Автоматизированное счисление пути уравнение и способы счисления пути

Сущность метода счисления пути

Выполнение полёта по маршруту предусматривает комплексное использование радиотехнических средств, инерциальных систем в сочетании с визуальной ориентировкой.

Основным методом определения места самолёта является счисление пути. Счислением пути называется способ вычисления текущих координат места самолета по скорости (ускорению) и направлению его движения. Прокладкой пути называется способ определения места самолета путем графического построения на карте элементов пути самолета. Счисление или прокладка пути является обязательным условием ориентировки в полете, так как позволяет определить место самолета в любой момент времени. Счисление пути может быть автоматизированным и не автоматизированным. Автоматизированное счисление пути осуществляется в управляющем вычислительном комплексе (УВК). Неавтоматизированное счисление ведётся экипажем и сводится к графической или глазомерной прокладке на карте, пройденного самолётом пути в сочетании с визуальной ориентировкой.

Сущность метода счисления пути заключается в непрерывном вычислении текущих коор­динат (прямоугольных, ортодромических, географических, полярных) местонахождения самолета.

Счисление пути в зависимости от оборудования самолета и навигационной обстановки может производиться по воздушной скорости и ветру и по путевой скорости и углу сноса, измеряемым доплеровским измерителем:

− автоматическими навигационными устройствами;

− централизованными навигационными вычислителями (УВК);

− приближенно в уме.

Различаются сле­дующие виды счисления пути:

· воздушное, когда в качестве исходных величин используют­ся воздушная скорость, курс самолета и ветер. Для измерения воз­душной скорости при таком способе служит СВС, для из­мерения курса — курсовая система ТКС; ветер определяется лю­бым доступным способом;

· доплеровское, осуществляемое по путевой скорости, углу сноса, измеряемым с помощью доплеровского измерителя скорости и угла сноса (ДИСС), и курсу;

· инерциальное, когда в качестве исходных величин исполь­зуются ускорения самолета, измеряемые с помощью элементов инерциальной системы навигации.

В целях повышения точности и надежности определения коор­динат самолета в разнообразных условиях полета перечисленные способы счисления пути в УВК, как правило, применяются в раз­личных сочетаниях:

− воздушно — доплеровско — инерциальное.

Задача счисления пути решается в ВУ КНС, через решение дифференциальных уравнений, которые называются уравнениями счисления пути. Способ их решения зависит от типа ВУ КНС и состава датчиков ис­ходной информации.

Необходимые для определения Wx и Wу путевая скорость и угол сноса УС поступают в УВК от ДИСС, а ортодромиче­ский курс ОК — от курсовой системы ТКС.

Одновременно с решением уравнений счисления пути в ВУ КНС определяются и запоминаются направление (δ₀) и скорость (U) ветра и его составляющие Ux и Uу по осям ортодромической системы координат. Значения δ₀ и U отрабатываются на шкалах задатчика ветра, входящего в состав КНС.

При отказе ДИСС или переходе его в режим «Память» изме­ренные составляющие ветра используются для определения Wx и Wу, т. е. осуществляется счисление по запомненному ветру, что повы­шает точность определения координат самолета по сравнению со штилевым счислением.

В навигационном комплексе базового самолёта ВТА Ил-76 реализованы все виды счисления пути. При этом основным видом счисления является доплеровское. При отказах ДИСС счисление осуществляется по скорости, поступающей от СВС–I–72–IB и ветру, запомненному бортовой ЦВМ на момент отказа.

Виды автоматического счисления пути

. Система счисления пути предназ­начена для непрерывного расчета координат текущего МС, своего рода «хранения» места ВС во времени и пространстве. В алгоритмах расчёта участвуют элементы, характеризующие перемещение ВС относительно земной поверхности. Счисление пройденного пути ВС не требует внеш­ней по отношению к системе «экипаж — ВС» информации. В этом от­ношении оно представляется автономным процессом, однако, как уже указывалось, это не совсем точно. Современные АНК для счисления пути используют разные по своей сложности алгоритмы, характер ко­торых определяется степенью совершенства вычислительного устрой­ства. Аналоговые вычислители решают задачу счисления, как правило, на плоскости, цифровые вычислительные машины ЦВМ — на сфере с учетом сжатия Земли.

В результате счисления пути рассчитывается приращение прой­денного расстояния при движении ВС за время, прошедшее после по­следнего уточнения (коррекции) МС.

Этот процесс должен протекать непрерывно, так как лю­бая приостановка счисления ведет к утрате навигационной информа­ции тем большей, чем дольше отсутствовало счисление. Для восстанов­ления текущих координат МС должна привлекаться внешняя инфор­мация о фактическом месте ВС. С этого момента (t = 0) начинается снова счисление, которое не может считаться полностью автономным, т. е. независимым от внешних источников навигационной информации.

Для реализации счисления пути выбирается система координат. Выбор этой или иной системы определяется удобством ее применения, возможностью моделирования в полете и степенью совершенства вы­числительного устройства АНК. Обычно применяется частноортодромическая или прямоугольная системы координат, у которых ось OS совмещается с линией заданного пути, а OZ — перпендикулярна ей. Так как эти системы координат являются ортогональными, для их мо­делирования достаточно моделировать только одну ось. С этой целью используются гироскопические курсовые приборы и системы.

Инерциальное счисление. В качестве исходных данных оно исполь­зует составляющие ускорений движения ВС. Чувствительные элемен­ты, изменяющие ускорение, акселерометры удерживаются в горизон­тальной плоскости в течение всего полета гиростабилизированной платформой, обеспечивающей моделирование навигационной системы координат. В процессе счисления решается инерциально-навигационный треугольник скоростей, особенностью которого является необ­ходимость аналитического учета окружной скорости суточного враще­ния Земли.

Счисление пути ведется по формулам:

Полученные координаты φ и λ преобразу­ются в частноортодромические Z, S, т.к. частноортодромическая система координат SOZ последовательно связывается с каждым участ­ком маршрута, полученные значения ортодромических координат по­зволяют непрерывно получать пройденное оставшееся расстояние вдоль ЛЗП от очередного ППМ — координата S и линейное боковое уклонение ВС от ЛЗП — координата Z.

Иногда бывает удобнее, с технической точки зрения, оперировать не линейными скоростями, а угловыми. Тогда решается инерциально-навигационный треугольник угловых скоростей, повернутый отно­сительно инерциально-навигационного на 90°. Характер же аналити­ческих зависимостей остается тот же. На индикаторы АНС текущие ко­ординаты МС могут выдаваться как в частноортодромических, так и в географических координатах.

Курсодоплеровское счисление пути. Счисление пути ВС, в основе которого лежат непрерывное измерение и учет курса, угла сноса и пу­тевой скорости называется курсодоплеровским. Указанные парамет­ры позволяют определить положение вектора путевой скорости отно­сительно линии заданного пути в соответствии с введенной простран­ственно-временной программой полета. Со­отношение, определяющее составляющие путевой скорости вдоль осей координат:

; .

где W — модуль вектора путевой скорости, спроектированный на горизон­тальную плоскость; γ, α — курс и угол сноса ВС; — угол, на который развер­нута ось OS навигационной системы координат относительно начального мериди­ана, принятого за начало отсчета курса.

Следовательно, текущие частноортодромические координаты МС на момент Т будут определены значениями S и Z:

Данные путевой скорости, угла сноса и курса вводятся в вычисли­тель АНС непрерывно автоматически. Значение заданного путевого угла вводится или автоматически из пространственно-временной про­граммы полета, или экипажем вручную по мере достижения очередного ППМ.

Курсовоздушное счисление основано на решении навигационного треугольника скоростей. Исходными данными для расчета являются: курс, воздушная скорость, направление и скорость ветра.

Счисление пути ВС в этом режиме ведется по форму­лам:

В полете курс и воздушная скорость вводятся в вычислитель АНС непрерывно автоматически от соответствующих бортовых датчиков. Величина В₃ обычно вводится экипажем при полете по данному участку маршрута. Вектор ветра — его скорость и направление — вводят­ся также вручную. Он остается неизменным до установки новых дан­ных ветра по мере его изменения.

Курсовоздушное счисление является резервным режимом работы АНС и используется в случае невозможности применения доплеровского измерителя скорости и сноса ДИСС по тем или иным причинам. При внезапном отказе ДИСС навигационная система автоматически переходит в режим «Память», при котором счисление ведется по запом­ненному значению вектора ветра. Скорость и направление ветра в по­лете непрерывно рассчитываются и выдаются на индикацию

; , (7-17)

где ψ — курсовой угол ветра.

Эти данные и используются для счисления в режиме «Память».

В тех автоматизированных на­вигационных системах, где не предусмотрено программирование все­го маршрута целиком, возникает сложность в обеспечении непрерыв­ности счисления пути при переходе ВС с одного участка маршрута на другой. У подобных АНС счисление ведется на каждом участке марш­рута раздельно независимо от смежного. Решение этой проблемы до­стигается выполнением одновременного счисления пути на этапе пере­хода по двум частноортодромическим системам координат одновремен­но. При этом происходит преобразование текущих координат S’ и Z’ первого участка Маршрута в координаты S» и Z» второго участка

(7.18)

Для обеспечения плавного перехода с одного участка маршрута на другой разворот ВС производится заранее на ЛУР:

Счисление пути в АНС с ЦВМ. Особенности счисления пути в ав­томатизированных навигационных системах, построенных на базецифровых вычислительных машин, заключаются в том, что в отличие от аналоговых вычислителей вычисления здесь производятся не с непре­рывными величинами, а с дискретными, поэтому расчеты имеют цик­лический характер. Продолжительность цикла обновления данных обычно 0,2 . 0,3 с.

«Ю.Н.Сарайский, И.И.Алешков АЭРОНАВИГАЦИЯ ЧАСТЬ I. ОСНОВЫ НАВИГАЦИИ И ПРИМЕНЕНИЕ ГЕОТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ Учебное пособие Замечания и пожелания по учебному пособию, информацию об ошибках и . »

Координаты текущего МС как бы сохраняются в пространстве и времени между моментами определения абсолютных координат. Точно так же, как обычные часы вовсе не измеряют время и не могут самостоятельно определить, что сейчас, например, 17.26. Они отсчитывают приращение к тому начальному времени, которое на них было выставлено и поэтому показывают текущее время.

Координаты, полученные с помощью счисления, называют относительными, поскольку они «привязаны» не непосредственно к Земле, а к начальным координатам МС, которые определил экипаж. А ведь эти начальные координаты могут быть неточными или вовсе неправильными, если пилот, например, перепутал и принял Мироновку за Белкино. Точно так же, как и время, выставленное на часах, могло оказаться неверным.

Счисление пройденного ВС пути не требует наличия внешней информации (за исключением информации о начальном МС), то есть осуществляется автономно, с помощью только бортовых средств.

Характерной особенностью счисления является то, что оно должно выполняться в течение полета непрерывно. Если оно прекратилось, то для его возобновления придется снова определять текущие координаты, которые станут начальными для продолжения счисления Другой важной особенностью счисления является накопление погрешностей определения счисленных координат. Ведь навигационные элементы движения (например, курс, скорость), по которым рассчитываются координаты, никогда не являются совершенно точными. Погрешности их определения приводят к тому, что чем дольше летит ВС, тем менее точно определяются счисленные координаты.

Счисление пути (Dead Reckoning, DR) является одним из самых древних методов навигации. Еще Колумб писал: «счастлив тот, кто с ним знаком». В морской навигации его называют «письменным счислением», поскольку с древних времен оно осуществлялось путем расчетов и графических построений линии пути на карте. Такой метод неавтоматизированного счисления применяется и в аэронавигации и называется прокладкой линии фактического пути. Различают полную, штилевую и обратную прокладки.

На современных ВС счисление пути осуществляется автоматически с помощью автоматизированных систем счисления пути, которые могут являться составной частью бортового пилотажно-навигационного комплекса.

В зависимости от того, какие именно навигационные элементы движения используются для счисления различают, курсодоплеровское, курсовоздушное и инерциальное счисление пути.

8.2. Графическое счисление пути

Полная прокладка. Целью полной прокладки является определение текущего МС и поэтому она, конечно, выполняется во время полета. Не следует думать, что в каждом полете пилот или штурман выполняет прокладку. В этом нет необходимости, поскольку в гражданской авиации полеты выполняются по трассам и ВС, как правило, находится вблизи ЛЗП.

А величина уклонения от ЛЗП, оставшееся и пройденное расстояние, другие необходимые для навигации параметры определяются более просто и быстро с помощью различных технических средств.

Необходимость выполнения прокладки может возникнуть при существенном отклонении от заданного маршрута, например, при обходе зон грозовой деятельности, а также при потере ориентировки.

О том, что необходимо будет выполнить прокладку, нужно позаботиться заранее. В момент пролета достоверно опознанного ориентира (начального пункта счисления) необходимо записать в штурманском бортовом журнале время, курс, путевую скорость и угол сноса. Эти же величины фиксируются в штурманском бортовом журнале при каждом изменении курса. Такие записи могут выглядеть, например, следующим образом.

17.42. Ивановка, МК=123, W=420, УС= -4

17.56. МК=86, W=390, УС=-2

18.07. МК=99, W=410, УС=-1 и т.д.

По этим данным можно определить текущее МС, например, для момента времени 18.24.

Желательно, чтобы курс на каждом таком участке полета, то есть, от одного изменения курса до другого, был постоянным. Если же он несколько меняется, то следует использовать его среднее значение. Это же относится к путевой скорости и углу сноса, которые также могут меняться из-за изменения ветра. Угол сноса и путевая скорость на каждом участке маршрута могут измеряться или рассчитываться по известному ветру.

Полная прокладка заключается в том, чтобы проложить на полетной карте ЛФП для каждого участка полета, начиная от начального пункта. В приведенном примере этим пунктом является Ивановка.

Для прокладки на карте каждого участка необходимо знать его направление и длину. Направление ЛФП характеризуется фактическим путевым углом. На карте можно откладывать углы только от истинного (географического) меридиана, поскольку именно эти меридианы нанесены на карте. Следовательно, для каждого участка необходимо определить ФИПУ. В соответствии с навигационным треугольником скоростей и правилом учета поправок:

ФИПУ=ФМПУ+М=МК+УС+ М, или, что то же самое:

ВС движется относительно земли с путевой скоростью, следовательно, расстояние, пройденное на каждом участке можно рассчитать как:

На практике этот расчет выполняется с помощью НЛ-10М.

Необходимое для расчета путевого угла магнитное склонение М можно определить по карте. На каждом участке оно также может быть различным. Если на протяжении участка М существенно изменяется, то следует использовать его среднее значение.

Приведенные выше формулы для ФИПУ используются в тех случаях, когда для расчета применяется магнитный курс. Если же в бортовом журнале пилот записывал ортодромический курс, то для перехода к истинному курсу необходимо использовать не М, а азимутальную поправку:

ФИПУ=ОК А+УС.

С помощью рассчитанных величин на карте прокладывается ЛФП, как это показано на рис. 8.1. Полученное в результате прокладки МС (конечную точку последнего участка) принято обозначать квадратиком, возле которого пишут время, которому оно соответствует.

Данный вид прокладки называется полной прокладкой, потому что на каждом участке учитывается ветер – в виде угла сноса и путевой скорости.

Конечно, все используемые для прокладки величины определены не абсолютно точно, а с погрешностями. Но в принципе, если бы они были определены точно, то проложенная на карте линия действительно представляла бы собой линию фактического пути, то есть линию, над которой пролетел самолет. Полная прокладка линии пути дает наглядное представление о фактическом перемещении ВС относительно поверхности земли и экипаж при этом не только в любой момент времени знает свое текущее местоположение, но и может прогнозировать перемещение ВС в предположении о неизменности параметров ветра и навигационных элементов полета.

