Общие сведения об измерителях курса

Под курсом понимают угол между вертикальной плоскостью, принятой за начало отсчета, и проекцией продольной оси воздушного судна на плоскость горизонта. Угол отсчитывается по часовой стрелке в пределах от 0 до 360°. В зависимости от того, какая плоскость принята за начало отсчета, различают:

- истинный курс ψ – угол, отсчитываемый от плоскости истинного (географического) меридиана;

- магнитный курс ψ _м – угол, отсчитываемый от плоскости магнитного меридиана;

- относительный (или условный) курс ψ _отн – угол, отсчитываемый от произвольно выбранной вертикальной плоскости, например, от вертикальной плоскости, проходящей через точку взлета и точку предполагаемой посадки.

Есть еще так называемый компасный курс ψ _к, для которого отсчет курса осуществляется от вертикальной плоскости, в которой находится стрелка магнитного компаса. По ряду причин, которые будут рассмотрены позже, компасный и магнитный курсы могут не совпадать.

Измерение курса осуществляют различными методами, среди которых можно выделить магнитный, индукционный, гироскопический, радиотехнический и астрономический.

Магнитный метод основан на определении магнитного меридиана с помощью постоянного магнита, находящегося в магнитном поле Земли.

Индукционный метод принципиально ничем не отличается от магнитного метода, только для определения направления магнитного поля Земли используется индукционный датчик магнитного поля.

В гироскопическом методе используется свойство свободного гироскопа, на который не действуют моменты сил, сохранять в мировом пространстве направление главной оси неизменным.

Астрономический метод реализуется с помощью астрокомпаса пеленгацией небесных светил, а радиотехнический – с помощью пеленгации передающих радиостанций и радиомаяков, положение которых известно с высокой точностью.

Магнитный метод измерения курса применяется очень давно. Известно, что Земля представляет собой огромный постоянный магнит, полюсы которого не совпадают с географическими полюсами. Например, географические координаты северного магнитного полюса составляют φ = 72° северной широты и λ = 96° западной долготы. Таким образом, магнитный полюс расположен под углом 11, 5° к оси вращения Земли. Если в магнитное поле Земли поместить постоянный магнит (например, стрелку компаса), то он будет ориентироваться по геомагнитным силовым линиям.

Геомагнитное поле характеризуется вектором напряженности Н (или вектором магнитной индукции В ), который расположен по касательной к силовым линиям магнитного поля Земли. Вблизи экватора вектор Н направленпараллельно земной поверхности. Вблизи полюсов угол между вектором Н и плоскостью горизонта приближается к 90°. В любой другой области околоземного пространства вектор Н направлен под произвольным углом к земной поверхности, зависящим от координат точки измерения. На рис. 1.1 показаны элементы геомагнитного поля. Вектор напряженности магнитного поля Земли можно разложить на горизонтальную Н _Г и вертикальную Н _В составляющие. Угол между горизонтальной составляющей Н _Г и географическим меридианом называется магнитным склонением ∆ _М. Склонение считается положительным, если вектор Н _Г направлен к востоку от географического меридиана, и отрицательным, если он направлен к западу.

Угол между вектором Н и его горизонтальной составляющей Н _Г называется наклонением q. Склонение и наклонение изменяются как по величине, так и по знаку в зависимости от географических координат места. Их величины нанесены на специальные магнитные карты и соединены линиями – изоклинами, для которых q = const, и изогонами, для которых ∆ _М = const.

Магнитный компас

Магнитным компасом называется устройство, с помощью которого определяется направление магнитного меридиана. В настоящее время магнитные компасы не являются основными навигационными приборами. Однако благодаря их важному достоинству – автономности в работе – до сих пор используются в авиации в качестве резервных курсовых приборов, не требующих никакого электрического питания.

Широко используемый в авиации магнитный компас КИ-13 (рис. 1.2) представляет собой пластмассовый корпус 1 шарообразной формы, внутри которого находится пара постоянных магнитов 2 с одинаково направленными полюсами. Магниты крепятся к поплавку 5, имеющему картушку (шкалу) 3, и опираются на подпятник 4, представляющий собой подшипник. Подшипник крепится к корпусу с помощью пружины. Вертикальный неподвижный индекс 6 служит для отсчета показаний курса по шкале. Корпус прибора заполнен вязкой прозрачной жидкостью так, что вся подвижная часть компаса находится на плаву. Это приводит к резкому уменьшению давления на подшипник, в результате чего уменьшается и трение в нем. Устройство 7 предназначено для уменьшения девиаций компаса.

