10.1. Общие сведения

Конечной целью полета является вывод самолета в расчетную точку пространства относительно земной поверхности, которая характеризуется высотой и географическими координатами: широтой ф и долготой %, измеряемыми от экватора и начального меридиана земли.

В зависимости от базы отсчета высоты подразделяют (смотреть статью под номером 10.1) на:

—           абсолютную высоту (Яабс), отсчитываемую от уровня Мирового океана при атмосферном давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.) и температуре среды 15° С;

—           относительную высоту (Яотп), измеряемую относительно поверхности, над которой известно атмосферное давление;

—           истинную высоту (Яист), измеряемую относительно точки на поверхности, над которой в данный момент пролетает самолет.

Широта и долгота измеряются либо астрономическими приборами, либо счислением пройденного пути вдоль меридиана и параллели.

Абсолютная и относительная высоты измеряются барометрическими приборами, истинная высота — радиовысотомерами.

Полет самолета можно представить как сложное движение твердого тела в пространстве, которое состоит из поступательного движения центра масс по определенной траектории и его углового движения относительно центра масс (смотреть статью под номером 10.2). Измеренные параметры движения используются как для визуального контроля за режимом полета, так и для работы полуавтоматических и автоматических систем управления самолетом.

К параметрам поступательного движения центра масс самолета относятся: скорость полета, его курс, углы относительно вектора скорости и линейные ускорения вдоль траектории.

Самолет под действием тяги двигателей перемещается относительно воздушной среды со скоростью Уист, которая называется истинной воздушной скоростью полета. Вместе с тем он совместно с воздушной средой перемещается со скоростью U, получившей наименование скорости ветра. Таким образом, движение центра масс происходит в направлении результирующего вектора Wp, определяемого навигационным треугольником скоростей.

смотреть статью под номером 10.1. Схема измерения высот полета

Проекция этого вектора на плоскость земной поверхности называется путевой скоростью W — скоростью перемещения самолета относительно Земли. Вертикальная составляющая вектора Wp носит наименование вертикальной скорости VY Угол между вектором путевой скорости и горизонтальной проекцией истинной воздушной скорости является углом сноса самолета |3СН.

Если истинная воздушная скорость измеряется без учета изменения плотности и температуры среды на данной высоте полета, величина называется приборной скоростью Vup. Ее измерение играет исключительную роль при пилотировании самолета, так как вне зависимости от реальной высоты полета при одинаковых значениях Vnp показатели устойчивости и управляемости не отличаются от параметров при полете у земли в условиях стандартной атмосферы. Поэтому рекомендации летному составу но пилотированию самолетов выдаются в величинах приборной скорости.

Индикаторная скорость Vt, в отличие от приборной, измеряется с учетом инструментальных и аэродинамических погрешностей приборов и поправок на сжимаемость воздуха.

Измерение истинной воздушной, приборной (индикаторной) и вертикальной скоростей осуществляется с помощью анероидноманометрических приборов. Путевая скорость измеряется радиотехническими средствами или вычисляется построением навигационного треугольника скоростей по навигационной линейке.

Курс самолета является одним из важнейших навигационных параметров. Он измеряется в плоскости земли по часовой стрелке от заранее определенной линии отсчета к проекции продольной оси самолета. На практике в качестве линий отсчета используются направления географического или магнитного меридианов и ортодромия.

Если курс самолета измеряется относительно географического меридиана, он называется истинным (ИК). Поскольку географический и магнитный полюсы, а следовательно, и их меридианы не совпадают, магнитный курс (МК) отличается от истинного на величины углов ЛМ магнитного склонения. Их значения и знаки для различных точек земли учитываются по специальным картам, на которые нанесены линии равных магнитных склонений— изогоны и место магнитных аномалий. При полетах по локсодромии — все земные меридианы пересекаются под одним и тем же углом г|; (смотреть статью под номером 10.3), что используется для прокладки маршрута при пролетах по магнитному компасу. Ортодромия, представляющая собой линию кратчайшего расстояния между двумя точками на поверхности Земного шара, используется при выборе маршрута полета на большие расстояния, что позволяет значительно сократить расход горючего в полете.

Курс самолета измеряется приборами и системами, принцип действия которых основан на разнообразных физических и астрономических закономерностях.

К параметрам углового движения самолета относятся углы крена у, тангажа д, рыскания \р, а также их производные. Они измеряются обычно гироскопическими приборами.

