Бортовые вычислительные комплексы / курсач / Пособие / 6. Авионика. Краткий конспект

29. Астрономические системы, применяемые в авиации (назначение, выполняемые функции, типы, характеристики, основное уравнение астронавигации).

До появления глобальных радионавигационных систем с мощной наземной поддержкой в авиации в ракетно-космической технике широко использовались астрономические средства коррекции навигационных параметров. Астронавигация относится к автономным средствам, ей не нужна наземная поддержка и в этом ее достоинство. Недостатком является то, что работа астросистемы зависит от погодных условий, т.е. в условиях видимости небесных светил. Учитывая это обстоятельство, гражданская авиация астрономических средств, практически не применяет повсеместно, за исключением самолетов, эксплуатируемых в полярных районах, где начальная выставка и определение курса затруднительно без использования небесных светил и созвездий. Для военной авиации, в частности для дальних стратегических бомбардировщиков, а также для межконтинентальных баллистических ракет и космических аппаратов астрономические системы находят широкое использование до настоящего времени, как эффективное средство коррекции траектории.

В настоящее время на самолетах АН-2, АН-24, ИЛ-12, АН-74, эксплуатируемых в полярных районах за 70-й широтой, используются переносные приборы астрокомпас АК-59 и астросекстант АС-2, которые входят в экипировку штурмана. На самолете АН-22 используется астроориентатор БЦ-63А, а на самолете АН-124 – астронавигационная система А-829.

Назначение астросистем.

Астрономические системы предназначены для определение астрономического курса или поправки к истинному курсу самолета по звездам в условиях ясного неба. Кроме того, астронавигационная система дополнительно к названной функции определяет астрономический курс АК или поправку к истинному курсу по солнцу при любых метеорологических условиях, а также определяет географические координаты самолета и производит счисление координат при взаимодействии с другими навигационными системами.

Принцип действия астросистем заключается в измерении углов места и азимутов светил при пеленговании их секстантами и организации автоматического слежения за ними, с последующим решением сферического треугольника. Вычислительное устройство по параметрам альманаха звезд, занесенного в память вычислителя, определяет поправку к приведенному к истинному меридиану курсу.

71

Принцип действия АНС

Определение координат места и курса самолета по одному светилу. При одновременном измерении высоты и азимута светила для определения географических координат места самолета используются следующие уравнения:

Sinh = sinφ·sinδ + cosφ·cosδ·cos(tгр +λ);

CtgA=sinφ·ctg(tгр +λ) - cosφ·tgδ·cosec(tгр +λ), где А = ИК + КУ.

Место самолета определяется в точке пересечения круга равных высот светила h и линии равных азимутов светила А, которые пересекаются под прямым углом, обеспечивая максимальную точность определения места самолета по двум линиям положения. Практическая реализация этой точности осложняется тем. Что точное измерение КУ светила в принципе возможно, но азимут также зависит от точности определения ИК. Точное же измерение курса самолета проблематично. Так для определения места самолета с ошибкой не более 25 км курс необходимо с точностью не менее 20'.

Решение этой же задачи возможно по аргументам высоты и скорости ее изменения по формулам:

72

Индикация

30. Астро-навигационнаяГе р. К рд. И курс система АНС-3 (А-829) (назначение, состав, выполняемые функции, техническиеРУ характеристики).

ВУ-4

Структурная схема АНС А-829

ЗСП - звездно-солнечный пеленгатор, РСП - радиосолнечный пеленгатор, БУ-11 - блок управления, БЭ-20 - блок электроники, БПС - блок преобразования сигналов, ВУ-1 вычислительное устройство.

