Общие сведения о радионавигационных устройствах и системах

 

Задачи и средства навигации

Навигация - это наука о методах и средствах, обеспечивающих вождение подвижных объектов из одной точки пространства в другую по траекториям, которые обусловлены характером задачи и условия­ми ее выполнения.

Первоначально под словом "навигация" (латинское "navigatio" от "navigo" - плыву на судне) подразумевались лишь способы вождения морских кораблей. В настоящее время этот термин распространился и на науку о вождении таких объектов, как подводные лодки, самоле­ты, вертолеты, космические корабли и т. д.

В связи с особенностями вождения морских, воздушных и космических объектов выделились направления: морская, авиационная (воздушная) и космическая навигации.

Авиационная (воздушная) навигация - это раздел навигации, в котором рассматривается вождение воздушных судов (ВС) типа самолетов и вертолетов из одной точки земной поверхности в другую по определенным пространственно-временным траекториям.

Основная задача авиационной навигации заключается в безопасном и в то же время экономичном по затратам времени и топлива выводе ВС в заданную точку в определенный момент с установленной точностью.

Процесс навигации (самолетовождения) ВС состоит из ряда навигационных задач:

Ø точного выполнения полета по установленной трассе (маршруту) на заданной высоте с выдерживанием такого режима полета, который обеспечивает выполнение задания;

Ø определения навигационных элементов, необходимых для выпол­нения полета по установленному маршруту или поставленной спе­циальной задачи (фотографирование, сбрасывание груза и др.);

Ø обеспечения прибытия ВС в район, пункт или аэродром назначения в заданное время и выполнения безопасной посадки;

Ø обеспечения безопасности полета.

Решение основной задачи авиационной навигации предполагает определение некоторых геометрических величин, характеризующих положение ВС в пространстве и направление его движения, т. е. навигационных элементов полета.

Навигационными элементами полета называют геометрические и механические скалярные величины, характеризующие местоположение ВС и вектор его скорости в заданный момент.

Полеты ВС гражданской авиации производятся по правилам, установленным для воздушного пространства данной страны. Несмотря на разнообразие этих правил, им присущи общие черты, обуслов­ленные требованиями безопасности воздушного движения. Общим является выделение для полетов воздушных коридоров и трасс и контроль воздушного движения специальными службами управления воздушным движением (УВД). Движение ВС по воздушным коридорам и трассам должно осуществляться таким образом, чтобы вероятность опасного сближения ВС в воздухе была бы пренебрежимо мала.

Опасным сближением при полетах на воздушных трассах и в зоне подхода к аэродрому считается схождение ВС на одной высоте на расстояние менее 10 км, а в зоне взлета и посадки - на расстояние менее 5 км или схождение ВС в вертикальной плоскости на интервал, меньший установленного правилами.

Для предотвращения возможных конфликтных ситуаций вокруг каждого ВС в воздухе должно быть некоторое защитное пространство (рис. 1.1), в пределах которого нахождение другого ВС не допускается. Размеры (табл. 1.1) этого пространства определяются наличием и степенью совершенства наземных и бортовых средств контроля и определения местоположения ВС в пространстве, а также другими факторами.

Чтобы уложиться в указанные нормы, экипаж ВС или система автоматического управления (САУ) полетом должны получать информацию о местоположении ВС с достаточной точностью. Основным источником такой информации являются бортовые навигационные технические средства, которые называют навигационными устройства­ми и системами.

В зависимости от физических принципов действия технические средства навигации разделяют на пять основных групп.

1. Геотехнические средства (навигационно-пилотажные при­боры), принцип которых основан на

Рис. 1.1. Защитное пространство ВС

 

использовании различных фи­зических свойств Земли и ее атмосферы. К этой группе относятся магнитные компасы, барометрические высотомеры, указатели воздушной скорости, термометры, гиромагнитные и гироиндукционные компасы, курсо­вые системы и др.

		Размеры
Район (зона)	Радиус, км	Минимальная	Максимальная высота,
		высота, м	м
Зона взлета и посадки Район аэродрома	25...30 70...150	Уровень Земли 1500	1200 4500...6000
Район диспетчерской службы (РДС)	300...800		12 000

Продолжение табл. 1.1

Нормы эшелонирования	Расчетные допустимые погрешности отклонения
бокового Zэ, км	продольного Хэ,мин	вертикального Уэ,м	бокового, км	продольного, км	вертикаль­ного, м
0,5	5...30	300...50	- 9,3 9,3	50...75	50...100 50...100 100...200

Таблица 1.1. Параметры, характеризующие навигационную обстановку

 

2. Светотехнические средства, принцип работы которых основан на использовании бортовых и наземных источников света. К ним относят­ся светомаяки, прожекторы, огни посадочных систем, пиротехничес­кие средства (дымовые шашки, ракеты) и др.

3. Астрономические средства, основанные на использовании закономерного взаимоположения Земли и небесных светил. К этой группе относятся астрономические компасы, авиационные секстанты и астрономические ориентиры.

4. Инерциальные средства, основанные на измерении ускорений ВС, вызванных силами тяги двигателей, подъемной силой, силами сопротивления и ветра.

5. Радиотехнические средства, принцип работы которых основан на использовании основных свойств электромагнитных колебаний (радиоволн): постоянство скорости распространения (с» 3-10⁸ м/с) и распространение по кратчайшему расстоянию между точками излучения и приема колебаний.

Радионавигационными средствами обеспечения полета называют совокупность наземных и бортовых устройств, обеспечивающих решение основной задачи навигации и основанных на радиотехнических принципах.

Радионавигацией называют раздел воздушной навигации, в котором рассматривают вопросы теории и практического использования радиотехнических средств в целях вождения ВС по заданным траекториям в назначенные сроки.

Радионавигационные средства состоят из радионавигационных устройств и систем.

Радионавигационным устройством (РНУ) называют наземную и бортовую (или только бортовую) аппаратуру, предназначенную для определения одного навигационного параметра (например, радиовысотомер, радиокомпас и т. д.).

Навигационным параметром называют геометрическую величину или ее производную, которая совпадает с навигационным элементом (например, при измерении расстояния) или связана с ним достаточно простыми соотношениями (например, при измерении разности расстояний до двух опорных пунктов).

Радионавигационной системой (РНС) называют совокупность РНУ и других приборов, функционально связанных между собой и предназ­наченных для решения частных навигационных задач (определение местоположения ВС, посадка и т. д.). К ним относятся радиотехнические системы ближней навигации, системы посадки и навигации и др.