Рис. 8.1. Полная прокладка

Штилевая прокладка. Недостатком полной прокладки является то, что на каждом участке необходимо фиксировать в штурманском бортовом журнале много величин – не только время и курс, но и путевую скорость, угол сноса, которые необходимо измерить или рассчитать для каждого участка. На это у экипажа подчас просто нет времени, например, при обходе гроз. В этом случае может быть выполнена штилевая прокладка. При ее выполнении на карту наносится линия пути воздушного судна относительно воздуха, то есть без учета его перемещения вместе с воздушными массами, как бы в штиль. Это существенно упрощает расчет.

Для прокладки применяются средние курсы и средние значения истинной воздушной скорости. Начинается штилевая прокладка, как и полная, с последнего достоверно опознанного ориентира, пройденного ВС.

Для ее выполнения в бортжурнале необходимо записывать время и курс при каждом его изменении, например:

Точка, полученная в конце последнего участка соответствует МС, в котором находился бы самолет, если бы и на самом деле ветер отсутствовал.

Это штилевое место самолета. Но на самом деле ветер практически всегда есть и штилевое МС вовсе не соответствует фактическому МС, которое и необходимо пилоту.

Прокладка называется «штилевой», но это вовсе не означает, что ветер не учитывается. Влияние ветра учитывается, но не на каждом участке, а в самом конце прокладки и сразу за все время полета.

Ветер это горизонтальное перемещение воздушной массы. За все время полета, от начальной точки счисления до конечной, воздушная масса перемещалась вместе с самолетом в направлении ветра со скоростью ветра U.

Нетрудно рассчитать, на какое расстояние Sотн она отнесла самолет от штилевого МС:

где tобщ — суммарное время полета по участкам, которое легко определить по записям в бортжурнале.

Направление перемещения воздушной массы – это навигационное направление ветра. Но для прокладки на карте оно должно быть отсчитано от истинного меридиана.

где н.и и н.м – навигационное направление (куда дует ветер), отсчитанное соответственно от истинного и магнитного меридианов, М – среднее значение магнитного склонения в районе полета.

Таким образом, для получения фактического МС необходимо сместить штилевое МС в направлении ветра на величину Sотн.

Проложенная при штилевой прокладке линия на карте (сплошная линия на рис. 8.2) вовсе не является линией фактического пути. Она была бы таковой только при отсутствии ветра. На самом же деле ветер влиял на траекторию полета на каждом участке и ЛФП была совсем другой (на рис.

8.2 показана пунктиром). Это основной недостаток штилевой прокладки, который затрудняет ведение ориентировки путем сличения карты с пролетаемой местностью. Штилевая прокладка является менее точной, чем полная, но зато она может быть выполнена более оперативно.

Обратная прокладка. В отличие от полной и штилевой прокладок, обратная прокладка имеет целью вовсе не определение места самолета.

Наоборот, для ее выполнения МС уже должно быть известно. Обратная прокладка применяется для уточнения линии фактического пути после выполнения полета.

При выполнении некоторых видов авиационных работ необходимо не только знать текущее МС, но и возможно точнее знать фактическую траекторию полета. Примерами являются полеты на ледовую разведку в океане или патрулирование по обнаружению лесных пожаров. При полетах в такой малоориентирной местности, когда нет возможности определить свое местоположение с помощью радионавигационных средств, экипажем обычно ведется полная прокладка пути. Находящиеся на борту специалисты фиксируют на своих картах расположение ледовых поле или пожаров, основываясь на информации о местонахождении ВС, полученной от экипажа.

Иначе говоря, они привязывают обнаруженные объекты к ЛФП, полученной при полной прокладке.

Но любая прокладка сопровождается погрешностями. Чем дольше выполняется полет, тем мене точной становится проложенная на карте ЛФП, а, значит, все менее точными становятся координаты обнаруженных специалистами объектов.

Предположим, что после окончания ледовой разведки ВС вышло на береговую черту и экипаж визуально определил фактическое МС. Но счисленное место самолета для этого же момента времени получилось совсем другое (рис. 8.3).

Рис. 8.3. Обратная прокладка

Расстояние между фактическим и счисленным МС называется невязкой линии пути S. Это и есть погрешность определения счисленного МС. Но она появилась не внезапно, а нарастала постепенно на протяжении всего полета. Следовательно, не только последнее счисленное место является неточным, но и каждая точка проложенной на карте ЛФП.

Обратная прокладка основана на пропорциональном распределении обнаруженного в конце полета уклонения (невязки) вдоль всего маршрута.

При ее выполнении каждая точка ЛФП, в которой изменялся курс, смещается в ту же сторону, в которую МСф отстоит от МСсч, на величину Si, пропорциональную времени полета до этой точки. Например, если время полета до первого разворота составляло одну треть от общего времени, то и точка первого разворота смещается на одну треть невязки. Соединив смещенные точки, получим уточненную ЛФП (на рис.8.3 показана пунктиром).

После выполнения полной прокладки гидрологи или пожарные могут уточнить местоположение обнаруженных ими объектов.

8.3. Доплеровский измеритель скорости и сноса

Попытки автоматизировать счисление пути предпринимались еще до Второй мировой войны. Первые устройства такого рода (курсографы) представляли из себя планшет с картой, на которой перо самописца рисовало чернилами линию пути. Перемещение пера зависело от скорости ВС и его курса. Поскольку в то время технических средств для учета ветра не существовало, скорость для счисления использовалась приборная, а курс – компасный. Это была по сути штилевая прокладка, выполненная по довольно неточным данным, поскольку указатели скорости и компасы в то время были несовершенными. Ситуация существенно изменилась лишь с появлением в 60-е годы доплеровских измерителей скорости и сноса.

Доплеровский измеритель скорости и сноса (ДИСС) – бортовое радиотехническое устройство, позволяющее измерять на борту ВС его путевую скорость и угол сноса.

ДИСС основан на использовании эффекта, открытого австрийским физиком Х.Доплером (C.Doppler) в 1842 г. Эффект заключается в том, что если источник излучения волн движется по направлению к приемнику, то приемник воспринимает частоту больше, чем частота на самом деле излучаемая. И наоборот, если источник удаляется, то принимаемая приемником частота меньше излучаемой. Этот эффект справедлив для любых волновых процессов: электромагнитного излучения, в том числе и светового, звуковых волн и т.д.

ДИСС является автономным устройством, то есть не требует для своей работы установки какого-либо оборудования на земле. Основными составными частями бортового оборудования являются передатчик и приемник с антеннами, вычислительное устройство и пульты управления и индикации. Передатчик через антенну излучает радиоволны сверхвысокой частоты (порядка 9-13 ГГц), но не во все стороны, а по трем или четырем узконаправленным лучам. Соответственно различают трехлучевые и четырехлучевые ДИСС. Лучи наклонены к земле и расположены под углом к продольной оси ВС. Как показано на рис. 8.4. у четырехлучевого ДИСС они направлены влево-вперед, вправо-вперед, влево-назад и вправо назад.

Рис. 8.4. Принцип работы ДИСС

Радиоволны, излучаемые по этим лучам, отражаются от земной поверхности и принимаются приемником через антенну.

ВС летит вперед, спереди земля «набегает» на него, поэтому частота отраженных радиоволн для лучей, направленных вперед, будет больше излучаемой передатчиком. Соответственно для лучей направленных назад отраженная частота будет меньше излучаемой, поскольку отражающая земная поверхность удаляется, «уходит» от самолета.

Но ВС движется относительно земли в направлении вектора путевой скорости, который в общем случае не направлен по продольной оси самолета из-за наличия угла сноса. Следовательно, ВС имеет еще и боковое перемещение относительно своей продольной оси. Тогда, если, например, ветер сносит самолет вправо, то справа земля «набегает», а слева – удаляется от самолета. Следовательно, для лучей, направленных вправо, отраженная частота будет больше, чем для лучей, направленных влево.

