38. Функции, принцип действия, устройство и режимы работы инерциальной системы типа и-11.

Инерциальные навигационные системы (ИНС) – это точные автоматические устройства, основанные на применении измерителей ускорений (акселерометров), стабилизаторов для удержания акселерометров в определенном положении относительно инерционной системы координат (ИСК), счетно-решающих устройств для вычисления местоположения летальных аппаратов и указывающих приборов.

Инерциальная система является системой навигации и предназначена для решения задач самолетовождения. Система обеспечивает:

– автономное и совместно с САУ выполнение полета по маршруту в соответствии с программой, введенной в нее перед полетом или в полете;

– непрерывное автоматическое определение и индикацию текущего МС в географической и ортодромической системах координат;

– формирование и индикацию заданного путевого угла и бокового уклонения от линии заданного пути для обеспечения автоматического самолетовождения в горизонтальной плоскости;

– формирование и индикацию путевой скорости и угла сноса;

– определение и индикацию времени полета и оставшегося расстояния до очередного промежуточного пункта маршрута, географические координаты которого введены в систему;

– вычисление и индикацию текущих значений путевого угла и истинного курса самолета;

– вычисление и индикацию направления и скорости ветра;

– ручную коррекцию частноортодромических координат места самолета;

– индикацию географических координат и номеров промежуточных пунктов маршрута, введенных в систему;

– индикацию в цифровой форме показателей готовности системы к работе, сигналов компенсации уходов гироскопов и составляющих путевой скорости.

Принцип действия инерциальной системы основан на измерении ускорений и их двойном интегрировании. Таким образом, в инерциальной системе решаются основные уравнения инерциальной навигации:

, ,

где , – географическая широта и долгота, , – ускорения ЛА в направлении Север–Юг, Восток–Запад.

В схеме И-11 (рис. 7.5) сигналы ускорений и , измеренные акселерометрами и , поступают в блок автоматики (БА), где преобразуются в импульсные сигналы и и поступают на аналого-цифровой блок связи (АЦБС) цифрового вычислительного комплекса (ЦВК). Импульсы , также поступающие на АЦБС, формируются в блоке БА по сигналу с датчика угла , имеющегося на оси курса Z платформы. Блок АЦБС, в свою очередь, выдает сигналы , которые обратным порядком через БА поступают на датчики моментов гироскопов. Гироскопы прецессируют, и с их датчиков углов сигналы поступают в блок электроники БЭ, где формируются сигналы управления платформой для двигателей , , .

Рис. 7.5. Упрощенная структурная схема системы И-11

В системе И-11 предусмотрены следующие режимы работы: «Обогрев», «Выставка», «Навигация», «Контроль» и «Курсовертикаль».

39. Устройство и принцип действия бесплатформенной инс и42-1с и входящего в ее состав лазерного гироскопа.

Инерциальные навигационные системы (ИНС) – это точные автоматические устройства, основанные на применении измерителей ускорений (акселерометров), стабилизаторов для удержания акселерометров в определенном положении относительно инерционной системы координат (ИСК), счетно-решающих устройств для вычисления местоположения летальных аппаратов и указывающих приборов.

ИНС И42-1С устанавливается на самолетах Ту-204 и Ил-96-300 и является основной системой в комплексе пилотажно-навигационного оборудования самолета.

Комплекты БИНС (их устанавливается на самолете обычно три) являются основными датчиками пилотажно-навигационных параметров и параметров пространственного положения самолета. В отличие от инерциальной системы И-11 акселерометры и гироскопы не устанавливаются на стабилизированной платформе, а крепятся непосредственно к самолету. В качестве гироскопов используются лазерные гироскопы.

Лазерным гироскопом называется устройство, в качестве чувствительного элемента в котором обычно применяется кольцевой оптический лазер, способный измерять весьма малые угловые скорости и углы (единицы угловых секунд) вокруг оси чувствительности. Основным элементом кольцевого лазер является треугольный или четырехугольный оптический резонатор, в одной или нескольких сторонах которого помещена активная среда (рис. 7.6).

Рис. 7.6. Принципиальная схема кольцевого лазера:

1 – отражающие элементы; 2 – активная среда

Активной средой, как правило, служит гелий–неоновая смесь, в которой может возбуждаться газовый разряд. По углам резонатора помещены отражающие оптические элементы. Если длина периметра контура кратна длине световой волны , то в генераторе возникает генерация. Для того, чтобы генерация возникла на нужной длине волны, соответственно выбираются диэлектрическое покрытие зеркал и значение тока газового разряда. Резонатор устроен таким образом, что один луч как бы движется против часовой стрелки, а другой – по часовой.

Если кольцевой оптический лазер поворачивается в пространстве с некоторой угловой скоростью , то оптические пути встречных волн будут не одинаковы. При этом появятся разные частоты генерации и, как следствие этого, некоторая разностная частота f, пропорциональная скорости поворота лазера, , где S – площадь, охватываемая контуром, по которому следует луч.

Если на выходе лазера сформировать импульсы, частота следования которых пропорциональна разностной частоте f, и суммировать эти частоты на счетчике, то показания счетчика будут пропорциональны углу поворота лазера вокруг оси чувствительности

, где – угол поворота лазера.

Из выражения (7.10) следует, что наколенное на выходе лазера число N импульсов пропорционально углу поворота лазера вокруг оси чувствительности независимо от того, по какому закону измерялась угловая скорость в процессе разворота на данный угол. Таким образом, с помощью такого устройства и вычислителя можно математически моделировать пространственную память, т.е. осуществлять функцию гироскопа и измерять углы крена, тангажа и курса ЛА.

В И42-1С лазерные гироскопы и акселерометры жестко связаны с самолетом, и их оси ориентированы вдоль строительных осей самолета. В этом случае акселерометры измеряют вектор кажущегося ускорения

, где – вектор абсолютного ускорения; – вектор интенсивности гравитационного поля.

По информации от лазерных гироскопов и акселерометров в вычислителе моделируется некоторый трехгранник XYZ, по которому пересчитываются ускорения, измеренные акселерометрами. Затем в вычислителе происходит обработка информации в соответствии с алгоритмами системы и включенного режима работы системы. Система имеет режимы: «Выключено», «Выставка», «Навигация», «Курсовертикаль», «Контроль». Назначение режимов и вычисляемые параметры аналогичны платформенной системе И-11.

В БИНС такие параметры, как крен и тангаж самолета, получаются расчетным путем, а не снимаются с осей гиростабилизированной платформы, как в И-11.

Бесплатформенные инерциальные системы имеют меньшие габаритные размеры, чем платформенные, обладают повышенной надежностью. Вследствие большей точности лазерных гироскопов они обладают большей точностью определения основных навигационных параметров.