Учебное пособие для летчиков и штурманов гражданской, военно- транспортной и стратегической авиации М. И. Лебедев

1
САМОЛЕТОВОЖДЕНИЕ
Ставрополь
2003г
Учебное пособие для летчиков и штурманов
гражданской, военно- транспортной
и стратегической авиации
М. И. Лебедев
М. И. Лебедев
М. И. Лебедев
Часть I

2

3
Содержание.
Раздел 1
Основы авиационной картографии.
Глава 1. Основные географические понятия
§1 Формы и размеры Земли.
8
§2. Основные географические точки, линии и круги на земном шаре.
8
§3. Географические координаты
9
§4. Длина дуги меридиана, экватора и параллели
10
§5. Направления на земной поверхности
10
§6. Ортодромия и локсодромия
11
§7. Навигационные системы координат.
13
Глава 2 .Карты, применяемые в авиации.
§1. Общие сведения о карте и плане
14
§2. Сущность картографических проекций и их классификация
16
§3. Цилиндрические проекции
16
§4. Конические проекции
18
§5. Поликонические проекции
20
§6. Видоизмененная поликоническая (международная) проекция
20
§7. Азимутальные проекции
21
§8. Разграфка и номенклатура (обозначение) карт
22
§9. Содержание карт
24
§10. Классификация авиационных карт по назначению
26
§11. Сборные таблицы, подбор и склеивание необходимых листов карт
27
§12. Работа с картой
28
Раздел II
Навигационные элементы полета и их расчет.
Глава 3. Время и его измерение.
§1. Понятие о времени.
32
§2. Определение моментов наступления темноты и рассвета.
34
§3. Бортовые часы.
34
Глава 4
.
Курсы самолета.
§1. Земной магнетизм
36
§2. Девиация компаса и вариация
37
§3. Курсы самолета
37
§4. Путевые углы и способы их определения
38
§5. Пеленг и курсовой угол ориентира
39
§6. Списывание девиации магнитных компасов
39
Глава 5. Высота полета.
§1. Классификация высот полета от уровня измерения.
40
§2. Способы измерения высоты полета
41
§3. Ошибки барометрических высотомеров.
41
§4 Пересчет истинной высоты в приборну и обратно.
43

4
Глава 6. Скорость полета.
§1. Приборная, воздушная и путевая скорости. Число М.
43
§2. Ошибки указателя воздушной скорости.
44
§3. Расчет истинной и приборной воздушной скорости по показанию однострелочного указателя скорости.
45
§4. Расчет истинной и приборной воздушной скорости в уме
46
§5. Расчет истинной воздушной скорости по показанию широкой стрелки комбинированного указателя скорости.
46
§6. Расчет истинной воздушной скорости по узкой стрелке КУС.
47
§7. Расчет показания широкой стрелки КУС для заданной истинной скорости.
48
Глава 7. Учет влияния ветра на полет самолета.
48
§1. Ветер навигационный и метеорологический.
§2. Навигационный треугольник скоростей, его элементы и их взаимозависимость
49
§3. Решение навигационного треугольника скоростей на НЛ-10 при известном ветре.
51
§4. Решение навигационного треугольника скоростей в уме при известном ветре.
52
§5. Способы определения УС и W в полете,
52
§6. Определение ветра по известным УС и W.
53
Глава 8. Разворот и его элементы.
§1. Элементы разворота и их расчет.
53
Раздел III
Обеспечение безопасности самолетовождения.
Штурманская подготовка и правила выполнения полетов.
Глава 9. Обеспечение безопасности самолетовождения.
§1. Требования безопасности самолетовождения.
55
§2. Предотвращение столкновения с воздушными судами в полете.
55
§3. Предотвращение столкновения воздушных судов с землей и наземными препятствиями.
57
§4. Предотвращение случаев потери ориентировки
61
§5.Предотвращение случаев попадания самолетов в районы с опасными для полетов метеоявлениями.
64
Глава 10 Штурманская подготовка к полету.
§1. Предварительная штурманская подготовка к полету
64
§2. Предполетная штурманская подготовка.
68

