Те курсовые приборы, в которых чувствительные элементы обладают свойством избирательности, относятся к компасам, а те, в которых лишены этого свойства - к полукомпасам и, в частности, к гирополукомпасам. Из курсовых приборов к компасам относятся магнитный КИ - 13 и индукционный, к гирополукомпасам:
Гирополукомпас ГПК-52
Гирополукомпас ГПК-52АП предназначен для определения, индикации и выдачи сигналов ортодромического (условного) курса потребителям, а также для выдачи сигналов отклонения от заданного курса в канал курсовой стабилизации автопилота.
Гирополукомпас ГПК-52АП входит в состав пилотажно-навигационного оборудования самолета Ан-24 и предназначен для решения следующих задач:
- формирования и выдачи сигналов, пропорциональных отклонениям самолета от заданного ортодромического курса в канал курсовой стабилизации автопилота;
- формирования и выдачи сигналов в автопилот с целью осуществления автоматических доворотов на углы до 120°.
- определения и индикации ортодромического курса на показывающих приборах при полетах самолета в любых районах северного полушария, в том числе и в Арктике, где возможность применения обычных магнитных и гиромагнитных компасов ограничена или исключена полностью;
- указания точных углов разворота самолета.
Основной частью прибора является гироузел, представляющий собой ротор гироскопа вместе с электродвигателем, приводящим его во вращение со скоростью 22-23 тыс. об. /мин.
Гироскоп помещен в карданов подвес из двух рамок. Во внутренней рамке на подшипниках закреплена ось гироскопа в горизонтальном положении. Сама внутренняя рамка также может вращаться вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной оси гироскопа. Ось внутренней рамки также в свою очередь закреплена в подшипниках во внешней рамке, которая может вращаться вокруг вертикальной оси. Эта внешняя ось жестко закреплена в корпусе ГПК-52, который размещен в кабине самолета и, естественно, поворачивается вместе с самолетом.
На оси внешней рамы карданова подвеса закреплена шкала отсчета курсов. ГПК-52 часто монтируется на штурманском столике в кабине так, что плоскость шкалы совпадает с плоскостью столика. Рядом со шкалой на корпусе прибора нанесен треугольный индекс, напротив которого по шкале и отсчитывается курс.
Схема простейшего гирополукомпаса
При развороте ВС корпус прибора поворачивается вместе с ним, а шкала остается ориентированной по сторонам света по-прежнему, поскольку гироскоп внутри карданова подвеса сохраняет направление своей оси. Таким образом, напротив треугольного индекса на шкале пилот всегда отсчитывает у гол между осью курсового гироскопа и продольной осью самолета - гироскопический курс.
Главная ось курсового гироскопа может быть направлена в любом направлениии. Поэтому, при одном и том же направлении продольной оси ВС гироскопический курс может быть любым. Пилот может принудительно поставить ось гироскопа по любому желаемому направлению начала отсчета, например, по северному направлению меридиана. Для этого на пульте управления ГПК-52 имеется рукоятка задатчика курса, при нажатии которой влево или вправо ось гироскопа и шкала поворачиваются и показания гироскопического курса на шкале начинают изменяться. Следует отметить, что на самом деле ГПК-52 и более современные гироскопические приборы конструктивно устроены таким образом, что при нажатии задатчика курса вращается только шкала курса, а направление оси гироскопа остается неизменным. Вполне допустимо считать, что при нажатии задатчика курса действительно поворачивается ось гироскопа, то есть меняется ее направление в пространстве.
Выставка ГПК. Как следует из устройства гирополукомпаса, он сам не измеряет курс, то есть не может определить, где север и юг, куда направлена ось самолета относительно сторон света. Этим он отличается от магнитного компаса, чувствительный элемент которого сам определяет направление магнитного меридиана в данной точке. Все что делает ГПК – показывает направление продольной оси ВС относительно оси гироскопа, которая хотя и сохраняет свое направление, но в принципе может быть направлена куда угодно. Поэтому данный прибор и называется полукомпасом. Ведь полноценный компас – это прибор для измерения курса.
