Магнитные компасы

Задачи, которые приходится решать экипажам воздуш­ных судов, подразделяются на две группы, тесно связанные между собой: 1) обеспечение стабилизации воздушного судна относи­тельно центра масс — пилотирование; 2) вождение воздушного суд­на по заданной траектории из одной точки пространства в дру­гую — навигация.

Для осуществления воздушной навигации необходимо непре­рывно определять текущее положение воздушного судна в прост­ранстве. Величины, характеризующие пространственное место воз­душного судна и вектор его скорости в данный момент, называют­ся навигационными элементами полета.

Курс воздушного судна — один из навигационных элементов полета. Под курсом воздушного судна в воздушной навигации по­нимают угол между положительным направлением меридиана и продольной осью воздушного судна, отсчитываемый по часовой стрелке.

В зависимости от логической схемы навигации и физико-техни­ческих средств, с помощью которых происходит определение курса, различают:

1. Магнитный курс (МК) — угол между северным направлением земного магнитного меридиана и продольной осью воздушного судна.

2. Истинный курс (ИК) — угол между направлением географического меридиана и продольной осью воздушного судна.

3. Условный курс — угол между направлением условного меридиана, т. е. любого заданного заранее направления на земной по­верхности, и продольной осью воздушного судна.

7.1. Магнитные компасы

Магнитным компасом называется устройство, с по­мощью которого определяется направление магнитного меридиана. Магнитный компас, по-видимому, можно считать одним из первых навигационных приборов, применявшихся человеком. Имеются сведения, что еще за 2,5 тысячи лет до н. э. китайцам было извест­но свойство свободно подвешенного магнита указывать на Север. В Европе компас стали применять только в XI—XII вв.

В настоящее время магнитные компасы являются не основными навигационными приборами, однако благодаря одному очень важ­ному достоинству — автономности — до сих пор используются в авиации в качестве резервных курсовых приборов.

Современный магнитный компас — это устройство, не требую­щее никакого электрического питания, имеет весьма небольшие размеры, масса не превышает 200 г.

Рассмотрим принцип работы авиационного магнитного компаса. Компас (рис. 7.1) представляет собой пластмассовый сосуд 2 шарообразной формы, внутри которого находятся два постоянных магнита 6 с одинаково направленными полюсами. Магниты кре­пятся к поплавку 5, имеющему картушку (шкала) 3, и опираются на подпятник 7, представляющий собой подшипник. Подшипник крепится к корпусу с помощью пружины. Вертикальный неподвиж­ный индекс 4 служит для отсчета показаний по шкале. Корпус прибора заполняется вязкой прозрачной жидкостью, удельный вес которой подбирается таким образом, чтобы вся подвижная систе­ма компаса обладала небольшой отрицательной плавучестью и оказывала минимальное давление на подшипник, уменьшая мо­мент трения в нем. Кроме того, жидкость выполняет роль демпфи­рующей среды. Устройство 1 предназначено для устранения девиа­ции компаса.

Магнитная система компаса, взаимодействуя с магнитным по­лем Земли, стремится занять направление, параллельное вектору 7 магнитного поля Земли. Поскольку магнитный компас должен определять направление горизонтальной составляющей Н магнит­ного поля Земли и его картушка не должна иметь наклонов, то «южный» конец картушки делают тяжелее. В результате создается момент, компенсирующий в какой-то степени момент, действующий от вертикальной составляющей магнитного поля Земли Z.

За счет сильных демпфирующих свойств показания компаса при рыскании самолета будут устойчивее. В то же время при разворо­тах самолета истинное значение компасного магнитного курса, индицируемое компасом, будет запаздывать по отношению к раз­вороту самолета.

При проектировании магнитного компаса величины соотношение между вращающим моментом и моментом демпфирования, выбирают таким образом, чтобы время прихода к устано­вившемуся значению было минимальным и система не обладалает большой колебательностью, иначе отсчет показаний компаса будет неудобным.