Классификация технических средств самолетовождения.

По месту расположения технические средства делятся на самолетные (бортовые) и наземные.

По характеру использования — на автономные и неавтономные.

 

Автономными называются средства, применение которых не требует специального наземного оборудования.

 

 Неавтономными называются средства, которые выдают информацию на основе их взаимодействия с наземными устройствами.

 

По принципу действия технические средства самолетовождения делятся на четыре группы:

 

1. Геотехнические средства самолетовождения позволяют измерять     различные параметры естественных (геофизических) полей Земли. К этой группе относятся магнитные компасы, барометрические высотомеры, указатели воздушной скорости, термометры наружного воздуха, часы,

гирополукомпасы, дистанционные гиромагнитные и гироиндукционные компасы, курсовые системы и др,

 

2. Радиотехнические средства самолетовождения, основанные на измерении параметров электромагнитных полей, излучаемых специальными устройствами, находящимися на борту воздушного судна или на земле. К ним относятся самолетные радиокомпасы и связные радиостанции, радиовысотомеры, самолетные радиолокационные станции, доплёровские измерители путевой скорости и угла сноса, наземные радиопеленгаторы, приводные и радиовещательные станции,

радиомаяки, радиомаркеры, наземные радиолокаторы и др.

 

Самолетное радионавигационное оборудование и наземные радиотехнические устройства образуют системы самолетовождения.

 По дальности действия последние делятся на системы дальней

навигации (свыше 1000 км), ближней навигации (до 1000 км) и системы посадки.

 

3. Астрономические средства самолетовождения, основаны на использовании небесных светил. К этой группе средств относятся астрономические компасы, авиационные секстанты и астрономические ориентаторы.

 

4. Светотехнические средства самолетовождения, основаны на использовании бортовых или наземных источников света. К этой группе средств относятся светомаяки, прожекторы, посадочные огни и др.

 

 3. Форма и размеры Земли.

 

Земля имеет сложную геометрическую форму. По предложению немецкого ученого Листинга в 1873 г., с очень большой степенью приближения, за форму Земли принят геоид.

 

 

На рис. 1.1 жирной линией показана поверхность геоида.

 

 

                   Рис. 1.1. Поверхность геоида

 

Геоид - тело, ограниченное уровенной поверхностью, совпадающей с поверхностью Мирового океана в спокойном состоянии.

Характерным для уровенной поверхности является то, что она в каждой своей точке нормальна (перпендикулярна) к направлению действия силы тяжести g (рис. 1.2). Геоид наиболее реально отражает поверхность Земли, но не имеет простого математического описания, следовательно, неудобен для решения задач в аэронавигации и геодезии.

 В связи с этим поверхность геоида заменяют- аппроксимируют поверхностью эллипсоида вращения, которая имеет правильную геометрическую форму и допускает применение математического моделирования.

                                                     

Уровенная поверхность (поверхность геоида)

Мировой океан

Р

 

 

                                    

                          Рис. 1.2 Уровенная поверхность.                                    

Земной эллипсоид вращения получается при вращении меридианного эллипса вокруг его малой оси (рис. 1.3). Форма этого эллипсоида описывается двумя геометрическими параметрами:

- большой полуосью а;

- малой полуосью b .

              Рис. 1.3. Земной эллипсоид вращения

 

 

Геометрический центр эллипсоида вращения совмещен с центром масс Земли, его малая полуось - с осью вращения Земли, а большая полуось - с плоскостью экватора Земли.

 

Земной эллипсоид вращения, ориентированный в теле Земли, называется референц-эллипсоидом. В 1946 г. эллипсоид профессора Ф.Н. Красовского был принят в качестве референц-эллипсоида со следующими параметрами:

- большая полуось а = 6 378 245 м;

- малая полуось b = 6 356 863 м;

      - полярное сжатие с = ( a - b )/ b = 1/298, 3.

 

По современным данным отклонение земного эллипсоида Красовского от геоида не превышает 100 м, а в пределах территории России и соседних с ней государств не превышает 40м. Этот эллипсоид положен в основу всех геодезических и картографических работ, выполняемых ранее в СССР, а теперь на территории России.

 

Для упрощения навигационных расчетов форму Земли принимают за шар с радиусом (сферы) R= 6 371 116 м, что соответствует радиусу шара, эквивалентного по площади поверхности земному эллипсоиду Красовского.

 Для приближенных расчетов радиус земного шара принимают

                                равным 6 371 км.

 

4. Основные точки, линии и круги на земном шаре.

 

В авиационной картографии приняты следующие определения точкам, линиям и кругам на поверхности земного шара (рис. 1.4):

 

Ось вращения Земли - прямая линия, вокруг которой происходит суточное вращение Земли.

 

Полюса Земли - точки пересечения оси вращения Земли с ее поверхностью. Северным (Рс) является тот полюс, на котором, если смотреть на него сверху, вращение Земли происходит против хода часовой стрелки. Противоположный полюс является Южным (Рю).