Принцип действия АНС А-829 показан на структурной схеме. В результате непрерывного счисления координат, в УВС по информации ДИСС

иИ-21 вырабатываются текущие координаты места самолета (ТКМС) φ٭ λ٭ψ٭, которые выдаются в блок формирования углов наведения с другой стороны в этот же блок поступают параметры звезд азимут αί, и угол места δί, которые хранятся в памяти вычислительного устройства,

игринвичское время Sгр. Эти же параметры могут быть введены вручную с использованием альманаха звезд. В блоке формирования углов наведения вычисляются углы наведения и выдаются в ЗСП и РСП, чувствительные элементы которых находятся в режиме автоматического слежения. Высота светила h и курсовой угол светила КУ по-

73

ступают в блок измерения отклонений h и КУ, который эти данные выдает в блок обработки астрономических поправок, где вычисляются поправки к географическим координатам φ и λ к приведенному курсу ψ, которые затем используются для коррекции координат и курса в УВС.

На рис. 2 приведена структурная схема АНС. Функциональное назначение блоков.

ЗСП-2 обеспечивает захват и слежение за светилами по командам вычислителя и выдает сигналы рассогласования по высоте светила над горизонтом h и по курсовому углу между направлением визирной оси пеленгатора и направлением на светило.

Блок усиления БУ-11 производит усиление сигналов в дистанционных передачах, а также обеспечивает коммутацию, управление и электропитание АНС-3.

Блок электронный БЭ-2 формирует высоту и курсовой угол светила и выдает их в пеленгаторы ЗСП и РСП.

Блок преобразования сигналов БПС преобразует сигналы с СКТ и сигналы напряжения постоянного тока в последовательный двоичный код. Вычислительное устройство – вычисляет географические координаты и курс гироплатформы, вычисляет астрономические поправки к географическим координатам и курсу к высоте и азимуту светила, управляет электродвигателями цифровой следящей системы по высоте, азимуту светила и гироскопическому курсу, обеспечивает ввод информации от УВС и обеспечивает выдачу информации потребителям.

Радиосолнечный пеленгатор А-829-10 выдает КУ между равносигнальной зоной, формируемой антенной радиопеленгатора и плоскостью, проходящей через энергетический центр солнца и перпендикулярной истинному горизонту.

Основные технические данные: погрешность (2ζ) в определении - координат места положения ВС ±12 км; - курса ночью по звездам 8 угловых минут (5');

-курса в режиме ЗСП по солнцу при высоте светила (0 - 45º) - 8', при высоте светила (45º - 70º) - 15';

-курса в режиме РСП при высоте светила (0 - 45º) - 18', при высоте светила (45º - 70º) - 35';

-наведение пеленгатора на светило обеспечивается при ошибке в курсе до 2º и ошибке в месте до 50 км;

-продолжительность непрерывной работы – 12 часов;

-время готовности к работе – 3 минуты;

-потребляемая мощность – 250 Вт по постоянному току, 120 ВА по 36

В 400 Гц и 150 ВА по 115 В 400 Гц;

74

-условия работы: высота полета до 15000 м, путевая скорость до 1300 км/час, крен и тангаж до ±20º для ЗСП и ±10º для РСП, угловая скорость по оси Х до 20 º/с, по осям У и Z до 5 º/с;

-масса РСП – 23,1 кг, ЗСП – 43,1 кг.

Размещение на самолете АН-124: ЗСП расположен под пятигранным прозрачным обтекателем, выступающем над верхней обшивкой фюзеляжа, в районе центроплана ближе к кабине экипажа; РСП установлен под радиопрозрачным обтекателем, выступающим над верхней обшивкой фюзеляжа рядом с ЗСП, но ближе к центроплану. Электронные блоки расположены на рамах в герметичной части фюзеляжа в зоне установки ЗСП и РСП.

75

31. Радиотехническое оборудование навигации, посадки и управления воздушным движением (классификация по выполняемым функциям и по измеряемым параметрам, основное уравнение РТО).

Радиотехническое оборудование навигации, посадки и управления воздушным движением – обор-е обеспечив-е местоположение самолета в полете на маршруте, на взлете, при посадке, а также автоматическая передача данных наземным службам радиотехническим системам.

Классификация РТО приведена в таблице 1

Классификация РТО производится в соответствии с решаемыми задачами и выполняемыми функциями.