В результате оказывается, что для каждого из четырех лучей частота отраженного сигнала различна. По измеренным значениям этих частот можно рассчитать путевую скорость и угол сноса, что и делает вычислитель.

Рис. 8.5. Индикатор ДИСС

Значения угла сноса и путевой скорости отображаются на индикаторе.

Индикаторы могут иметь различный вид. Один из них представлен на рис.

8.5. Угол сноса индицируется стрелкой, а путевая скорость в цифровом виде.

Точность ДИСС является высокой. Погрешность измерения W составляет 3-5 км/ч, а угла сноса 0,3…0,5°.

Для управления ДИСС имеется пульт (рис.8.6) Он предназначен для включения устройства, его предполетного контроля. Имеется переключатель «Суша-Море», который в полете устанавливается в положение, соответствующее характеру подстилающей поверхности. Необходимость этого обусловлена различием характера отраженного сигнала от земной и водной поверхности.

В некоторых ситуациях в полете ДИСС может перестать выдавать информацию. Это может произойти при большом крене ВС, когда луч, направленный в сторону, противоположную крену, приподнимается. В этом случае точка отражения луча от земли будет очень далеко, а отраженный сигнал слишком слабым.

Также отраженная радиоволна может не вернуться при полете над гладкой водной поверхностью, когда луч отражается от нее как от зеркала.

В таких случаях ДИСС переходит в режим «Память». На индикаторе загорается красное табло с соответствующей надписью, а значения путевой скорости и угла сноса «замораживаются», то есть сохраняются такими, какими они были в момент пропадания сигнала. При появлении отраженного сигнала индикация восстанавливается.

В гражданской авиации используются ДИСС различных марок.

Наиболее распространенные – ДИСС-3, ДИСС-013 и другие.

8.4. Автоматизированное счисление пути

Принципы автоматизированного счисления. Рассмотрим, каким образом осуществляется счисление координат в тех системах, в которых измеряемыми навигационными элементами движения являются скорости ВС (путевая или истинная). Позже будет рассмотрена и работа систем, основанных на измерении ускорений.

Счисление – это расчет текущих координат. Поэтому основной частью любой автоматизированной системы счисления пути является навигационный вычислитель. Он может быть аналогового типа, то есть основанный на электромеханических устройствах, или цифрового (компьютер). На вход вычислителя непрерывно поступает информация от датчиков, измеряющих необходимые для счисления навигационные элементы (например, курс, угол сноса, скорость). На выходе вычислителя – счисленные координаты, а также, возможно, скорости их изменения. Эти выходные данные отображаются на индикаторах для экипажа, а также могут поступать в бортовую систему автоматического управления полетом, которая обеспечивает выполнение полета по ЛЗП. В современных навигационных комплексах счисленное МС может отображаться и графически: на дисплее на синтезированной электронным путем карте или на авиационном планшете на фоне бумажной карты.

Счисленное место самолета характеризуется его координатами, следовательно, должна быть выбрана система координат.

В системах счисления пути, основанных на использовании измеренных скоростей ВС, обычно используются ортодромические системы координат.

Наиболее часто – частноортодромическая, связанная с ЛЗП участка маршрута. Как показано в главе 2., ортодромические системы координат – это системы заданные на сфере. Однако в системах счисления пути они принимаются за обычные плоские декартовы системы координат. Тот факт, что Земля при счислении принимается за плоскость, не вносит существенной погрешности в рассчитанные координаты, если удаление ВС от осей системы координат не превышает нескольких сотен километров.

Рассмотрим абстрактную систему прямоугольных координат OXY. Для того, чтобы она относительно земли занимала вполне определенное положение, необходимо указать:

а) куда направлены ее оси,

б) где располагается начало системы координат (точка пересечения осей, соответствующая нулевым значениям координат).

Действительно, координаты одной и той же точки на земле, в том числе и самолета, будут различными, в зависимости от того, находится начало системы координат в Поповке или в Мироновке и куда ориентированы оси системы координат. Поэтому в навигационный вычислитель должна быть введена информация о том, какая система координат выбрана для счисления.

Ориентация осей обеспечивается путем ввода в навигационный вычислитель угла карты.

Угол карты ( к, УК) – это угол между северным направлением меридиана и направлением одной из осей системы координат. Если установлен, например, УК=315, то это означает, что главная ось системы координат направлена на северо-запад. Вторая ось, поскольку система координат прямоугольная, ориентируется автоматически.

А вот расположение начала системы координат задается путем установки начальных координат МС. Рассмотрим этот вопрос чуть подробнее.

Допустим, точно задано, где именно на земной поверхности располагается начало системы координат OXY и куда направлены ее оси.

Тогда любая точка, в том числе и ВС, будет иметь вполне определенные координаты x,y.

А можно поступить и наоборот. Задав УК, можно просто приписать ВС любые значения координат x,y. Но при этом и или назначить расположение начала системы координат будет однозначно определено.

Таким образом, путем ввода в навигационный вычислитель координат ВС в момент начала счисления пилот и задает расположение системы координат.

Впрочем, для самого вычислителя никакой системы координат не существует. Он просто производит вычисления по заложенным в него алгоритмам. Это пилот интерпретирует результаты этих вычислений как координаты.

Снова приведем пример с обычными часами. Допустим, Вы хотите, чтобы часы показывали московское время. Время суток – это не что иное, как интервал времени (в часах, минутах), который прошел от начала суток, то есть от того момента, когда по выбранному времени было ноль часов.

Можно узнать значение этого времени (например, по радио), установить его на часах и считать, что они показывают московское время.

Но ведь ничто не мешает в принципе установить на своих часах абсолютно любое значение времени, например, 11.37. Это будет означать, что Ваши часы установлены по какому-то такому времени, в котором сутки начались 11 ч 37 мин назад. Совершенно неважно, существует ли такое время в природе, пользуются ли таким временем где либо в мире. Возможно, что выставленное Вами время, случайно или преднамеренно, совпадет с тем, по которому живут, скажем, во Франкфурте. Тогда Вы можете сказать, что Ваши часы идут по среднеевропейскому времени.

Но самим часам это безразлично. Часы (как и навигационный вычислитель), просто отсчитывают приращение времени (координат) по отношению выставленному времени (начальным координатам). Поэтому, когда Вы устанавливаете на часах значение времени, тем самым Вы определяете момент начала суток. Когда Вы вводите в вычислитель значения текущих координат ВС в качестве начальных координат для счисления, то тем самым Вы задаете, где находится начало системы координат.

В момент начала счисления текущие координаты ВС совпадают с начальными, но в процессе полета они изменяются в соответствии с перемещением ВС. Первое, что делает навигационный вычислитель для определения текущих координат – раскладывает вектор путевой скорости W на составляющие Wx и Wy по осям выбранной системы координат. Для этого ему необходимо знать модуль и направление вектора W, а также направление осей.

Теперь, когда известна скорость вдоль каждой оси, можно рассчитать и расстояние, пройденное по этой оси от начального значения соответствующей координаты.

Если бы составляющие скорости по осям были бы постоянными, то текущие координаты самолета x,y определялись бы по простым формулам:

x=x0 + Wxt, y=y0 + Wyt,

где t – время полета от начальной точки с координатами x0, y0.

Но в общем случае составляющие скорости непрерывно меняются, поскольку изменяется и модуль, и направление вектора путевой скорости.

Ведь самолет может изменить курс и истинную скорость, изменяется и ветер.

С точки зрения математики скорость – это производная расстояния, то есть скорость (быстрота) его изменения. Взятие производной называется дифференцированием. Операция, обратная дифференцированию, – это интегрирование, поволяющее по известной производной найти саму величину (закон ее изменения). Следовательно, для определения пройденного расстояния по каждой оси необходимо в общем случае интегрировать составляющую скорости по этой оси.

Можно к этому же выводу подойти и с другой стороны. Скорость непрерывно изменяется, но на любом бесконечно малом отрезке времени ее можно считать постоянной и определить бесконечно малое расстояние, пройденное за это время, простым умножением расстояния на скорость. Но весь пройденный путь является суммой бесконечно большого количества бесконечно малых участков. А сумма бесконечно большого количества бесконечно малых слагаемых – это и есть определенный интеграл.