 

Экватор Земли - большой круг, плоскость которого перпендикулярна оси вращения Земли. Экватор делит земной шар на два полушария: Северное и Южное.

 

Параллель - малый круг, плоскость которого параллельна плоскости экватора.

 

Истинный меридиан - большой круг, плоскость которого проходит через полюсы Земли.

 

Начальный (нулевой) меридиан - меридиан, проходящий через центр Гринвичской астрономической обсерватории, находящейся в Англии вблизи Лондона. Начальный меридиан делит земной шар на Восточное и Западное полушария.

                                            

Рис. 1.4. Точки, линии и круги на поверхности земного шара

Плоскость экватора и плоскость начального меридиана являются основными плоскостями, относительно которых определяют положение любой точки на земной поверхности.

 

5. Направления на земной поверхности, единицы измерения.

При работе с картой, направление измеряют относительно истинного или географического меридиана потому, что на полетных картах нанесены истинные меридианы. Направление, измеренное относительно этого меридиана, называют истинным. Истинный пеленг указывают углом, который отсчитывают в плоскости горизонта от северного направления истинного меридиана по ходу часовой стрелки от 0 до 360°.

 

Азимут (А) или истинный пеленг ориентира (ИПО ) - угол, заключенный между северным направлением истинного меридиана, проходящего через точку наблюдателя и направлением на ориентир (рис. 1.5, а).

             Си         

                           Азимут

 

 

                                                             ориентир

    наблюдатель

 

         Рис. 1.5. а. Азимут (истинный пеленг ориентира).

 

Азимут (ИПО) измеряют в градусах от северного направления истинного меридиана по ходу часовой стрелки от 0 до 360°. Азимут (ИПО) на карте измеряется транспортиром.

 

Магнитный пеленг (МП) или магнитный пеленг ориентира (МПО ) - угол, заключенный между северным направлением магнитного меридиана, проходящего через точку наблюдателя и направлением на ориентир (рис.1.5.б)

Азимут от магнитного пеленга отличается на величину магнитного    склонения (Δ М).

                                    МПО = А – (Δ М) 

 Си         См         

       Δ М

                            Магнитный пеленг

                 А        МПО

 

                                                             ориентир

    наблюдатель

           

Рис. 1.5. б. Магнитный пеленг (магнитный пеленг ориентира).

 

Магнитный пеленг (МПО) измеряют в градусах от северного направления магнитного меридиана по ходу часовой стрелки от 0 до 360°.

Магнитный пеленг широко используется при решении задач самолетовождения с использованием радиотехнических средств.

 

Курсовой угол ориентира (КУО) – угол, заключенный между продольной осью самолета и направлением на ориентир.

 

 Курсовой угол ориентира отсчитывается от продольной оси самолета по ходу часовой стрелки и измеряется от 0 до 360⁰. (рис 1.6.)

 

                                    ПОС

 

                                       КУО

                                                               

                                                 

        Рис. 1.6. Курсовой угол ориентира.

 

 

Линия заданного пути (ЛЗП)  - линия пути, проложенная на карте, задающая направление движения воздушного судна в полете.

    В зависимости от навигационного оборудования воздушного судна, используемого в полете, линия пути может быть

 ортодромической или локсодромической.

Каждая из них имеет определенные свойства и вид на земном шаре.

 

Ортодромия - линия кратчайшего расстояния между двумя точками (А и В) на поверхности земного шара (рис. 1.7). Полет по ортодромии может быть выполнен только с помощью ортодромических курсовых систем (приборов).

 

В переводе на русский язык «ортодромия» означает «прямой путь». Ортодромия является дугой большого круга проходящего через две точки на земной поверхности. На расстояниях 1000 – 1200 км ортодромия на карте практически совпадает с прямой линией. Поэтому, маршрут полета на картах всегда прокладывается по ортодромии.

 Ортодромия пересекает меридианы под разными путевыми углами.

 

                                Си       Си       Си

                                                                                         β ₁ ≠ β ₂ ≠ β ₃

                                                                     

                               β ₁                   β ₂                      β ₃ ортодромия

 

                            Рис. 1.7. Вид ортодромии на карте.

В зависимости от курсовых приборов самолета полет по маршруту может выполняться по ортодромии или локсодромии.

Локсодромия — спиральная линия, проходящая по поверхности земного шара и пересекающая меридианы с одним и тем же постоянным углом a, называемым локсодромическим путевым углом.

                          Си        Си         Си

                                                                               α          α = const

                               α                α                           локсодромия

 

                            Рис.1.8. Вид локсодромии на карте.

При полете по локсодромии, с использованием магнитных компасов, (магнитных курсовых систем), линия фактического пути самолета не совпадает с прямой линией, проложенной на карте из-за схождения меридианов к точке полюса.

При длине участка в 600 км максимальное уклонение самолета от ортодромической линии пути достигает 6 — 8 км, т. е. выходит за пределы допустимой точности самолетовождения.