Магнитная система компаса реагирует на окружающее магнитное поле, которое складывается из поля Земли, а также поля от намагниченных ферромагнитных масс, расположенных на борту воздушного судна, и поля, создаваемого работающим электрооборудованием. Поэтому магнитная система устанавливается не по направлению магнитного меридиана, а имеет некоторую погрешность δ _м, называемую магнитной девиацией. Компас в этом случае показывает так называемый компасный курс ψ _к, который связан с магнитным курсом ψ _м соотношением

ψ _м = ψ _к + δ _м.

Магнитная девиация δ _м включает в себя три составляющие δ ₁, δ ₂ и δ ₃. Первая составляющая δ ₁ имеет постоянное значение при всех курсах. Эта постоянная девиация определяется главным образом неточной установкой компаса на борту воздушного судна.

Девиация δ ₂ периодически изменяется при смене курса, дважды принимая максимальное значение (по абсолютной величине) при изменении курса в пределах от 0 до 360°. Отсюда и название девиации – полукруговая. Причина ее появления – в магнитных полях, создаваемых магнитотвердыми объектами на борту самолета, а также в постоянных полях, создаваемых электрооборудованием. Магнитотвердые объекты – это ферромагнитные тела, которые, будучи намагниченными, сохраняют это состояние в течение длительного времени. Поскольку полукруговая девиация является следствием появления постоянных магнитных полей, то ее можно устранить, компенсируя эти поля. Задачу по устранению полукруговой девиации как раз и решает девиационный прибор 7 (см. рис. 1.2), в котором за счет перемещения постоянных магнитов создается нужное компенсирующее поле.

Четвертная девиация δ ₃, как и полукруговая δ ₂, является периодической функцией курса, но максимальное значение она принимает четыре раза при изменении курса в диапазоне от 0 до 360°. Она появляется как следствие полей, создаваемых магнитомягкими объектами. Эти объекты способны намагничиваться под воздействием магнитного поля Земли, но поскольку ориентация таких объектов относительно поля Земли изменяется при смене курса, то и характер зависимости δ ₃ от курса отличается от аналогичной зависимости для δ ₂. Кроме того, четвертную девиацию с помощью системы постоянных магнитов устранить нельзя. Метод компенсации четвертной девиации в курсовых системах будет рассмотрен позже.

Все составляющие магнитной девиации можно определить экспериментально, для чего самолет помещают на специальную горизонтальную площадку, удаленную не менее чем на 100 м от стоянок других самолетов, аэродромных сооружений, бетонированных взлетно-посадочных полос, армированных железом. Затем самолет разворачивают на заданные магнитные курсы, измеряемые специальным девиационным пеленгатором, и сравнивают результаты пеленгатора с тем, что показывает компас. С помощью девиационного прибора (см. рис. 1.2) максимально устраняют полукруговую девиацию, после чего снимается график остаточной девиации. Этим графиком экипаж пользуется в полете для внесения поправок в показания компаса.

Кроме магнитной девиации, обусловленной наличием дополнительных магнитных полей, имеются еще ряд погрешностей (девиаций), среди которых можно выделить креновую погрешность. Она возникает при кренах, наборе высоты или снижении в результате изменения взаимного расположения ферромагнитных объектов относительно магнитной системы компаса, которая при эволюциях самолета стремится сохранить свое горизонтальное положение. Кроме того, при кренах на магнитную систему компаса оказывает влияние вертикальная составляющая поля Земли. Возникающая в результате этого погрешность зависит от магнитного курса, географической широты места и величины крена. Креновая погрешность может достигать значительных величин.

Имеется также инерционная погрешность, возникающая вследствие действия ускорений на картушку, «южный» конец которой утяжелен для поддержания магнитной системы в горизонтальном положении. Под воздействием периодических возмущений, например, при полете в болтанку, возникают инерционные силы, заставляющие магнитную систему колебаться относительно указывающего индекса, что затрудняет отсчет показаний.

Кроме этого, имеются инструментальные погрешности, которые вызываются наличием сил трения в опорах, увлечением подвижной системы жидкостью при разворотах, изменением свойств жидкости при изменениях температуры.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: