Руководство по воздушной навигации вс рф. Навигация и самолетовождение FAQ

Знание некоторых принципов легко возмещает незнание некоторых фактов

К. Гельвеций

Что такое Аэронавигация?

ответ

Современный термин «аэронавигация», рассматриваемый в узком смысле, имеет два взаимосвязанных значения:

некий протекающий в реальности процесс или деятельность людей по достижению определенной цели;
- Аэронавигация – управление траекторией движения ВС, осуществляемое экипажем в полете . Процесс аэронавигации включает в себя решение трех основных задач:
  - формирование (выбор) заданной траектории;
  - определение местоположения ВС в пространстве и параметров его движения;
  - формирование навигационного решения (управляющих воздействий для вывода ВС на заданную траекторию);
наука или учебная дисциплина, изучающая эту деятельность.
- Аэронавигация как наука и учебная дисциплина. Аэронавигация – прикладная наука о точном, надежном и безопасном вождении ВС из одной точки в другую, о методах применения технических средств навигации.

С какими книгами по аэронавигации лучше ознакомиться для начала?

ответ

Какие приборы обеспечивают процессы аэронавигации в самолёте?

ответ

Состав приборов может быть различным, в зависимости от типа ЛА и эпохи его применения. Совокупность таких приборов называют пилотажно-навигационным комплексом (ПНК). Технические средства аэронавигации разделяются на следующие группы:
Геотехнические средства . Это средства, принцип действия которых основан на использовании физических полей Земли (магнитного , гравитационного, поля атмосферного давления), либо использовании общих физических законов и свойств (например, свойства инерции). К этой большой и самой древней группе относятся барометрические высотомеры, магнитные и гироскопические компасы , механические часы, инерциальные навигационные системы (ИНС) и т.п.
Радиотехнические средства . В настоящее время представляют собой самую большую и самую важную группу средств, являющихся в современной аэронавигации основными для определения как координат ВС , так и направления его движения. Они основаны на излучении и приеме радиоволн бортовыми и наземными радиотехническими устройствами, измерении параметров радиосигнала, который и несет навигационную информацию. В состав этих средств входят радиокомпасы , системы РСБН , VOR , DME , ДИСС и другие.
Астрономические средства . Методы определения местоположения и курса корабля с помощью небесных светил (Солнца, Луны и звезд) использовались еще Колумбом и Магелланом. С появлением авиации они были перенесены и в аэронавигационную практику, разумеется, при использовании специально сконструированных для этого технических средств – астрокомпасов , секстантов и ориентаторов. Однако точность астрономических средств была низка, а время, необходимое для определения с их помощью навигационных параметров, достаточно велико, поэтому с появлением более точных и удобных радиотехнических средств астрономические средства оказались за рамками штатного оборудования гражданских ВС , оставаясь лишь на самолетах, выполняющих полеты в полярных районах.
Светотехнические средства . Когда-то, на заре авиации, световые маяки, наподобие морских маяков, устанавливали на аэродромах с тем, чтобы ночью пилот издалека смог его увидеть и выйти на аэродром. По мере того, как полеты все больше стали проходить по приборам и в сложных метеоусловиях, такая практика стала сокращаться. В настоящее время светотехнические средства используются главным образом при заходе на посадку. Различные системы светотехнического оборудования позволяют экипажу на конечном этапе захода обнаружить взлетно-посадочную полосу (ВПП) и определить положение ВС относительно нее.

Как разобраться с высотой, давлением, QNE , QFE , QNH и прочим?

ответ

Читаем статью Сергея Сумарокова "Альтиметр 2992 "

Где взять маршрут для составления плана полёта?

ответ

Трассы прокладывают наиболее оптимальными путями, стараясь при этом обеспечивать кратчайшие маршруты между аэропортами, и одновременно учитывая необходимость обхода запретных зон (испытательные аэродромы, зоны полетов ВВС, полигоны и т.д.). При этом маршруты проложенные по участкам этих трасс, по возможности приближают к ортодромическим . Трассы перечисляются в специальных сборниках, например Перечень воздушных трасс РФ . В сборниках трасса обозначается списком последовательно перечисленных ППМ . В качестве ППМ используются радиомаяки (VOR , NDB) или просто именованные точки с фиксированными координатами. В графическом представлении трассы нанесены на радионавигационные карты (РНК).

