Также по теме

АЭРОНАВИГАЦИЯ

АЭРОНАВИГАЦИЯ, совокупность методов и средств для определения действительных и желаемых положения и движения летательного аппарата, рассматриваемого как материальная точка. Термин «навигация» чаще применяется к длительным маршрутам (суда, самолеты, межпланетные станции). Для быстротечных маршрутов (ракеты, управляемые снаряды), в особенности с нестационарным пунктом назначения, более употребителен термин «наведение».

Средства аэронавигации бывают астрономическими, светотехническими, геотехническими и радиотехническими. Астрономические средства навигации позволяют определить местоположение и курс движения летательного аппарата по измеренным угловым координатам небесных светил. Астронавигационные системы работают автономно и не накапливают навигационных ошибок в процессе движения. Однако зависимость от метеоусловий ограничивает возможности применения астронавигационных средств в авиации. Важную роль они продолжают играть в навигации космических летательных аппаратов и кораблевождении. См. НАВИГАЦИЯ; КОСМОСА ИССЛЕДОВАНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ.

Светотехнические средства навигации основаны на использовании стационарных (наземных) источников света и применяются для ближней аэронавигации – главным образом при посадке летательного аппарата в сложных метеорологических условиях или ночью. См. также ВОЗДУШНЫМ ДВИЖЕНИЕМ УПРАВЛЕНИЕ; АЭРОПОРТ.

К геотехническим средствам аэронавигации относятся разнообразные навигационные приборы и системы, основанные на измерении и использовании параметров геофизических полей Земли (гравитационного, геомагнитного, атмосферного, топографического и др.). В эту группу входят гравиметры, магнитные компасы, барометрические высотомеры, измерители воздушной скорости, навигационные карты и пр. Широко распространены гироинерциальные средства, обеспечивающие автономность навигации; они основаны на использовании гироскопического эффекта для определения параметров движения и ориентации летательного аппарата. См. ИНЕРЦИАЛЬНАЯ НАВИГАЦИЯ; ГИРОСКОП; АВИАЦИОННЫЕ БОРТОВЫЕ ПРИБОРЫ.

Наиболее обширную и важную группу аэронавигационных средств образуют радиотехнические средства, располагаемые на борту, на Земле и на других летательных аппаратах. Обычно в аэронавигации приборы и системы, основанные на упомянутых выше различных принципах, используются комплексно, поскольку каждой группе аэронавигационных средств присущи свои достоинства и недостатки.

Понятие аэронавигации охватывает три процесса: 1) определение положения и скорости летательного аппарата в опорной системе координат; 2) сравнение измеренных значений с расчетными для данного момента времени; 3) пересчет результатов сравнения в команды управления, обеспечивающие такое изменение параметров движения, которое обеспечивало бы выполнение маршрута полета и достижение цели. Основное внимание при рассмотрении навигации в данной статье будет уделено вопросам определения положения и скорости.

СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ ПУТИ

В тех случаях, когда информация от внешних источников недоступна, для оценки положения и скорости движения самолета может быть использована процедура счисления пути. Так, самолет, летящий в густом тумане и лишенный радиосвязи, может прокладывать свой маршрут, используя показания измерителя воздушной скорости, магнитного компаса, часов и оценки параметров ветра. Исходя из данных о текущем положении и имея карту, можно удерживать самолет на вычисленном курсе, регулируя воздушную скорость с учетом скорости и направления ветра. Изменение местоположения и скорости самолета в земной системе координат определяется по истекшему времени и оценке путевой скорости.

Счисление пути не обеспечивает высокой точности; тем не менее этот метод имеет фундаментальное значение для навигации. На счислении пути основаны инерциальные навигационные системы.

Инерциальные навигационные системы.

Это автономные бортовые системы, в которых компьютер и гироскопы используются для создания опорной системы координат, а акселерометры, измеряя ускорения по соответствующим осям, позволяют определить соответствующие скорости движения. Результаты измерений гироскопов и акселерометров обрабатываются компьютером, который выдает сигналы на входы систем автоматического управления полетом и на навигационные индикаторы пилотов. В прошлом гироскопы и акселерометры располагали на гиростабилизированной платформе. С развитием вычислительной техники стали использовать бесплатформенные инерциальные системы, в которых поддержание опорной системы координат и большой объем навигационных вычислений выполняет бортовой компьютер.

После начальной выставки инерциальных приборов с использованием местной вертикали и направления на Север инерциальные системы обеспечивают автоматическое определение данных о местоположении, скорости, ускорении, направлении полета и других характеристик. Вследствие интегрирования сигналов акселерометров ошибки инерциальных систем с течением времени нарастают. Для инерциальных систем гражданского назначения допускается накапливающаяся погрешность в определении местоположения до 3 км за каждый час полета.

Системы инерциальной навигации особенно важны в условиях, когда не приходится рассчитывать на помощь со стороны (например, при полете ракет, а также длительных полетах самолетов над территориями, где нет адекватной сети наземных радиостанций); по своим функциональным возможностям они хорошо дополняют радионавигационные средства.

СРЕДСТВА РАДИОНАВИГАЦИИ

При радионавигации несущую частоту излучаемых электромагнитных волн модулируют речевыми или закодированными сигналами таким образом, чтобы передаваемую информацию можно было легко использовать. Кроме того, используется направленность радиолуча и то обстоятельство, что излучаемая волна распространяется в пространстве с известной скоростью.

Распространение излучения зависит от его частоты (см. РАДИО И ТЕЛЕВИДЕНИЕ). При аэронавигации обычно используются частоты от 50 кГц до более 300 МГц. Для повышения эффективности передачи и приема целесообразно применять остро настроенные резонансные схемы, рассчитанные на единственную хорошо стабилизированную несущую частоту. См. также АНТЕННА.

Системы посадки по приборам.

В системах посадки по приборам обычно используется сочетание сигнальных полей излучателей с определенными диаграммами направленности, благодаря которым указатели зоны нулевого отсчета могут индицировать отклонение самолета вправо или влево от осевой линии взлетно-посадочной полосы (ВПП), а также вверх или вниз от глиссады, ведущей к точке касания ВПП.

Система посадки по приборам может быть автоматизирована путем подачи сигналов нулевого отсчета на бортовую систему управления полетом. См. также ВОЗДУШНЫМ ДВИЖЕНИЕМ УПРАВЛЕНИЕ.

Измерения с использованием эффекта Доплера.

В тех случаях, когда наземные средства недоступны, направление и путевую скорость можно определить бортовыми радиосредствами, используя эффект Доплера (рис. 1). Непрерывный радиосигнал, посылаемый с самолета, встречает на своем пути препятствие и частично отражается обратно на бортовой приемник. Частота принимаемых колебаний отличается от частоты передаваемых на число длин волн, которые самолет пролетел за один период сигнала. Этот доплеровский сдвиг частоты можно обнаружить и измерить. На практике направление и скорость полета самолета определяются по доплеровскому сдвигу частоты с помощью гиростабилизированной антенной решетки, формирующей несколько лучей. См. также ДОПЛЕРА ЭФФЕКТ.

      Рис. 1. ДОПЛЕРОВСКИЙ СДВИГ ЧАСТОТЫ используется для определения курса и путевой скорости.