Таким образом, в общем виде уравнения счисления можно записать в виде:

Навигационный вычислитель непрерывно интегрирует составляющие скорости, определяя приращения координат к их начальным значениям. В цифровых вычислителях интегрирование осуществляется по алгоритмам численного интегрирования. В аналоговых вычислителях оно выполняется интегрирующими электродвигателями, то есть такими, у которых скорость вращения зависит от подаваемого на него напряжения. Если подавать напряжение, пропорциональное скорости, то чем больше скорость, тем больше оборотов в единицу времени сделает двигатель, «накручивая»

пройденное расстояние. Похожим образом работает спидометр в автомобиле, рассчитывая пройденное расстояние по скорости вращения колес.

Текущие счисленные значения координат отображаются для экипажа на индикаторах. По какой бы траектории ни летел самолет, пилот может определить по ним координаты в данный момент времени.

Курсодоплеровское счисление пути. Счисление пути, осуществляемое по измеренным значениям курса, путевой скорости и угла сноса, называется курсодоплеровским. На ВС,, на которых осуществляется курсодоплеровское счисление, оно ведется в частноортодромической (а фактически – в прямоугольной) системе координат OZS. Ось S направлена по ЛЗП в направлении полета, а ось Z вправо от ЛЗП. Поскольку ось S совпадает с

ЛЗП, то и угол карты совпадает с заданным путевым углом (рис. 8.7):

Измеряемые параметры позволяют определять положение вектора путевой скорости относительно линии заданного пути и разложить его на составляющие по осям координат. Для этого W необходимо умножить на синус и косинус угла, под которым W направлен к ЛЗП, то есть на разность фактического ф и заданного з путевых углов. Из рис. 8.7 можно записать:

где W – модуль вектора путевой скорости W,

– курс воздушного судна,

– угол сноса, Рис. 8.7. Составляющие вектора путевой скорости В результате интегрирования составляющих путевой скорости в выбранной системе координат с учетом начальных координат получаем текущие координаты места воздушного судна в частноортодромической системе координат;

Значения путевой скорости и угла поступают в навигационный вычислитель автоматически от ДИСС, текущий курс ВС – от курсовой системы, а значение заданного путевого угла (угла карты) вводится или автоматически из бортовой базы аэронавигационных данных или вручную экипажем при пролете очередного ППМ.

При курсодоплеровском счислении навигационный вычислитель непрерывно рассчитывает параметры ветра. В зависимости от вида системы скорость U и счисления пути этими параметрами являются либо навигационное направление ветра Н, либо составляющие ветра по осям координат US и UZ При внезапном отказе ДИСС по любым причинам навигационная система автоматически переходит в режим “Память”, в котором счисление ведется по запомненным параметрам ветра. Однако, в связи с временной и пространственной изменчивостью ветра, этот режим длительное время применять не рекомендуется.

Курсовоздушное счисление пути. Данный вид счисления пути применяется при отсутствии информации от ДИСС. Для счисления необходима путевая скорость, но она в данном случае не измеряется, а рассчитывается вычислителем. Очевидно, что составляющие вектора путевой скорости по осям координат равны сумме составляющих векторов истинной скорости и ветра (рис. 8.8).

Рис. 8.8. Составляющие векторов навигационного треугольника скоростей

где V – истинная воздушная скорость ВС;

н – навигационное направление ветра;

U – скорость ветра.

Исходными данными для расчета являются: курс ВС, поступающий от курсовой системы; истинная воздушная скорость – от датчика воздушной скорости или СВС; скорость и направление ветра вводятся экипажем вручную.

При интегрировании составляющих путевой скорости в любой момент времени формируются текущие частноортодромические координаты места

ВС:

Простейшими навигационными вычислителями, использующими выше названные виды счисления пути являются НАС-1 и НВУ-Б3.

Коррекция счисленных координат. Системы счисления пути выдают всю информацию, которая необходима для полета по маршруту: линейное боковое уклонение, пройденное и оставшееся расстояния. И если бы счисленные координаты были абсолютно точными, то на борту ВС не нужно было бы устанавливать еще какие-либо навигационные средства. Но счисленные координаты неизбежно содержат погрешности, то есть не полностью совпадают с фактическими координатами в выбранной пилотом системе координат. Эти погрешности включают в себя две составляющие.

Первая составляющая вызвана тем, что уже начальные координаты могут быть неточными. Действительно, достаточно точно место самолета известно лишь тогда, когда ВС находится на аэродроме. Но если счисление начинается в какой-то момент во время выполнения полета, то экипаж должен сначала определить координаты МС для этого момента, которые и будут начальными координатами для счисления. Координаты можно определить одним из методов первой группы, например, с помощью наземных радиомаяков. Но и они будут содержать погрешности, поскольку абсолютно точных технических средств не существует. И если пилот определил начальное МС с погрешностью, например, 1 км, то эта величина погрешности сохранится во всех последующих значениях счисленных системой координат. Они тоже будут отличаться на 1 км от фактических, то есть счисленная ЛФП окажется сдвинутой на эту величину от ее правильного положения.

Вторая составляющая погрешности счисления вызвана неточным измерением навигационных элементов движения – курса, угла сноса, скорости. Характерной ее особенностью является то, что она увеличивается со временем полета. В этом нетрудно убедиться на простом примере. Если путевая скорость, по которой рассчитывается пройденное расстояние, измеряется, скажем, с погрешностью 5 км/ч, то через час полета погрешность в определении расстояния составит 5 км, через два часа полета – 10 км и т.д.

Чем дольше летит ВС от точки начальной выставки координат, тем менее точными становятся счисленные координаты. Чтобы находиться на ЛЗП, пилот старается выдерживать на индикаторе системы z=0. Но ведь это не точное, а счисленное значение. Фактическое ЛБУ может составлять уже несколько километров. Так же, как если часы показывают 12.00, это не означает, что сейчас ровно полдень. Ведь часы, скорее всего, спешат или 276 отстают. И чем дольше они не проверялись, тем больше может быть погрешность.

Поэтому любая система счисления пути требует периодической коррекции, то есть исправления, счисленных координат. Коррекция заключается в том, что пилот определяет МС с помощью более точных методов первой группы (по радиомаякам, спутникам, визуально) и вводит эти более точные координаты в систему счисления пути. Эти координаты становятся новыми начальными координатами и счисление начинается уже от их значений. Разумеется, погрешности будут снова накапливаться, что со временем потребует новой коррекции. Таким образом и выполняется полет:

непрерывно определяются счисленные координаты, но периодически они корректируются. Так же и с часами. Время от времени их нужно проверять и устанавливать точное время

8.5. Краткая характеристика некоторых автоматизированнных систем счисления пути Навигационная автономная система НАС-1. НАС-1 предназначена для непрерывного автоматического измерения путевой скорости и угла сноса, счисления пройденного пути и выдачи сигналов в автопилот для автоматического управления самолетом при следовании по ЛЗП. Система является автономной и может применяться при выполнении полета по любой воздушной трассе или маршруту полета.

НАС-1 эксплуатируется на таких самолетах, как Ту-134, Ан-12, Ил-18 и других.

В состав НАС-1 входят:

— автоматическое навигационное устройство (АНУ), являющееся аналоговым вычислителем системы,

— датчик воздушной скорости (ДВС);

— задатчик угла карты (ЗУК);

— задатчик ветра (ЗВ);

ДИСС измеряет путевую скорость и угол сноса, выдает их на индикатор для информирования экипажа, а также в АНУ. Туда же поступают курс от курсовой системы и истинная воздушная скорость от ДВС.

АНУ осуществляет автоматическое счисление пути. Вектор путевой скорости раскладывается по осям прямоугольной системы координат и каждая составляющая интегрируется для получения пройденного расстояния по каждой оси.

