Лабораторная работа: «Навигационный автомат»

Цель работы - изучение принципа действия в устройстве навигационного автомата типа НИ50-БМ.

Общие сведения

В практике самолетовождения для определения местонахождения самолета применяют различные методы ориентировки.

Ориентировка методом счисления пути заключается в расчете местонахождения самолета путем последовательного учета величины и направления пройденного пути от места вылета. Для автоматического учета в каждый данный момент величины и направления пройденного пути служат навигационные автоматы (навигационные индикаторы).

В зависимости от типа датчика скорости», информация которого используется для автоматического счисления пути, различают в основном два режима счисления:

• курсо-доплеровское счисление, предусматривающую совместную работу ДИСС и ЦВМ с использованием курсовой информации, поступающей с инерциальной курсовертикали (ИКВ);

• воздушное (аэрометрическое) счисление, предусматривающее совместную работу системы воздушных сигналов (СБС) и ЦВМ с использованием курсовой информации от ИКВ или курсовой системы (КС).

Принцип действия навигационного индикатора НИ50-БМ основан на методе воздушного счисления пути. Суть метода заключается в непрерывном интегрировании по времени скорости самолета относительно земной поверхности W (путевой скорости).

Известно соотношение

где V - вектор истинной воздушной скорости самолета; U – вектор скорости ветра.

На рис. 1.1 представлен навигационный треугольник скоростей.

Здесь 0XY - плоская горизонтальная система координат, ориентированная на север (С) и восток (В); V, U, W – горизонтальные проекции соответственно векторов истинной воздушной скорости, скорости ветра и путевой скорости; φ - истинный курс самолета; φ_п - путевой угол самолета; β_сн – угол сноса; δ - угол ветра.

Навигационная задача сводится к решению навигационного треугольника скоростей, т.e. к определению путевой скорости через известные (или измеренные) значения векторов V и U.

Воздушное счисление пути является автономным методом, так как не зависит ни от условий видимости, ни от каких-либо наземных технических средств. Скорость ветра может быть задана по радио или получена в полете бортовыми радиотехническими устройствами (например, ДИСС).

Принцип действия НИ50-БМ

Данный автомат работает в условной прямоугольной системе координат 0XY (рис. 1.2). Эта система строится на полетной карте. Направление ее осей относительно меридиана определяется углом карты φ_к.

В навигационном автомате навигационный треугольник скоростей решается через проект составляющих векторов на оси выбранной системы отсчета. По известным значениям V, U, φ, δ и φ_к легко находятся проекции V_x, V_y и U_x, U_y (рис. 1.2).

Тогда скорости изменения координат X и Y самолета определятся через эти проекции по формулам

Таким образом, если самолет, находившийся в начальный момент времени в точке с координатами X₀, Y₀, выполняет полет с постоянным курсом и скоростью, то через время t его координаты X и Y будут

Выражение (1.3) с учетом формул (1.2) может быть представлено в следующем виде:

.

Выражения (1.4) известны как уравнения навигационного автомата.

Для решения этих уравнений в НИ50-БМ необходимо ввести следующие параметры:

а) координаты исходного пункта маршрута (ИПМ) в выбранной системе координат (X₀, Y₀) - вводятся вручную;

б) угол курса φ. В зависимости oт типа компаса, установленного на ЛА в НИ50-БМ, вводится сигнал, пропорциональный истинному или магнитному курсу самолета. В общем случае

где φ_ком - компасный курс самолета; ΔM - магнитное склонение в районе полета; ΔK - магнитные девиации компаса (из-за влияния собственных магнитных полей самолета).

На рис. 1.3 представлена схема зачисления истинного курса. Здесь С_г, С_м, С_к - северные направления географического, магнитного и компасного меридианов соответственно. Навигационный индикатор НИ50-БМ работает в комплекте с компасами, информирующими о магнитном курсе самолета;

в) угол карты φ_к - вводятся вручную;

г) скорость ветра U и угол ветра δ - вводятся вручную.