Выбор опорных меридианов и расчет поправок к курсу полета

Рис.16.1 Рис.16.2

Опорный истинный меридиан Опорный магнитный меридиан

Азимутальная поправка и правило учета поправок. Поскольку к истинному, магнитному и компасному меридиану добавился еще один - опорный, то должна появиться и еще одна поправка.

Азимутальная поправка (ΔА) - это угол заключенный между северными направлениями опорного и истинного меридианов.

Она отсчитывается от опорного меридиана в сторону истинного - к востоку с плюсом, к западу с минусом (аналогично магнитному склонению и девиации).

Теперь уже правило учета поправок может быть графически изображено еще в более полном виде (рис. 16.3).

Рис. 16.3 Правило учета поправок

Смысл правила, разумеется, остается прежним: при переходе от приборных величин к истинным все поправки прибавляются, то есть учитываются со своим знаком, а при переходе от истинных к приборным -вычитаются.

На рис. 16.3 чем правее изображен курс, тем он более «истинный» и, соответственно, чем он левее - тем он более «приборный». Необходимо обратить внимание, что ортодромический курс считается более «истинным», чем истинный курс (измеряемый от географического меридиана).

Как показано выше, значение, которое мы непосредственно снимаем с магнитного компаса, называется компасным курсом. Ясно, что это самый «приборный» из курсов. Затем мы учитываем девиацию ΔК, избавляясь от погрешностей данного конкретного прибора, вызванных влиянием на него магнитных полей самолета. Полученный при этом магнитный курс является более «истинным», чем приборный. Затем можно учесть магнитное склонение ΔМ и получить истинный курс. Тем самым мы устраняем влияние неправильного магнитного поля Земли, которое мешает нам измерить курс от географического меридиана. Разумеется, истинный курс более «истинный», правильный, чем магнитный.

Но истинные (географические) меридианы не параллельны, в полете текущий истинный меридиан как бы меняет свое направление. А направление опорного меридиана (оси гироскопа) остается неизменным. Поэтому измеренный от него ортодромический курс и считается более «истинным». Перейти к нему можно от истинного курса, прибавив (поскольку переходим в сторону более «истинных» курсов) азимутальную поправку ΔА.

Иногда в навигации используются еще два вида поправок, которые носят вспомогательный характер: условное магнитное склонение и вариация.

Условное магнитное склонение (ΔМ_У) - это угол между северными направлениями опорного и магнитного меридианов. Оно может быть использовано для прямого перехода от магнитного курса к

ортодромическому и обратно, минуя истинный. Нетрудно сообразить, что эта поправка просто является суммой магнитного склонения и азимутальной поправки: ΔМ_У= ΔМ + ΔА.

ΔМ_У и Δ в соответствии с общим правилом учета поправок, то есть при переходе к более истинным курсам прибавляются.

На рис.16.4 изображены все рассмотренные виды меридианов, углы между ними (поправки) и курсы, отсчитанные от разных меридианов.

 

Рис. 16.4. Направления начала отсчета и поправки

В качестве основных курсовых приборов для полета по ортодро­мии используют ГПК-52АП и курсовые системы различных типов в режиме «ГПК». Применение этих приборов требует начальной выставки их по выбранному опорному меридиану. Кроме того, их гироскопы имеют собственный уход в азимуте. Поэтому в ходе полета
нужно контролировать их показания и при необходимости корректи­ровать. Комплексное применение курсовых приборов связано с не­обходимостью использования курсов, измеренных от различных на­правлений, что требует умения переходить от одной системы измере­ния курса к другой. В практике установлены правила, позволяющие приводить любой курс к необходимому началу отсчета. Для выпол­нения перечисленных технологических операций необходимо знать азимутальные поправки и условное магнитное склонение. Расчет этих угловых величин зависит от вида выбранного опорного мери­диана. Порядок расчета поправок следующий.

1. В качестве опорного выбран истинный меридиан.

Из рис.16.1 видно, что если в качестве опорного выбран истинный меридиан,
то для любой точки маршрута азимутальная поправка

, где — угол схождения меридианов; — долгота опорного меридиана; — долгота точки, для которой рассчитывается азимутальная поправка; — средняя широта. Значение зависит от проекции применяемых карт. Для карт видоизмененной поликонической проекции — средняя широта данного листа карты, для карт равноугольной конической проекции — широта параллели с наименьшим масштабом, для карт стереографи­ческой полярной проекции =90°.

Из приведенной формулы видно, что азимутальная поправка со­ответствует углу схождения меридианов, взятому с обратным знаком. Знак поправки определяется разностью долгот опорного меридиана и меридиана данной точки. На опорном меридиане .