5
Идея создания данной книги, в том виде в котором Вы ее сейчас видите зарадилась около полугода назад, но как- то времени не хватало. И вот уже готова первая часть. При ее написании я не старался адаптировать ее под Microsoft FlightSimulator, напротив, я постарался оставить объем дисциплины, в том виде в котором ее изучают реальные летчики и штурманы. Конечно же некоторые параграфы были исключены умышленно, к примеру авиационная астрономия, другие оставлены в первозданном виде, и дополнены.
Многое не приемлимо для MSFS, что- то попросту не нужно виртуальному пилоту, но несмотря на это я не стал уменьшать объем, потому- что считаю, что многим будет просто интересно, а возможно что- то поменяется в самой игре, и что- то станет актуальным.
При написании книги были использованы следующие источники:
1. Черный М.А., Кораблин В.И. “Самолетовождение” Изд. 2-е перераб. и доп., М., “Транспорт”,
1977г
2. Воздушная навигация. п-к Волковский В.С. и др. АВВАКУЛ, 1993г
3. Самолетовождение. Сборник задач по курсу СВЖ для курсантов летчиков и штурманов.
Михайленко А.А., СВВАУЛШ, 1987г
4. Самолетовождение. Бланк-конспект. СВВАУЛШ, 1986г
Все вопросы, пожелания и рецензии присылать по адресу: inturist@stavropol.net

6
Введение
Самолетовождение — это наука о точном, надежном и безопасном вождении воздушных судов из одной точки земной поверхности в другую. Под самолетовождением понимается также комплекс действий экипажа воздушного судна и работников наземных технических средств службы движения, направленных на обеспечение безопасности, наибольшей точности выполнения полетов по установленным трассам (маршрутам) и прибытия в пункт назначения в заданное время.
Основными задачами экипажа (пилота) воздушного судна гражданской авиации при осуществлении самолетовождения являются:
- точное выполнение полета по установленной трассе (маршруту) на заданной высоте с выдерживанием такого режима полета, который обеспечивает выполнение задания;
- определение навигационных элементов, необходимых для выполнения полета по установленному маршруту или поставленной специальной задачи (фотографирование, сбрасывание груза и др.);
- обеспечение прибытия воздушного судна в район полетов, в пункт или аэродром назначения в заданное время и выполнение безопасной посадки;
- обеспечение безопасности полета.
Для решения указанных задач экипаж воздушного судна использует различные технические средства самолетовождения, которые подразделяются по месту расположения, характеру использования и принципу действия.
По месту расположения технические средства делятся на самолетные (бортовые) и наземные, а по характеру использования — на автономные и неавтономные. Автономными называются такие средства, применение которых не требует специального наземного оборудования. Неавтономными
называются средства, которые выдают информацию на основе их взаимодействия с наземными устройствами. По принципу действия технические средства самолетовождения делятся на четыре группы.
1. Геотехнические средства самолетовождения позволяют измерять различные параметры естественных (геофизических) полей Земли. К этой группе относятся магнитные компасы, барометрические высотомеры, указатели воздушной скорости, термометры наружного воздуха, часы, гирополукомпасы, дистанционные гиромагнитные и гироиндукционные компасы, курсовые системы, авиагоризонты, указатели поворота, оптические визиры, навигационные индикаторы, инерциальные системы и др. Большинство из этих средств устанавливается на всех воздушных судах и используется в любом полете; они применяются также при пользовании другими техническими средствами самолетовождения.
2. Радиотехнические средства самолетовождения, основанные на измерении параметров электромагнитных полей, изучаемых специальными устройствами, находящимися на борту воздушного судна или на земле. К ним относятся самолетные радиокомпасы и связные радиостанции, радиовысотомеры, самолетные радиолокационные станции, доплёровские измерители путевой скорости и угла сноса, наземные радиопеленгаторы, приводные и радиовещательные станции, радиомаяки, радиомаркеры, наземные радиолокаторы и др.
Самолетное радионавигационное оборудование и наземные радиотехнические устройства образуют системы самолетовождения. По дальности действия последние делятся на системы дальней навигации (свыше 1000 км), ближней навигации (до 1000 км) и системы посадки. Радиотехнические средства широко применяются при выполнении полетов на больших высотах, в сложных метеорологических условиях и ночью, а также при заходе на посадку.
3. Астрономические средства самолетовождения, основанны на использовании небесных светил. К этой группе средств относятся астрономические компасы, авиационные секстанты и астрономические ориентаторы.
Введение