Оси системы координат обозначены русскими буквами С и В. Видимо, разработчики системы полагали, что. экипаж будет выбирать направление этих осей на север и на восток. Но такой выбор направления осей удобен только при полетах в ограниченном районе, например, при выполнении авиационных работ. В гражданской авиации обычно выполняются полеты по маршрутам и экипаж направляет одну из осей (С) вперед по направлению ЛЗП, а вторая ось (В) оказывается направленной вправо от ЛЗП. В этом случае оси С и В полностью эквивалентны рассмотренным выше осям S и Z частноортодромической системы координат.

В любом случае ориентация системы координат задается углом карты, которым является угол между северным направлением меридиана и направлением оси С. Вид этого меридиана (магнитный, ортодромический и т.п.) определяется тем, какой вид курса поступает от курсовой системы в АНУ. То есть, если курсовая система работает в режиме «МК», то и угол карты необходимо отсчитывать от магнитного меридиана, а если в режиме «ГПК» — то от опорного.

Если ось С направлена по ЛЗП, то угол карты равен заданному путевому углу. Для каждого участка маршрута он устанавливается экипажем вручную на ЗУК (рис. 8.9).

Рис. 8.9. Задатчик угла карты

Текущие координаты индицируются на счетчике координат стрелками с надписями «С» и «В» (рис. 8.10). Здесь же устанавливаются и начальные координаты.

При использовании НАС-1 экипаж сам выбирает, где будет располагаться начало системы координат на текущем участке маршрута: в начальном или конечном ППМ участка.

Если при пролете начального ППМ участка установить УК=ЗПУ, а стрелки «С» и «В» на нулевое значение, то при выполнении полета стрелка «В» будет показывать счисленное уклонение от ЛЗП (ЛБУ), а стрелка «С» пройденное от ППМ расстояние. На рис.8.10 показания счетчика составляют С=+72 км, В=+17 км.

Рис. 8.10. Счетчик координат

Можно поступить и по-другому, установив в начале участка В=0, а стрелку «С» на отрицательное значение длины участка, то есть отвести ее от нуля влево на соответствующее расстояние. На шкале счетчика координат (см. рис.8.10) нет отрицательных значений, поэтому, например, при длине участка 200 км стрелка должна быть установлена на значение 800 км. Тогда в процессе полета стрелка «В» будет приближаться к нулю, показывая оставшееся расстояние до конечного ППМ участка.

Стрелка «В» в обоих рассмотренных случаях показывает ЛБУ, следовательно, для полета по ЛЗП необходимо управлять самолетом так, чтобы выдерживать ее на нулевом значении Основной режим работы системы – курсодоплеровское счисление. При отказе ДИСС или, если он вообще не установлен на самолете, используется курсовоздушное счисление. В этом случае от датчика воздушной скорости поступает электрический сигнал, соответствующий истинной скорости, которую вычислитель раскладывает на составляющие. Скорость и навигационное направление ветра необходимо установить вручную на задатчике ветра (рис. 8.11). На нем же нужно установить угол карты для разложения вектора ветра на составляющие по осям системы координат.

Разумеется, значение УК должно соответствовать его значению, установленному на ЗУК.

По составляющим V и U вычислитель рассчитывает составляющие W и путем их интегрирования определяет счисленные координаты.

Точность курсовоздушного счисления будет существенно зависеть от правильности определения ветра и установки его на ЗВ.

Рис. 8.11. Задатчик ветра

Навигационное вычислительное устройство НВУ-Б3. НВУ-Б3 входит в состав пилотажно-навигационного комплекса самолета Ту-154. Оно осуществляет расчет счисленных координат и совместно с системой автоматического управления самолета оно обеспечивает полет по ЛЗП в автоматическом режиме.

В отличие от НАС-1, при использовании которой пилот может выбирать любое направление осей и положение начала системы координат, для счисления в НВУ-Б3 всегда используется частноортодромическая система координат OZS, причем начало этой системы (точка пересечения осей) располагается в конечном ППМ текущего участка. Соответственно угол карты равен заданному путевому углу участка, координата Z соответствует ЛБУ, а координата S до пролета конечного ППМ участка является отрицательной и по абсолютной величине равна оставшемуся расстоянию до ППМ.

Для счисления используется информация от ДИСС, от СВС и от курсовой системы ТКС-П2. Поскольку эта курсовая система всегда работает в режиме «ГПК», то и устанавливаемый экипажем заданный путевой угол, играющий роль угла карты, должен быть ортодромическим. Он устанавливается на индикаторе задатчике путевых углов.

Значения координат z и s индицируются индикатоорах-задатчиках координат в цифровом виде (на рис. 8.12 слева).

В НВУ-Б3 устанавливаются данные одновременно двух смежных участков маршрута. Это позволяет обеспечить автоматический переход из системы координат первого участка к системе координат второго участка.

Примерно за 80 км до пролета конечного ППМ первого участка вычислитель начинает рассчитывать z и s самолета уже и в новой системе координат.

Когда до ППМ останется расстояние, равное ЛУР, происходит переключение на новую систему координат, а если подключена автоматическая система управления, то самолет автоматически разворачивается и выходит на новую ЛЗП.

Рис. 8.12. Органы управления и индикации НВУ-Б3

При выполнении счисления пути в курсодоплеровском режиме осуществляется расчет параметров ветра, которые в дальнейшем могут использоваться при выполнении счисления в курсовоздушном режиме.

Инерциальные навигационные системы (ИНС) основаны на измерении ускорений ВС по осям системы координат. Ускорения измеряются устройствами, называемыми акселерометрами. Принцип действия акселерометра основан на свойстве инерции. В упрощенном виде акселерометр представляет собой трубку с расположенным внутри нее грузом в виде шарика (рис. 8.14). Если трубка движется с ускорением, направленным по ее оси, то груз, вследствие своей инерции, смещается в сторону, противоположную ускорению. Смещение тем больше, чем больше ускорение. Если ускорение прекращается, пружина возвращает груз в нулевое положение. Таким образом, измеряя смещение, можно измерять ускорение.

Современные акселерометры обладают высокой чувствительностью и могут измерить ускорение, составляющее одну миллионную от ускорения свободного падения. Если бы тело из состояния покоя начало движение с таким ускорением, то оно сдвинулось бы на один миллиметр лишь через 15 секунд.

Рис. 8.14. Акселерометр

Два акселерометра расположены в горизонтальной плоскости и ориентированы на север-юг и восток-запад. Они предназначены для измерения ускорений по этим направлениям. Третий расположен вертикально.

Из физики и математики известно, что ускорение является производной от скорости, то есть характеризует быстроту ее изменения. Соответственно, скорость – это производная расстояния. Операцией, обратной дифференцированию (взятию производной), является интегрирование.

Следовательно, если значение производной (измеренное ускорение) известно, то после его интегрирования получим скорость. А после интегрирования скорости получим пройденное расстояние.

Пусть aN и aE — измеренные ускорения по направлениям на север и восток, а WN и WE — составляющие путевой скорости, SN и SE — пройденные расстояния по этим же направлениям. Тогда

Современные ИНС осуществляют счисление в географической системе координат, то есть определяют широту и долготу. Если принять Землю за сферу, то текущие широта и долгота (в радианах) могут быть определены как

R – радиус Земли, где 0, 0 – начальные координаты ВС.

Интегрирование и все прочие расчеты выполняются входящими в состав ИНС цифровыми вычислителями (микропроцессорами).

Рис. 8.15. Счисление в сферической системе координат Рис. 8.16. Упрощенная блок-схема инерциального счисления Таким образом, как бы ни был ориентирован самолет в пространстве, то есть, какими бы ни были курс, крен и тангаж, для счисления пути должны использоваться ускорения в системе координат, жестко связанной с Землей. В зависимости от того, каким образом обеспечивается выполнение этого условия, ИНС можно разделить на две группы:

— основанные на использовании гироплатформы (будем их называть традиционными ИНС),

Первыми в 40-е годы ХХ века были разработаны и на протяжении пятидесяти лет совершенствовались традиционные ИНС. В этих системах акселерометры установлены на основе, называемой гироплатформой.

