книги из ГПНТБ / Василинин В.Н. Автоматизированное вождение тяжелых самолетов
.pdfСистемы, объединяемые НК, весьма условію можно раз делить на две группы. Первая — автономные системы, по стоянно действующие и обеспечивающие счисление пути, вторая — периодически используемые корректоры.
Взависимости от степени автоматизации ПНК меня ются не только характеристики навигационных систем, но
иих состав, а также структура НК.
Внастоящей главе рассматриваются общие характери
стики ЦНВ и основных навигационных систем.
§ 1. НАВИГАЦИОННЫЕ КОМПЛЕКСЫ ПЕРВОЙ ГРУППЫ (НК-1) И ИХ ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
1. Системы воздушных сигналов (СВС-1)
СВС предназначены для централизованного измерения:
— относительной барометрической высоты полета (Н);
— Приборной И ИСТИННОЙ ВОЗДУШНОЙ СКОРОСТИ (Кпр, К);
— числа М и температуры наружного воздуха (Гн);
— относительной плотности воздуха на высоте поле та (А).
Измеренные СВС параметры используются ЦНВ, САУ, специальными и дополнительными системами, а также, ин дикаторами (А не индицируется).
В СВС чувствительными элементами являются прием ник воздушного давления (ПВД) и приемник температуры торможения (ПТт), которые обычно устанавливаются на фюзеляже в таком месте, где меньше всего искажается встречный поток воздуха. Измеряемое с помощью ПВД полное и статическое давление (Рп, Рст) поступает в блок датчиков динамического (q) и статического давления, где перемещение мембран преобразуется в электрические сиг налы, передаваемые далее в решающий блок. По этим сиг налам и устанавливаемым вручную Ро, То — давлению и температуре на уровне отсчета высоты — в решающем блоке СВС-1 определяются:
Н = Гсо In -О- при Я < 1 1 км |
(70) |
|
1 |
^ст |
|
ИЛИ |
|
|
Я = ( Г с р ^ |
+ 7 ^ ) і п £ тп р и Я > 1 1 км. |
(71) |
80
і |
/ |
2ан |
|
|
|
(73) |
V |
к — 1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|||
|
ѵ |
м |
|
|
|
(74) |
|
( * |
+ ' |
) ' - • ] |
* |
||
|
|
|
||||
|
|
Т „ — |
|
Тт |
. |
(75) |
|
|
1 н |
1 + |
0,1М2’ |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
д = |
■РСТ |
То |
’ |
(76) |
|
|
|
тн |
р о |
|
|
где |
|
|
|
|
|
|
<7 = |
Л . - Рс |
Т |
= |
Т0 + Тн |
|
|
1 |
с р ------- |
|
|
|||
к — 1 • 4; к х — |
- |
; а ң |
|
20 V Т н ; а 0 ^ 20 V Т 0; |
||
а-н, а0 — скорость звука на высоте и на уровне отсчета вы соты.
Рис? 31. Блок-схема аналоговой СВС-Г
Упрощенная функциональная блок-схема аналоговой СВС-1 приведена на рис. 31, где УВШ — указатель высоты
81
штурмана. Ручки установки Ра, Т0 распололсены на лицевой части этого прибора. Если Р0 устанавливается равным 760 мм рт. ст., то на выходе СВС-1 будет вырабатываться высота эшелонирования Нд. ■
В современных СВС-1 предусматривается автоматиче ская коррекция инструментальных и методических ошибок измерения высоты и скорости полета. Точность измерения высоты и скорости полета с помощью СВС-1 находится в пределах 0,2—1%, точность измерения числа М — 2—4%, а температуры — 0,5—0,7%.
Если необходимо более точное измерение истинной вы соты, то используются СВС-1, сопрял<енные с радиовысото мерами. До высоты 1000—1500 м применяются высотомеры малых высот (РВМ), а с высоты 1000 м и более — радиовы сотомеры больших высот (РВб). Точность измерения высо ты с помощью радиовысотомеров увеличивается в два-три раза.