7
Преимуществом астрономических средств является их автономность, помехозащищенность и независимость точности их работы ни от дальности, ни от продолжительности полета. Они могут применяться в любое время суток в любом месте земного шара для выдерживания направления полета и определения местонахождения самолета.
4. Светотехнические средства самолетовождения, основанное на использовании бортовых или наземных источников света. К этой группе средств относятся светомаяки, прожекторы, огни посадочных систем, пиротехнические средства (дымовые шашки, пирофакелы и др.), ориентирные бомбы и знаки.
Они облегчают ведение ориентировки и посадку воздушных судов в сложных метеорологических условиях и ночью.
Кроме рассмотренных технических средств, для самолетовождения экипаж использует полетные и бортовые карты, штурманские счетно-измерительные инструменты, различные графики и таблицы.
Современные воздушные суда оснащены такими техническими средствами самолетовождения, которые обеспечивают надежное и точное выполнение полетов в любых условиях навигационной обстановки.
Основой успешного самолетовождения является комплексное применение технических средств, которое заключается в том, что самолетовождение осуществляется с помощью не одного какого-либо средства, а нескольких. При этом результаты навигационных определений, полученные с помощью одних средств, уточняются с помощью других средств. Такое дублирование исключает возможность допущения грубых ошибок, повышает точность и надежность самолетовождения.
Для решения задач самолетовождения экипаж должен выбирать такое сочетание средств из имеющихся в его распоряжении, которое в данной навигационной обстановке обеспечит наибольшую точность и безопасность полета.
Для правильного решения вопросов комплексного применения технических средств самолетовождения необходимо знание принципов работы тех или иных средств, их возможностей и способов использования для решения различных навигационных задач.
Авиационная техника и технические средства самолетовождения непрерывно развиваются.
Современные воздушные суда оснащаются бортовыми навигационными комплексами, позволяющими автоматизировать процесс пилотирования и самолетовождения и существенно повысить регулярность, точность, надежность и безопасность полетов. В практике самолетовождения широкое применение получили системы для автоматического захода на посадку.
Для эксплуатации современных самолетов и самолетов ближайшего будущего нужны высококвалифицированные пилоты и штурманы, глубоко знающие теорию и в совершенстве владеющие практикой самолетовождения.
Введение

8
a-b 1
a 298.3
Раздел 1
Основы авиационной картографии.
Глава 1
Основные географические понятия
§1 Формы и размеры Земли.
На основании многочисленных геодезических измерений установлено, что Земля представляет собой небесное тело, имеющее сложную геометрическую форму. При изучении формы Земли различают ее физическую и уровенную поверхности. За физическую поверхность Земли принимают действительную ее поверхность со всеми неровностями, образованными впадинами и горами.
Воображаемая поверхность, перпендикулярная во всех своих точках к направлению действия силы тяжести и совпадающая с поверхностью Мирового океана в спокойном состоянии, принимается за
уровенную поверхность Земли.
За истинную форму Земли принят геоид - тело, ограниченное условной уровенной поверхностью.
По своей форме геоид является неправильным геометрическим телом, поэтому производить точные вычисления по его данным очень сложно. Для упрощения различных вычислений геоид заменяют эллипсоидом вращения, который по своей форме и размерам ближе всего подходит к геоиду и имеет простое математическое выражение.
Эллипсоидом вращения называется геометрическое тело, образованное вращением эллипса вокруг его малой оси. Приближенные данные о форме и размерах Земли были определены еще в глубокой древности. На основе точных определений и измерений они непрерывно уточняются. В СССР с 1946 г. для выполнения геодезических и картографических работ введен как обязательный эллипсоид
Красовского, названный так в честь выдающегося ученого- геодезиста профессора Ф. Н. Красовского
(1878—1948 гг.).
Эллипсоид Красовского (рис. 1.1) имеет следующие размеры:
- большая полуось (экваториальный радиус) а = 6378,245 км;
- малая полуось (полярный радиус) b = 6356, 863 км; a-b 1
a-b 1
- полярное сжатие с = —— =——— a-b 1
a-b 1
a 298.3
a 298.3
Как видно из приведенных данных, величина сжатия Земли у полюсов a 298.3
a 298.3
является незначительной. Следовательно, форма Земли мало отличается от шара. Поэтому для упрощения решения многих задач самолетовождения сжатием Земли пренебрегают и принимают Землю условно за шар (сферу), равновеликий по объему эллипсоиду Красовского. Радиус земного шара
R = 6371 км. Возникающие ошибки вследствие замены эллипсоида шаром н превышают ± 0,5% в определении расстояний и + 12° в определении углов.
§2. Основные географические точки, линии и круги на земном шаре.
Земля непрерывно вращается в направлении с запада на восток. Диаметр, вокруг которого происходит это вращение, называется осью вращения Земли (рис. 1.2). Эта ось пересекается с поверхностью Земли в двух точках, которые называются
географическими полюсами
: один Северным
Основы авиационной картографии
Рис 1.1. Эллипсоид
Рис 1.1. Эллипсоид
Крассовского
Крассовского