Можно привести аналогию с обычными часами, которые тоже вовсе не измеряют время. Если завести только что купленные механические часы, то они сами не покажут правильное время. Точное время необходимо установить на часах, после чего от этого момента они и будут отсчитывать время в той системе, в которой оно было установлено (московское, гринвичское или любое другое). Точно так же, только что включенный ГПК может показать совершенно любое значение гироскопического курса, поскольку ось гироскопа может оказаться в любом положении. Для отсчета курса с помощью гирополукомпаса необходимо сначала установить ось гироскопа с помощью задатчика курса по выбранному направлению начала отсчета.
Для того, чтобы с помощью ГПК определять курс самолета, необходимо:
- выбрать направление начала отсчета курса.
- каким-либо образом определить, каков на самом деле курс самолета (направление его продольной оси) относительно этого направления,
- установить это значение на шкале гирополукомпаса с помощью задатчика курса.
Курс ВС относительно выбранного меридиана можно узнать с помощью другого компаса. Например, магнитного, который всегда имеется на самолете. Магнитный компас измеряет курс относительно магнитного меридиана места самолета, поэтому, при установке на шкале ГПК значения магнитного курса ось гироскопа и окажется ориентированной по направлению магнитного меридиана в той точке, где эта операция была проделана. Это не означает, что ГПК будет теперь измерять магнитный курс. Это только в данном месте гироскопический курс совпадет с магнитным. Если же самолет переместится в другое место, то ось гироскопа сохранит прежнее положение, а направление магнитного меридиана в новой точке может быть уже другим из-за схождения меридианов и из-за изменения магнитного склонения.
Другой способ выставки ГПК не требует даже магнитного компаса. Перед взлетом, когда самолет находится на исполнительном старте на взлетно-посадочной полосе (ВПП), его продольная ось с высокой точностью соответствует направлению ВПП, которое точно известно на каждом аэродроме. На практике выставка гирополукомпаса осуществляется по магнитному компасу на стоянке аэродрома перед выруливанием, а на исполнительном старте на ВПП установленный курс при необходимости корректируется задатчиком курса.
Ось гироскопа может быть выставлена по любому направлению, а не обязательно по направлению магнитного меридиана. В любом случае необходимо определить и выставить задатчиком курса фактический курс ВС относительно выбранного меридиана. Например, если за направление начала отсчета выбрано направление истинного меридиана, то нужно определить и выставить фактический истинный курс. Его можно определить путем вычитания из магнитного курса магнитного склонения.
Уход гироскопа из-за вращения Земли.
Гироскоп действительно стремится сохранить направление оси своего вращения в пространстве. Но относительно чего, относительно каких объектов он остается неподвижным?
Земля и вращается вокруг своей оси, и движется по орбите вокруг Солнца с большой скоростью (примерно 29 км/с).
Можно упрощенно считать, что ось гироскопа сохраняет свое направление относительно окружающую нашу планетную систему звезд.
Таким образом, можно считать, что если ось вращения гироскопа, находящегося в кардановом подвесе, направить на какую-нибудь звезду, то она стремится сохранять направление на эту звезду. Но тогда получается неприятный эффект. Ведь курс нужно измерять относительно направления начала отсчета, связанного с Землей, например, относительно северного направления истинного или магнитного меридианов. Но Земля вращается, а гироскоп сохраняет направление относительно звезд. И если выставить ось гироскопа по направлению земного меридиана (при этом она, возможно, окажется направленной на какую-то звезду), то через некоторое время из-за вращения Земли, ось гироскопа отклонится от этого направления меридиана, «уйдет» от него. Этот уход иногда называют кажущимся, поскольку на самом деле это Земля повернулась и расположенный на ней меридиан «ушел» от первоначального направления в пространстве. А ось гироскопа как раз сохранила свое направление, по-прежнему направлена в ту же точку небесной сферы, на звезду.
Уход гироскопа из-за вращения Земли
Горизонтальная коррекция. Курс – это угол именно в горизонтальной плоскости, и направление начала отсчета (меридиана) тоже является горизонтальным. Но что такое горизонтальная плоскость? Если принять Землю за сферу, то это плоскость, касательная к ней в данной точке, то есть перпендикулярная к радиусу Земли. А при вращении Земли эта плоскость меняет свое положение в мировом пространстве относительно звезд. Гироскоп же сохраняет свое направление и, следовательно, со временем выходит из этой горизонтальной плоскости. Хотя на самом деле это горизонтальная плоскость отклоняется от оси гироскопа.
