Сарайский Ю. Н., Алешков И. И. Аэронавигация. Часть 1_СПб ГУГА_2013. Аэронавигация часть I. Основы навигации и

250
величиной в 1% от скорости. При этом, если температура выше стандартной, то истинная скорость больше, и наоборот.
Например, после учета инструментальной и аэродинамической поправок получилось V
пр. КУС испр
=850 км/ч, высота H=8100 м, фактическая температура на высоте t
H
=−27°. Нетрудно рассчитать (или определить по таблице стандартной атмосферы), что на этой высоте стандартная температура примерно −37°. Следовательно, фактическая выше стандартной на 10°, поэтому истинная скорость будет на 2% больше. Очевидно, что 2% от 850 км/ч составляют 17 км/ч. Тогда приближенная истинная скорость
850+17=867 км/ч.
Пример. Высота Н
= 6300 м; показания узкой стрелки V
пр.КУС
= 470км/ч;
ΔV
и
= + 6 км/ч; ΔV
а
= −20 км/ч; показание термометра наружного воздуха t
пр
= −32°. Определить истинную воздушную скорость.
Решение. 1. Находим по значению V
пр. КУС
поправку к показанию термометра наружного воздуха и определяем фактическую температуру на высоте полета:
Δt = 6°; t
H
= −32 −6 = −38°.
2. Определяем исправленную скорость для узкой стрелки КУС:
V
пр. КУС испр
= V
пр. КУС
+ ΔV
и
+ ΔV
а
= 470 + (+ 6) + (−20) = 456 км/ч.
3. Учитываем с помощью НЛ-10М методическую температурную поправку и определяем истинную скорость.
Для этого необходимо температуру воздуха на высоте полета, взятую по шкале 11,подвести против высоты полета по красной шкале 13.Затем против приборной исправленной скорости, взятой по шкале 15,прочитать по шкале 14 истинную скорость V
и
=448 км/ч.
Для сравнения проведем приближенный учет этой же поправки в уме.
Стандартная температура на высоте 6,3 км составляет: t
H.СА
=+15−6,5·6,3=−26°.
Рассчитанная фактическая температура −38° на 12° ниже, что соответствует чуть более, чем 2% скорости (точно 2,4%).В данном примере это примерно 10 км/ч. Поскольку фактическая температура ниже стандартной, то и истинная скорость будет меньше. Таким образом, рассчитанная в уме истинная скорость составит 456−10=446 км/ч. Это значение практически совпадает с рассчитанным на НЛ-10М.
Расчет требуемой приборной скорости для обеспечения заданной
истинной скорости. Иногда требуется решить задачу, обратную тем, которые были рассмотрены. Допустим, требуется прибыть в некоторый пункт строго в назначенное время. Пилот может, зная текущее удаление до этого пункта, рассчитать требуемую путевую скорость, а по ней путем

251 решения навигационного треугольника скоростей, определить такую истинную скорость, при которой с учетом ветра путевая скорость будет равна требуемой. Но пилот в полете, как правило, выдерживает приборную скорость, поэтому и необходимо определить такое значение приборной скорости (показания широкой стрелки), при которой истинная скорость будет равна требуемой.
В данном случае осуществляется переход от «истинных» величин к
«приборным», поэтому все те же поправки должны вычитаться.
Пример. Высота Н= 9600 м; требуемая истинная скорость V
и
= 850 км/ч; показание термометра наружного воздуха t пр
= −40°; ΔV
и
= +5 км/ч;
ΔV
а
= −36 км/ч. Определить приборную скорость для широкой стрелки КУС.
Решение. 1. Находим по величине истинной скорости поправку к показанию термометра наружного воздуха и определяем фактическую температуру на высоте полета:
Δt = 19°; t
H
= −40 −19 = − 59°.
2. Исправляем с помощью НЛ-10М истинную скорость на методическую поправку вследствие изменения плотности воздуха, используя ключ «в обратную сторону». То есть, совместив высоту и температуру на шкалах 11 и 12, устанавливаем визиркой требуемую истинную скорость на шкале 14 и напротив нее отсчитываем по шкале 15 V
пp испр
= 519 км/ч.
3. По полученной исправленной скорости определяем по таблице поправку на изменение сжимаемости ΔV
сж
= −25 км/ч.
4. Рассчитываем приборную скорость:
V
пр
=V
пр. испр
− ΔV
сж
− ΔV
а
− ΔV
и
= 519−(−25)−(−36)−(+ 5) = 575 км/ч.
Расчет приборной скорости для однострелочного указателя выполняется аналогично с учетом ранее упомянутых упрощений: ΔV
сж и Δt можно не учитывать, поскольку они очень малы при полете на малых скоростях и высотах.
7.8. Указатели числа М
Число M (число Маха) – это отношение истинной воздушной скорости
V
и к скорости звука a .
.
a
V
M
и

Скорость звука в воздухе зависит только от температуры воздуха и может быть рассчитана (в метрах в секунду) по простой формуле

