Воздушная навигация.ЧелАвиа-2013

После того, как GNS 430 захватит спутники и вычислит положение, автоматически появится страница карты.

Поля данных

Экран

карты

Текущее

положение

Масштаб

карты

Заданный

курс

Страница карты индицирует ваше текущее положение (символом самолета) относительно ближайших аэропортов, VOR, NDB, пересечений,

пользовательских ППМ и границ воздушного пространства и ваш маршрут индицируется как сплошная линия. Поля данных для точки назначения(WPT), дальность до ППМ(DIS), ЗПУ(DTK) и заданная путевая скорость (GS) индицируются на правой стороне экрана. Эти поля выбираются пользователем, что позволяет вам создавать конфигурацию системы по вашему усмотрению. Имеющиеся для выбора поля: высота,

пеленг, безопасная высота полета, расчетное время прибытия, минимальная безопасная высота полета и путевой угол.

Во время большинства полетов основными страницами,

используемыми для полетов, являются страницы NAV, NAVCOM и карты.

По умолчанию на странице NAV индицируется графический индикатор отклонения от ЛЗП (CDI), активный этап вашего плана полета и шесть полей данных, выбираемых пользователем. Установки по умолчанию для этих полей: дальность до ППМ (DIS), требуемый ПУ (DTK), пеленг на ППМ

(BRG), путевая скорость (GS), фактический путевой угол (TRK) и расчетное время в пути (ETE).

161

Страница NAV по умолчанию

Страница NAVCOM обеспечивает полным списком частот связи аэропортов отправления, промежуточных и прибытия. Для перемещения частоты из этого списка в резервное поле, выделите требуемую частоту и нажмите ENT.

Чтобы индицировать частоты для различных аэропортов вдоль вашего полета,

нажмите малую правую ручку для выделения поля идентификатора аэропорта.

Поворачивайте малую правую ручку для индицирования списка аэропортов для вашего плана полета. Продолжайте поворачивать малую правую ручку для выбора требуемого аэропорта и нажмите ENT.

162

ГЛАВА 12. ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КУРСОВЫХ ПРИБОРОВ И СИСТЕМ ДЛЯ НАВИГАЦИИ

12.1 Особенности использования в полете магнитного компаса.

Устройство простейшего авиационного магнитного компаса

На любом воздушном судне обязательно устанавливается простейший магнитный компас, используемый в качестве резервного или аварийного датчика курса. Он применяется при отказе основных курсовых приборов, а также для контроля правильности их показаний в целях своевременного определения отказа.

В авиации в качестве такого простейшего компаса, как правило,

используется компас КИ-13 или компас другой модификации, но аналогичного принципа действия.

Компас состоит из герметичного корпуса, с лицевой стороны которого имеется прозрачное «окошко». За окошком располагается курсовая нить,

служащая для отсчета курса. Чувствительным элементом компаса служит расположенная внутри, так называемая, картушка в форме цилиндра или усеченного конуса, по окружности которой нанесена шкала курсов. Обычно цена делений 5°, а оцифровка сделана через 30° . Следует отметить, что практически на всех типах шкал курсовых приборов оцифровка приведена в десятках градусов, то есть, например, надпись 27 означает 270 . На картушке закреплен поплавок и два намагниченных стержня.

Закрепленной в центре картушки шпилькой она опирается на подпятник,

установленный на дне корпуса. Принцип действия авиационного магнитного компаса похож на принцип действия обычного туристского компаса, в котором чувствительным элементом является намагниченная стрелка, подвешенная на острие иглы и ориентирующаяся по направлению магнитного меридиана. Здесь роль стрелки играет картушка. Благодаря ее намагниченным стержням она должна быть все время ориентирована по направлению магнитного меридиана.

Самолет вместе с корпусом прибора разворачивается, а картушка остается в прежнем положении, поэтому в окошке корпуса напротив курсовой нити меняются деления шкалы, по которой и отсчитывается курс.

163

Герметичный корпус прибора заполнен лигроином (это одна из фракций переработки нефти), который сглаживает колебания картушки и, в соответствии с законом Архимеда, уменьшает ее вес, а, следовательно, трение между шпилькой и подпятником.

В основании корпуса установлен так называемый девиационный прибор,

который представляет собой просто два взаимно перпендикулярных постоянных магнита, которые позволяют уменьшить девиацию компаса.

Вращая отверткой эти винты, можно перемещать магниты и добиться того, чтобы создаваемое ими магнитное поле полностью или частично компенсировало собственное поле самолета.

Рис. 12.1. Внешний вид простейшего магнитного компаса Компас, как правило, устанавливается перед лобовым стеклом кабины

экипажа.

Основными достоинствами компаса являются:

- простота устройства и, следовательно, высокая надежность;

164

- отсутствие необходимости в электрическом питании для его работы (однако,

компас может быть снабжен электрической подсветкой для использования в темное время суток).