9
Географической широтой
ϕ называется угол между плоскостью экватора и направлением нормали к поверхности эллипсоида в данной точке или длина дуги меридиана, выраженная в градусах, между экватором и параллелью данной точки. Широта измеряется от экватора к северу и югу от 0 до 90°. Северная широта считается положительной, а южная — отрицательной. Все точки, лежащие на одной параллели, имеют одинаковую широту.
Географической долготой
λ называется двугранный угол между плоскостью начального меридиана и плоскостью меридиана данной точки М, или длина дуги экватора, выраженная в градусах, между начальным меридианом
(С), а другой Южным (Ю). Северным называется тот полюс, в котором, если смотреть на него сверху, вращение Земли направлено против хода часовой стрелки. Противоположный полюс называется Южным.
Через любую точку на земном шаре можно провести бесчисленное множество больших и малых кругов. Большим называется круг, образованный
больших и малых
больших и малых
на земной поверхности плоскостью сечения, проходящей через центр Земли.
Малым называется круг, образованный на земной поверхности плоскостью сечения, не проходящей через центр Земли. Большой круг, плоскость которого перпендикулярна оси вращения Земли, называется
экватором
. Экватор делит земной шар на Северное и Южное полушария. Малый круг, плоскость которого параллельна плоскости экватора, называется параллелью. Через каждую точку на земной поверхности можно провести только, одну параллель, которая называется параллелью места.
Большой круг, проходящий через полюсы Земли, называется
географическим, или истинным
меридианом
. Через каждую точку на земной поверхности, кроме полюсов, можно провести только один меридиан, который называется
меридианом места
. Меридиан, проходящий через Гринвичскую астрономическую обсерваторию, находящуюся в Англии вблизи Лондона, принят по международному соглашению в качестве
начального меридиана
. Начальный меридиан делит земной шар на Восточное и Западное полушария. Плоскость экватора и плоскость начального меридиана являются основными плоскостями, от которых производится отсчет географических координат.
§3. Географические координаты
Географические координаты
—это угловые величины, определяющие положение данной точки на поверхности земного эллипсоида. Координатами точки (рис. 1.3) на земной поверхности являются географическая широта и долгота.
λ
М
и меридианом данной точки. Долгота измеряется в градусах. Отсчет ведется от начального меридиана к востоку и западу от 0 до 180°. Долгота, отсчитываемая на восток, называется восточной и считается положительной. Долгота, отсчитываемая на запад, называется западной и считается отрицательной.
Все точки, лежащие на одном меридиане, имеют одну и ту же долготу.
Для упрощения решения некоторых навигационных задач Землю принимают за шар и пользуются геосферическими координатами.
Геосферическая широта
измеряется углом между плоскостью экватора и направлением на данную точку из центра земного шара.
Геосферическая долгота
определяется тем же углом, что и географическая. Опытным путем установлено, что разность между географической широтой и геосферической незначительна и не превышает 11’33”.
Долгота места, кроме угловых величин, может измеряться в единицах времени (часах, минутах и секундах), 1ч соответствует долготе 15°. Долгота отсчитывается от начального меридиана к востоку и западу от 0 до 12ч. Измерение долготы в единицах времени основано на суточном вращении Земли. Такое выражение долготы бывает необходимым при решении некоторых задач самолетовождения.
Основные географические понятия
Рис 1.2. Точки, линии и
Рис 1.2. Точки, линии и
Рис 1.2. Точки, линии и круги на земном шаре
Рис 1.3. Географические
Рис 1.3. Географические координаты координаты