Условное магнитное склонение для любой точки маршрута

. На опорном меридиане .

Пример. Долгота опорного меридиана (восточная); долгота данной точки ; магнитное склонение в данной точке ; средняя широта листа карты . Определить и у для заданной точки маршрута.

Решение. 1). Находим азимутальную поправку .

2) Определяем условное магнитное склонение .

2. В качестве опорного выбран магнитный меридиан.

Из рис.16.2 видно, что в этом случае азимутальная поправка и условное магнит­ное склонение на опорном меридиане имеют вид:

; .

Для любой заданной точки маршрута:

;

.

Пример. Долгота опорного меридиана = 64° (восточная); долгота данной точки =54°; магнитное склонение на опорном меридиане в точке ЛЗП ; магнитное склонение в данной точке маршрута ; средняя широта листа

карты . Направление опорного меридиана совпадает с магнитным. Опре­делить и у для заданной точки маршрута.

Решение. 1). Находим азимутальную поправку для заданной точки маршрута

.

2).Определяем условное магнитное склонение

.

 

3. В качестве опорного выбран истинный меридиан с долготой 0 или 90°.

Для обеспечения полетов в полярных районах издается карта стереографической полярной проекции, на которой по предложению полярного штурмана В. И. Аккуратова, наносится сетка условных меридианов, параллельных гринвичскому меридиану = 0 и перпендикулярных ему = 90°.

В случаях когда опорным выбран истинный меридиан =0, азимутальная поправка и условное магнитное склонение для задан­ной точки:

;

Если в качестве опорного выбран истинный меридиан с долготой =90°, то азимутальная поправка и условное магнитное склонение для любой точки:

; .

При расчете и восточная долгота считается положитель­ной, а западная долгота — отрицательной.

Определение ортодромических путевых углов. В зависимости от типа курсового прибора и требуемой точности ортодромические путевые углы участков маршрута измеряют по карте или рассчиты­вают аналитически. Кроме того, для некоторых воздушных трасс издаются специальные сборники таблиц установочных данных для ПИК. Данные для этих таблиц рассчитывают по формулам сфери­ческой тригонометрии с помощью ЭВМ. Ортодромический путевой угол для данного участка маршрута рассчитывают по формуле

,

где и — сферические координаты начала и конца ортодромического участка маршрута, которые получают путем перерасчета географических координат.

В таблицах ОИПУ даны с точностью до одной дуговой минуты. При подготовке к полету выбирают из таблиц ОИПУ, затем при не­обходимости переводят их в ОЗМПУ и наносят на карту, а также заносят в специальный план использования навигационных систем в полете. При отсутствии таб­лиц путевые углы определяют одним из способов, изложенных ниже.

Методика их определения зависит от способа выполнения по­лета по ортодромической линии пути и вида опорного меридиана. В практике полеты по ортодромической линии пути могут выполнять­ся способом смены системы отсчета курса. Этот способ называют еще полетом по частным ортодромиям. В этом случае в качестве опор­ных берут меридианы, проходящие через начало каждого участка маршрута. При таком способе полета путевые углы именуют , если в качестве опорного используется истинный мери­диан, или — если магнитный.

На ВС, оборудованных курсовыми системами типов КС и ТКС, полеты по ортодромической линии пути выполняют способом сохра­нения системы отсчета курса. В этом случае полет до рубежа начала снижения выполняют относительно опорного меридиана аэродрома вылета, а от указанного рубежа до аэродрома посадки — относи­тельно опорного меридиана аэродрома посадки. При таком способе полета путевые углы именуют ОЗИПУ (ОЗМПУ).

Рассмотрим методы расчета ортодромических путевых углов в зависимости от способа выполнения полета по ортодромии.

Полет выполняется по опорным меридианам, проходящим че­рез каждый ППМ. При данных условиях согласно установленным правилам необходимо определять начальные путевые углы. В этом случае = ; При этом измеряют на карте транспортиром непосредст­венно от истинных опорных меридианов каждого ППМ. Для полета в обратном направлении путевые углы определяют относительно опорных меридианов, проходящих через начало каждого участка маршрута, которые при полете в прямом направлении были конеч­ными. Поэтому путевые углы для полета в противоположных друг другу

направлениях не на всех участках маршрута отличаются на 180°. Значение отличия для зависит от длины участка маршрута и изменения магнитного склонения.

Полет выполняется по опорному меридиану, который исполь­зуется на протяжении нескольких участков маршрута. В соответст­вии с данными условиями путевые углы для полета по участкам маршрута должны быть приведены к единой системе отсчета, свя­занной с выбранным опорным меридианом. Для первого участка мар­шрута ОЗИПУ измеряют на карте. Для последующих участков нуте-вые углы рассчитывают но формулам: ; ; . Эти формулы применяют при любом положении опорного меридиана на маршруте полета независимо от того, проходит ли он через аэродром вылета, какой-либо ППМ или через аэродром посадки.

Для облегчения определения ОПУ можно их расчет производить посредством применения угла разворота, измеряемого по карте (рис. 16.5). При этом для первого участка маршрута ОЗИПУ изме­ряют на карте транспортиром, а для последующих участков рассчи­тывают по путевому углу предыдущего участка и углу разворота на последующий участок. ; и т. д. При развороте вправо УР прибавляют, а при развороте влево — вычитают.

Для того чтобы избежать накопления ошибок при наличии более трех изломов трассы, рекомендуется ОПУ определять по азимуту главной ортодромии и углу пересечения (см. рис. 16.5).

Главной принято называть ортодромию, направление кото­рой совпадает с осью маршрута.

Угол пересечения (УП) — угол между направлением главной ор­тодромии и ЛЗП. Его отсчитывают от главной ортодромии вправо со знаком «плюс», а влево — со знаком «минус». Зная азимут глав­ной ортодромии и угол пересечения, можно определить и т. д. ; и т. д.

Рис.16.5

 

Выполнение полетов по ортодромической линии пути предъяв­ляет повышенные требования к точности определение ОПУ. Поэтому применяя графические способы определения ОПУ, следует все из­мерения на карте производить с особой тщательностью.

Проверка правильности ортодромического курса. Особенностью использования гироскопических курсовых приборов является необ­ходимость периодической проверки правильности ОК. Это обуслов­лено тем, что ось курсового гироскопа может уходить в азимуте. Пра­вильность ОК зависит от того, насколько точно ось курсового гиро­скопа в процессе полета будет удерживаться в направлении, по ко­торому она была выставлена относительно опорного меридиана. Практически создать идеальный гироскоп невозможно, так как нель­зя добиться его идеальной балансировки, а также полностью изба­виться от воздействия моментов внешних сил. Поэтому в реальных условиях ось курсового гироскопа имеет некоторый собственный уход в азимуте, что приводит к погрешностям в показаниях орто­дромического курса и, следовательно, к отклонению ВС от ЛЗП.

При длительном полете собственный уход оси гироскопа накап­ливается и может достигнуть значений, превышающих установлен­ные допуски. Для проверки правильности ОК используют другие курсовые приборы, определяющие магнитный или истинный курс. Применяя в комплексе курсовые приборы, следует знать, что при полете по ортодромии в каждый отдельный момент ортодромический, истинный и магнитный курсы отличаются между собой. При полете с постоянным ОК на восток вследствие схождения меридианов истин­ный и магнитный курсы непрерывно увеличиваются, а при полете на запад — уменьшаются. Поэтому уход оси гироскопа можно опреде­лить только путем расчета фактического ортодромического курса и сличения его с показанием указателя УШК- Фактический ортодромический курс рассчитывают по одной из следующих формул:

; .

Проверку необходимо выполнять над заранее намеченными точ­ками, для которых должны быть рассчитаны поправки и . При скоростях полета 400—900 км/ч проверку производят соответ­ственно через 0,5 и 1 ч. Для курсовых систем средней точности и ГПК-52АП допустимое расхождение показаний указателя ОК с рас­считанным фактическим ОК составляет ±2°, а для точных курсовых систем 0,5°.

Если указанное расхождение курсов превышает установленные допуски, выполняют корректировку показаний указателя ОК. После ее выполнения ВС доворачивают на расчетный курс, который выдерживался до корректировки.

Пример. Полет выполняется по ортодромии с помощью курсовой системы КС-8. Показания указателя УШК ОМК = 255°; показания указателя КПП-МС МК = = 249°; = 35°; = 30°; =58°; =+7°; = + 10°. Определить и необходимость корректировки показаний КС.

Р е ш е и и е. 1). Находим условное магнитное склонение для точки проверки: .

2). Определяем .

Сравниваем с показаниями указателя УШК. Отличие курсов равно 1°, что допустимо. Поэтому корректировать показа­ния КС не нужно.

 

16.4.Курсовые системы ГМК, КС-8,ТКС–П2.