Но компас имеет и немало недостатков:

-низкая точность даже в прямолинейном горизонтальном полете;

-большие погрешности при разворотах самолета (креновая и ускорительная девиации);

-невозможность сразу отсчитать курс после завершения разворота из-за колебательных движений картушки вследствие увлечения ее движущейся по инерции жидкостью;

-неустойчивая работа в полярных районах, где мала горизонтальная составляющая магнитного поля Земли (это относится ко всем видам магнитных компасов).

12.2Особенности использования для навигации гирополукомпаса

12.2.1 Гироскопический принцип измерения курса

Гироскоп (от древнегреческих слов, означающих «вращение» и «смотреть»)

– это в принципе любое вращающееся тело. В современной технике гироскоп представляет собой достаточно массивный ротор с большой скоростью вращения

(несколько тысяч оборотов в минуту). Основным физическим свойством любого гироскопа является то, что он стремится сохранять направление оси своего вращения в пространстве. Это является следствием общего свойства инертности материи – ведь каждая точка вращающегося тела стремится сохранять скорость и направление своего движения.

В наличии у гироскопа такого свойства убедился каждый, кто имел дело с обычным игрушечным волчком или, например, раскрутив велосипедное колесо,

пытался повернуть его ось. Идея устройства гироскопических компасов проста.

Если на борту, несмотря на развороты ВС, все время сохраняется некоторое постоянное направление (направление оси вращения гироскопа), то его можно принять за направление начала отсчета и отсчитывать от него угол до направления продольной оси ВС, то есть курс, и другие пилотажные элементы.

165

Разумеется, если ось гироскопа жестко закрепить на самолете, то она просто вынуждена будет поворачиваться вместе с ним и тогда никакое направление начала отсчета не сохранится. Поэтому гироскоп помещают в специальное устройство – карданов подвес, который обеспечивает гироскопу три степени свободы, то есть дает ему возможность свободно вращаться вокруг трех перпендикулярных осей. Карданов подвес (назван в честь Д.

Кардана, который впервые описал его в своей книге) представляет собой две рамки, одна внутри другой, соединенные между собой в противоположных точках. Если внутри рамок поместить какое-нибудь тело, то оно будет сохранять свое положение, как бы рамки ни вращались вокруг него. Считается, что это устройство было изобретено в Китае во II веке до нашей эры.

Поскольку курс измеряется в горизонтальной плоскости, ось курсового гироскопа, то есть гироскопа, предназначенного для измерения курса, должна располагаться горизонтально. Если эту ось направить по какому-либо выбранному направлению, например, по северному направлению меридиана данной точки, то она будет сохранять это направление, как бы ни вращалось ВС вместе с кардановым подвесом «вокруг» гироскопа. Остается только каким-либо образом измерить и передать на указатель компаса угол между осью гироскопа и продольной осью самолета и тогда можно отсчитывать курс относительно выбранного направления начала отсчета (в данном случае – от северного направления меридиана).

12.2.2 Курсовой гироскоп на неподвижном самолете

Гирополукомпас ГПК-52. Принцип работы гироскопических курсовых приборов рассмотрим на примере одного из простейших устройств такого рода, еще применяющихся на ВС, - гирополукомпаса ГПК-52. Основной частью прибора является гироузел массой около 2 кг, представляющий собой ротор гироскопа вместе с электродвигателем, приводящим его во вращение со скоростью 22-23

тыс. оборотов в минуту.

Гироскоп помещен в карданов подвес из двух рамок. Во внутренней рамке на подшипниках закреплена ось гироскопа в горизонтальном положении. Сама

166

внутренняя рамка также может вращаться вокруг горизонтальной оси,

перпендикулярной оси гироскопа. Ось внутренней рамки также в свою очередь закреплена в подшипниках во внешней рамке, которая может вращаться вокруг вертикальной оси. Эта внешняя ось жестко закреплена в корпусе ГПК-52,

который размещен в кабине самолета и, естественно, поворачивается вместе с самолетом.

На оси внешней рамы карданова подвеса закреплена шкала отсчета курсов.

ГПК-52 часто монтируется в кабине так, что плоскость шкалы совпадает с плоскостью столика. Рядом со шкалой на корпусе прибора нанесен треугольный индекс, напротив которого по шкале и отсчитывается курс.

При развороте ВС корпус прибора поворачивается вместе с ним, а шкала остается ориентированной по сторонам света по-прежнему, поскольку гироскоп внутри карданова подвеса сохраняет направление своей оси. Таким образом,

напротив треугольного индекса на шкале пилот всегда отсчитывает угол между осью курсового гироскопа и продольной осью самолета. Этот угол называют гироскопическим курсом.

Главная ось курсового гироскопа (его ось вращения) может быть направлена в любом направлении. Поэтому, при одном и том же направлении продольной оси ВС гироскопический курс (значение, отсчитываемое на шкале)

может быть любым.

