Исторический экскурс
Начало развития инерциальной навигации
Понятия и определения навигации
Если рассматривать навигацию в широком смысле, то в зависимости от среды, в которой находится управляемый объект, ее можно называть морской, земной, аэронавигацией и космической навигацией.
В общем случае, для вождения объекта из данного пункта в другой вырабатывается программа траекторного движения, которая реализуется в процессе вождения. Формирование программы траекторного движения включает в себя: выбор базовой системы координат, траектории движения, путевой линии, определение временных и пространственных интервалов движения, устанавливаются значения задаваемых параметров движения и допустимых отклонений от них и т.д.
Реализация программы тракторного движения включает себя три момента: определение фактического состояния движения объекта (координаты, углы, скорость), предписание движения и задание движения объекта.
Предписание движения залучается в осуществлении определённых операций, главными из которых являются: сравнение фактического состояния движения объекта и с программным, выработка сигналов коррекции движения, и их отклонения от заданных программой значений.
Задать движение – осуществить управляющее воздействие на объект, в результате которого он будет двигаться в соответствии с заданной программой движения.
Предметом навигации как науки является программа траекторного движения объекта, ее формирование и реализация. Данная наука изучает методы и закономерности формирования программы траекторного движения объекта и ее реализации, точность и надежность реализации программы.
Этапы развития навигационных и навигационно-пилотажных систем
Основные периоды развития навигационных и навигационно-пилотажных приборов и систем ЛА.
Первый период: создание и использование минимального количества простейших приборов, обеспечивающих получение минимального допустимого количества информации для решения задач навигации, пространственной ориентации, управления и безопасности полета.
Второй период: характеризуется разработкой и созданием многочисленной группы навигационных приборов и навигационно-пилотажных систем с сравнительно высокой точностью, обеспечивающих получение максимального количества информации о движении, с целью более качественного решения задач навигации, ориентации, управления и безопасности полета, а так же с целью облегчения труда пилотов.
Третий период характеризуется разработкой и созданием навигационных систем и навигационно-пилотажных систем, обеспечивающих качественно новое определение, представление и использование информации о движении.
Первый этап. Первый этап следует рассматривать с заражения авиации. На этом этапе появляются первые приборы, такие как указатели перегрузок, указатели истинной воздушной скорости, навигационные акселерометры, гироскопы и датчики угловых скоростей. Условно, начало первого этапа связывается с периодом Первой мировой войны.
В годы первой мировой войны широко применялся самолет Avro 504K Британской разработки.
Кабина пилота Avro 504k
Ресурс: http://www.airwar.ru/enc/other1/avro504.html
Пилоту Avro 504K были доступны 5 приборов, из которых один представляет собой тахометр мотора и может считаться навигационным крайне условно.
Примером конца первого этапа может служить навигационное обеспечение самолета «ПО-2» он же «У-2 «Мул»», созданный под руководством Н. Н. Поликарпова в 1927 году. Самолет выпускался с 1928 года по 1952 год. За свою универсальность, в НАТО получил название «МУЛ». В России известен как «Кукурузник»
Кабина пилота самолета «У-2 МУЛ» / «ПО-2»
Ресурс «https://russavia.su/var/Polikarpova/PO2iliU2Mul/»
Как можно видеть, рабочее место пилота уже оборудовано достаточно внушительным количеством приборов и индикаторов, среди которых: указатели уровня топлива, приборы, контролирующие силовую установку. Из навигационного обеспечения можно видеть индикаторы приборов истинной воздушной скорости, курса, вертикальной скорости, высоты, указатель скольжения и авиагоризонт.
Второй этап характерен увеличением количества приборов различного назначения: навигационных приборов и систем, приборов контроля силовых установок, контрольно-измерительными приборами.
Кабина самолета ИЛ-62
Ресурс http://www.airwar.ru/enc/craft/il62.html
Одним из самолетов, которое можно отнести к второму этапу, можно считать ИЛ-62. Разработанный к 1966 году, ИЛ-62 эксплуатировался до 1995 года. Как можно видеть, вся кабина заполнена различными приборами и контрольными индикаторами. Основная часть приборов не связана между собой и выдает пилотам измерения одной конкретной величины.
На определенном этапе развития авиации стало понятно, что дальнейшее «экстенсивное» развитие авионики невозможно. Лидерами авиационной отрасли принимается решение разработке и внедрении объединённых (комплексных) систем, в том числе и навигационных.
Третий этап развития навигации в авиации характерен переходом от разрозненных навигационных датчиков и систем к комплексным решениям.
Кабина самолета МС-21
Ресурс «https://aviation21.ru/aktivnaya-bokovaya-ruchka-upravleniya-izyuminka-ms-21/»
Третий этап характерен переходом к комплексным приборам и системам. Требование этого перехода обуславливается рядом требований, среди которых важную роль играют необходимость сокращения количества приборов и требование обеспечения надежности и отказоустойчивости приборов и систем.
Если первый фактор может быть решен комбинированием измерений на индикационных панелях, то второй требует глубокого переосмысления концепции строения навигационного обеспечения.