10
§4. Длина дуги меридиана, экватора и параллели
Зная радиус Земли, можно рассчитать длину большого круга (меридиана и экватора):
S= 2πR = 2 х 3,1459 х 6371 =40030 км.
Для приближенных расчетов можно принять 40 000 км. Определив длину большого круга, можно рассчитать, чему равна длина дуги меридиана (экватора) в 1° или в 1’:
1° дуги = S/360°=40 030 км/360°=111,2 км;
1’ дуги = 111,2 км/60’ = 1,853 км.
Длина каждой параллели меньше длины экватора и зависит от широты места. Длина дуги параллели определяется по формуле l
пар
= l экв cosϕ
где l экв
— длина дуги экватора с заданной разностью долгот;
ϕ — широта параллели.
При определении длины дуги параллели следует помнить, что при одной и той же разности долгот длина дуги параллели с приближением к полюсам уменьшается, так как функция косинуса с увеличением угла убывает. Обычно длину дуги параллели определяют с помощью НЛ.
Единицы измерения расстояний. В самолетовождении основными единицами измерения расстояний являются километр и метр. В некоторых случаях в качестве единицы измерения расстояния применяется морская миля (ММ). В США и Англии для измерения расстояний, кроме морской мили, применяется английская статутная миля (AM) и фут. Морская миля представляет собой среднюю длину дуги меридиана эллипсоида в 1’.
При использовании указанных единиц измерения расстояний следует знать соотношения между ними: 1 ММ = 1° дуги меридиана = 1852 м = 1,852 км; 1 AM = 1,6 км; 1 фут = 30,48 см; 1 м = 3,28 фута.
Перевод одних единиц измерения расстояний в другие производится по формулам: S км = S ММ • 1,852;
S ММ = S км : 1,852; S км = S AM • 1,6; S AM = S км : 1,6; H футов = Н м • 3,28; H м = H футов : 3,28.
Обычно перевод одних единиц измерения расстояний в другие выполняется с помощью навигационной линейки.
§5. Направления на земной поверхности
Решение многих задач самолетовождения связано с определением направлений на земной поверхности. В самолетовождении направления принято измерять углом относительно северного направления меридиана. Для указания направления введены специальные обозначения, носящие названия азимута (пеленга) и путевого угла.
Азимутом, или пеленгом ориентира
называется угол, заключенный между северным направлением меридиана, проходящего через данную точку, и направлением на наблюдаемый ориентир (рис.1.4а). Азимут
(пеленг) ориентира отсчитывается от северного направления меридиана до направления на ориентир по часовой стрелке от 0 до 360°,
При подготовке к полету заданные пункты маршрута соединяют на карте линией, которая в самолетовождении называется линией заданного
пути (ЛЗП). Чтобы выполнить полет по ЛЗП, необходимо знать ее направление относительно меридиана, т. е. знать ее путевой угол.
Заданным путевым углом
(ЗПУ) называется угол, заключенный между северным направлением меридиана и линией заданного пути
(рис.1.4б). Он отсчитывается от северного направления меридиана до направления линии заданного пути по часовой стрелке от 0 до 360°.
Основы авиационной картографии