2.Курсовые системы (КС-1)
Вкачестве типового примера КС-1 молено привести кур совую систему ТКС-П, предназначенную для определения
курса самолета, а таклее пеленга радиостанции (совместно с автоматическим радиокомпасом АРК), заданного путево
го угла |
(совместно с ЦНВ), угла сноса и фактического пу |
тевого |
утла (совместно с доплеровским измерителем |
ДИСС |
[12]. |
В систему входят:
—индукционный датчик ИД-3;
—коррекционный механизм КМ-5;
—гироагрегаты ГА-3 (2 шт.);
—пульт управления ПУ-11;
—задатчик курса ЗК-4;
—указатель штурмана УШ-3; -
—контрольный указатель штурмана КУШ-1;
—распределительный блок РБ-2;
—блок пеленгов БП-5.
Упрощенная блок-схема ТКС-П приведена на рис. 32. Органы управления системой сосредоточены на ПУ-11, за исключением переключателя Въ с кнопкой согласования, которые распололсены на лицевой части КУШ-1, и ручки установки условного магнитного склонения (ДМу), располо-
лсенной на КМ-5.
Гирополукомпасный |
режим, |
соответствующий положе |
нию переключателя |
«ГПК», |
является основным режи |
мом работы системы. В этом режиме оба гироагрегата вы дают сигналы ортодромического курса. Применение вра щающихся опор на осях гироагрегатов гарантирует малые уходы, не превышающие 0,5—0,8 град/ч. В режиме «ГПК» гироагрегаты непрерывно корректируются в соответствии с вертикальной составляющей угловой скорости вращения
Земли (±соз sin ср). Корректирующие сигналы поступают от ЦНВ или от узла широтной коррекции с ручной установкой текущего значения <рчерез переключатель В2. Горизонтирование гироагрегатов по крену обеспечивается гировертика лями (ГВ).
Периодически (через 30—60 мин) гироагрегаты коррек тируются вручную с помощью астроили магнитного кур совых корректоров, при этом необходимые переключения производятся с помощью переключателей В\ и В3. При из-
83
мененші положения переключателя В\ предусмотрено уско ренное согласование гироагрегатов с помощью специальной кнопки, находящейся на ГІУ-11. Переключателем осу ществляется переключение указателей УШ-3 и КУШ-1 с основного гироагрегата на контрольный. С помощью пере ключателя В5 на КУШ-1 задается курс, индицируемый стрелкой «1». Переключатель В6 на ЗК-4 служит для пере ключения режимов коррекции с «AK» на «ЗК» (ручная установка начального курса Ко)-
Коррекция курса осуществляется в установившемся го ризонтальном полете в заранее намеченных точках. Пред варительно на корректорах производятся соответствующие установки и проверяются их показания с помощью пере ключателя Bs и стрелки «1». Хрлько после этого переклю чатель В 1 устанавливается на выбранный канал коррекции курса.
Астрономическая коррекция курса осуществляется с по мощью астрокомпаса или ЗСО. Точность астрономической коррекции ортодромического курса ± 1°, а истинного — не сколько выше.
Чтобы выполнить коррекцию курса магнитным спосо бом, на КМ-5 устанавливается условное магнитное скло нение
АМу = АА + Дш |
(77) |
где Дд —- азимутальная поправка (см. формулу 41); Дм — магнитное склонение.
Условным магнитным склонением называется угол меж ду положительным направлением параллели ортодромической системы координат (или условным меридианом) и се верным направлением магнитного меридиана.
В частном случае, когда гироагрегаты ориентируют по истинному меридиану:
Точность магнитной коррекции курса не превышает
± 1°.
Коррекция курса — операция очень ответственная, так как от нее существенно зависит точность счисления пути. Ее обычно выполняет штурман.
