Азы навигации

Азы навигации

В последние годы авиационные предприятия государственной и частной собственности, авиаклубы и частные лица изготовили и эксплуатируют большое количество сверхлегких летательных аппаратов (СЛА). По данным "Ассоциации владельцев летательных аппаратов" в Украине сегодня насчитывается более 200 СЛА. Сверхлегкие самолеты, мотодельтапланы и мотопарапланы нашли применение в авиакомпаниях, авиаклубах и коллективных хозяйствах. Используют СЛА и частные владельцы. К сожалению, многие из них не имеют специального образования и сертификата пилота. Отсутствие же опыта и знаний нередко становится предпосылкой летного происшествия, потому что эксплуатация СЛА имеет свои особенности.

Например, практически все отечественные СЛА сегодня не имеют на борту навигационного и вычислительного оборудования. Следовательно, основными способами решения навигационных задач являются визуальная ориентировка и расчеты "в уме".

Огромное влияние на траекторию движения ЛА в атмосфере оказывает ветер, особенно в тех ситуациях, когда скорость полета СЛА всего в 2...3 раза больше скорости ветра. Поэтому в больших пределах изменяется путевая скорость - W, угол сноса - УС, время полета - Тпол и расход топлива.

Серьезной проблемой сегодня является отсутствие учебников и методических пособий, пригодных для изучения азов навигации, для освоения основ грамотной и безопасной эксплуатации СЛА и совершенствования своих знаний. Нет и учебника, в котором бы были собраны воедино и доступно для любителя освещены вопросы навигации СЛА.

Этот пробел я и хочу, насколько это возможно, заполнить своей статьей. В ней упрощенно изложены только вопросы навигации, относящиеся к эксплуатации СЛА. Методическое пособие, на основе которого подготовлена статья, используется для обучения навигации членов авиаклуба "Аэропракт".

Введение

После того, как человек преодолел земное притяжение и научился летать, сразу же возникла необходимость в решении навигационных задач (определение места воздушного судна, направления, скорости и времени полета).

Для их решения при подготовке к полету и в процессе его выполнения используются навигационные карты. Перед полетом выбирается и прокладывается наивыгоднейший маршрут, измеряются длины этапов, путевые углы, намечаются контрольные ориентиры, рассчитывается время полета, обозначаются естественные и искусственные препятствия и наносится магнитное склонение.

В ходе выполнения полета карта используется для визуальной ориентировки и определения навигационных элементов (путевая скорость, угол сноса, время полета).

Комплекс действий экипажа (пилота) в полете по выдерживанию заданного маршрута, определению места воздушного судна, выводу его на заданную цель в заданное время и на заданной высоте называется самолетовождением.

Основные сведения из картографии

Наука, изучающая способы изображения поверхности Земли на плоскости (карте), называется картографией.

Картой называется сплошное условное изображение земной поверхности или отдельных ее частей на плоскости, выполненное по определенному закону. Это изображение может быть выполнено в различных масштабах.

Земля имеет форму геоида. Геоид не поддается строгому математическому описанию, т.е. нельзя найти точную математическую зависимость между координатами точек на его поверхности. Поэтому в картографии в качестве формы Земли, наиболее близко подходящей к геоиду, принимается эллипсоид вращения, т.е. фигура, которую образует эллипс при вращении его вокруг малой оси, совмещенной с осью вращения Земли.

Эллипсоид имеет следующие параметры:

большая полуось: а = 6 378 245 м;

малая полуось: b = 6 356 863 м;

Точки, в которых ось суточного вращения Земли пересекается с ее поверхностью, называются географическими полюсами: Северным - Рс и Южным - Рю.

Положение точки на поверхности земного эллипсоида может быть определено геодезическими координатами - широтой и долготой (рис. 1).

Изобразить поверхность Земли в уменьшенных размерах с сохранением подобия очертаний материков, морей и т. п. можно только на глобусе. Всякое изображение поверхности Земли на плоскости будет искаженным.

Условное изображение большого участка Земли на плоскости называется картой. Искажения, неизбежные при составлении карты, распределяют по листу карты возможно равномернее в сторону растяжения и в сторону сжатия.

Способ изображения поверхности Земли (глобуса) на плоскости называется картографической проекцией. Чтобы правильно использовать карту, необходимо знать законы искажений, вытекающие из законов проектирования (переноса поверхности Земли - глобуса на плоскость), и величины ошибок измерений, определяемых этими искажениями.

Проекции полетных карт должны обеспечивать возможность измерения расстояний и направлений на карте между точками с небольшими ошибками.

Масштабом карты называется отношение отрезка на глобусе к этому же отрезку на поверхности Земли.

Все летательные аппараты сверхлегкой авиации летают на малых высотах с небольшими скоростями. По этой причине для полетов используют карты крупного масштаба 1:200 000 - (в 1 см - 2 км) и 1:500 000 - (в 1 см - 5 км). Эти карты издают в равноугольной поперечно-цилиндрической проекции Гаусса. В этой проекции поверхность глобуса проектируется на боковую поверхность эллиптического цилиндра, касающегося поверхности глобуса по заданному географическому меридиану. На один цилиндр проектируется только узкая полоса земной поверхности (зоны), занимающая по долготе 6 градусов. Цилиндр касается глобуса по среднему меридиану зоны. Изображение равноугольное. В каждой зоне средний меридиан изображается в натуральную величину, экватор также представляет собой прямую, но несколько более вытянутую по сравнению с действительными размерами. Все другие географические меридианы и параллели изображаются сложными кривыми малой кривизны (рис. 2).

Вдоль среднего меридиана искажения длин равны нулю. Наибольшие искажения на краю зоны. Направления и углы передаются без искажений. Максимальные искажения длин имеют место на экваторе - на границе зоны, удаленной от меридиана на 3 градуса. Наибольшие искажения составляют 137 м на 100 км расстояния. При решении навигационных задач такими искажениями в большинстве случаев пренебрегают. В связи с этим равноугольную поперечно-цилиндрическую проекцию Гаусса практически считают не только равноугольной, но и равнопромежуточной, и равновеликой.

На карты 1:500 000 нанесена сетка географических меридианов и параллелей. На картах масштаба 1:200 000 меридианы и параллели имеются только на рамках. Внутри листа нанесена так называемая километровая сетка координат Гаусса, представляющая собой систему прямых взаимно перпендикулярных линий. Вертикальные километровые линии параллельны среднему меридиану зоны. Угол сближения меридианов у - это угол между истинным меридианом и километровой линией. Величина и знак этого угла указаны на нижнем поле карты. Горизонтальные километровые линии параллельны экватору.

Угол между северным направлением километровой (вертикальной) линии и прямой линией на карте - линией пути (рис. 3), называется дирекционным углом (я). Он отсчитывается от северного направления километровой линии по часовой стрелке от 0 до 360 градусов.

Истинный путевой угол (ИПУ) - это угол между северным направлением истинного меридиана и прямолинейным отрезком линии заданного пути. ИПУ равен сумме дирек-ционного угла и угла сближения меридианов. ИПУ = а +у.

Магнитный путевой угол равен разнице ИПУ и магнитного склонения (AM)

МПУ = ИПУ - (±АМ).

Так-как сближение меридианов для всей территории Украины не превышает 1...2 градусов, а точность выдерживания заданного курса по компасу КИ-13 и определяемых параметров ветра невелики, то учитывать угол сближения меридианов нецелесообразно. Истинный курс на карте с приемлемой точностью можно отсчитывать от вертикальной километровой линии.