11
§6. Ортодромия и локсодромия
Путь самолета между двумя заданными точками на карте может быть проложен по ортодромии или локсодромии. Выбор способа прокладки пути зависит от оснащенности самолета навигационным оборудованием. Каждая из указанных линий пути имеет определенные свойства.
Ортодромией
называется дуга большого круга, являющаяся кратчайшим расстоянием между двумя точками А и В на поверхности земного шара. Ортодромия обладает следующими свойствами:
- является линией кратчайшего расстояния между точками на поверхности земного шара;
- пересекает меридианы под различными не равными между собой углами вследствие схождения меридианов у полюсов.
Экватор и меридианы являются частными случаями ортодромии. Через две точки на земной поверхности, расположенные не на противоположных концах одного диаметра Земли, можно провести только одну ортодромию. Условились путь самолета по ортодромии называть
ортодромическим
, а направление полета по ортодромии указывать
ортодромическим путевым углом
(ОПУ), заключенным между северным направлением меридиана и линией заданного пути в начальной точке ортодромии. В частном случае, когда ортодромия совпадает с меридианом или экватором, ортодромический путевой угол остается постоянным и равным в первом случае 0 или 180°, а во втором 90 или 270°.
Полет по ортодромии с помощью магнитного компаса выполнить нельзя, так как в этом случае необходимо было бы изменять направление полета самолета от меридиана к меридиану, что осуществить практически невозможно. Поэтому такой полет выполняется с помощью специальных курсовых приборов — гирополукомпаса или курсовой системы.
На полетных картах, составленных в видоизмененной поликонической проекции, ортодромия между двумя пунктами, расположенными на расстоянии до 1000 - 1200км, прокладывается прямой линией, а на больших расстояниях — кривой линией, обращенной выпуклостью к полюсу. В первом случае ОПУ и длина пути по ортодромии измеряются по карте. Во втором случае ортодромия наносится на карту по промежуточным точкам, а ОПУ и длина пути по Ортодромии рассчитываются по специальным формулам.
В качестве исходных данных для математического расчета ОПУ и длины ортодромии служат географические координаты ее исходного и конечного пунктов. Эти координаты определяются с точностью до минуты по соответствующим справочникам или снимаются непосредственно с полетной карты.
Длина пути по ортодромии между двумя точками рассчитывается по формуле:
cos S
орт
= sin ϕ
1
sin ϕ
2
+ cos ϕ
1
cos ϕ
2
cos (λ
2
— λ
1
),
где S
орт
— длина пути по ортодромии в градусах дуги;
ϕ
1
λ
1
— координаты исходной точки ортодромии;
ϕ
2
и λ
2
— координаты конечной точки ортодромии.
Чтобы получить длину пути ортодромии в километрах, нужно полученный по формуле результат выразить в минутах дуги и умножить на 1,852 км.
Ортодромический путевой угол (направление ортодромии в исходной точке маршрута) рассчитывается по формуле:
ctg α = cos ϕ
1
+ tg ϕ
2
cosec (λ
2
— λ
1
) — sin ϕ
1
ctg(λ
2
— λ
1
).
При большой протяженности ортодромия наносится на карту по промежуточным точкам.
Координаты ϕ и λ этих точек рассчитываются по формуле:
tg ϕ = A sin (λ — λ
1
) + В sin (λ
2
— λ),
где
A=——————:
B=——————
sin (
A=——————:
A=——————:
λ
A=——————:
A=——————:
2
— λ
A=——————:
A=——————:
1
)
A=——————:
A=——————:
tg
A=——————:
A=——————:
ϕ
A=——————:
A=——————:
2
A=——————:
A=——————:
sin (
B=——————
B=——————
λ
B=——————
B=——————
2
— λ
B=——————
B=——————
1
)
B=——————
B=——————
tg
B=——————
B=——————
ϕ
B=——————
B=——————
1
B=——————
B=——————
Основные географические понятия