Гироплатформа на протяжении всего полета должна располагаться строго горизонтально и ориентирована по направлению меридиана. В этом случае акселерометры независимо от поворотов ВС всегда ориентированы по осям системы координат, связанной с Землей: один акселерометр ориентирован на север, второй на восток и третий вверх.

Гироплатформа удерживается в нужном положении с помощью гироскопов – в принципе таких же, которые рассматривались в главе о гироскопических курсовых приборах, но гораздо более точных, имеющих малый собственный уход.

В последней четверти прошлого века стали развиваться бесплатформенные ИНС, которые не совсем корректно называют системами на лазерных гироскопах. В этих системах акселерометры жестко закреплены на самолете, ориентированы по его строительным осям и, естественно, вращаются вместе с ним, измеряя ускорения вдоль осей самолета. Значения же ускорений по осям земной системы координат получаются расчетным путем.

Для наглядности в данной главе работа инерциальных систем будет рассмотрена на примере традиционных ИНС, имеющих в своем составе гироплатформу. Бесплатформенные ИНС будут рассмотрены ниже.

Инерциальные навигационные системы обладают рядом достоинств и преимуществ перед другими навигационными системами.

1) Автономность. ИНС не требуют для своей работы установки какого-либо наземного оборудования. Все, что необходимо для счисления пути, находится на борту.

2) Широкая область возможного применения. ИНС, в отличие от некоторых других систем, могут использоваться практически над всей территорией земного шара, включая и полярные районы, а также под водой и в космосе.

3) Абсолютная помехозащищенность. Поскольку ИНС основана на использовании свойства инерции тел, не существует естественных и невозможно создать искусственные помехи работе системы. Современная наука пока не знает способа, которым можно было бы заставить акселерометр на летящем ВС измерить неправильное ускорение.

4) Возможность измерения всех основных параметров, необходимых для навигации.

Перечисленные достоинства и определили широкое использование ИНС на воздушных и морских судах, космических аппаратах, баллистических и крылатых ракетах.

Разумеется, у ИНС имеются и недостатки, большая часть которых, впрочем, свойственна не только инерциальным, но и любым системам счисления пути. К ним относятся необходимость знания начальных координат, возрастание погрешностей счисления со временем полета и вытекающая отсюда необходимость коррекции координат.

Еще 15-20 лет назад, применительно к традиционным ИНС, можно было бы отметить в качестве недостатков невысокую точность счисления, сложность и низкую надежность системы, громоздкость и высокую стоимость систем. Эти недостатки были связаны с необходимостью использования высокопрецизионных, дорогих и сложных гироскопов, с помощью которых гироплатформа должна удерживаться в заданном положении.

Но с появлением бесплатформенных ИНС ситуация быстро изменилась. ИНС стали меньше по размерам, проще, дешевле. А со временем они обогнали традиционные ИНС и по точности.

8.7. Особенности ИНС как систем счисления пути

Выставка ИНС. В традиционных ИНС гироплатформа должна быть расположена строго горизонтально и ориентирована по направлению меридиана. В противном случае установленные на ней акселерометры будут измерять ускорения не по направлениям осей системы координат, что приведет к погрешностям определения места самолета.

Если платформа будет расположена не совсем горизонтально, то, кроме того, акселерометры будут измерять некоторую составляющую ускорения свободного падения g. При горизонтальном положении платформы вектор g направлен перпендикулярно к оси акселерометра и проекция g на эту ось равна нулю. А при наклоне акселерометра хотя бы на 1-2′ он будет, даже при неподвижном акселерометре, показывать некоторое ускорение. Это ускорение будет интегрироваться вычислителем и система покажет, что ВС перемещается.

Рис. 8.17. Погрешность из-за негоризонтального положения акселерометра

Поэтому перед началом полета должна быть проведена выставка ИНС.

Она включает в себя установку начальных координат, горизонтирование и гирокомпасирование гироплатформы. В традиционных ИНС эти операции могут занять несколько десятков минут.

Для установки начальных координат в Сборниках аэронавигационной информации для каждого места стоянки на аэродроме опубликованы его широта и долгота (рис.8.18).

Рис. 8.18. Фрагмент карты руления с координатами мест стоянки

Горизонтирование заключается в установке гироплатформы в горизонтальное положение. Эта операция при включении соответствующего режима работы системы выполняется автоматически. Если при включении ИНС на неподвижном самолете гироплотформа расположена негоризонтально, то два акселерометра, которые должны быть горизонтальными, измеряют ускорения, соответствующие проекциям на их оси ускорения свободного падения g. В зависимости от направления и величины этих ускорений следящая система ИНС разворачивает гироплатформу так, чтобы акселерометры измеряли нулевые ускорения. Это и будет соответствовать горизонтальному положению платформы.

Гирокомпасирование заключается в ориентировании гироплатформы по направлению истинного меридиана. Она должна быть повернута вокруг вертикальной оси так, чтобы один акселерометр был ориентирован на север, а другой на восток. Конечно, на ВС с помощью, например, магнитного компаса можно определить, где север, а где юг. Но точность магнитного компаса (около 1°) совершенно недостаточна для ориентирования гтироплатформы. Здесь требуется точность в несколько угловых минут.

Операция гирокомпасирования также выполняется автоматически. Она основана на том, что из-за вращения Земли вокруг своей оси на акселерометры действует центробежное ускорение, точнее, его проекция на ось акселерометра. Центробежное ускорение направлено от оси вращения Земли в плоскости меридиана. На рис. 8.19 изображен вид на Землю со стороны северного полюса. В положении 1 гироплатформа ориентирована по меридиану и акселерометр, направленный на север-юг измеряет на неподвижном относительно земли самолете максимальное значение ускорения, равное центробежному ускорению. Акселерометр же, ориентированный на восток-запад измеряет нулевое ускорение, поскольку его ось перпендикулярна центробежному ускорению.

Рис. 8.19. К описанию гирокомпасирования

Если же гироплатформа не ориентирована по меридиану (положение 2 на рис. 8.19), то каждый акселерометр измеряет ускорение, величина которого зависит от угла, под которым он расположен к меридиану.

Следящая система по информации об измеряемых ускорениях разворачивает гироплатформу соответствующим образом, приводя ее в положение 1, то есть, ориентируя по меридиану.

Пока ВС еще неподвижно автоматически определяется и величина дрейфа (скорости ухода) гироплатформы из плоскости горизонта и в азимуте.

Эти значения дрейфов учитываются вычислителем в полете для получения более точных величин ускорений по осям координат.

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ФИЗИКА КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ №1 и №2 Учебное пособие для студентов заочной формы обучения инженерно-технических специальностей ИРКУТСК 2014 ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ И ОФОРМЛЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ Решение задач. Систематическое решение задач – необходимое условие успешного изучения курса физики. Решение задач помогает уяснить физический смысл явлений, закрепляет в памяти формулы, прививает. »

«Министерство образования и науки Российской Федерации ФГБОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет» Факультет туризма и сервиса Кафедра философии Одобрена: Утверждаю Кафедрой философии протокол от 14.01.2015 г. № 5 Директор ИЛБиДС Зав. кафедрой Новикова О.Н. Герц Э.Ф. Методической комиссией ИЛБиДС « _ » 2015 г. протокол от 2015 г. № Председатель ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Б.1.Б2. Философия Направление:270800.62 (08.03.01) Строительство Профиль: Автомобильные дороги и. »

«ПАНТОЛЕЧЕНИЕ Методическое пособие для врачей и фармацевтов УДК 615.83 (075.8) ББК 53.54Я73 К 592 Утверждено и рекомендовано к изданию научно-техническим советом по оценке инновационных технологий пантолечения Управления Алтайского края по пищевой, перерабатывающей, фармацевтической промышленности и биотехнологиям Козлов Б.И., Попова И.С.К 592 Пантолечение: Методическое пособие для врачей и фармацевтов/ Б.И.Козлов, И.С.Попова. 2-е изд., испр. и перераб. – Барнаул: Изд-во Алт.ун-та, 2-14..с. »