Управление полетом современного самолета —¦ это сложный комплекс операций по определению текущих пилотажнонавигационных параметров, сравнению их с заданными и активному воздействию на органы управления двигателями и рулевые поверхности самолета с целью максимальной точности выдерживания расчетного маршрута полета. С ростом скоростей, высот и дальностей выполняемых полетов задача управления значительно усложняется и это в первую очередь оказывает отрицательное воздействие на состояние экипажа. Степень этого воздействия зависит от функциональной роли летного состава в системе человексамолет. Поэтому главным критерием совершенства подобной системы управления является уровень автоматизации систем управления или, другими словами, характер распределения функций между человеком и автоматикой.

Полагая в основу классификации пилотажнонавигационного оборудования современных самолетов степень участия летного состава в системе управления, все многообразие оборудования можно условно разделить на три группы.

К первой группе относятся информационные пилотажнонавигационные приборы и устройства, принцип действия которых основан на использовании какихлибо природных или физических явлений.

Вторая группа объединяет комплексы оборудования, которые работают от датчиков, действующих на основе различных физических принципов. Благодаря рациональному их использованию достигается наибольшая точность измеряемых параметров. Эта группа получила наименование пилотажнонавигационных систем и характеризуется в подавляющем большинстве случаев применением аналоговых вычислителей. Нередко информация, вырабатываемая подобными системами, используется при работе автоматизированных и автоматических систем управления самолетом (САУ).

И, наконец, третья группа включает комплексы бортовых устройств и систем управления полетом самолета.

Развитие автоматизированных и автоматических навигационных комплексов стало возможным благодаря созданию централизованных информационноизмерительных систем на базе аналоговых вычислителей и специализированных бортовых цифровых вычислительных машин (БЦВМ).

Бортовые цифровые вычислительные машины применяются на самолетах различного назначения. Они позволяют:

—           «запоминать» (хранить) исходные данные для конкретного маршрута полета (координаты всех пунктов маршрута и наземных средств коррекции, координаты аэродромов и параметры различных схем подхода и захода на посадку и т. п.);

—           выбирать оптимальный режим полета, для чего в БЦВМ вводятся данные о массе самолета, скорости, высоте полета, режиме работы двигателей, о состоянии воздушной среды и другие параметры;

—           программировать полет, т. е. этапы полета автоматически рассчитывать по исходным данным;

—           вычислять текущие координаты самолета;

—           пересчитывать текущие координаты местоположения самолета из одной системы координат в другую, что позволяет получать необходимую информацию в удобную для отображения на индикаторах навигационной обстановки;

—           оперативно изменить программу полета при изменении оперативной обстановки (например, при полете на запасной аэродром, при обходе грозы, при облете наземных препятствий и т. д.);

—           вырабатывать сигналы оптимального управления самолетом при взлете, на маршруте и при посадке;

—           вырабатывать данные для системы сигнализации, привлекающей внимание экипажа к тому или иному фактору навигационной обстановки, и выдавать советы экипажу в аварийных ситуациях;

—¦ автоматически контролировать работоспособность комплекса и правильность выполняемых экипажем операций.

Совокупность задач, решение которых возлагается на БЦВМ, может быть подразделена на две группы. К первой группе относятся информационные задачи, ко второй — задачи управления.

При решении задачи первой группы БЦВМ перерабатывает большие массивы информации и рассчитывает данные, необходимые пилоту для управления самолетом. При решении задач второй группы БЦВМ на основе соответствующей информации вырабатывает команды управления, которые поступают в автоматизированные системы управления самолетом.

Преимуществами применения БЦВМ в составе автоматизированного навигационного комплекса по сравнению с использованием аналоговых вычислителей являются:

—           возможность резкого повышения степени автоматизации в результате реализации большого количества вычислительных и логических задач, что обеспечивает использование более точных формул;

—           практически неограниченные возможности повышения инструментальной точности решения навигационных и других задач, а также широкие возможности учета методических погрешностей датчиков исходной информации;

—           большие возможности автоматического контроля правильности работы как самого вычислителя, так и всех составных частей комплекса как в процессе предполетной подготовки, так и в полете;

—           высокая техническая надежность, достигаемая благодаря широкой унификации применяемых блоков бортового оборудования для различных типов самолетов.

Эти качества делают БЦВМ основой построения современных и перспективных автоматизированных комплексов, связывающих в единое целое совокупность бортового оборудования различного назначения.

Рассмотрим принцип действия и устройство основных пилотажнонавигационных приборов и систем.