12
При этом обычно задаются долготой λ (через 10 - 20°) и определяют широту ϕ каждой промежуточной точки. Коэффициенты А и В для всех промежуточных точек остаются неизменными.
Чтобы обеспечить высокую точность конечных результатов, расчет по указанным формулам ведется по пятизначным таблицам тригонометрических функций. По вычисленным координатам наносят промежуточные точки на карте, а затем через эти точки проводят ортодромию в виде плавной кривой линии (рис. 1.5) или в виде отрезков прямых, соединяющих вычисленные точки ортодромического пути.
Математический расчет ортодромии дает хорошую точность, но связан с громоздкими вычислениями. Поэтому иногда ортодромию наносят на полетную карту при помощи навигационного глобуса или сетки, составленной в центральной полярной проекции, на которой ортодромия для любых расстояний изображается прямой линией.
Используя это свойство сетки, можно произвести графический расчет ортодромии. Для этого на сетке соединяют начальную и конечную точки ортодромии прямой линией. На прямой намечают промежуточные точки. Затем по координатам переносят их на полетную карту и через полученные на полетной карте точки проводят ортодромию.
Полет из одной точки в другую по магнитному компасу удобно выполнять с постоянным путевым углом, т. е. по локсодромии.
Локсодромией называется линия, пересекающая меридианы под одинаковыми путевыми углами.
Путь самолета по локсодромии называется локсодромическим. Постоянный угол, под которым локсодромия пересекает меридианы, называется локсодромическим путевым углом.
На поверхности земного шара локсодромия имеет вид пространственной логарифмической спирали, которая огибает земной шар бесконечное число раз и с каждым оборотом постепенно приближается к полюсу, но никогда не достигает его. Путь по локсодромии всегда длиннее пути по ортодромии. Только в частных случаях, когда полет происходит по меридиану или по экватору, длина пути по локсодромии и ортодромии будет одинаковой.
Если пункты перелета не очень удалены друг от друга, то разность пути по ортодромии и локсодромии незначительна. Разность также мала и при больших расстояниях полета, если маршрут проходит под углом не более 20° к меридиану. При больших расстояниях между пунктами перелета и особенно при направлении маршрута, близком к 90 или 270°, разность между расстояниями по ортодромии и локсодромии достигает больших значений. При большой протяженности маршрута путь по ортодромии значительно сокращает расстояние, уменьшает продолжительность полета и расход топлива, что повышает полезную нагрузку самолета. Поэтому полеты сверхзвуковых транспортных самолетов выполняются по спрямленным воздушным трассам, совпадающим с ортодромиями.
Спрямление трасс производится для уменьшения количества разворотов, что упрощает выполнение полетов.
Локсодромия обладает следующими свойствами:
- пересекает меридианы под постоянным углом и на поверхности Земного шара своей выпуклостью обращена в сторону экватора;
- путь по локсодромии всегда длиннее пути по ортодромии, за исключением частных случаев, когда полет происходит по меридиану или по экватору. Параллели являются частными случаями локсодромии.
При полетах на большие расстояния разностью пути по ортодромии и локсодромии пренебрегать нельзя. Поэтому маршрут дальнего полета, если его промежуточные точки не определены заданием, должен прокладываться по ортодромии. В практике полетов по утвержденным воздушным линиям, для которых установлены определенные правила, маршрут не является прямой от пункта вылета до пункта посадки, а имеет ряд изломов. Отрезки прямых выбирают с таким расчетом, чтобы разность в путевых
ϕ
1
λ
1
ϕ
2
λ
2
Основы авиационной картографии
Рис.1.5. Прокладка ортодромии.
Рис.1.5. Прокладка ортодромии.

