Навигационная система ЛА. 305каф.

В узком смысле, под навигацией понимается процесс формирования программы траекторного движения объекта и ее реализация при движении из одного пункта в другой. Таким образом навигация это наука о способах и законах формирования траекторий, их реализаций и определения путем навигационных измерений.

Формирование программы траекторного движения включает:

• Выбор базовой системы координат

• Выбор желаемой траектории

• Определение временных и пространственных интервалов движения

• Установление задаваемых параметров движения

С процессом навигации связано самолетовождение – наука о точном, надежном и безопасном вождении воздушных судов из одной точки земной поверхности в другую.

Классификация навигационных систем.

1. По месту расположения

   1. Бортовые

   2. Наземные

2. Характер использования

   1. Автономные

   2. Неавтономные

3. По принципу действия

   1. Геотехнические системы работают по параметрам геофизических полей (магнитное, гравитационное…) Например компас. Барометрическое. Указатель воздушной скорости. Гирокомпас. Авиагоризонт. Оптические системы. Инерциальная навигационная система – инерциальная (курсо-вертикаль)

   2. Радиотехнические системы радиокомпас, радиовысотомер, РЛС, доплеровский измеритель скорости и угла сноса.

   3. Оптические – астрокомпас

   4. Светотехнические системы

Основные этапы развития бортовых систем:

Простейшие приборы – визуальное определение высоты, скорости и координат. Ориентация относительно горизонта и курса.

Война – контроль двигательной установки.

20-30 годы – дистанционные приборы на многомоторных самолетах.

30-40 годы – простейшие навигационные системы – гиромагнитный компас, авиагоризонт, радиотехнические системы

40-50 годы – локальная автоматизация, первые ВУ. Навигационные автоматы.

---- первые пилотажно-навигационные комплексы. Активно внедряется теория максимальной оценки.

90е – спутниковые системы

Пилотажно-навигационный параметр ГОСТ 20058-80

Координаты и основные системы координат.

1 ) Геоцентрическая земная система координат.

В иды вертикалей:

1. Г еоцентрическая вертикаль

2. И стинная вертикаль

3. Гравитационная вертикаль

4. Геодезическая вертикаль

Г еоцентрическая вертикаль отличается от истиной вертикали приблизительно на 11’ на широте 45 град

О ртодромическая система координат.

Ортодромия и локсодромия

Нет вырождения на гео-полюсах, удобно для полетов с постоянным курсом

Т ипы высот.

Скорости полета:

А бсолютная скорость. V=U+u*R

Путевая скорость – горизонтальная проекция относительной скорости.

V=Vn+H+u*R

ИНС – измеряет их всех )

Путевую скорость измеряет СНС

Вертикальную скорость измеряет вариометр.

Воздушная скорость – скорость судна относительно среды.

ИКВСП – информационный комплекс воздушно-скоростных параметров.

Навигационный треугольник скоростей. Горизонтальная составляющя скоростей воздушного судна образует т.н. навигационный треугольник скоростей

Способы навигации и линии пути.

Проекция оси движения на плоскость – линия пути.

Ортодромия и локсодромия

Процесс навигации – последовательный вывод самолета в заданную точку

3 способа навигации

1)курсовой задача решается в полярной СК связанной с самолетом.

Полярная ось – ось самолета. Угол тета – курсовой угол – между осью и линией на цель. И расстояние горизонтали до цели. <pi/2 OK! Траектория зависит от ветра и курсового угла.

Вид реализации зависит от известности параметров.

Косвенный метод – знание коррдинат места самолета, координат заданной точки и курс самолета. Достоинства – возможность измерения параметров с помощью известных тех.систем. Неопределенность траектории при ветре

Путевой способ – курсовой угол путевой точки и расстояние до цели если <pi2 (локсодромия)

Координаты места, координаты точки курс самолета и угол сноса

Плюсы – направляем самолет по кратчайшему расстоянию и возможность определить время прибытия. – неточное следование самолета по линии заданного пути.

Гироскопические приборы

Б ыстровращающийся оси-симметричное тело, имеет степени свободы относительно корпуса

Трехстепенный гироскоп.

На практике технический гироскоп заключен в карданов подвес

Три правила основных свойств гироскопа:

1. Если суммарный момент внешних сил приложенных к гироскопу равен 0, то ось гироскопа сохраняет неизменное направление в инерциальном пространстве.

2. Е сли суммарный момент внешних сил, приложенных к гироскопу не равен 0, то ось гироскопа совершает вращательное движение с угловой скоростью w_п направленное на совмещение вектора H с вектором M по кратчайшему пути.

Движение гироскопа – прецессия. Прецессия гироскопа пораждет гироскопический момент, равный и противоположный внешнему возмущающему моменту.

Двухстепенный гироскоп

Т акой гироскоп не удерживает направление ,а реагирует на угловую скорость основания, H стремится совместиться с wоснования

Г ироскопические приборы на двухстепенных гироскопах.

Д УС

П огрешности двухстепенных гироскопов – 2 составляющие: 1)Динамические

2 )Инструментальная погрешность

ГИРОСКОПИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ НА 3-ЕХ СТЕПЕННЫХ ГИРОСКОВОВ. ОПРЕДЕЛЯЮТ УГЛОВОЕ ПОЛОЖЕНИЕ ЛА.

1. Свободный гироскоп

Гироскоп чей центр в неподвижной точке – астатический.

Г ирополукомпас главная задача – каким образом превратить вектор H – клавную ось ироскопа в указатель нужного направления в горизонтальной плоскости. Таким образом необходимо перевести вектор H в горизонт и придать ему необходимое направление.

За счет маятниковой коррекции.

Если не предпринимать никаких корректирующих действий, то в показаниях ГПК будут наблюдаться кажущиеся уходы.

Баллистические погрешности.

ГПК имеет одну очень спецэфичискую погрешность – кардановая погрешность. Когда аппарат летит с креном или тангажем.

Оптические гироскопы.

Н а основе лежат законы распространения ЭМ волн по замкнутому контуру. Саньяк.

Длина контура для увеличивается, а для уменьшается

П ока шла по участку точка А переместилась в А’

И змерение разности время прихода волн в точку из которой они испущены.

Собственный оптический контур конструируют как оптический резонатор – порождает с вет определенной частоты, виличина зависит от длины оптического резонатора.

О птический квантовый генератор выполняется в виде кольца.

Сегодня лазерные гироскопы распространены в авиации и используются в качестве датчиков инерциальных систем.