Чтобы ось гироскопа оставалась горизонтальной в ГПК-52 и в более современных приборах предусмотрена горизонтальная коррекция. Ее механизм постоянно удерживает ось курсового гироскопа в горизонтальном положении.
В простейшем случае механизм горизонтальной коррекции представляет собой так называемый жидкостной переключатель, который выполняет функцию маятника. Это небольшая емкость с токопроводящей жидкостью, закрепленная на нижней части гироузла. В жидкости имеется
пузырек воздуха, а по краям емкости – электрические контакты. Если гироузел с жидкостным маятником и, следовательно, ось гироскопа расположены горизонтально, то пузырек плавает в центре емкости. Если маятник вышел из плоскости горизонта, то пузырек примыкает к краю емкости, касаясь какой-либо пары контактов. Поскольку воздух в пузырьке ток не пропускает, изменяются электрические токи в цепях маятника и разность токов, протекающих через разные пары контактов, заставляет работать специальный электрический двигатель. Этот двигатель разворачивает внутреннюю рамку карданова подвеса и приводит гироузел вместе с осью гироскопа и жидкостным маятником в горизонтальное положение. Пузырек перестает замыкать контакты и двигатель выключается.
Механизм горизонтальной коррекции работает автоматически и не требует от экипажа каких-либо действий. Благодаря этому механизму ось курсового гироскопа все время находится в горизонтальном
положении.
Азимутальная коррекция. За счет вращения Земли ось курсового гироскопа имеет уход и в азимуте, то есть поворачивается и вокруг вертикальной оси, отклоняясь от направления меридиана начальной выставки. Поскольку Земля вращается с запада на восток, нетрудно сообразить, что в северном полушарии Земли ось гироскопа «уходит» к востоку, то есть вращается по часовой стрелке, если смотреть сверху.
Скорость этого ухода, то есть поворота оси гироскопа, зависит от широты места расположения гироскопа. На рис. изображен гироскоп, а ось Y -направление местной вертикали в точке его расположения.
Азимутальный уход курсового гироскопа
Вектор угловой скорости вращения Земли ω з направлен по оси вращения планеты, причем, в соответствии с правилом буравчика, в сторону северного полюса. Проекцию этого вектора на ось обозначим ω з.y. Из рисунка видно, что ω з.y = ω з sin φ, где φ - широта точки, ω з - угловая скорость вращения Земли. Поскольку Земля совершает оборот на 360° за 24 часа, то ωз =15 °/ч.
Вектор ω з.y характеризует скорость вращения Земли вокруг вертикальной оси в точке относительно звезд и, следовательно, относительно сохраняющего свое направление гироскопа. Очевидно, что такой же по величине, но противоположной по направлению, будет скорость поворота оси гироскопа относительно Земли, если теперь Землю считать неподвижной.
Таким образом, скорость азимутального ухода гироскопа за счет суточного вращения Земли зависит от широты места самолета. Наэкваторе (φ =0) гироскоп от начального направления (например, направленияистинного меридиана) не уходит. На полюсе (φ =90°) скорость уходамаксимальна (15°/ч). На промежуточных широтах скорость ухода пропорциональна синусу широты. Например, на широте 30° она составляет 7,5°/ч (sin30° =0,5; 0,5х15=7,5).
В южном полушарии Земли широта отрицательна, поэтому противоположен и знак (сторона) ухода. Если смотреть на компас сверху, ось гироскопа уходит против часовой стрелки (влево).
Таким образом, если даже на неподвижном самолете установить ось гироскопа, например, по истинному меридиану и не предпринять никаких мер, то с течением времени ось гироскопа будет уходить от меридиана. На компасе при этом будет меняться гироскопический курс, несмотря на то, что самолет неподвижен.
Для компенсации ухода гироскопа в азимуте ГПК снабжен механизмом азимутальной коррекции. Он представляет собой небольшой электромотор,скорость вращения которого можно регулировать. На пульте управленияГПК имеется кремальера установки широты пролетаемой местности, котораяи регулирует скорость электромотора. Если установить с ее помощьюнекоторую широту φ уст, то двигатель будет поворачивать ось гироскопа с угловой скоростью прецессии (ухода) ω пр = ω з sin φ уст, но в сторону, противоположную той, в которую уходит гироскоп из-за вращения Земли.
Очевидно, что если установить φ уст равную фактической широте места самолета, то ось гироскопа будет сохранять свое первоначальное положение. Ведь с какой скоростью она «хочет» уйти за счет вращения Земли, с такой же скоростью, но в обратном направлении, ее будет поворачивать двигатель механизма азимутальной коррекции.
Механизм азимутальной коррекции на практике часто называют «широтным потенциометром», поскольку в первых типах гироскопических приборов (в том числе, ГПК-52) действительно использовался потенциометр для изменения скорости вращения электромотора.
Из изложенного следует, что для сохранения осью курсового гироскопа направления начала отсчета в полете необходимо устанавливать широту пролетаемой местности (на практике – при ее изменении на 1-2°). Если этого не делать или устанавливать широту неточно, ось гироскопа будет уходить со скоростью, соответствующей разности фактической и установленной широт, и, следовательно, будет возрастать погрешность измерения курса.
Подготовка гирополукомпаса к полету. Гирополукомпас ГПК-52АП используется при выполнении полетов в высоких широтах и на маршрутах большой протяженности. Перед полетом прокладывается и рассчитывается маршрут по ортодромии. Обычно за опорную ортодромию берется истинный или магнитный меридиан ИПМ. Перед выруливанием на старт за 8—12 мин включается питание ГПК, а на ПУ ручкой «Широта» устанавливается широта ИПМ, если маршрут малой протяженности.
На исполнительном старте после установки самолета на линию взлета ручкой «Задатчик курса» на пульте устанавливается по шкале гиродатчика магнитный курс взлета ВПП. С этого момента указатели ЗК-2 и гиродатчик показывают текущий ортодромический магнитный курс относительно магнитного меридиана вылета.
После взлета и выхода самолета на ИПМ самолет по компасу ГИК-1 ложится на курс следования по заданной ортодромии, т. е. на заданный ортодромический магнитный курс (ОЗМК) с учетом угла сноса. Ручкой «Задатчик курса» выставляет на гиродатчике либо магнитный курс, определяемый компасом ГИК-1, либо, исправляя его магнитным склонением, истинный курс. В первом случае за опорный меридиан берется магнитный ИПМ, во втором — истинный. В дальнейшем управление самолетом производят по ГПК-52АП, выдерживая рассчитанный при прокладке маршрута ОМК или ОК с учетом угла сноса.
Вставка
ВС представляет собой тело с определенными, порой весьма внушительными, размерами. При решении большинства задач аэронавигации его рассматривают как точку, в качестве которой берут, как правило, центр масс ВС. ВС движется и эта точка перемещается в пространстве. В связи с этим можно ввести несколько простых, но важных понятий (рис. 2.1).
Рис.2.1. Траектория и линия пути
Пространственное место самолета (ПМС) – точка в пространстве, в которой в данный момент времени находится центр масс ВС.
Место самолета (МС) – проекция ПМС на земную поверхность. Траектория – линия, описываемая ПМС при его движении.
Линия пути – линия, описываемая МС при его движении (проекция траектории на земную поверхность).
На английском языке используется следующая терминология: место самолета – present position, траектория – path, линия пути – track.
Траектория и линия пути могут быть заданными (по которым надо лететь) и фактическими (по которым на самом деле летит самолет).
Линия заданного пути (ЛЗП) - это линия, по которой должно перемещаться МС в соответствии с планом полета, а линия фактического пути (ЛФП) – по которой оно перемещается на самом деле в данном полете. Соответственно на английском языке ЛЗП - desired track, ЛФП - actual track.
К сожалению, ЛФП никогда точно не совпадает с ЛЗП вследствие многих причин. Основные из них – погрешности навигационных измерений и влияние внешней среды (ветра). Но основная задача штурмана и пилота – обеспечить максимальную близость ЛФП и ЛЗП, пролететь как можно точнее.
Вставка
Если очень высокая точность решения навигационных задач не требуется, то Землю можно рассматривать как сферу. В этом случае используется нормальная сферическая система координат, полюсы которой совпадают с географическими полюсами нашей планеты, т.е. точками, в которых ось вращения Земли пересекает ее поверхность. Система координат на сфере строится с помощью больших кругов.
