASTEN SEATBELT: "Не курить", "Пристегнуть Ремни" с режимами OFF ON AUTO.

ATTEND, GND CALL: вызов бортпроводницы или наземного техника.

Вторая справа колонка переключателей

WINDOW HEAT: обогрев окон, чтоб не запотели, автоматический

PROBE : обогрев трубки пито - приемника воздушного потока, который жизненно необходим самолету для измерения скорости

WING ANTI-ICE, ENG ANTI-ICE: противообледенительные системы крыльев и двигателей, подключаются в условиях обледенения.

HYD PUMPS: гидравлические насосы. Посредине 2 электрических (вспомогательные) и по бокам 2 приводимые от двигателей (основные).

Чуть ниже индикатор давления в салоне и разницы давления с окружающим давлением (большой прибор) и под ним индикатор скорости изменения давления в кабине (скорость подъема и снижения давления в кабине).

Самая правая колонка приборов

Вверху переключатель индикации - температура в салоне и температура в потоке подаваемого воздуха.

Под ним - датчики температур в салоне и регуляторы температуры

Под ними находится указатель DUCT AIR PRESSURE индикатор - давление в левой и правой системах отбора.

R RECIR FAN: Вентилятор рециркуляции воздуха.

L, R PACK: Кондиционирование салона, левая и правая системы в режимах OFF AUTO HIGH. Обычное положение - AUTO.

ISOLATION: переключение питания этих двух систем от соответствующего отбора от двигателя или автоматическое переключение.

1,2, APU BLEED: отбор воздуха у 1-го и 2-го двигателей и у ВСУ.

Ниже задатчик системы управления давлением в кабине самолета в полете
FLT ALT: высота полета
LAND ALT: превышение аэропорта назначения для автоматического регулирования.

Еще ниже управление огнями

LOGO - подсветка эмблемы авиакомпании на хвосте POSITION - позиционные или навигационные огни на крыльях (красный-зеленый) STROBE - белые проблесковые огни на консолях крыльев ANTI-COLLISION - Красный проблесковый "маяк" WING - освещение на крыло (включается обычно чтоб проверить крыло на обледенение в полете)

Аварийная радиочастота в полёте - 121.5 мГц

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени академика С.П. КОРОЛЕВА»

П.Г. Шабалов,

В.И. Соловьев,

Е.Ф. Галкин

Навигационные системы

САМАРА 2006

3Министерство образования и науки российской федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени академика С. П. КОРОЛЕВА

П.Г. Шабалов, В.И. Соловьев, Е.Ф. Галкин

Навигационные системы

Учебное пособие

САМАРА 2006

С.П. Шабалов, В.И. Соловьев, Е.Ф. Галкин. Навигационные системы: Учеб. пособие. Самар. гос. аэрокосм. ун-т. Самара, 2006, 84 с.

В данном учебном пособии представлены сведения о навигационной системе базового самолета МиГ-29, рассмотрена общая характеристика, роль и место в системах электроснабжения летательных аппаратов, а также принцип действия и конструктивное исполнение данных систем. Основное внимание уделено рассмотрению вопросов теории построения навигационных систем, объясняющей принцип действия, рассмотрены основные характеристики и процессы физических явлений, возникающие при работе системы. В учебном пособии также изложены конструкция, основные технические данные, правила эксплуатации и взаимодействие с другими системами навигационной системы самолета МиГ-29.

Данное пособие предназначено для студентов, обучающихся на военной кафедре СГАУ. И предназначено для студентов ВУЗов, обучающихся по военно-учетным специальностям ВВС.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С.П. Королева

Рецензент: Г.И. Леонович, М.Н. Ковалев

ISBN © Самарский государственный

аэрокосмический университет, 2006

Условные обозначения……………………………………………………5

Предисловие ………………………………………………………………7

Введение……………………………………………………………………8

1.Навигационные системы (НС)

1.1. Задачи и методы навигации………………………………………..…11

1.2. Навигационные системы координат (СК)……………………..……12

1.3. Системы воздушно-доплеровского счисления пути…………..…..22

2. Инерциальные навигационные системы (ИНС)

2.1. ИНС - общие сведения, принципы построения…………………....24

2.2. Принцип действия и методические погрешности акселерометров……………………………………………………….27

2.3. Классификация, принципы построения и работы гиростабилизаторов…………………………………………...……..35

3. Инерционная Курсовертикаль (ИКВ)

3.1. Система "ИКВ-1": назначение, алгоритмы функционирования,

состав и режимы работы…………………..……….…………………39

3.2. Режим начальной выставки ИКВ-УВ и ТВ...……………………….43

3.3. Рабочие режимы ИКВ…………………….....……………………….50

4 Навигационные системы СН-29

4.1. Общие сведения о навигационном комплексе типа СН-29………..57

4.2. Информационный комплекс вертикали и курса ИК-ВК-80…...…...60

4.3. Режимы подготовки (выставки). Ускоренная выставка………........64

5. Режимы работы ИК-ВК-80.