252
.
T
20
a
H

Поскольку истинная скорость, как следует из формул (7.6, 7.8), так же как и скорость звука, пропорциональна квадратному корню из температуры, то получается, что их отношение, то есть число M, от температуры не
зависит. То есть, на любой барометрической высоте каждому значению скоростного напора q будет соответствовать вполне определенное значение
M, независимо от температуры за бортом.
На скоростях полета, близких к скорости звука, аэродинамические характеристики ВС в большей степени зависят от числа М, чем от приборной скорости.
Для каждого ВС устанавливается предельное значение числа М, при превышении которого возникает волновой кризис, резко ухудшающий устойчивость и управляемость самолета. На разных высотах полета волновой кризис наступает при различных скоростях, но при определенном для данного типа самолета числе М.
Поэтому на больших высотах и скоростях пилотирование осуществляется не только по приборной скорости, но и по числу М, которое не зависит от температуры наружного воздуха. Например, в РЛЭ для каждого эшелона полета могут быть указаны рекомендуемые значения числа M, при выдерживании которых расход топлива будет минимальным.
Число M может быть рассчитано по известному скоростному напору и давлению на высоте с помощью формулы:
М =
1 1
p q
1
k
2
k
1
k
H










(7.9)
На ВС устанавливаются приборы, которые могут непосредственно измерить и индицировать число M, так называемые М-метры, например,
МС-1к; МС-1,5М; УМ-1-0,89 и другие (рис. 7.11).
Рис. 7.11. Комбинированный указатель приборной скорости и числа М
УСИМ-1

253
По известной истинной скорости и температуре за бортом скорость звука a и число M можно рассчитать и с помощью НЛ-10М по ключу (рис.
7.12). Для этого на шкале 12 напротив высоты 3,25 км (в данном ключе это константа) устанавливается температура за бортом на шкале 11. Тогда напротив числа 1000, обрамленного прямоугольником на шкале 15, можно отсчитать на шкале 14 скорость звука в километрах в час. А напротив истинной скорости на шкале 14 можно по шкале 15 определить значащие цифры числа M. Например, если отсчитано число 350, то M=0,35.
Рис.7.12. Определение скорости звука и числа М на НЛ-10М
7.9. Понятие о системах воздушных сигналов
Простейшие аэрометрические приборы
−
барометрические высотомеры, указатели скорости, вариометры
− просты по устройству и надежны. Но они обладают и недостатками, ограничивающими их применение на современных самолетах для автоматизированной навигации.
Во-первых, информацию от этих механических приборов трудно передать в электронные устройства (систему счисления пути, автопилот и т.д.) Во- вторых, этим приборам присущи инструментальные и аэродинамические погрешности, которые пилот вынужден учитывать «вручную» с помощью бортовых таблиц. В-третьих, каждый из таких приборов работает отдельно, сам по себе. А ведь для того, чтобы внести поправки в показания, например, указателя скорости, необходимо знать и высоту, и температуру, то есть использовать показания других приборов.
Чтобы избежать этих недостатков на современных ВС устанавливают
системы воздушных сигналов (СВС). Они представляют собой программно- аппаратные системы, предназначенные для измерения, вычисления и выдачи экипажу, и в бортовые автоматические системы информации о высотно- скоростных параметрах (высота, вертикальная, истинная воздушная и приборная скорости, число Маха), а также о других параметрах (температура воздуха, углы атаки и скольжения).
Главной составной частью СВС является вычислитель (счетно- решающее устройство). На его вход в виде электрических сигналов поступают полное и статическое давление, температура по прибору. В обычных механических приборах связь высоты и скорости полета с этими измеренными параметрами устанавливается путем механической трудоемкой

254 и неточной градуировки прибора, то есть регулирования длины тяг и коромысел в их механизме. А в СВС на основе поступившей информации вычислитель рассчитывает высоту, скорость и другие выходные параметры по более точным формулам и алгоритмам с учетом взаимосвязи входных параметров. С выхода СВС информация поступает и на индикаторы, и во все системы ВС, где она необходима.
Первые СВС имели аналоговые вычислители (например, СВС-ПН-15), а в настоящее время вычислитель представляет собой микропроцессор, работающий по заданной программе (например, СВС-85, СВС-86).
Рис. 7.13. Электронные высотомеры
Развитие электронной техники привело к тому, что не только системы воздушных сигналов, но и отдельные аэрометрические приборы, например, барометрический высотомер, приобрели возможность выполнять новые функции. В связи с жесткими требованиями к полетам в условиях RVSM на отечественных ВС стал устанавливаться высотомер барометрический
электронный ВБЭ-2, а затем и его более совершенные модификации ВБЭ-
СВС, ВБЭ-СВС-ЦМ. Они обладают более высокой точностью и обеспечивают цветную электронную индикацию высоты (в метрах или футах по выбору экипажа), сигнализацию отклонения от заданной высоты, предупреждение о снижении ниже 1000 м, выдачу информации потребителям, программирование и ввод аэродинамических поправок и решение многих других задач. Таким образом, даже высотомер в процессе своего развития на базе современной авионики приобрел некоторые функции системы воздушных сигналов (рис. 7.13).