Для уменьшения уклонения самолета от ортодромической линии пути, большие участки маршрута делят на ряд участков с таким расчетом, чтобы средний МПУ отличался от МПУ на концах отрезка не более чем на 1—2°. При полетах по таким участкам периодически меняют значение МПУ по причине схождения меридианов и изменения магнитного склонения по району полета.

 

Но, даже при таком дроблении участков маршрута фактическая линия пути по локсодромии отклоняется от прямой линии, проложенной на карте, что усложняя контроль пути по пеленгам радиотехнических средств, расположенных в ППМ.

Ортодромический путевой угол (ОПУ) - угол, заключенный между северным направлением меридиана начальной точки ортодромии и ЛЗП.

 

Локсодромический путевой угол - постоянный угол, под которым локсодромия пересекает меридианы (рис. 1.8). Путь по локсодромии длиннее пути по ортодромии, кроме частных случаев, когда она совпадает с экватором или меридианами, которые являются одновременно и ортодромией и локсодромией.

 

В практике аэронавигации полеты по локсодромии выполняют, как правило, на воздушных судах 4-го класса и вертолетах всех классов с использованием магнитного компаса или курсовой системы в режиме «МК».

 Маршрут полета не является прямой от пункта вылета до пункта посадки, а имеет ряд изломов. Длину участка маршрута выбирают такой, чтобы разность путевых углов в начале и в конце участка

не превышала 2°.

При этом условии ЛЗП на полетной карте прокладывается в виде прямой, которую принимают за локсодромию.

При расстоянии между точками на земной поверхности до 250 км локсодромия незначительно отклоняется от прямой линии, т.е. практически совпадает с ЛЗП.

 

Локсодромический путевой угол участка маршрута измеряют непосредственно на карте транспортиром относительно меридиана средней точки данного участка (рис. 1.9). Длину пути по локсодромии измеряют на карте с помощью масштабной или сантиметровой линейки.

 

 

                             Изогона   + 8⁰

                                                                        Си

 

 

                                                                                              ЗИПУ (100⁰)

                                                            ЛЗП                                                

 

                                                                         

                 λ 1                                         λ средний               λ 2

 

 

                    

Рис. 1.9.  Средний меридиан участка маршрута

   

                        6. Системы координат.

     

Для определения положения точки (объекта, воздушного судна) на поверхности Земли или некоторой точки над земной поверхностью необходима система координат.

 

 В практике аэронавигации наиболее широко используются следующие системы координат:

 

 географическая, сферическая, ортодромическая, полярная.

 

Географическая система координат. Этот термин объединяет две системы координат: геодезическую и астрономическую (рис. 1.5).

 

 Так, для определения положения точки на поверхности земного эллипсоида применяют геодезическую систему координат, а для определения положения точки на поверхности геоида (Земли) соответственно астрономическую.

 

Отличие состоит лишь только в том, что астрономическую широту отсчитывают до отвесной линии в данной точке геоида (рис. 1.5, б), а геодезическую широту - до нормали к поверхности эллипсоида в данной точке (рис. 1.5, а).

 

Для приближенного решения задач, когда не нужно учитывать разности геодезических и астрономических координат точек, применяются географические координаты, в качестве которых используется геодезическая широта и долгота.

 Принято, геодезические координаты называть географическими.

 

Географическая (геодезическая) широта j - угол, заключенный между плоскостью экватора и нормалью к поверхности земного эллипсоида в данной точке А. Широта измеряется от экватора в сторону полюсов от 0 до 90° и называется, соответственно, северной (положительной) и южной (отрицательной).

 

 Поскольку нормаль к поверхности эллипсоида не проходит через  центр О, широту нельзя измерять центральным углом. Ее нельзя измерять и дугой меридиана, так как кривизна последнего является переменной величиной.

 

Географическая (геодезическая) долгота l - двугранный угол, заключенный между плоскостями начального меридиана и меридиана данной точки А.

Долгота измеряется от начального меридиана к востоку и западу от 0 до 180° и называется соответственно

восточной (положительной) и западной (отрицательной).

 

 Долгота, кроме угловых величин, может измеряться в единицах времени, необходимого Земле для того, чтобы повернуться вокруг своей оси на угол, который соответствует дуге, измеряющей долготу.

 При этом считают, что каждые 15° долготы соответствует 1 ч времени.

 

 

      Сферическая система координат.

В этой системе координат Землю принимают за сферу. Это удобно для решения многих задач, так как возможно производить расчет по формулам сферической тригонометрии. В общем случае сферическая система координат отличается от геодезических и астрономических координат.

 

Сферическая ш ирота φ с - угол, заключенный между плоскостью экватора и направлением в данную точку А из центра земной сферы.

 

Сферическая широта может измеряться центральным углом или дугой меридиана от экватора в тех же пределах, что и географическая широта.

 

Сферическая долгота λ с - двугранный угол, заключенный между плоскостями начального меридиана и меридиана данной точки А.

 

Сферическая долгота может измеряться центральным углом или дугой параллели в тех же пределах, что и географическая долгота.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: