Курсовые приборы в авиации
Определение и поддержание правильного курса — одна из ключевых задач управления самолетом. Для этого используются различные курсовые приборы, известные как компасы. Среди них выделяют магнитные, гироскопические и астрономические. Наиболее распространены магнитные компасы, чьи стрелки ориентируются на магнитный полюс Земли, показывая магнитный курс. Однако для нанесения линии пути на карту магнитный курс необходимо пересчитать в истинный, вводя поправку на магнитное склонение. Точность магнитных компасов может снижаться из-за влияния магнитного поля Земли и электромагнитных полей самого самолета. Влияние металлических частей конструкции на стрелку называется девиацией компаса; ее определяют для каждого воздушного судна и учитывают в полете с помощью специальных графиков.
Астрономический компас: принцип и преимущества
В отличие от других типов, астрономический компас позволяет определять непосредственно истинный курс самолета, который можно сразу наносить на карту без дополнительных поправок. Идея создания солнечного компаса принадлежит русскому авиатору С. Любицкому, на основе чьих разработок впоследствии и был создан этот прибор.
Принцип работы современного астрономического компаса, имеющего простую конструкцию и не связанного с другими системами самолета, основан на определении направления на небесное светило: Солнце, Луну, планету или звезду. Направление на светило и его курсовой угол (угол между продольной осью самолета и направлением на светило) можно зафиксировать с помощью визира. Для Солнца, например, можно использовать тень от вертикального штыря. Метод измерения истинного курса (ИК) основан на формуле: ИК = Азимут светила (А) – Курсовой угол светила (КУ). Зная закономерности суточного движения светил, можно заранее рассчитать азимут для любого момента времени. В полете, измерив курсовой угол и вычтя его из известного азимута, пилот получает истинный курс.
Поскольку суточное вращение светил происходит не параллельно горизонту, непосредственный отсчет направления на горизонтальном круге потребовал бы сложных расчетов для каждого момента. Чтобы избежать этого, в астрокомпасе используется равномерность суточного вращения. Помимо горизонтального курсового лимба, прибор имеет круг часовых углов, который устанавливается параллельно плоскости небесного меридиана в соответствии с широтой места. Основание прибора служит для его крепления на борту самолета.
Визирная система для звезд не связана с часовым механизмом, поэтому, помимо установки долготы и широты, необходимо вручную выставлять на шкале часовых углов соответствующий гринвичский часовой угол светила.
Установка и работа астрономического компаса
Астрономический компас размещается на самолете так, чтобы на него попадал свет наблюдаемых светил. Его устанавливают под специальным астрокуполом или перед остеклением кабины. При монтаже добиваются строгой параллельности между осью самолета и линией, проходящей через метки «Курс» и «Курс +180°» на приборе, причем метка «Курс» должна быть направлена в сторону хвоста.
Для корректной работы в полете курсовой лимб (где отсчитывается курс) должен находиться в плоскости истинного горизонта, а круг часовых углов (где отсчитывается часовой угол светила) — наклоняться в соответствии с широтой места, становясь параллельным плоскости небесного меридиана. В правильно подготовленном приборе курсовой лимб связан с кругом часовых углов так же, как горизонтальная система небесных координат связана с экваториальной для данного места и светила.
В полете, отрегулировав горизонтальное положение по уровням и установив расчетные данные на шкалах, пилот, вращая прибор и наводя визирную рамку на светило, непосредственно считывает истинный курс самолета без каких-либо поправок.
Таким образом, метод практически исключает ошибки, позволяя просто и с высокой точностью определять и выдерживать курс. Современный астрокомпас обеспечивает точность в 1–2°, что не уступает другим типам компасов и вполне достаточно для задач самолетовождения.
Определение девиации по астрокомпасу
Астрокомпас можно использовать для определения девиации магнитного компаса как на земле, так и в воздухе. Девиация вычисляется как разность между истинным курсом по астрокомпасу и курсом по магнитному компасу, исправленному на магнитное склонение: ΔК = ИК – (КК + ΔМ), где ΔК — девиация, ΔМ — магнитное склонение, КК — компасный курс.
При определении на земле самолет последовательно устанавливают на различные курсы, снимают показания обоих приборов и рассчитывают девиацию для каждого курса. В воздухе процедура выполняется во время полета по замкнутой ломаной линии маршрута. На каждом курсе (выдерживаемом 2–2,5 минуты) экипаж производит несколько отсчетов, вычисляет средний компасный курс и записывает его вместе с истинным курсом от астрокомпаса. Затем для каждого курса рассчитывается девиация и строится график, используемый в дальнейших полетах.
Астрокомпас также применим для определения радиодевиации — разности между фактическим курсовым углом радиостанции (КУР) и показанием радиокомпаса (ОРК): ΔР = КУР – ОРК. Процедура может проводиться на земле или в воздухе по схожей методике с построением графика радиодевиации для использования при расчетах радиопеленгов.
Подготовка и использование радионавигационных средств
Успешное применение радионавигационных средств требует тщательной подготовки, включающей изучение сети радиомаяков и радиостанций в районе полетов, выбор опорных станций, изучение работы радиопеленгаторных станций, поддержание оборудования в исправности и регулярные тренировки.
Ключевые этапы подготовки:
- Изучение радиомаячной сети: позывные, координаты, рабочие длины волн, радиус действия, характер сигналов.
- Выбор и проверка стационарных радиостанций для пеленгации: координаты, мощность, расписание работы.
- Нанесение всей сети с характеристиками на карту навигационной обстановки.
- Подготовка карты маршрута, выбор масштаба, прокладка пути.
- Составление детального навигационного плана полета на основе расчетов, выбранных методов и данных о погоде.
Особое внимание уделяется предполетной проверке оборудования: осмотр и подготовка радиопеленгатора и радиомаячного приемника, проверка антенн, настройка, запуск умформеров. Все работы по определению девиаций и проверке приборов должны проводиться заблаговременно.
Навигация в сложных условиях
Полет в облаках и за облаками
Навигация по компасу в условиях отсутствия видимости земли остается основным способом. Радионавигационные средства служат для контроля пути по направлению и дальности, позволяя увеличивать этапы полета. Дальность полета в облаках без визуального контроля может достигать 75% практического радиуса действия радиостанции, с расчетом на выход под облачность в районе линейного ориентира. Для этого наиболее удобны радиовещательные станции и радиомаяки. Определение места возможно по боковым радиостанциям и сети наземных радиопеленгаторов.Ночные полеты и полеты на больших высотах
В ночное время главным способом также является компасная навигация. Надежным средством контроля служит наземный радиопеленгатор (например, система Эдкока), свободный от влияния помех. При наличии сети таких пеленгаторов можно периодически определять координаты самолета.С увеличением рабочих высот (8–10 км и более) визуальная ориентировка затрудняется даже в ясную погоду, так как мелкие детали местности становятся неразличимыми. В этих условиях радионавигация часто становится основным способом самолетовождения. Применяются все те же методы: полет на радиостанцию, пеленгация, использование радиомаяков. Маршрут планируется с расчетом выхода на крупный линейный ориентир. Особое внимание перед высотными полетами уделяется подготовке радиоаппаратуры к работе при низких температурах: проверка натяжения антенн, промывка и смазка соединений специальными маслами, замена прокладок. Рекомендуется производить все необходимые настройки оборудования на земле, а в полете периодически проверять работу подвижных частей и умформеров.
Таким образом, астрономические и радионавигационные системы, при грамотной подготовке и использовании, обеспечивают надежное и точное самолетовождение в любых метеоуслових, днем и ночью, на средних и больших высотах.