 

Курсовая система ГМК-1. Может устанавливаться на таких
самолетах, как Як-40, Як-18, Як-52 и других, а также на вертолетах.
Существует не менее пяти модификаций этой курсов'ой системы (ГМК-1 А,
ГМК-1 Г, ГМК-1ГЭ и др.). Принцип действия у них одинаков, различаются
же они тем, что могут иметь в своем составе либо один, либо два
индукционных датчика ИД-3, один либо два гироагрегата ГА-6. Во всех
модификациях присутствуют режимы «МК» и «ГПК»,'а в некоторых имеется
и режим «АК», который, впрочем, все равно не задействован.
Соответственно несколько различается и вид пульта управления. На нем
располагаются переключатель режимов («МК»-«ГПК»), переключатель
«Север»-«Юг», широтный потенциометр, задатчик курса, тумблер «О Контр.
300» для предполетного контроля системы, сигнальные лампы завала
гироагрегата(отказа). В системах с двумя гироагрегатами имеется
переключатель «Осн.-Зап.». '

Кнопка согласования в этой курсовой системе отсутствует. Ее роль в режиме «МК» играет задатчик курса, который в режиме «ГПК» выполняет свою основную функцию.

В качестве указателя курса используется УГР-4УК, аналогичный по назначению указателю УГР-1. Могут использоваться и другие указатели.

Курсовая система КС-8. Эта курсовая система, а также ее усовершенствованные модификации КС-6, КС-10, на протяжении многих лет устанавливалась на самолетах Ил-18, ан-12, Ту-134 и других.

В состав системы входят уже рассмотренные устройства: индукционный датчик ИД-3, коррекционный механизм КМ-4, пульт управления, два гироагрегата ГА-1 - «Основной» и «Запасной». Названия гироагрегатов условные. По конструкции они одинаковы и любой из них может использоваться для навигации.

Основным указателем является указатель штурмана (УШ), который устанавливается на приборной доске штурмана (рис. 16.6). Курс отсчитывается по вращающейся шкале напротив треугольного индекса. Вид курса (гиромагнитный или ортодромический) зависит от режима работы системы. На УШ имеется кремальера и дополнительная шкала для ввода в значение индицируемого курса магнитного склонения. Если установить ЛМ, то показания УШ, а также показания повторителей курса на приборной доске пилотов, увеличатся на величину магнитного склонения.

На пульте управления (рис 16.7) размещены переключатель режимов, задатчик курса, переключатель «Север-Юг» и широтный потенциометр, переключатель «Оснновной-Запасной», кнопка согласования. Для регулировки ухода гироскопа на пульт управления вынесены и оси балансировочных потенциометров. Их регулировка осуществляется отверткой только техническим составом.

Рассмотрим возможности, которые имеет КС-6 благодаря наличию двух гироагрегатов. Прежде всего необходимо помнить, что на основном указателе курса УШ всегда индицируется курс от того гироагрегата, который выставлен переключателем «Основной-Запасной». Этот же курс уже от УШ идет на повторители пилотов (например, на навигационный курсовой прибор НКП-4 самолета Ту-134) и в автопилот. При этом этот гироагрегат работает в том режиме, который установлен переключателем режимов - «МК» или «ГПК» (режим «АК» не задействован). Второй гироагрегат в это время работает в противоположном режиме, но измеренный им курс ни на УШ, ни на указателях пилотов не индицируется.

рис.16.6

Рис.16.7

Рассмотрим пример. Допустим, установлен режим «МК», а переключатель гироагрегатов в положении «Запасной». Это означает, что гироагрегат, называемый запасным (напомним, что оба гироагрегата на самом деле равноценны), работает в режиме магнитной коррекции, то есть ось гироскопа отслеживает направление текущего магнитного меридиана. Курс от этого гироагрегата, то есть угол между осью гироскопа и осью ВС, поступает на УШ, а от него и на указатели пилотов и в автопилот. В это же время второй гироагрегат, в нашем примере «основной», работает в режиме «ГПК», то есть ось гироскопа сохраняет направление опорного меридиана (если она была по нему вначале выставлена). Но курс от этого гироагрегата нигде не индицируется.

Что произойдет, если в данном примере установить переключатель режимов в положение «ГПК», оставив переключатель гироагрегатов в прежнем полоржении «Запасной»? На УШ будет по-прежнему индицироваться курс от запасного гироагрегата, но теперь магнитная коррекция от него отключена, ось гироскопа будет сохранять то положение, которое она имела в момент переключения режима. Следовательно, магнитный меридиан точки переключения будет являться опорным меридианом, по которому выставлена ось гироскопа и от которого на УШ индицируется ортодромический курс. А основной гироагрегат автоматически перешел в режим магнитной коррекции и начал отслеживать направление текущего магнитного меридиана

Далее, если теперь поставить переключатель гироагрегатов в положение «Основной», оставив режим «ГПК», то теперь УШ будет индицировать курс от основного гироагрегата. До этого момента он в режиме магнитной коррекции отслеживал магнитный меридиан, но с момента переключения он будет работать в режиме «ГПК» (поскольку этот режим установлен на пульте), то есть сохранять направление, которое у него было в момент переключения. Запасной же гироагрегат переключится в «МК» и будет отслеживать направление магнитного меридиана.

Таким образом, один из гироагрегатов всегда работает в «МК», а другой в «ГПК», но на УШ и повторителях отображается курс только от того

из них, который установлен переключателем «Основной-Запасной».

В состав курсовой системы входят и другие указатели. В частности, вспомогательный указатель УГА-1 имеет две стрелки, обозначенных буквами «Г» и «А». Стрелка «Г», независимо от режима работы системы, всегда показывает курс от того из гироагрегатов, который в данный мормент работает в режиме «МК», то есть гиромагнитный курс.

Стрелка «А» могла бы показывать истинный курс от астрономического компаса, если бы он был установлен на самолете.

Курсовая система ТКС-П2. Устанавливается на таких самолетах, как Ту-154, Ил-76, Ил-62. Аббревиатура ТКС расшифровывается как точная курсовая система. Это название связано с пониженным собственным уходом гироскопов этой системе (допустимая скорость 0,5°/ч).

В этой курсовой системе два равноценных гироагрегата, называемые «Основной» и «Контрольный». В отличие от курсовой системы КС-6, в которой каждый гироагрегат может постоянно работать либо в режиме «ГПК», либо в режиме «МК», в ТКС-П2 оба гироагрегата работают постоянно в режиме «ГПК». Режим «МК» используется только кратковременно для начальной выставки гироскопов или их коррекции в полете. Таким образом, оба гироагрегата индицируют ортодромический курс от тех опорных меридианов, по которым они выставлены. На практике их выставляют по одному и тому же меридиану и путем сравнения контролируют их показания.(отсюда и название - контрольный ГА).

Основным указателем является УШ-3 с неподвижной шкалой. Ортодромический курс от основного гироагрегата индицирует стрелка в форме силуэта самолета с надписью «К», а ок контрольного гироагрегата -треугольный индекс, перемещающийся по шкале. На УШ-3 выводится также информация от доплеровского измерителя скорости и сноса (ДИСС).Поступающий от этого устройства угол сноса суммируется с курсом от
основного гироагрегата. Полученный таким образом фактический путевой
угол индицируется стрелкой с надписью «ПУ», а угол между стрелками
«ПУ» и «К» равен углу сноса. |

Несмотря на то, что оба гироагрегата в полете работают в режиме «ГПК» гиромагнитный курс в ТКС-П также формируется. Для этого предназначен блок гиромагнитной коррекции БГМК-2, который «осредняет» магнитный курс, поступающий от ИД-3 и КМ-5 с использованием гироагрегатов ГА-3. Полученный таким образом гиромагнитный курс индицируется на индикаторе курсовых углов ИКУ-1 который не входит в состав ТКС-П2, а является составной частью другого оборудования - «Курс-МП».

Вид указателей пилотов зависит от типа ВС. На самолете Ту-154 их роль играют плановые навигационные приборы ПНТТ-1, входящие в состав системы траекторного управления этого самолета. Среди различных видов информации, отображаемой на этих указателях, индицируется также и курс. Вид курса выбирает пилот переключателем «ГМК-ГПК». Соответственно индицируется гиромагнитный курс, полученный с помощью БГМК-2, или ортодромический курс непосредственно от гироагрегатов.

Пульт управления системой имеет переключатель режимов работы на три положения (режим «АК» не задействован), задатчик курса, кнопку согласования. Шкала широтного потенциометра имеет оцифровку как северной, так и южной широт, вследствие чего отпадает необходимость в переключателе «Север-Юг». К широтному потенциометру относится также тумблер «Авт.-Ручн.». При установке широты вручную он должен стоять в положении «Ручн.». Положение «Авт.» предназначено для автоматического поступления текущей широты, рассчитанной системой счисления пути, но этот режим не задействован.

В отличие от КС-8, на пульте управления ТКС-П2 имеется два переключателя «Осн.-Конт.». Возле одного из них имеется надпись «Коррекция», а возле второго «Потребители». Положение первого из них определяет, каким из двух гироагрегатов в данный момент пилот может управлять, то есть разворачивать ось гироскопа задатчиком курса (в режиме «ГПК») или согласовывать (в режиме «МК»). Второй переключатель, с надписью «Потребители», определяет, от какого из двух гироагрегатов будет поступать курс в систему счисления пути и в систему траекторного управления (автопилот).