Характеристика автоматизированных навигационных систем и пилотажно-навигационных комплексов (ПНК)

Классификация ПНК

Основными факторами, определившими направления развития навигационных средств и систем, а также обо­снование, требований к аэронавигационному обеспечению полета по заданным маршрутам, являются:

- увеличение скоростей, высот и продолжительности полета и резко возросший в связи с этим поток информации, необходимой экипажу для качественного выполнения задания;

- уменьшение интервалов горизонтального и вертикального эшело­нирования, связанное с постоянно возрастающей интенсивностью воз­душного движения;

- необходимость обеспечения регулярности перевозок в различ­ных районах нашей страны и мира практически в любых условиях ме­теорологической обстановки;

- появление возможности автоматизации решения большинства пилотажно-навигационных задач с обеспечением высокой точности и на­дежности их решения;

- необходимость повышения качества вождения ВС до уровня, удов­летворяющего международным нормативам, при сокращении числен­ности экипажа, без штурмана на борту ВС, с сохранением высокой степени безопасности полета.

Оптимальная загрузка при полете в течение 5 ч находится в пределах 96-99 % в начале маршрута, достигая к концу полета 37-78 % от максимальной. Отсюда видно, что для повышения надежности навигации часть работы экипажа необходимо снять, т.е. ее автоматизировать. При этом автоматизация процесса са­молетовождения особенно важна для ВС, выполняющих полеты на большие расстояния и в районах со слабым радионавигационным обес­печением, где для получения необходимой навигационной информации требуются значительное время и внимание.

Автоматизация решения навигационных задач в АНС. При этом основными навигационными задачами, требующими своего решения и подлежащими автоматизации, следует считать:

- програм­мирование заданного маршрута и плана использования средств аэрона­вигационного обеспечения;

- оптимизацию траектории заданного марш­рута и режима полета; счисление пути и решение задачи выполнения полета по заданной траектории;

- выдачу необходимой навигационной информации в удобной форме; выбор средств и момента коррекции счи­сленных координат МС и гироскопического курса ВС;

- выполнение предпосадочного маневрирования в районе аэродрома и посадки в любых метеоусловиях.

Необходимость совместного решения этих задач с целью автомати­зации процесса вождения ВС по заданным маршрутам привела к сли­янию двух взаимозависимых процессов: воздушной навигации — само­летовождения и пилотирования. А это, в свою очередь, привело к по­явлению принципиально новых автоматизированных навигационных систем — пилотажно-навигационных комплексов ПНК, построенных на базе аналоговых или цифровых вычислителей и способных решать эти задачи от взлета до посадки.

Применение ПНК, помимо повышения точности навигации, позво­лило оптимизировать технологию работы членов экипажа и снизить его загрузку. Особенно это касается моментов выполнения коррекции

Рис. 26.1

МС и измерения навигационных элементов, так как они требуют непо­средственного участия штурмана или второго пилота в процессе про­мера.

Обобщенная структурная схема ПНК. В настоящее время сущест­вует значительное число различных ПНК, установленных на разных типах ВС гражданской авиации. Однако несмотря на их конструктивные различия можно определить общую схему их построения (рис. 26.1). Все они содержат схему программирования заданного маршрута (тра­ектории) полета той или иной степени полноты и формы представле­ния, датчики навигационной информации о положении и элементах движения ВС.

Вся навигационная информация, полученная от них, обобщается и обрабатывается вычислителем ПНК, формируя на выходе управляю­щие сигналы, подающиеся на индикаторы и в систему траекторного управления ВС. Обратная связь контроля пути с помощью датчиков внешней позиционной информации позволяет замкнуть контур про­цесса автоматического вождения ВС по заданной траектории полета.

Разработ­ка ПНК велась по двум направлениям:

- ПНК, основанные на работе системы счисления пути с использованием автоматически_ измеренных параметров элементов движения ВС.

- ПНK использующие радионавигационные системы, обеспечивающие автоматизированный (директорный) полет ВС по заданной траектории на основании не­прерывно получаемой внешней позиционной информации.

Все они ре­шают больший или меньший объем навигационных задач, обеспечивая двух-, трех- и четырехмерную навигацию. О степени совершенства то­го или иного ПНК можно судить по информативности и уровню авто­матизации процессов, а также по точности выполнения полета по за­данному маршруту.

Первыми ПНК в гражданской авиации были НИ-50 и АНУ-1, установленные на самолетах Ил-18 и Ту-134. Одновременно была раз­работана радионавигационная система РСБН-2с, относящаяся к типу АНС-Д, которая обеспечивала вождение ВС по заданной линии пути в пределах рабочей области радиомаяка в директорном режиме.

Первоначально ПНК создавались на базе аналоговых вычислите­лей, обеспечивающих решение сравнительно простых аналитических зависимостей (установленны на Ту-154, и «Полет-1» —на Ил-62).

С появлением циф­ровых вычислительных машин ЦВМ расширился круг навигацион­ных задач, решаемых ПНК в полете, повысилась и точность их реше­ния. Для самолета Ил-76 был разработан ПНК «Купол-76», работаю­щий совместно с ЦВМ. Существенным недостатком ПНК этого пе­риода является их уникальность. Все они конструктивно отличались друг от друга, хотя и решали одну и ту же навигационную задачу.

Разнообразие пультов управления и индикаторов, с которыми ра­ботает экипаж в полете, привело к необходимости их стандартизации и разработке базовых навигационных комплексов (БНК) для маги­стральных самолетов малого БНК-1, среднего БНК-2 и дальнего БНК-3 действия. Соответственно с этим были созданы и установлены БНК-1 на самолетах Як-42 — «Ольха-1»; Ан-74 — «Мальва», а на самолете Ил-86 — БНК-2 «Пижма-1». Все они имеют почти одинаковые пульты управления, индикаторы и командные приборы.

С развитием информатики и вычислительной техники для самолетов Ил-96 и Ту-204 разработаны ПНК нового поколения — комплексы стандартного пилотажно-навигационного оборудования (КСПНО). Они значительно отличаются от предшествующих ПНК. Увеличен объем исходной навигационной информации. Повышены точность и надежность работы датчиков навигационной информации. Расширена сеть автоматизации процессов самоконтроля, включения и выклю­чения датчиков по программе. Индикаторы нового типа выдают интег­рированную, обобщенную навигационную информацию.

Получили распространение пилотажно-навигационные комплексы типа АНС-Д, использующие позиционную информацию от глобальных радионавигационных и навигационных спутниковых систем.