3> Доплеровские измерители путевой скорости и угла сноса (ДИСС)
Эффект Доплера, который положен в основу ДИСС, проявляется-в том, что при облучении земной поверхности электромагнитной энергией с летящего самолета частота принятых на нем отраженных колебаний изменяется в за висимости от путевой скорости. Величина изменения часто ты называется частотой Доплера:
^д = /п р м — Л'прд) |
(78) |
где / прм — частота приема; /прд — частота передачи.
6
Рис. 33. К принципу действия ДИСС
Внастоящее время известно несколько схем ДИСС, от личающихся по характеру излучения, числу лучей антен ного устройства, методу выделения доплеровской частоты, преобразованию сигналов, учету крена и тангажа и т. д.
Вкачестве примера на рис. 33 показана геометрия че тырехлучевого излучения и приема и упрощенная блоксхема ДИСС непрерывного действия. На рис. 33, а показа на горизонтальная схема излучения, а на рис. 33, б — вер-
85
тикальная. В горизонтальной плоскости лучи расположены симметрично относительно продольной оси самолета под углом а, в вертикальной же плоскости лучи направлены
под углом |
в |
к горизонту. |
|
|
|
В вычислителе средняя доплеровская частота по лучам |
|||||
определяется попарно 1, 3 и 4, 2 из соотношений: |
|
||||
1 7 |
|
I / | — /о I + |
I /з — /о I |
cos (а — УС) cos 6 . , 7ГЛ |
|
Г Я 1,3 — |
2 |
— |
г п |
’ |
|
р ч _ |
I/.1 — /о| + І/а — /о I __ |
2W COS (fl + У С ) cos b ^gQ-j |
|||
д '*’“ |
|
2 |
|
Xn |
’ |
где Xn — длина волны передатчика. |
по фор |
||||
Путевая скорость и угол сноса вычисляются |
|||||
мулам: |
|
|
(^д і,з |
4,з) |
|
|
|
W = |
(81) |
||
ния меняется. |
tgyc = |
4 cos b cos a cos УС ’ |
|
||
1,3 |
-1,2 |
(82) |
|||
|
|
|
Д і.1 ,3 "t" |
ctg в .. |
|
|
|
|
4,2 |
|
|
При полете над водной поверхностью характер отраже |
|||||
|
|
Из-за несоответствия доплеровской |
частоты |
||
расчетному углу в возникает ошибка в путевой скорости. Ее величина зависит от состояния водной поверхности, ши рины луча и угла в. Для компенсации этих ошибок в ДИСС предусмотрен режим «Море». Переключение режи мов «Суша—-Море» производится вручную.
Точность измерения путевой скорости с помощью совре менных ДИСС при полете над равнинной поверхностью лежит в пределах 0,1—0,5%, а угла сноса — 0,1—0,3°. При полете над открытыми водными бассейнами на точ ность ДИСС оказывают влияние морские течения.
4. Центральные навигационные вычислители первой группы (ЦНВ-1)
ЦНВ-1 предназначены для решения следующих ком плексных задач:
— счисления пути по данным, получаемым от СВС-1,
-КС-1, ДИСС-1, и преобразования счисленных координат;
—коррекции счисленных координат автономными и не автономными корректорами;
—обеспечения траекторного управления самолетом по
программе;
—выработки управляющих сигналов для специальных
ивспомогательных систем;
86
— управления навигационными интегральными индика торами [16].
К группе ЦНВ-1 относятся различные по принципу дей ствия вычислители: аналоговые, цифроаналоговые и циф ровые дифференциальные анализаторы (ЦДА). Большин ство из вычислителей можно назвать переходными от ана логовых к цифровым.