«ОКТЯБРЬ Библиографический указатель новых поступлений по отраслям знаний Библиографический указатель новых поступлений по отраслям знаний Бюллетень «Новые поступления» ежемесячно информирует о новых документах, поступивших в АОНБ им. Н. А. Добролюбова. Бюллетень составлен на основе записей электронного каталога. Материал расположен в систематическом порядке по отраслям знаний, внутри разделов–в алфавите авторов и заглавий. Записи включают краткое библиографическое описание. В конце описания. »

«КАЗАНСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНЫЙ ИНСТИТУТ Кафедра Управления качеством А.Р. ЗАКИРОВА УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ Учебное пособие Конспект лекций Казань – 201 УДК 65.01 ББК (Ж/О) 30.60 Печатается по рекомендации учебно-методической комиссии Инженерного института Казанского (Приволжского) федерального университета (протокол № 3 от 26 ноября 2014г.) Рецензенты: кандидат технических наук, доцент кафедры Управления качеством КФУ И.И. Хафизов; доктор технических наук, профессор кафедры. »

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет» (ПГУ) Налоги и налогообложение Методические указания к выполнению контрольной работы Составители: Н. В. Свиридова, А. А. Акимов, А. Н. Денисенко Пенза Издательство ПГУ УДК 336.22 Н23 Рецензент кандидат технических наук, генеральный директор ООО «Бирос» А. А. Оськин Налоги и налогообложение : метод. указания к. »

«Министерство образования и науки РФ ФГБОУ ВПО Ангарская государственная техническая академия _ И.Г. Голованов ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ И ПОДСТАНЦИИ Методические указания для курсового проектирования Для студентов всех форм обучения по направлению подготовки «Электроэнергетика и электротехника» Ангарск 2014 Голованов И.Г. Электрические станции и подстанции. Методическое пособие для курсового проектирования / И.Г. Голованов. – г. Ангарск, 2014. – 72 с. Включает методику и практическое решение задач. »

«Министерство образования и науки Российской Федерации Иркутский государственный технический университет БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ Программа и методические указания к выполнению контрольной работы студентами заочной формы обучения Иркутск 2011 Рецензент: канд.техн.наук, профессор кафедры Управления промышленными предприятиями Иркутского государственного технического университета Конюхов В.Ю. Груничев Н.С., Захаров С.В., Голодкова А.В., Карасев С.В. Безопасность жизнедеятельности: Метод. »

«МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ухтинский государственный технический университет» (УГТУ) УПРАВЛЕНИЕ ЧЕЛОВЕЧЕСКИМИ РЕСУРСАМИ Методические указания Ухта, УГТУ, 2014 УДК 005.95 (075.8) ББК 65.050.2 я7 Р 15 Радкевич, А. П. Р 15 Управление человеческими ресурсами [Текст] : метод. указания / А. П. Радкевич, Е. В. Мелентьева. – Ухта : УГТУ, 2014. – 1212 с. Методические указания предназначены для студентов. »

«Приложение № 1 Перечень учебных изданий для образовательных учреждений, реализующих образовательные программы по специальностям среднего профессионального образования на 2015/2016 учебный год, прошедших рецензирование в ФГАУ «ФИРО» ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ПРЕДМЕТЫ № Автор Наименование издания Год Издательство издания 1 Антонова Е.С., Русский язык Учебник 2014 ОИЦ «Академия» Воителева Т.М. 2 Антонова Е.С., Русский язык. Пособие для подготовки к ЕГЭ 2014 ОИЦ «Академия» Воителева Т.М. 3 Артемов В.В. »

«Сведения о реализации основной профессиональной образовательной программы Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Тюменской области «Тюменский лесотехнический техникум» (ГАПОУ ТО «ТЛТ») «Соответствие содержания и качества подготовки обучающихся требованиям федеральных государственных образовательных стандартов (ФГОС) (государственных образовательных стандартов (ГОС) – до завершения их реализации в профессиональной образовательной организации) по основной. »

«Структура документа: Пояснительная записка. 1. Общая характеристика учебного предмета. 2. Описание места учебного предмета в учебном плане. 3. Личностные, метапредметные и предметные результаты освоения конкретного учебного предмета, курса. Содержание учебного предмета. 5. Календарно тематическое планирование. 6. Описание учебно-методического и материально-технического обеспечения. 7. Планируемые результаты. 8. Приложения 9. 1. Пояснительная записка Рабочая программа для 10 класса составлена на. »

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова» Кафедра целлюлозно-бумажного производства, лесохимии и промышленной экологии Н. Ф. Пестова СОПРОДУКТЫ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА Учебное пособие Утверждено учебно-методическим советом Сыктывкарского лесного. »

«Шесточенко Нина Сергеевна, Андросова Светлана Александровна ПРОИЗВОДНАЯ ОТСОМАТИЧЕСКАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМИНОЛОГИЯ: ПРИЗНАКОВЫЙ ПОДХОД В данной статье представлен анализ отсоматических технических терминов французского языка. Выделены и подробно рассмотрены три основные группы признаков, на основе которых происходит вторичная номинация французских соматизмов: структурные, физические и функциональные. Установлено соотношение этих признаков в отсоматических производных наименованиях французского. »

«Министерство образования и науки Самарской области ГБОУ СПО «ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ» ПЕРЕЧЕНЬ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ (кейс студента 1 курса) Технический профиль Общеобразовательный цикл Самара 2014 ГБОУ СПО «Поволжский государственный колледж» Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования «Поволжский государственный. »

«О ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ стр. Перечень используемых сокращений и глоссарий терминов комплекса ГТО стр. Глава I. Обеспечение условий по подготовке граждан к выполнению нормативов стр. и требований комплекса ГТО 1.1. Нормативно-правовое обеспечение стр. 1.2. Кадровое, материально-техническое и финансовое обеспечение стр. 2 1.3. Методическое и информационное обеспечение стр. 1.4. Обеспечение условий взаимодействия между органами исполнительной власти Российской Федерации в области физической культуры. »

«МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ухтинский государственный технический университет» (УГТУ) Особенности транспорта аномальных нефтей Методические указания Ухта, УГТУ, 2014 УДК 622.692.4.052:665.61.035.6(075.8) ББК 39.77я7 П 53 Полубоярцев, Е. Л. П 53 Особенности транспорта аномальных нефтей [Текст] : метод. указания / Е. Л. Полубоярцев, Е. В. Исупова. – Ухта : УГТУ, 2014. – 39 с. Методические указания. »

«ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ» Утверждено ученым советом 18 мая 2012г. протокол № 5 Переутверждено ученым советом 20 декабря 2013г. протокол№5 ОСНОВНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ Направление (специальность) подготовки: 21.05.04. »

«Материально-техническая база ОГАОУ СПО «Алексеевский агротехнический техникум» № п/п Объект Площадь Адрес Вид права 2344,6 м2 РФ, Белгородская Учебный корпус №1 оперативное обл., г. Алексеевка, управление ул. Ленина, дом Учебный корпус №2 2633,4 м РФ, Белгородская оперативное обл., г. Алексеевка, управление ул. Ленина, дом Общественно-бытовой 2970,8 м РФ, Белгородская оперативное корпус обл., г. Алексеевка, управление ул. Ленина, дом 1 (актовый и спортивный залы, столовая) 1646,7 м2 РФ. »

«МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ухтинский государственный технический университет» (УГТУ) ОЦЕНКА СТОИМОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ Методические указания Ухта, УГТУ, 2014 УДК 004:33 (076) ББК 65.29 я7 А 89 Абрамичева, Т. В. А 89 Оценка стоимости автоматизированных информационных систем [Текст] : метод. указания / Т. В. Абрамичева, А. В. Павловская, Е. В. Истомина. – Ухта : УГТУ, 2014. – 56. »

2016 www.metodichka.x-pdf.ru — «Бесплатная электронная библиотека — Методички, методические указания, пособия»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.