
- •Содержание
- •I. Задачи и методы навигации
- •3. Системы воэдушно-доплеровского счисления пути.
- •Навигационные системы
- •1. Инс - общие сведения, принципы построения.
- •2. Принцип действия и методические погрешности акселерометров.
- •3. Классификация, принципы построения и работы гиростабилизаторов
- •Навигационные системы
- •1. Система "икв-1": назначение алгоритмы функционирования, состав и режимы работы
- •2. Режим начальной выставки икв-ув и тв
- •3. Рабочие режимы икв
- •Навигационные системы
- •1. Общие сведения о навигационном комплексе типа сн-29
- •2. Информационный комплекс вертикали и курса нк-вк-80 - назначение, состав, основные технические данные, режимы работы.
- •3. Режимы подготовки (выставки). Ускоренная выставка (Рис. 15.15, 15.16)
- •3. Рабочие режимы каналов курса
Навигационные системы
1. Инс - общие сведения, принципы построения.
Из всех навигационных систем инерциальные навигационные системы (ИНС) являются единственными, которые удовлетворяют таким важным требованиям, как универсальность, полная автономность, помехозащищенность и помехоустойчивость. Существующие ИНС обеспечивают более высокую точность навигации по сравнению с воздушно-доплеровскими системами. Еще в 1966 году были определены требования к ИНС гражданской авиации: после 10 часов полета погрешности ИНС не должны превышать 46 км вдоль линии заданного пути и 37 км по боковому отклонению от нее с гарантийной вероятностью, равной 0,95. В современных ИНС эти требования к точности обеспечиваются. Требования к точности истребителей-бомбардировщиков (имеющих относительно небольшой боевой радиус действия), исходя из условия возможности атаки "сходу", характеризуются значением максимальных боковых отклонений 300 - 500 м.
Помимо вычисления продольной и поперечной координат, ИНС определяют также угловое положение ЛА в выбранной системе координат, то есть курс, крен, тангаж. Угловое положение определяется путем измерения отклонений ЛА от запомненной в ИНС выбранной системы координат. В зависимости от способа моделирования (запоминания), ИНС подразделяются на платформенные и бесплатформенные. В платформенных ИНС навигационная система координат моделируется физически - в виде ориентации по трем осям специальной гиростабилизированной платформы (ГСП). ГСП в течение всего рабочего времени сохраняет неизменной ориентацию, заданную в процессе подготовки (выставки) ИНС. Датчики основной информации (акселерометры) устанавливаются на ГСП. Очевидно, что акселерометры должны ориентироваться по осям выбранной системы координат.
В
бесплатформенных ИНС акселерометры
устанавливаются непосредственно
на ЛА, а опорная система координат
моделируется математически. Так
как акселерометры вращаются вместе с
ЛА, то необходим непрерывный пересчет
значений ускорений из связанной с ЛА
вращающейся системы координат
в опорную неподвижную систему координат.
Алгоритмы пересчета требуют, - помимо
значений ускорений, дополнительную
информацию - значения
угловых скоростей вращения ЛА. Последние
определяются с помощью двухстепенных
гироскопов с внутренним кардановым
подвесом (так называемых
ДНГ, которые были кратко рассмотрены
в теме 13).
Сложность алгоритмов
и большой объем вычислений требуют
наличия мощной, быстродействующей
и имеющей большой объем памяти
БЦВМ.
Так как такие БЦВМ по массово-габаритным
показателям пока не могут быть установлены
на легких
ЛА,
то бесплатформенные ИНС в настоящее
время используются преимущественно
на тяжелых маломаневренных ЛА.
Среди платформенных ИНС следует выделить наиболее простейший их тип - так называемые инерциальные курсовертикали (ИКВ). В ИКВ-системе применяются упрощенные алгоритмы вычисления и управления и более простые датчики и элементы, вследствие чего приемлемая точность достигается лишь в определении курса, крена и тангажа. Примером такой ИКВ может служить система ИКВ-1, установленная на МИГ-27 и по решаемым задачам являющаяся аналогом СКВ-2Н, установленной на МИГ-23. В ИНС, решающих навигационные задачи, ИКВ также присутствует. Но в этом случае ИКВ является не отдельной системой, а основной составной частью всей ИНС, содержащей ГСП. Естественно, что элементная база ИКВ-составной части должна быть более совершенной, а алгоритмы вычисления - более полными. Ниже будем рассматривать только платформенные ИНС.
Принцип построения элементарной ИНС, определяющей линейные и географические координаты рассмотрим по рис. 15.4а
Рис. 15.4а Принцип построения ИНС
Из рисунка видно, что ГСП имеет 3 степени свободы. В узлах подвеса ГСП размещены датчики курса, крена, тангажа (на рис. 15.4,а изображен лишь один из них). Продольная ось ГСП чаще всего ориентируется на север. Линейные координаты ЛА формируются путем двойного интегрирования сигналов акселерометров, а географические - интегрированием сигнала угловой скорости движения ЛА вокруг Земли (в данном случае имеет место движение по меридиану и поэтому отношение линейной скорости к радиусу Земли есть производная широты). Сигнал углового смещения ЛА появляется на выходе датчика угла при любом вращении ЛА (и связанного с ним статора датчика) вокруг неподвижной оси подвеса ГСП.
Как уже было сказано, датчиком первичной информации в ИНС является акселерометр, сигналы которого используются в качестве осноеных при инерциальном счислении координат. Собственно, сущность инерциального счисления заключается в измерении с помощью акселерометров, составляющих вектора ускорения центра масс ЛА, обусловленного негравитационными силами (тяги, лобового сопротивления, подъемной силой), и в последующем двукратном интегрировании этих составляющих с учетом начальных условий и ускорений, вызванных гравитацией, силами инерции Кориолиса и центробежными силами.
Ниже рассмотрим принцип действия и погрешности акселерометра.