Рис. 34. Блок-схема ЦНВ-1:
/ — блок счисления |
в нормальной |
сферической и ортодромическоЛ |
системах |
||||
координат; 2 — блок |
программы; |
3 — блок коррекции; 4 — блок преобразова |
|||||
ния |
счисленных координат |
в этапные; |
5. н 6 — блоки |
преобразования |
счислен |
||
ных |
координат в полярные |
и обратно: |
7 и 5 — блоки |
формирования управляю |
|||
щих |
сигналов; 9 — блок преобразования счисленных |
координат в прямоуголь |
|||||
ные координаты планшета
Аналоговые вычислители, в которых программирование осуществляется в ортодромических координатах X и Y, наиболее просты по устройству, но обладают существенным недостатком — большим объемом подготовительных расче тов по преобразованию географических координат ППМ в ортодромические, а также расчетов азимутальных попра вок. Именно по этой причине в современных ЦНВ-1 преду сматривается программирование полета в географических координатах.
Обобщенная функциональная блок-схема ЦНВ-1 пока зана на рис. 34. В состав ЦНВ-1 входят следующие функ циональные блоки:
1. Блок счисления в нормальных сферических и орто дромических системах координат; на этот блок поступают:
87
от GBC-1 — Я и V, |
от КС-1 — и к |
и ОК, |
от ДИСС-1 — ■ |
W, УС, а начальные |
координаты |
вводятся |
вручную (Ві) |
или из блока коррекции (3); счисленные координаты пере даются на все остальные блоки.
2.Блок программы также связан со всеми блоками ЦНВ-1, за исключением блока 9, поскольку программная траектория наносится на карту планшетов и ввод исход ных данных в блок программы производится экипажем (штурманом) вручную (В2).
3.Блок коррекции, по существу, является устройством сопряжения корректоров с блоком счисления. Выбор мето да коррекции производится экипажем (штурманом) в за висимости от конкретных условий полета.
4.Блок преобразования счисленных координат в этап ные обеспечивает сопряжение ЦНВ-1 с САУ и навигацион ным плановым прибором (НПП). По программе или по желанию экипажа (штурмана) этапные координаты выра
батываются |
прямоугольные (S0CT и z) или полярные |
(S'ост и УД) |
относительно пункта назначения. В этом бло |
ке производится расчет фактического временного графика полета и расхода топлива.
5 и 6. Блоки преобразования счисленных координат в полярные координаты корректора обеспечивают автомати ческое сопровождение ориентира или маяка; обратное пре образование используется для коррекции счисленных коор динат.
7 и 8. Блоки формирования управляющих сигналов обеспечивают сопряжение ЦНВ-1 со специальными и вспо могательными системами. Алгоритм работы этих блоков ме няется- в зависимости от назначения и режима работы со прягаемых систем.
9. Блок преобразования счисленных координат в коор динаты планшета обеспечивает управление планшетами в зависимости от режима их работы, определяемого эки пажем.
Конструктивно ЦНВ-1 делится на три блока: вычисли тель, блок программы и пульт управления. В некоторых ЦНВ-1 выделяется четвертый блок — пульт ввода п’рограм-. мы и индикации. Такое разделение дает возможность в ка бине, в доступном для управления месте, оставить только пульты управления и ввода программы, а вычислитель и блок программы разместить в другом, менее дефицитном месте.
Подобными вычислителями сейчас оборудовано боль
88
шинство ДТС. Несмотря на различие инженерных решений, функциональная блок-схема, приведенная на рис. 34, при менима практически к любому ЦНВ первой группы. Заме тим, что на гражданских ДТС специальных систем нет, а значит, и отпадает необходимость в блоке 7; вместо ЗСО часто применяется астрокомпас.
5.Автономные корректоры
Кавтономным корректорам относятся ЗСО и РЛС. Применение-ЗСО ограничено видимостью небесных светил,
аРЛС — наличием характерных радиолокационных ориен-
Рис. 35. Блок-схема ЗСО
тиров с известными координатами, а также радиолокацион ными помехами.
Спомощью ЗСО по одному светилу определяется курс,
апо двум светилам — курс и координаты MC. ЗСО может работать в экваториальной и горизонтальной системах ко ординат.
Примером 'ЗСО, работающего в горизонтальной системе
координат, является БЦ-63, функциональная схема которо го приведена на рис. 35. На схеме пунктирными линиями
89