Большим кругом (Great Circle, G/C) называется окружность, образующаяся в результате сечения сферы плоскостью, проходящей через центр сферы.
Радиус большого круга равен радиусу самой сферы. Он называется большим, поскольку на сфере нельзя нарисовать окружность с радиусом еще большим. Все другие круги на сфере называются малыми.
Экватор (equator) –- большой круг, плоскость которого перпендикулярна оси вращения Земли (рис. 2.5).
Меридиан(meridian) – большой круг, плоскость которого проходит через ось вращения Земли.
Параллель(parallel) – малый круг, плоскость которого перпендикулярна оси вращения (параллельна экватору).
Рис. 2.5. Сферические координаты
Экватор на Земле один, а меридианов бесчисленное множество – ведь через каждую точку можно провести свой меридиан. Все они одинаковы и равноправны, поэтому условно один из них выбирают в качестве начального.
Широтой φ (сферической широтой) точки на поверхности земной сферы называется угол, заключенный между плоскостью экватора и направлением из центра сферы в данную точку.
Широта изменяется от 90° южной широты до 90° северной широты. При расчетах по формулам северную широту можно считать положительной, а южную отрицательной. На экваторе широта равна нулю, а на географических полюсах ±90°.
Долготой λ (сферической долготой) точки на поверхности сферы называется двугранный угол, заключенный между плоскостями начального меридиана и меридиана данной точки.
Этот угол можно показать как плоский в плоскости экватора (рис.2.5). В качестве начального меридиана используется Гринвичский меридиан (Greenwich meridian), который когда-то проходил через расположенную вблизи Лондона Гринвичскую обсерваторию (сейчас обсерватория переехала на другое место, но меридиан сохранился).
Долгота изменяется от 180° западной долготы до 180° восточной. При расчетах по формулам им также можно приписывать знаки соответственно
минус и плюс (или наоборот, как это принято, например в США).
Длина дуги большого круга (в частности, экватора и меридиана) протяженностью в 1° в среднем равна 111,2 км. Именно в среднем, потому, что на самом деле меридиан является не окружностью, а эллипсом и длина дуги в 1° различна на разных широтах. Соответственно, длина дуги в одну минуту составляет в среднем 1,853 км, а секунды – около 31 м
Ортодромия и локсодромия
Ортодромией (Great Circle) в навигации называют дугу большого круга, проходящую через две заданные точки. Ортодромия в навигации имеет очень большое значение, поскольку на сфере она играет такую же роль, как прямая линия на плоскости. Ортодромия является линией кратчайшего расстояния между двумя точками на поверхности сферы. Попасть из одного пункта в другой более коротким путем можно только прокопав между ними тоннель под землей, то есть, выйдя за пределы поверхности сферы.
Если на глобусе натянуть нитку между двумя точками, то она как раз ляжет по ортодромии.
Меридианы и экватор являются частными случаями ортодромии. Через любые две точки, не лежащие на противоположных концах одного и того же диаметра сферы, можно провести только одну ортодромию.
Ортодромия в общем случае пересекает меридианы под разными углами, называемыми путевыми углами ортодромии b. Исключениями являются экватор и, конечно, сами меридианы. Две точки ортодромии, в которых она наиболее близко подходит к полюсам, называются точками вертекса (точки V 1 и V 2 на рис. 2.7).
Зная сферические координаты пунктов, можно рассчитать путевой угол
и длину ортодромии по формулам сферической тригонометрии.
Путевой угол β1 ортодромии, проходящей из первой точки (φ1, λ1) во вторую (φ2, λ2), и измеренный относительно меридиана первой точки можно определить с помощью формулы:
|
Рис.2.7. Ортодромия
Длина ортодромии S рассчитывается с помощью соотношения:
Величина S будет выражена калькулятором, разумеется, в угловой мере (в градусах или радианах). Это угол между направлениями на первую и вторую точки из центра сферы. Для перевода S из угловой меры в линейную можно поступить одним из двух способов. Если S выражена в градусах, перевести в угловые минуты (с учетом того, что градус содержит 60¢) и умножить на среднюю длину одной минуты (1,853 км).
Если S выражена в радианах, можно просто умножить на радиус земной сферы.
