книги из ГПНТБ / Оптико-электронные приборы сборник статей

касательную в точке В к кривой i=f(s). Проведенные построения дали /г'=105 мка/а.

Теперь стол следует отвести в положение, соответствующее середине полуполосы, и больше его не смещать в поперечном на­ правлении. ,Для измерения профиля столу надо дать продольное перемещение $прод от одного края пластин до другого. Разворотом оправы с пластинами добиваемся такого положения интерферен­ ционных полос, при котором значения тока на краях пластин равны или мало различаются. После этого снимаем зависимость i—

~ ) П 'прод ) . .

Для наглядности изображения профиля находим приращение тока A i относительно одного из его значений, например is ■ Тогда от приращений тока можно перейти к определению ошибок про­ филя исследуемой поверхности относительно профиля эталонной поверхности, который принят за. прямую линию.

Форму отступления исследуемой поверхности от эталонной («бугор» или «яма») определяем следующим образом. Первона­ чально находим, в каком месте кривой i=f{s) проводится измере­ ние, т. е. как связаны по знаку изменение тока и направление поперечного смещения светового пучка из положения середины полуполосы. При этом возможны два случая:

1)при смещении пучка света к ребру клина ток увеличивается (см. рис. 1). Если при продольном перемещении пучка из центра пластин к краю ток увеличивается, то имеем «яму», если умень­ шается — «бугор»;

2)при смещении пучка света к ребру клина ток уменьшается. Если при продольном перемещении пучка от центра к краю ток

одной и той же поверхности через определенные промежутки вре­ мени.

По данным табл. 2 построены кривые (рис. 3), изображающие в масштабе профиль исследуемой поверхности. Точность воспроиз­ ведения кривой профиля не хуже 0,01 а, точность отсчета (с учетом нестабильности питания ФЭУ и ртутной лампы) получается 0,002 а. Однако за точность измерения профиля надежней считать точность воспроизведения измерений, т. е. 0,01 ширины полосы.

Исследование плоскостности при больших воздушных промежутках между образцом и эталоном

Описанная методика измерений предусматривает непосредствен­ ное наложение эталонной поверхности на исследуемую, при этом максимальная высота воздушного слоя 1 мка и интерференционные полосы можно наблюдать в белом свете. Однако наложение одной поверхности на другую может привести к появлению царапин, т. е. нарушить их частоту. Чтобы избежать этого, между поверхностями помещают станиолевые прокладки (/г~10 мк).

Увеличение воздушного слоя приводит к уменьшению контраста полос, но на точности измерений это особенно не сказывается.

101

I

УДК 522.57 : 531.18.001.57

Кинд. техн. наук В. ,4. ИЕРОВ

ОМОДЕЛИРОВАНИИ ЛИНИИ ГОРИЗОНТА

ВАВИАЦИОННЫХ ТРЕНАЖЕРАХ

Во многих случаях имитации этапов и элементов боевого полета с целью расширения возможностей приближения к действительным условиям необходимо иметь изображение местности, видимое из кабины летательного аппарата. Так, для летчика во всех условиях самолетовождения, за исключением «слепого» полета, основным ориентиром, по которому он определяет положение пилотируемого самолета в пространстве, является линия горизонта и вид окру­ жающего пространства.

При отработке в условиях тренажера навыков взлета и посадки, визуального перехвата и атаки цели и др. возникает вопрос о со­ здании систем визуальной ориентировки, посредством которых можно было бы в поле зрения обучаемого создать картину, близ­ кую к наблюдаемой из кабины при действительном полете самолета.

Статья посвящена некоторым теоретическим вопросам имита­ ции горизонта при произвольном перемещении летательного аппа­ рата.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И СООТНОШЕНИЯ

Линию горизонта можно представить как геометрическое место точек касания линиями визирования поверхности земного шара. Если пренебречь разностью радиуса кривизны земного шара в меридиальном и экваториальном сечениях и принять поверхность земного шара за геометрический шар среднего радиуса R, что в нашей задаче заведомо допустимо, то линией горизонта, очевидно, будет окружность радиуса г с центром в точке 0\ (рис. 1). На ри­ сунке обозначено:

104

О — центр земного шара;

А— положение глаза наблюдателя (тонка визирова­ ния) ;

АС, АВ. AF — касательные к поверхности земного шара из точ­ ки визирования;

R средний радиус земного шара; 2 W — угол обзора горизонта;

АО2— Н — истинная высота полета.

Дуга FBC линии горизонта из точки визирования А будет вос­ приниматься в виде некоторой кривой, отличие которой от пря­

Рис. 1. Схема представления линии горизонта.

мой CF можно характеризовать стрелой прогиба BD или угловым размером этого отрезка, т. е. углом а. Из рис. 1 следует, что вели­ чина стрелы прогиба является функцией отрезка 0\А и утла W и при неизменности этих параметров в течение определенного време­ ни угловая величина стрелы за это время будет оставаться постоянной.. 1

Для нахождения, зависимостей стрелы прогиба от высоты поле­ та, угла обзора, а также для определения вида кривой изображения линии горизонта на экранах различной формы и удобства рассмот­ рения других зависимостей, получим выражения отрезков рис. 1 через известные величины R, Я, 2 W.

