Радиотехнические навигационные средства самолетовождения и посадки (стр. 2 )

- радиотехнические средства навигации, основанные на использовании закономерностей распространяющихся в пространстве электромагнитных колебаний. Они дают возможность осуществлять вождение ЛА в условиях отсутствия видимости Земли и небесной сферы, т. е. при полётах в облаках, над зонами туманов, ночью при отсутствии световых ориентиров, а также над морем, пустынной местностью или льдами.

Каждая из перечисленных групп имеет свои особенности, положительные и отрицательные свойства, обусловленные применением соответствующих физических принципов. Знание свойств и особенностей, учёт положительных и отрицательных сторон различных технических средств навигации позволяют рационально использовать их в полёте и успешно решать все задачи самолётовождения.

Обычно различные технические средства навигации применяются комплексно. Комплексное использование различных средств навигации позволяет компенсировать недостатки одних преимущества других и в результате получить более высокую точность измерения навигационных параметров и улучшить другие тактико-технические показатели навигационной системы. Комплексирование технических средств навигации осуществляется обычно на базе БЦВМ. Это позволяет автоматизировать решение навигационных задач.

Для выполнения полёта в заданную точку пространства в течении заданного времени ЛА должен лететь по определенноё траектории, для чего необходимо выдерживать определённое направление и режим полёта, характеризуемые навигационными элементами.

1.2. Основные навигационные элементы полёта ЛА

К навигационным элементам относятся величины, определяющие координаты ЛА в пространстве, его положение относительно центра масс, направление и скорость полёта; положение ЛА относительно ориентиров (или положение ориентиров относительно ЛА).

Рассмотрим геометрическую сущность этих элементов. Место ЛА (самолёта, вертолёта) – это проекция центра масс ЛА на земную поверхность. Координаты ЛА в пространстве определяются географической долготой географической широтой и высотой полёта H (рис.1.1).

Географическая долгота () определяется углом между плос-

Рис 1.1. Координаты ЛА

костью Гринвичского меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через точку М места ЛА. Долгота отсчитывается от Гринвичского меридиана на восток (восточная долгота) и на запад (западная долгота) от 0 до 180о.

Географическая широта () определяется углом между плоскостью экватора и направлением радиуса - вектора точки М и отсчитывается на север (северная широта) и на юг (южная широта) от 0 до 90о.

Высотой полёта (H ) называется расстояние между ЛА и земной поверхностью, измеренное по вертикали. В зависимости от уровня отсчета высоты в навигации различают абсолютную, относительную и истинную высоты полёта (рис. 1.2).

Абсолютной (Hабс ) называют высоту, измеренную от уровня моря. Относительной (Hотн ) называют высоту, измеренную относительно некоторой поверхности, принятой за исходную (нулевую). Обычно такой поверхностью является взлётно-посадочные полосы аэродрома вылета и посадки.

Истинной высотой (Hист ) называется высота над пролетаемой местностью. Высота полёта измеряется с помощью высотомеров. В авиации широкое применение находят барометрические высотомеры, измеряющие относительную высоту, и радиовысотомеры, изме-

Рис.1.2. Высоты полёта самолёта

ряющие истинную высоту. В некоторых случаях (главным образом при эшелонировании полётов по высоте) пользуются понятием условной барометрической высоты, либо понятием условной барометрической высоты, под которой подразумевают высоту, измеренную барометрическим высотомером относительно условного уровня с барометрическим давлением 760 мм рт. ст.

При определении положения ЛА в пространстве пользуются горизонтальной и связанной системами прямоугольных координат.

В горизонтальной системе координат за основную плоскость отсчета принята горизонтальная плоскость, перпендикулярная к местной вертикали. Начало системы координат OXoYoZo (рис. 1.3, 1.4) совмещено с центром масс ЛА, горизонтальная ось OXo направлена на север и касается географического меридиана, горизонтальная ось OYo направлена на восток, а вертикальная ось OZo совпадает с линией отвеса.

В связанной системе координат OXYZ, начало которой также совмещено с центром масс ЛА. Ось OX направлена вперёд по продольной оси, ось OZ - по нормальной оси вверх, а ось OY – по поперечной оси вправо. Эта система координат жестко связана с ЛА.

Положение ЛА относительно системы координат в горизонтальной плоскости определяется углами истинного курса, тангажа и крена. Истинным курсом ( ИК) ЛА (рис.1.5) называется угол в горизонтальной плоскости между северным направлением географического меридиана ЛА и проекцией продольной оси OX ЛА на горизонтальную плоскость.

Рис.1.3. Угол тангажа самолета Рис.1.4.Угол крена самолета

Курс в навигации отсчитывается по часовой стрелке от меридиана к проекции продольной оси ЛА в пределах от 0 до 360о. Для измерения курса часто используются магнитные компасы, у которых началом отсчёта является направление магнитной стрелки, устанавливающейся в плоскости магнитного меридиана точки, в которой находится ЛА.

Рис.1.5. Курсовые углы самолёта

Магнитный меридиан в общем случае не совпадает с географическим меридианом и отклонён от него на угол М, называемый магнитным склонением. Вследствие влияния на магнитную стрелку местных магнитных полей возникает ошибка в показаниях компаса, называемая девиацией компаса К. В соответствии с началом отсчета курса различают истинный курс (ИК), отсчитываемый от географического меридиана, магнитный курс (МК), отсчитываемый от магнитного меридиана, и компасный курс (КК), отсчитываемый от компасного меридиана (рис.1.5), которые связаны соотношениями:

ИК = МК + М;

МК = КК + К.

Углом тангажа () называется угол между горизонтальной плоскостью OXoYo и продольной осью ЛА OX (рис.1.3). Угол тангажа считают положительным, если продольная ось ЛА отклонена против часовой стрелки относительно плоскости горизонта, и наоборот.

Углом крена () называется угол между плоскостью горизонта и направлением поперечной оси OY ЛА (рис.1.4). Крен возникает при повороте ЛА вокруг продольной оси OX . Угол крена считается положительным, если правое крыло ЛА находится ниже плоскости горизонта, и наоборот.

1.3.Средства и способы решения навигационных задач

При решении ряда навигационных и боевых задач (счисление пути, фотографирование, бомбометание и др.) необходимо знать скорость полёта ЛА. В воздушной навигации различают воздушную и путевую скорости.

Воздушной скоростью (V) называют скорость полёта ЛА относительно воздушной среды. Величина воздушной скорости зависит от технических свойств ЛА, режима полёта, от плотности и температуры воздуха. Каждый ЛА обладает диапазоном скоростей: от минимальной до максимальной. Воздушная скорость ЛА направлена по касательной к траектории его движения и обычно не совпадает с осью OX связанной системы координат (см. рис.1.3). Угол между продольной осью OX ЛА и проекцией вектора скорости на плоскость симметрии OXZ называется углом атаки. Угол между вектором и горизонтальной плоскостью называется углом наклона траектории (). Воздушная скорость измеряется в километрах в час при помощи измерителей скорости, работа которых основана на принципе измерения скоростного напора воздуха. Скорость ЛА относительно земной поверхности называется полной скоростью ( п). Полная скорость равна геометрической сумме воздушной скорости и скорости ветра , т. е. . Горизонтальные составляющие векторов , и (соответственно , , ) образуют так называемый треугольник скоростей (рис.1.6). Горизонтальная составляющая полной скорости называется путевой скоростью.