13
углах в начале и конце участка не превышала 2°. При таком выборе длины участков ЛЗП прокладывается на полетной карте в виде прямой, которую принимают за локсодромию, если направление полета будет выдерживаться по магнитному компасу, или за ортодромию, если направление полета будет выдерживаться с помощью специальных курсовых приборов. В этом случае локсодромический путь будет незначительно отклоняться от прямой линии и для отрезков 200—250 км практически будет совпадать с ЛЗП, проложенной на карте.
§7. Навигационные системы координат.
При работе с бортовыми и наземными техническими средствами самолетовождения приходится использовать различные системы координат, позволяющие указывать положение самолета или любой точки на земной поверхности. Основными навигационными системами координат являются: географическая, ортодромическая, прямоугольная и полярная.
Географическая система координат, как было рассмотрено выше, является частным случаем сферической, когда полюсы системы совпадают с географическими полюсами земного эллипсоида.
За основные плоскости в этой системе приняты плоскость географического экватора и плоскость начального меридиана. Географическая система координат в виде меридианов и параллелей наносится на все навигационные карты и является основной для определения координат точек на картах.
Ортодромическая система координат является также сферической системой, но с произвольным расположением полюсов. Она применяется в качестве основной системы координат в автоматических навигационных устройствах, которые определяют координаты места самолета. В этой системе за основные оси координат приняты две ортодромии, что и определило ее название. Ортодромия, совмещенная с линией заданного пути или с осью маршрута (рис.1.6), называется главной и принимается за ось Y. Она является как бы условным экватором. Другая ортодромия, перпендикулярная главной, проводится через точку начала отсчета координат и принимается за ось X. Эта ортодромия представляет собой условный меридиан. Положение любой точки М на Земном шаре в этой системе указывается двумя ортодромическими координатами Y и X, которые обычно выражаются в километрах.
Основными точками системы являются полюсы главной ортодромии, через которые проходят условные меридианы. Координатная сетка на шаре в этой системе состоит из условного экватора, условных меридианов и параллелей. Вблизи условного экватора условные меридианы и параллели образуют практически прямоугольную сетку.
Путем выбора положения главной ортодромии можно добиться, чтобы полет проходил с возможно меньшими отклонениями от нее, т. е. при малых значениях координаты X. Это позволяет в пределах допустимых удалений от главной ортодромии (350—400 км) не учитывать сферичность Земли и от решения задач на шаре переходить к решению их на плоскости. Благодаря применению формул плоской тригонометрии для решения навигационных задач значительно упрощается конструирование средств автоматизации самолетовождения. Кроме всего, ортодромическая система координат наиболее удобна для выдерживания заданного направления полета с помощью гироскопических курсовых приборов, являющихся основными курсовыми приборами в гражданской авиации.
Прямоугольная система координат является плоской системой. Координатные оси X и Y этой системы представляют собой две взаимно перпендикулярные прямые линии, относительно которых определяется положение любой точки на плоскости. Небольшие сферические участки Земли практически совпадают с плоскостью, касательной к точке этого участка. Поэтому прямоугольные координаты вполне точно могут определять положение точек на земной поверхности в некоторых пределах.
Основные географические понятия
Рис.1.6. Ортодромическая
Рис.1.6. Ортодромическая
Рис.1.6. Ортодромическая система координат.
система координат.

14
Прямоугольная система координат применяется для программирования автоматизированного захода на посадку. В этом случае начало координат совмещают с центром ВПП, а ось Y с направлением посадки (рис. 1.7).
Для основных точек схемы захода заранее определяют прямоугольные координаты, позволяющие производить автоматизированный заход на посадку.
Полярная система координат является сферической системой. В этой системе положение точки в пространстве определяется тремя величинами: расстоянием от точки, принятой за начало отсчета; углом между вертикалью и направлением радиуса-вектора, идущего к точке; и углом в горизонтальной плоскости между исходным направлением и проекцией радиуса-вектора на эту плоскость. В практике самолетовождения эту систему обычно заменяют плоскостной, в которой место самолета определяется азимутом (А) и горизонтальной дальностью (Д) относительно радионавигационной точки или определенного ориентира (рис.1.8). Северное направление меридиана в этой системе принято называть
полярной осью, а фиксированную точку — полюсом.
При использовании радиотехнических систем ближней навигации сферичностью Земли пренебрегают и задачи решают, как на плоскости. При использовании радиотехнических систем дальней навигации сферичность Земли учитывают, поэтому для систем дальней навигации издаются специальные карты с нанесенными на них линиями положения. Кроме рассмотренных основных систем координат в самолетовождении применяют и более сложные системы, такие, как гиперболические, двухполюсные азимутальные, двухполюсные дальномерные системы и др. Каждая из навигационных систем координат связана с принципом действия технических средств, применяемых для определения места самолета.

  1   2   3   4   5   6   7   8