255
8. МЕТОДЫ СЧИСЛЕНИЯ ПУТИ
8.1. Понятие о счислении
При выполнении любого полета члены летного экипажа должны в любой момент времени знать текущее местонахождение ВС. Определение места самолета – одна из основных задач аэронавигации. Ее решение позволяет контролировать правильность выполнения полета, то есть степень совпадения фактической линии пути с заданной. При обнаружении уклонения выполняется исправление пути − вывод ВС на ЛЗП.
В аэронавигации применяется большое количество технических средств и методов их использования для определения МС. Все они могут быть разделены на две большие и принципиальные группы методов.
К первой группе, которую называют методами определения абсолютных координат, относят такие, когда МС определяется путем его
«привязки» к объектам с известным местоположением на земной поверхности. Это самая большая группа. К ней относятся, например, все методы радионавигации, когда МС определяется относительно наземных радиомаяков (по пеленгам, дальностям и т.д.). Сюда же относится определение МС по спутниковой навигационной системе. Хотя спутники находятся не на Земле, а в космосе, но в любой момент их местоположение относительно Земли известно. К этой же группе относятся и методы визуальной ориентировки, когда пилот определяет МС по отношению к наблюдаемым на земле визуальным ориентирам. Координаты МС, полученные на основании информации от перечисленных внешних источников навигационной информации, называются абсолютными, так как жестко связаны с землей и не зависят ни от режима полета, ни от дальности и продолжительности полета до момента определения МС.
Недостатком многих методов первой группы является то, что они позволяют определять МС только дискретно, то есть не непрерывно, а через определенные интервалы времени. Например, пилот не может каждую секунду прокладывать на карте пеленг и дальность от радиомаяка для определения МС.
Для получения непрерывной информации о местонахождении ВС используются методы второй группы, с помощью которых определяются относительные координаты. Они отсчитываются от последнего известного
МС, полученного одним из методов первой группы. Действительно, если, например, известно, что в определенный момент ВС пролетело над населенным пунктом Белкино, а затем двигалось в известном направлении с известной скоростью, то можно просто рассчитать местонахождение ВС и через десять, и через двадцать минут полета. В этом и заключается суть методов второй группы, которые называют методами счисления пути.

256
Счисление пути – методы определения координат места самолета,
основанные на информации о начальном месте самолета и информации о
навигационных элементах движения.
Таким образом, для счисления необходимо знать, во-первых, МС в какой-то момент времени, а во-вторых, каким образом оно после этого перемещалось. Например, какова была путевая скорость, курс, угол сноса и т.п.
При счислении по сути рассчитываются не сами координаты ВС, а их приращение с течением времени к начальным значениям координат.
Координаты текущего МС как бы сохраняются в пространстве и времени между моментами определения абсолютных координат. Точно так же, как обычные часы вовсе не измеряют время и не могут самостоятельно определить, что сейчас, например, 17.26. Они отсчитывают приращение к тому начальному времени, которое на них было выставлено, и поэтому показывают текущее время.
Координаты, полученные с помощью счисления, называют относительными, поскольку они «привязаны» не непосредственно к земле, а к начальным координатам МС, которые определил экипаж. А ведь эти начальные координаты могут быть неточными или вовсе неправильными, если пилот, например, принял Мироновку за Белкино. Точно так же, как и время, выставленное на часах, могло оказаться неверным.
Счисление пройденного пути не требует наличия внешней информации (за исключением информации о начальном месте самолета), то есть осуществляется автономно, с помощью только бортовых средств.
Характерной особенностью счисления является то, что оно должно выполняться в течение полета непрерывно. Если оно прекратилось, то для его возобновления придется снова определять текущие координаты, которые станут начальными для продолжения счисления
Другой важной особенностью счисления является накопление погрешностей определения счисленных координат. Ведь навигационные элементы движения (например, курс, скорость), по которым рассчитываются координаты, никогда не являются совершенно точными. Погрешности их определения приводят к тому, что чем дольше летит ВС, тем менее точно определяются счисленные координаты.
Счисление пути (Dead Reckoning, DR) является одним из самых древних методов навигации. Еще Колумб писал: «Счастлив тот, кто с ним знаком». В морской навигации его называют «письменным счислением», поскольку с древних времен оно осуществлялось путем расчетов и графических построений линии пути на карте.
Такой метод неавтоматизированного счисления применяется и в аэронавигации и называется прокладкой линии фактического пути. Различают полную, штилевую и обратную прокладки.
На современных ВС счисление пути осуществляется автоматически с помощью автоматизированных систем счисления пути, которые могут

257 являться составной частью бортового пилотажно-навигационного комплекса.
В зависимости от того, какие именно навигационные элементы движения используются для счисления, различают курсодоплеровское, курсовоздушное и инерциальное счисление пути.

перейти в каталог файлов