(О

105

Стрела прогиба участка линии горизонта

тогда

i =r( 1- Y " i - Дг££) ■

Производя преобразования и подставляя значения I и г, получаем

106

Угловой размер стрелы прогиба линии горизонта определяем по формуле

Выражение отрезка с имеет вид

Подставляя в (6) значения отрезков /, А', с, определяемые выраже­ ниями (3), (5), (7), и проводя преобразования, находим

Из (8) следует, что угловой размер видимой стрелы прогиба кривой линии горизонта зависит от высоты полета И и угла обзора 2 W. При известном из условий наблюдения угле обзора горизонта можно найти зависимость угла а от высоты полета.

Пусть по условиям наблюдения из кабины тренажера угол об­ зора 2Н7=120°. Для современной авиации высота полета над зем­ лей Н <^В. В этом случае формулу (8) можно записать прибли­ женно в виде

Подставляя в (9) значение угла W и проводя преобразования, получаем

где

д г

C-VR '

Нели R и И выразить в километрах, то при Д= 6370 км (что при­ мерно соответствует среднему значению радиуса земного шара),

107

График a = a (tf)r =6о° представлен на рис. 2. Из рисунка сле­ дует, что для высот полета современной авиации угол а изменяется в небольших (0°—5°) пределах. В ряде случаев им можно пре­ небречь.

Рис. 2. Зависимость кривизны види­ мого участка линии горизонта от вы­ соты полета.

УРАВНЕНИЯ ЛИНИЙ ИЗОБРАЖАЕМОГО ГОРИЗОНТА

Для аналитического определения уравнения изображаемой на экране тренажера линии горизонта, используем приведенные выше выражения отрезков (рис. 1) и их соотношения. Очевидно, что изо­ бражение на экране линии горизонта должно представлять собой след визирных лучей, касательных к поверхности земного шара. Для простоты рассуждений «экран» установим на известном рас­ стоянии от центра визирования, выраженном одним из рассмотрен­ ных линейных отрезков, а размер «экрана» выберем, исходя из условий обеспечения заданного угла обзора горизонта.

Для этих условий определим аналитическое выражение линии пересечения конуса визирных лучей с «экраном».

■Далее с помощью так называемого подобного преобразова­ ния [1] найденное уравнение приведем к уравнению изображения линии горизонта на действительном экране, размещенном перед кабиной тренажера на заданном расстоянии. При этом размер экрана и расстояние его от глаза определяются требуемым углом

108

обзора и пределами имитируемых эволюции самолета. Центром подобия для рассматриваемого случая является центр визирования, т. е. точка, в которой располагается глаз наблюдателя.

Обычно кабина тренажера выполняется неподвижной или ка­ чающейся. Для подвижной кабины (качающейся вокруг трех взаимно-перпендикулярных осей) изображение линии горизонта на экране может быть неподвижным и легко осуществимым простым оптическим или иным устройством. Выполнение тренажера с не­ подвижной кабиной значительно упрощает конструкцию и условия его эксплуатации. Поэтому наибольший интерес для исследования формы кривой линии горизонта представляет случай, когда каби­ на неподвижна.

Для тренажера с неподвижной кабиной моделирование линии видимого горизонта осуществляется методом проекции на экран изображения вида горизонта, а движение самолета относительно горизонта — соответствующим перемещением изображения по экрану.

Выведем уравнения линий, имитирующих линию горизонта на экранах тренажера наиболее употребительной формы (плоском, сферическом и цилиндрическом).

Имитация горизонта на плоском экране

Для того чтобы оператор правильно воспринимал участок линии горизонта FBC (рис. 3) в случае горизонтального полета, на плос­ ком экране Э необходимо воспроизвести линию FAC, которая является линией пересечения конуса визирных лучей с плоскостью экрана.

При изменении параметров углового положения пилотируемого летательного аппарата (объекта управления), т. е. при вводе в

общем случае крена, тангажа и курсового угла имитируемого объ­ екта управления с кабиной, выполненной в неподвижном варианте, изображение линии горизонта должно перемещаться по экрану. Причем с изменением курсового угла и крена кривая изображения, не меняя своей формы, изменит относительное угловое расположе­ ние на экране, в то время как ввод угла тангажа, кроме изменения относительного расположения изображения на экране, влечет не­ обходимость изменения формы кривой линии горизонта. Это выте­ кает из определения углов курса, тангажа и крена [2] и рассмотре­ ния рис. 3.

Поясним подробнее изменение формы кривой при вводе углов i|', б и у.

Так как взаимное расположение экрана и кабины тренажера при неподвижной кабине остается неизменным, то плоскость экра­ на при изменении положения корпуса имитируемого объекта, как жестко связанная с последним, изменит на тот же угол свое поло­ жение. При этом изменение курсового угла ф соответствует обрат­

109

ному повороту конуса вокруг оси у. Пересечение повернутого на угол — ф конуса с плоскостью экрана даст прежнюю форму кривой. В рассматриваемом случае предметы, примыкающие к линии гори­ зонта, будут смещаться вдоль линии, поскольку в поле зрения при развороте имитируемого объекта на угол ф попадают другие уча­ стки горизонта.

Рис. 3. Изменение формы кривой при имитации гори­ зонта на плоском экране.

Ввод угла крена у соответствует повороту конуса вокруг свя­ занной с объектом оси Х\. При этом повороте кривая сечения на экране поворачивается вокруг оси Х\, причем форма кривой сечения конуса с плоскостью остается прежней, ибо положение конуса от­ носительно плоскости экрана при имитации крена не изменяется.

Ввод угла тангажа, как показано на рис. 3, изменяет форму кривой. Поэтому, чтобы исследовать параметры кривой линии горизонта на плоском экране для всех возможных случаев относи­ тельного положения объекта управления, надо найти аналитиче­

110