По выполняемым функциям аппаратура делится на:

-аппаратуру связи, которая предназначена для приема и передачи сообщений по каналам радиосвязи, ведения переговоров между членами экипажа, регистрации этих переговоров. А также оповещения пассажиров и трансляции развлекательных программ в салоне;

-аппаратура навигации служит для определения места ВС в пространстве, его путевой или полной скорости, а также для определения направления на характерные точки маршрута, в которых устанавливаются специальные радиостанции или радиомаяки;

-аппаратура посадки используется для получения на борту информации о положении ВС в пространстве относительно заданной траектории снижении, заданной наземными радиомаяками;

-аппаратура УВД устанавливается на ВС для повышения безопасности полета в виде самолетного ответчика УВД и в виде системы предупреждения столкновений.

76

Автономные устройства не требуют для своей работы внешних по отношению к ВС наземных, космических и других устройств и основаны на радиолокационном принципе.

Радиосредства ближнего действия работают в диапазоне ультракоротких волн с длиной волны менее 10 м. Эти волны не огибают земную поверхность, а распространяются по квазиоптическому закону. К этой аппаратуре относятся радиосредства ближней связи, ближней навигации, посадки, аппаратура УВД и бортовые метеорадиолокаторы. Дальность распространения радиоволн в УКВ диапазоне определяется из выражения:

Dmax = 4,1 (√H1 + √H2, где Н1 и Н2 высота установки передающей и приемной антенны. Для самолета эта формула может быть представлена в виде:

Dmax = 4,1 √Hпол.м., где Нпол.м. – высота полета самолета в метрах Радиосредства дальнего действия работают на коротких, длинных и сверхдлинных волнах. В этих диапазонах радиоволн дальность действия зависит в основном от мощности излучаемой передающей радиостанции, состояния атмосферы, уровня внешних помех и чувствительности приемного устройства.

77

32. Распределение частотного диапазона радиоволн между бортовыми устройствами (возможное число радиосредств, работающих в различных диапазонах).

Между бортовыми устройствами происходит разделение частотного диапазона для предотвращения наложения одних сигналов на другие. Диапазон УКВ, включает сантиметровые, дециметровые и метровые волны. В этом диапазоне работают системы ближней связи, ближняя навигация, ДИСС, МНРЛС, радиовысотомеры системы УВД и системы посадки.

Достоинства диапазона – малый уровень внешних помех, независимость мощности и принимаемых параметров от времени суток и времени года, малые размеры антенны и большая ширина этого диапазона, большое количество каналов. Основной недостаток - ограниченная дальность прямой видимости. Однако ограничение дальности прямой видимости способствует уменьшению взаимных помех, так как зона перекрытия частот уменьшается.

Диапазон декаметровых волн (ДКМВ) или короткие волны (КВ) предназначен для радиостанций дальней связи. Достоинством этого диапазона является малое поглощение электромагнитной энергии и возможность построения достаточно эффективных бортовых антенн, что позволяет вести радиосвязь на расстоянии несколько тысяч километров при мощности передатчика, не превышающей 100 – 400 Вт. Для радионавигационных целей этот диапазон не используется из-за сильной зависимости электромагнитного поля в точке приема от состояния атмосферы, т.е. от времени суток и от времени года, кроме автоматического радиокомпаса АРК-УД для привода самолете на аварийную радиостанцию. В радиостанциях уменьшение этого влияния выполняется сменой несущей частоты.

Диапазон гектаметровых волн (ГКМВ) или средние волны (СВ) используется для автоматического радиокомпаса и для связи в полярных широтах, где радиосвязь в ДКМВ может нарушаться из-за ионосферных возмущений, связанных с солнечной активностью. Диапазон километровых и мириаметровых волн или длинные и сверхдлинные волны (ДВ и СДВ) принимается в радиотехнических системах дальней навигации. В этих диапазонах изменения параметров от времени суток и года поддаются расчету и прогнозу и учитываются при измерениях. Дальность РСДН определяется в основном мощностью наземных радиостанций и уровнем помех в точке приема.

Возможное число радиосредств, работающих в различных диапазонах радиочастот приведено в таблице 3

78