Локсодромией (Rumb Line) называется кривая, пересекающая меридианы под постоянным углом.
Локсодромия как линия пути появилась сначала в морской навигации, поскольку помощью самого древнего вида компаса – магнитного – измеряется и выдерживается курс относительно текущего меридиана, на котором в данный момент находится корабль или самолет. Поэтому при выдерживании постоянного курса и происходит движение по локсодромии.
В общем случае при произвольном путевом угле локсодромия имеет вид спирали, «наматывающейся» на полюса, но никогда их не достигающей (рис. 2.8). В частных случаях, когда она совпадает с меридианом или параллелью (в том числе, с экватором) локсодромия превращается в окружность. Экватор и меридианы являются частными случаями как локсодромии, так и ортодромии.
Рис. 2.8. Общий вид локсодромии
Разумеется, никто не летает по ортодромии вокруг всего земного шара, а по локсодромии не пытается прилететь на полюс. В навигации идет речь, как правило, о небольших отрезках этих кривых (максимум до нескольких сотен
километров) между двумя пунктами маршрута. Также полезно запомнить, что локсодромия всегда проходит ближе к экватору, чем ортодромия, то есть, выгнута в его сторону.
Путевой угол ортодромии в каждой точке маршрута разный, а у локсодромии, разумеется, одинаковый. Можно заметить, что примерно посередине участка путевые углы ортодромии и локсодромии совпадают, так как эти линии идут параллельно друг другу. Этот факт может быть использован при определении локсодромического путевого угла на карте.
ЛЗП задается в виде ортодромии, поэтому при полете по локсодромии ВС заведомо уклоняется от ЛЗП и на участках даже не очень большой протяженности может из-за этого оказаться за пределами ширины трассы.
Локсодромия, конечно, длиннее ортодромии, но при обычной протяженности участков не настолько, чтобы это играло существенную роль для навигации.
Курсовые системы.
Каждый из двух рассмотренных принципов измерения курса – магнитный и гироскопический – имеет свои достоинства и недостатки.
Магнитный компас обладает тем достоинством, что позволяет именно измерить курс, то есть он сам может определить направление продольной оси ВС относительно меридиана. Но он обладает и многими недостатками. Во-первых, он подвержен различным видам девиации. Во-вторых, его практически нельзя использовать в полярных районах. В-третьих, с помощью магнитного компаса трудно выполнить полет по ортодромии.
Гироскопические компасы, наоборот, обеспечивают выполнение полета по ортодромии и девиация у них отсутствует. Но гирополукомпас не измеряет курс, то есть сам не может определить, где север, а где юг. Можно только выставить ось гироскопа по нужному направлению и измерять курс именно от него. Кроме того, гироскоп имеет собственный уход и другие виды погрешностей.
Естественно, уже давно появилась идея объединить два принципа измерения курса в одном устройстве таким образом, чтобы использовались достоинства обоих этих принципов, а их недостатки взаимно компенсировались. Такие курсовые приборы и назвали курсовыми системами.
Курсовыми системами называют комплексные измерители курса ВС, объединяющие датчики основанные на различных физических принципах.
Типичный состав курсовой системы:
1) Индукционный датчик (ИД). Является чувствительным элементом современного магнитного компаса, реагирующим на магнитное поле Земли, то есть играет ту же роль, что и намагниченная картушка в КИ-13. Но ИД, в отличие от КИ-13, является электрическим устройством, на выходе которого снимается напряжение, зависящее от величины магнитного курса и которое по проводам можно передать на расстояние – от места установки ИД в кабину экипажа.
ИД имеет круглый корпус, внутри которого находятся три расположенных в горизонтальной плоскости и соединенных в форме треугольника стержня, изготовленных из пермаллоя (сплава железа и никеля).
Все три стержня имеют две общие обмотки. На одну из них (намагничивающую) подается переменное напряжение, а с другой (сигнальной) напряжение снимается. В зависимости от того, как ориентирован ИД относительно магнитного меридиана (силовых линий магнитного поля Земли), с сигнальной обмотки снимается разная величина напряжения (ЭДС). С выхода ИД поступает электрический сигнал соответствующий компасному курсу (КК), то есть магнитный курс, но подверженный искажению всеми видами девиаций (за исключением, может быть, полукруговой, если она устранена девиационным прибором). Вследствие этого, даже если ВС на самом деле летит прямолинейно, измеренный с помощью ИД компасный курс имеет флуктуации – случайные отклонения от среднего значения, вызванные креновыми и ускорительными девиациями, включением электрических цепей на борту и т.п. Эти отклонения значительно меньше, чем у картушки КИ-13. Тем не менее, курс, полученный от ИД, является не вполне точным.
2) Коррекционный механизм (КМ). Предназначен для связи индукционного датчика с другими устройствами курсовой системы. Компасный курс в виде электрического сигнала поступает в КМ, в котором полностью или частично может быть компенсирована четвертная девиация.
Этим и объясняется название устройства (коррекция – это исправление).
На КМ имеется шкала, по которой можно отсчитать поступающий от ИД компасный курс. Имеется и кремальера для установки на этой же шкале магнитного склонения. При вводе ΔМ курс на выходе КМ увеличится на соответствующую величину (то есть, к магнитному курсу прибавится ΔМ и получится истинный курс), но на самой шкале КМ курс останется прежним. Вокруг шкалы через каждые имеются винты лекального устройства, при вращении которых и устраняется четвертная девиация на соответствующем курсе.
3) Гироагрегат (ГА). Представляет собой заключенный в корпус курсовой гироскоп в кардановом подвесе и снабженный необходимыми для его работы устройствами (электродвигателями, механизмами коррекции, реле отключения коррекции и т.д.). Эта основная часть любой курсовой системы.
4) Указатели курса. Это любые индикаторы, на которых можно отсчитать курс, измеренный курсовой системой.
Все курсовые системы можно отнести к классу дистанционных компасов, поскольку чувствительные элементы (ИД, ГА) находятся в таких местах ВС, которые наиболее удобны и
целесообразны для их размещения, а указатели курса размещаются всегда на приборной доске пилота.
5) Выключатель коррекции (ВК). Это уже упоминавшееся небольшое устройство с двухстепенным гироскопом, которое автоматически выключает коррекцию во время разворота.
6) Пульт управления. Это устройство, с помощью которого пилот управляет курсовой системой. Конечно, его вид зависит от типа курсовой системы. Как правило, на пульте управления имеются следующие органы управления: - переключатель режимов работы;
- задатчик курса;
- рукоятка установки широты («широтный потенциометр»);
- переключатель «Север-Юг»;
- кнопка быстрого согласования.
Конечно, любая курсовая система включает в себя и другие составные части (усилители, блоки связи с другими системами и т.п.), которые здесь не перечислены, поскольку являются вспомогательными, либо присутствуют только в конкретных типах курсовых систем.
Курсовая система может иметь два или три режима работы, один из которых пилот сам выбирает с помощью переключателя режимов.
1) «ГПК» - режим гирополукомпаса. В этом режиме курсовая система работает аналогично ГПК-52. Пилот выбирает направление опорного меридиана, устанавливает по нему ось гироскопа с помощью задатчика курса и измеряет в полете ортодромический курс. ИД и КМ никак не участвуют в работе этого режима. Режим «ГПК» является основным на современных
самолетах, поскольку обеспечивает выполнение полета по ортодромии.
2) «МК» - режим магнитной коррекции. В этом режиме магнитный курс, измеренный с помощью ИД, осредняется с помощью ГА для фильтрации вредных флуктуаций. Более подробно работа этого режима рассмотрена ниже. Можно считать, что в этом режиме курсовая система
измеряет МК, то есть курс относительно текущего магнитного меридиана места самолета. На современных ВС этот режим используется только для начальной выставки или коррекции оси гироскопа, хотя большинство типов ВС допускает и выполнение всего полета в этом режиме. Разумеется, в этом случае курсовая система будет использоваться как локсодромический
курсовой прибор.
3) «АК» - режим астрономической коррекции. Этот режим предусмотрен не во всех типах курсовых систем. Но даже при его наличии, кроме основного оборудования курсовой системы на борту ВС дополнительно должно быть установлено специальное устройство – астрономический компас. С его помощью курсовая система может определять истинный или ортодромический курс на основе пеленгации астрономическим компасом небесных светил (как правило, Солнца). В настоящее время на самолетах гражданской авиации астрономический компас не устанавливается, поэтому режим «АК», даже если он предусмотрен в курсовой системе, не задействован.
Благодаря объединению в курсовой системе магнитного и гироскопического датчиков курса, упрощается выставка оси гироскопа по опорному меридиану для полета в режиме «ГПК», особенно, если опорным меридианом выбран магнитный меридиан аэродрома вылета. В этом случае нет необходимости пользоваться посторонним магнитным компасом и затем выставлять магнитный курс на курсовой системе вручную с помощью задатчика курса. Достаточно установить режим «МК» (подключится магнитная коррекция), нажать кнопку согласования (ось гироскопа быстро установится по магнитному меридиану) и переключить систему в режим «ГПК». При этом магнитная коррекция отключится, а ось гироскопа будет сохранять выставленное направление.
Гироиндукционный компас ГИК-1 (Ан-24, Ан-2)
Хотя по названию этот курсовой прибор является компасом, но по сути – это курсовая система, поскольку здесь одновременно используются магнитный и гироскопический принципы измерения курса. Но это курсовая система, всегда работающая только в одном режиме – режиме магнитной коррекции, и лишь при разворотах он кратковременно переключается на режим ГПК, когда МК отключается.
Компас ГИК-1 централизованное устройство, объединяющее гироскопические и магнитные средства определения курса и предназначенное для определения гиромагнитного курса самолета и выдачи сигналов курса на указатели и в автопилот.
Компас ГИК-1 входит в состав пилотажно-навигационного оборудования и используется для решения следующих задач:
- определения и индикации гиромагнитного курса на указателях;
- выполнения полета по локсодромии с выдерживанием заданного магнитного курса по указателю — при штурвальном управлении, или введением его в автопилот (Ан-24) — при автоматическом управлении;
- производства разворотов на заданные углы;
- индикации магнитных пеленгов и курсовых углов радиостанции (КУР) (Ан-2) — при совместной работе с АРК;
- осуществления захода на посадку с комбинированным пилотажным прибором (КППМ), имеющим индикации заданного к текущего магнитных курсов и положения самолета относительно равносигнальных зон курсоглиссадных маяков системы посадки.
ГИК-1 включает в себя следующие основные составляющие: индукционный датчик, коррекционный механизм, гироагрегат Г- 3М, выключатель коррекции ВК-53РШ. В качестве указателей курса могут использоваться индикаторы разного вида (УК-3, УГК-2, УГР-1 и др.) взависимости от типа ВС. Наиболее часто используется указатель УГР-1.
Указатель курса УГР (входит в комплект ГИК-1 на самолете
Ан-2 и на вертолетах и служит для индикации ГМК, гиромагнитных пеленгов и курсовых углов одной радиостанции (маяка). С помощью УГР-1 решаются задачи навигации и выполняются заходы на посадку по системе ОСП)
На некоторых типах ВС, например, на Ан-24, в качестве указателя служит комбинированный пилотажный прибор (КППМ).
Комбинированный пилотажный прибор КППМ (используется в
комплектации ГИК-1 на самолете Ан-24 и предназначен для индикации ГМК, углов разворота самолета и для осуществления посадки самолета по системе СП-50)
Компас ГИК-1 используется для обеспечения полета самолета по локсодромии с рассчитанным значением ГМК.
За 5—6 мин до выруливания самолета на старт включают питание компаса и через 2—3 мин нажатием кнопкой быстрого согласования согласовывают комплект. Убеждаются, что стрелки указателей КППМ или УГР-1 и УК-3 показывают ГМК стоянки самолета. Во время руления указатели должны реагировать на изменение курса.
На исполнительном старте после установки самолета на линию взлета нажатием кнопки согласовывают комплект и убеждаются, что стрелки КППМ показывают магнитный курс взлета на впп.
После взлета и набора высоты самолет выводится на ИПМ и проходит над ним с ГМК первого участка маршрута. При подходе к ППМ в расчетной точке линейного упреждения разворота (ЛУР) самолет делает разворот на ГМК следующего участка маршрута и т. д. Каждый раз при расчете заданного значения ГМК учитывается значение магнитного склонения в районе данного участка маршрута.
Курсовая система ТКС-П2.
Указатель штурмана УШ-3
