Назначение доплеровского измерителя путевой скорости и угла сноса.

Введение.

Характерным представителем автономных радиотехнических средств самолетовождения является аппаратура для измерения путевой скорости и угла сноса, работающая на принципе использования допплеровского эффекта.

Одной из важнейших и наиболее трудных задач, решаемых экипажами при вождении самолетов по маршрутам, является определение вектора путевой скорости, т.е. скорости самолета относительно земной поверхности. Напомним, что указатели скорости, работающие на принципе измерения давления встречного потока воздуха, позволяют определять только воздушную скорость, т.е. скорость перемещения самолета относительно воздушной среды.

За многие десятилетия развития авиации штурманская наука и практика выработали много способов и приемов косвенного определения путевой скорости и угла сноса – по пролету двух ориентиров, по изменению пеленгов наземных радионавигационных точек (РНТ), по визуальному наблюдению за смещением находящихся вблизи линии полета ориентиров и т.п. И только с возникновением допплеровских измерителей скорости и угла сноса (ДИСС) появилась возможность путевую скорость и угол сноса определять прямыми методами и считывать на зрительных индикаторах.

Назначение доплеровского измерителя путевой скорости и угла сноса.

 

Для решения ряда навигационных задач, в особенности основной задачи навигации - определения места самолета - необходимо знать его полную скорость W_g (скорость относительно земной поверхности), где проекцией её на горизонтальную плоскость является путевая скорость W_п.

Задача определения путевой скорости может быть решена двумя способами: путем решения векторного треугольника скоростей и путем непосредственных измерений. Для определения путевой скорости методом решения векторного треугольника необходимо иметь данные о воздушной скорости самолета и о скорости ветра , которые являются составляющими вектора путевой скорости (рис.1).

 

Данные о воздушной скорости можно получить от измерителя, имеющегося на самолете. Непрерывное получение точных данных о скорости ветра на борту самолета является трудной задачей. Поэтому также трудно реализовать метод определения путевой скорости путем решения векторного треугольника.

Наиболее целесообразно определить величину путевой скорости и ее направление относительно продольной оси самолета, характеризующееся углом сноса (альфа), методом непосредственных измерений. Такое определение осуществляется с помощью радионавигационных устройств, работа которых основана на использовании эффекта Доплера, - доплеровскими измерителями путевой скорости и угла сноса.

Доплеровский измеритель на самолете может быть выполнен в виде самостоятельного радионавигационного устройства. В этом случае данные, полученные с помощью ДИСС, могут использоваться для решения различных задач, связанных с боевым применением самолета (например, задач бомбометания, пуска ракет и др.).

Однако чаще всего ДИСС используются в качестве одного из основных элементов автономной навигационной системы (см. рис.2), в которою кроме ДИСС входят навигационный вычислитель, курсовая система, как источник информации об истинном курсе (ИК) самолета и некоторые другие составные элементы. По данным, получаемым от ДИСС, при известном ИК, методом счисления пути можно определить текущие координаты самолета.

Рис.2.Основные элементы автономной системы навигации.

 

Чтобы решить задачу, в каком направлении и как долго лететь до пункта назначения, необходимо сопоставить информацию о действительном местоположении самолета с заданным координатами пункта назначения. Выходным устройством вычислителя является стрелочный или другого вида индикатора. Кроме того, данные, получаемые от вычислителя, подаются в автопилот для автоматического управления самолетом (САУ).

Точность определения местоположения самолета с помощью доплеровской навигационной системы практически зависит только от датчика ИК, так как точность других элементов, в том числе ДИСС, значительно выше. Практика показывает, что вероятная ошибка, характеризующая точность ДИСС, при усреднении сигналов на участке горизонтального полета не менее 20 км равна по скорости 0,1…0,15%, по углу сноса 0,1˚.

ДИСС можно использовать не только для обеспечения полета самолета по маршруту, но и режимов висения и посадки вертолетов. При решении этих задач ДИСС измеряет три составляющих полной скорости (скорости относительно земной поверхности) летательного аппарата (ЛА), в том числе и вертикальную составляющую W_Y .

Поскольку доплеровские измерители являются автономными устройствами, т.е. работают без связи с наземными радионавигационными точками, то их дальность действия оказывается неограниченной. В этом заключается важнейшее преимущество доплеровских навигационных систем. Кроме того, современные ДИСС достаточно надежны в эксплуатации, имеют небольшие габариты и массу, работают практически при любых метеорологических условиях. Они могут устанавливаться на ЛА различного назначения, летающих как с очень малой, так и с очень большой путевой скоростью. Принципиальных ограничений по скорости для ДИСС не существует. Область их применения непрерывно расширяется.