5.1. Нормальная выставка (НВ). Режим повторного запуска (РПЗ)……71

5.2. Рабочие режимы горизонтальных каналов…………………...……..74

5.3. Рабочие режимы каналов курса…………………………………..….77

5.4. Особенности эксплуатации ИК-ВК-80…………………………..…..80

Список использованных источников……………………………………..84

Условные обозначения

АНУ - автоматическое навигационное устройство

АОр - азимут ориентира

БК - блок коррекции,

БУГ - блок усилителей гиродатчика

БЦВМ - бортовая цифровая вычислительная машина

ГБ - гироблоки

ГВК - гирофлексами

ГПК-гирополукомпас

ГСП - гиростабилизированная платформа

ДС - двигатель стабилиза­ции

ЗК – задатчик курса

ИД - индукционный датчик магнитного курса

ИКВ - инерциальные курсовертикали

ИПМ - исходный пункт маршрута

КМ - коррекционный механизм

КПМ - конечный пункт маршрута

ЛА – летательный аппарат

ЛЗП - линии заданного пути

МК - магнитная коррекция

МС - место самолета

НОМ - начальный ортодромический меридиан

НПУО - путевой угол ортодромии

НРК - наружная (внешняя) рама крена

НС- навигационная система

ОЭ - ортодромический экватор

ОМ - ортодромический меридиан

П - пеленг цели

ПК - пульт контроля

ПНД - пульт ввода начальных данных

ПНК - пилотажно-навигационные комплексы

РСБН- радиосистема ближней навигации

РК – радиокомас

РПЗ - Режим повторного запуска

СВС – система воздушных сигналов

СК - системы координат

САУ – система автоматического управления

ТВ – точная выставка

УД - угол доворота

УВ - ускоренная выставка

Предисловие

Во время полета пилоту необходимо четко ориентироваться в пространстве для выполнения поставленной задачи. Для определения места самолета в пространстве необходима некая система, которая определяла бы положение самолета относительно земной поверхности, а также угловое положение ЛА в выбранной системе координат. Эти задачи в полном объеме решают различные типы НС.

НС тесно связана с другими системами и комплексами ЛА, и использует электрические сигналы, пропорциональные параметрам окружающей среды, полученные другими системами и датчиками(СВС, ДИСС, РСБН).

Без данной системы немыслимо управлять современными ЛА. И при помощи стараний разработчиков она органично вписана в электрооборудование воздушных судов.

Учебное пособие поможет разобраться с общим принципом построения НС и подробно изучить конкретные системы(ИКВ-1, ИКВ-УВ, СН-29, НК-ВК-90, ИК-ВК-80).

Данное учебное пособие разработано таким образом, чтобы стали понятны основные тенденции развития НС, с одной стороны, и подробно изучены системы, реально применяющиеся в настоящее время в рядах вооруженных сил РФ. В пособии собраны все необходимые сведения для подробного ознакомления с данной тематикой.

Введение

Полет самолета по заданному маршруту вне видимости Земли возможен только по приборам, которые могли бы показывать по­ложение самолета относительно горизонта и определять его курс и координаты в системе координат, связанной с Землей. В этом случае очень важны такие понятия, как траектория и маршрут полёта.

Линию движе­ния самолета в пространстве называют траекторией, а про­екцию траектории на поверхность Земли - маршрутом по­лета.

Положе­ние самолета относительно горизонта и его курс определяются приборами, которые в совокупности образуют единый пилотажно-навигационный комплекс.

Навигационные системы представляют собой централизован­ные устройства, объединяющие индукционные (магнитные), гиро­скопические, астрономические и радиотехнические средства изме­рения параметров полёта. В навигационных системах автоматизируется процесс кор­рекции ошибок отдельных компасных датчиков и снижается общий уровень ошибок до минимального значения; улучшаются динамические свойства курсовой системы в целом и облегчается анализ выходной информации. Они имеют повышенную помехозащищен­ность и обладают достаточной автономностью применения.

Целью авиационной навигации является вывод самолета в заданное время в заданную точку пространства. Отсюда можно сделать вывод, что навигация - наука о методах и средствах вождения подвиж­ных объектов. Главной задачей навигации является определе­ние координат местоположения объекта.

В настоящее время задачи навигации решают в основном позиционным методом и методом счисления пути.

Позиционный метод состоит в определении координат место­положения самолета из геометрических соотношений по изме­ренным расстояниям и углам взаимного расположения самоле­та и известных точек (ориентиров, радиомаяков, светил). На этом методе основаны способы астрономической, радиотехниче­ской навигации, а также визуальная ориентировка.

Счисление пути заключается в вычислении траектории дви­жения самолета по измерениям величины и направления его скорости и координатам начальной точки движения. Для изме­рения скорости движения самолета могут использоваться изме­рители воздушной скорости, доплеровские измерители скорости и инерциальные навигационные системы. Направление движе­ния самолета определяется с помощью курсовых приборов. В за­висимости от типа применяемых измерителей различают курсо-воздушные, курсо-доплеровские и инерциальные способы счис­ления пути.

В данном разделе нельзя не упомянуть, что одну из важнейших ролей в решении навигационной задачи играют гироскопические приборы. Положе­ние самолета относительно горизонта и его курс определяются гироскопом с тремя степенями свободы. Направления оси симметрии такого гироскопа и осей его карданового подвеса выбирают в зависимости от назна­чения прибора. Так, в приборах, предназначенных для определе­ния положения самолета относительно горизонта, ось симметрии гироскопа совмещают с вертикалью, а оси карданового подвеса устанавливают горизонтально.

Широкое применение трехстепенного гироскопа на самолете обусловлено его способностью мгновенно показывать изменения положения самолета в пространстве. Это свойство гироскопа основано на сохранении им своего положения в пространстве при поворотах самолета.

Трехстепенные гироскопы с коррекцией и без нее были одними из первых гироскопических приборов, нашедших широкое приме­нение в авиационной практике. Другими гироскопическими прибо­рами, также уже давно применявшимися на практике, являются двухстепенные гироскопы - указатели поворота для измерения угловой скорости вращения самолета по курсу.

Как трехстепенные, так и двухстепенные гироскопы сначала применялись на самолетах в качестве индикаторных приборов, затем с появлением автопилотов они стали широко применяться в них в качестве чувствительных элементов. Для выполнения этих функций гироскопы снабжаются датчиками, преобразующими угловые перемещения самолета и гироскопа в сигналы электриче­ского тока или перепада давлений.

С развитием самолетов возникла необходимость в создании платформ, которые сохраняли бы неизменным свое положение в пространстве независимо от вращения самолета или ракеты, на которых они устанавливались. В практике наиболее пригодны­ми для этих целей оказались платформы, стабилизированные гиро­скопами. Такие гиростабилизированные платформы, использующие, как правило, несколько гироскопов, получили в последнее время широкое распространение на самолетах.

Навигационные системы современных самолетов являются комплексными, т. е. они состоят из ряда взаимосвязанных под­систем, реализующих различные методы и способы нави­гации.

1. НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ (НС)

1.1. Задачи и методы навигации

Различают общую и частную задачи навигации.

ОБЩЕЙ задачей навигации (задачей самолетовождения) является обеспечение перемещения ЛА в заданную точку, по заданной траектории, за определенное время и с необходимой точностью. Решение этой задачи осуществляется с помощью пилотажно-навигационных комплексов (ПНК).

ЧАСТНОЙ задачей навигации является вычисление текущих координат местоположения ЛА. Эта задача решается навигационными устройствами и системами, которые определяют место самолета (МС), то есть координаты проекции его центра масс на поверхность Земли.

Для определения места самолета используются следующие методы: 1)обзорно-сравнительный; 2)позиционный; 3)счисления пути.

1) Обзорно-сравнительный метод заключается в визуальном или автоматическом сравнении наблюдаемой местности или участка неба с географической или звездной картой. Простейшая реализация этого метода состоит в визуальных наблюдениях летчика (экипажа) за внекабинным пространством (особенно в режиме посадки) и экранами обзорных бортовых радиолокационных станций.

2) Позиционный метод заключается в вычислении координат ЛА из геометрических соотношений, когда исходной информацией являются дальности, азимуты (пеленги) или курсовые углы до точек на земной поверхности с известными координатами или высоты и азимуты светил, наблюдаемых с ЛА. Этот метод используется в ближней и дальней радионавигации, а также при применении астрономических средств.

3) Метод счисления пути заключается в интегрировании во времени ускорения или скорости движения центра масс ЛА.

Счисление пути осуществляется на основе воздушного (аэрометрического), доплеровского и инерциального способов навигационных измерений.

При этих методах используются только бортовые технические средства, поэтому они являются автономным, то есть независимыми от работы наземного оборудования.

В последнее время быстрыми темпами развиваются корреляционно-экстремальные навигационные системы, основанные на сопоставлении некоторого физического поля Земли в точке местоположения ЛА с соответствующей картой, хранящейся в памяти бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ). В этих системах могут быть использованы практически все физические поля Земли: рельефы, магнитное, тепловое, гравитационное и др. Выбор поля обусловливается его изученностью и стабильностью. Путем сравнения в БЦВМ карты поля с информацией измерителя этого же поля отыскивается экстремум корреляционной функции, по которому определяется местоположение ЛА относительно принятой навигационной системы координат.

Корреляционно-экстремальные системы чаще всего применяются для коррекции других навигационных систем.