Рис. 12.2. Схема простейшего гирополукомпаса

167

Пилот может принудительно поставить ось гироскопа по любому желаемому направлению начала отсчета, например, по северному направлению меридиана. Для этого на пульте управления ГПК-52 имеется рукоятка задатчика курса, при нажатии которой влево или вправо ось гироскопа и шкала поворачиваются и показания гироскопического курса на шкале начинают изменяться. Следует отметить, что на самом деле ГПК-52 и более современные гироскопические приборы конструктивно устроены таким образом, что при нажатии задатчика курса вращается только шкала курса, а направление оси гироскопа остается неизменным. Однако для правильного применения прибора вполне допустимо считать, что при нажатии задатчика курса действительно поворачивается ось гироскопа, то есть меняется ее направление в пространстве.

Выставка ГПК. Как следует из устройства гирополукомпаса, он сам не измеряет курс, то есть не может определить, где север и юг, куда направлена ось самолета относительно сторон света. Этим он отличается от магнитного компаса,

чувствительный элемент которого сам определяет направление магнитного меридиана в данной точке. Все что делает ГПК – показывает направление продольной оси ВС относительно оси гироскопа, которая хотя и сохраняет свое направление, но в принципе может быть направлена куда угодно. Поэтому данный прибор и называется полукомпасом. Ведь полноценный компас – это прибор для измерения курса.

Можно привести аналогию с обычными часами, которые тоже вовсе не измеряют время. Если завести только что купленные механические часы, то они сами не покажут правильное время. Точное время необходимо установить на часах, после чего от этого момента они и будут отсчитывать время в той системе,

в которой оно было установлено (московское, гринвичское или любое другое).

Точно так же, только что включенный ГПК может показать совершенно любое значение гироскопического курса, поскольку ось гироскопа может оказаться в любом положении. Для отсчета курса с помощью гирополукомпаса необходимо сначала установить ось гироскопа с помощью задатчика курса по выбранному направлению начала отсчета. Но как это сделать? Ведь ось гироскопа находится внутри корпуса прибора и непосредственно пилоту недоступна. Все,

168

что видит пилот – это гироскопический курс (курс относительно оси гироскопа)

на шкале. Нетрудно сообразить, что с помощью задатчика курса необходимо установить такое значение курса, которое соответствует фактическому направлению продольной оси ВС относительно выбранного направления начала отсчета.

На рис. 12.3(а) ось гироскопа стоит в направлении, не совпадающем с желаемым направлением начала отсчета С0 и гироскопический курс γг вовсе не совпадает с фактическим курсом γо относительно направления начала отсчета (оно обозначено С0).

Рис. 12.3. Выставка оси курсового гироскопа по направлению начала отсчета

Но если ось гироскопа направить в направлении начала отсчета (рис.12.3 (б)), то показания компаса будут соответствовать γо . Следовательно, для того,

чтобы с помощью ГПК определять курс самолета, необходимо:

-выбрать направление начала отсчета курса.

-каким-либо образом определить, каков на самом деле курс самолета

(направление его продольной оси) относительно этого направления, - установить это значение на шкале гирополукомпаса с помощью задатчика курса.

Эта операция называется выставкой ГПК. Она аналогична установке правильного времени на часах, для которой, конечно, необходимо сначала узнать правильное время. Правильное время можно узнать с помощью других часов.

Точно так же, курс ВС относительно выбранного меридиана можно узнать с

169

помощью другого компаса. Например, магнитного, который всегда имеется на самолете. Магнитный компас измеряет курс относительно магнитного меридиана места самолета, поэтому, при установке на шкале ГПК значения магнитного курса ось гироскопа и окажется ориентированной по направлению магнитного меридиана в той точке, где эта операция была проделана.

Заметим, что это вовсе не означает, что ГПК будет теперь измерять магнитный курс. Это только в данном месте гироскопический курс совпадет с магнитным. Если же самолет переместится в другое место, то ось гироскопа сохранит прежнее положение, а направление магнитного меридиана в новой точке может быть уже другим из-за схождения меридианов и из-за изменения магнитного склонения.

Другой способ выставки ГПК не требует даже магнитного компаса. Перед взлетом, когда самолет находится на исполнительном старте на взлетно-

посадочной полосе (ВПП), его продольная ось с высокой точностью соответствует направлению ВПП, которое, конечно, точно известно на каждом аэродроме. При выставке на шкале ГПК этого направления (магнитного курса взлета) ось гироскопа и будет направлена по северному направлению магнитного меридиана аэродрома вылета. На практике выставка гирополукомпаса осуществляется по магнитному компасу на стоянке аэродрома перед выруливанием, а на исполнительном старте на ВПП установленный курс при необходимости корректируется задатчиком курса. Ось гироскопа может быть выставлена по любому направлению, а не обязательно по направлению магнитного меридиана. В любом случае необходимо определить и выставить задатчиком курса фактический курс ВС относительно выбранного меридиана.

Например, если за направление начала отсчета выбрано направление истинного меридиана, то нужно определить и выставить фактический истинный курс. Его можно определить путем вычитания из магнитного курса магнитного склонения.

Уход гироскопа из-за вращения Земли. Гироскоп действительно стремится сохранить направление оси своего вращения в пространстве. Но относительно чего, относительно каких объектов он остается неподвижным? Ведь движение и

170