8.8. Астрономические ориентаторы

8.8.2. Одномерные астрономические ориентаторы (секстанты)

Секстант (от лат. sextans, род. падеж sextantis – шестой), угломерный зеркально-отражательный инструмент для измерения высот небесных светил над горизонтом с целью определения координат места наблюдателя. В настоящее время известны авиационные секстанты ИАС-1, СП-1, ИМС-3 и космические секстанты типа СМК-3М, СМК-4, СМК-6.

Интегрирующий авиационный секстант ИАС-1М является ручным угломерным инструментом, предназначенным для измерения в полете на самолете высот светил относительно маятниковой (пузырьковой) вертикали.

Оптическая схема секстанта ИАС-1М включает в себя следующие основные элементы (рис. 8.12): пузырьковый уровень У, обеспечивающий построение вертикали, неподвижное зеркало А и главное зеркало В, поворачиваемое при измерении высоты светила относительно поперечной оси секстанта.

Рис. 8.12. Оптическая схема ИАС-1М: А – неподвижное зеркало,

В – подвижное (главное) зеркало, У – уровень, К – объектив

Луч света, проходя через уровень, попадает на неподвижное зеркало, отражается от него и проходит через полупрозрачное главное зеркало, попадая в глаз наблюдателя. Линза-коллектор К служит для того, чтобы изображение пузырька уровня получить в бесконечности, как и изображение светила. Луч света от светила С, отражаясь от главного зеркала, также попадает в глаз наблюдателя. При измерении высоты светила штурман, вращая главное зеркало секстанта, совмещает изображение светила с пузырьком уровня.

Из треугольников МАВ и NАВ получим соответственно

,

. (8.15)

Отсюда

или . (8.16)

Величина угла между плоскостями неподвижного и главного зеркала зависит от высоты светила. Барабан, с помощью которого изменяется положение главного зеркала секстанта, должен быть оцифрован в градусной мере соответственно измеренной высоте светила.

8.8.3. Астроориентаторы горизонтальной системы координат

В горизонтальных системах координат наибольшее применение находят двухмерные автроориентаторы (АО). Они предназначены для измерения двух координат местонахождения ЛА и истинного курса посредством пеленгации двух небесных светил.

Исходными параметрами в АО горизонтальной системы координат являются измеренные высоты двух небесных светил и . В качестве вертикали используются маятниковые вертикали, например, с жидким уровнем, или гировертикали.

Координаты места можно определить совместным решением двух уравнений линий положения (8.11), откуда получают широту и долготу места. Склонения светил , и их гринвичские часовые углы , должны быть известны. Уравнения (8.11) решаются в АО при помощи счетно-решающих устройств. Для упрощения решения уравнения линеаризуют. С этой целью задаются приближенными координатами места , ЛА и в результате измерения высот светил находят поправки и к этим координатам. Искомые координаты места равны

, . (8.17)

По заданным координатам , и времени наблюдения выбранных светил по справочникам вычисляют высоты , и азимуты , светил. Эти высоты и азимуты наблюдатель мог бы измерить на местности с координатами , в установленное для наблюдений время. Поскольку в этот момент ЛА может не находиться в точки с координатам , , то измеренные фактические высоты светил , будут отличаться от расчетных на величину и :

, . (8.18)

Связь между поправками , и измеренными отклонениями высот светил , определяется соотношениями:

,

. (8.19)

Решая совместно уравнения (8.19), получим

, . (8.20)

Звездно-солнечный ориентир БЦ-63 предназначен для определения истинного и ортодромического курсов ЛА и его географических и ортодромических координат при пеленгации двух светил. В дневном полете при автоматическом или ручном вводе координат ЛА БЦ-63 используется как горизонтальный астрокомпас для измерения курса ЛА.

Исходными данными для применения БЦ-63 при полетах ночью являются: географические координаты ЛА в момент настройки, склонения и прямые восхождения пеленгуемых светил, гринвичское звездное время в момент включения.

В дневном полете для измерения истинного курса ЛА на вычислителе БЦ-63 устанавливаются географические координаты места ЛА, склонение и прямое восхождение Солнца.

Для определения навигационных элементов полета астроориентатор измеряет высоту и курсовой угол Солнца, а ночью ≈ высоты и курсовые углы двух звезд. Измеренные координаты светил используются для расчета географических координат долготы и широты места и истинного курса ЛА.

Ортодромические координаты ЛА X, Y и истинный путевой угол ортодромии _ПУ определяются в вычислителе астроориентатора пересчетом географических координат на основе решения сферического треугольника.

Астроориентатор решает задачу по определению местоположения и курса ЛА, работает последовательно в режиме наведения на светило и слежения.

На рис. 8.13 приведена функциональная схема работы астроориентатора в режиме наведения на светило.

Рис. 8.13. Функциональная схема работы астроориентатора в режиме наведения на светило: АС₁, АС₂ – астрономические секстанты; ЭЧ-1, ЭЧ-2 – электронные части; – тангаж; –крен; КУ₁, КУ₂ – курсовые углы; h₁, h₂ – высота светила; А₁, А₂ – азимуты светил; X, Y – ортодромические координаты; ПУ – пульт управления; ОК (ИК) – ортодромическии (истинный) курс; – истинный путевой угол ортодромии; ₁, ₂ – прямые восхождения светил, ₁, ₂ – склонения светил; S_гр – звездное гринвичское время; Ф, L – географические координаты полюса ортодромии; – широта места; – долгота места; КС-6А – курсовая система; ЦГВ-5 – центральная гировертикаль; ИЭ-41 – индикатор электронный; НУ – навигационное устройство

92