Очень удобный и наглядный сайт для составления маршрутов skyvector.com

Если хотите реализм, нужно пользоваться готовыми маршрутами. Например,
Маршруты для СНГ на infogate.matfmc.ru
- имеется аналогичная, но немного устаревшая база -
Можно составить самостоятельно по РНК или Перечням воздушных трасс
Skyvector.com - очень удобный интерфейс для самостоятельного составления маршрута или анализа существующих трасс
Для генерации виртуальных маршрутов существуют специализированные сайты, например:
- SimBrief обзор на сайт
- Отображение готовых маршрутов на карте

Загляните ещё на эти сайты:

В общем случае маршрут выглядит так: UUEE SID AR CORR2 BG R805 TU G723 RATIN UN869 VTB UL999 KURPI STAR UMMS

Убираем коды аэропортов вылета и прилета (Шереметьево, Минск) , слова SID и STAR обозначающие схемы выхода и захода. Также следует учесть что если между двумя точками отсутствует трасса и данный участок пролегает напрямую (что очень часто встречается), он обозначается знаком DCT.

AR CORR2 BG R805 TU G723 RATIN UN869 VTB UL999 KURPI, где AR, BG, ТU, RATIN, VTB и KURPI - ППМ . Между ними обозначены используемые трассы.

Что такое схемы захода, Jeppessen, SID, STAR и как этим пользоваться?

ответ

Если Вы собираетесь занять к точке завершения снижения определённый эшелон , то вертикальную скорость (Vверт ) определяем через три переменные:

путевая скорость (W );
высота, которую надо "потерять" (Н );
дистанция, на которой будет выполняться снижение.

Как научиться применять РСБН и НАС-1

ответ

Проблемы с РСБН Ан-24РВ Samdim

ответ

Возможные проблемы с РСБН для этого самолёта собраны в Ан-24 FAQ

Основные навигационные параметры в англоязычной терминологии

ответ

True North - North Pole, the vertical axis of sectional charts, meridians
Magnetic North - Magnetic Pole, earth"s magnetic lines of force affecting the compass.
Variation - angular difference between true north and magnetic north. The angle may be to the east or west side of north. Eastern variation is subtracted from true north (Everywhere west of Chicago) and western variation (Everywhere east of Chicago) is added to obtain magnetic course. East is least and West is best: memory aid for whether to add or subtract variation. West of Chicago it is always subtracted.
Isogonic lines - Magenta dashed lines on sectional showing variation. VOR roses have variation applied so that variation can be determined by measuring the angle of the North arrow on the rose from a vertical line.
Deviation - Compass error. A compass card in the airplane tells the amount of error to be applied to magnetic course to obtain compass course. Make a copy to keep at home for planning purposes.
True Course - The line drawn on the map. Draw multiple lines with spaces //// from airport center to airport center. Multiple lines permit chart features to be read.
Magnetic Course - True Course (TC) +/- variation = Magnetic Course. Put Magnetic Course on sectional for use while flying. This course determines hemispheric direction for correct altitude over 3000" AGL.
Compass Course - Magnetic Course minus deviation gives Compass Course. The difference is usually only a few degrees.
Course - A route which has no wind correction applied
Heading - a route on which wind correction has been applied to a course.
True Heading - angular difference from true course, the line on the chart, caused by the calculated wind correction angle (WCA ).
Magnetic Heading - angular difference from magnetic course caused by wind correction angle; also, obtained by applying variation to true heading.
Compass Heading - angular difference from compass course caused by wind correction angle; also, obtained by applying deviation to magnetic heading. If wind is AS computed, this is the direction you fly.
True airspeed - Indicated airspeed corrected for pressure, temperature, and instrument error. This is found in the aircraft manual. Cessna is overly optimistic in its figures.
Ground speed - actual speed over the ground. This is the speed on which you base your ETA"s
Wind Correction angle - angular correction in aircraft heading required to compensate for drift caused by wind. Correctly computed it will allow the aircraft to track the line drawn on the chart.
Indicated altitude - Altimeter reading with Kollsman window set for local pressure and corrected for instrument error.
Pressure altitude - altimeter reading with Kollsman window set for 29.92. Used for density altitude and true airspeed computations.) Temperature is not used in determining pressure altitude.
True Altitude - distance above datum plane of sea level
Density Altitude - Pressure altitude corrected for temperature. This is the altitude that determines aircraft performance.

В симуляторе неправильно отображается... (день, ночь, время, Луна, звёзды, освещение дорог)

смена дня и ночи
- на обсуждения корректной смены дня, ночи, времени...

- И если хотите реализма, никогда не ставьте никаких FS RealTime, TzFiles и пр. Симулятор отображает движение светил и освещённость по реальным астрономическим законам. Вот, например,

время
- Реалистичные бортовые часы . В частности, не переключаются самопроизвольно по часовым поясам.
смена фаз Луны
- RealMoon HD Реалистичные текстуры Луны (FS2004 , FSX)
- на сайт
звёздное небо
- Читаем статью "Навигационные светила ". В конце приведены ссылки помогающие сделать реалистичный вид звёздного неба в FS2004. Это производится заменой файла stars.dat.

Intensity = 230 NumStars = 400 Constellations = 0

дороги ночью светятся

Находим у себя файлы по этому пути: Твой диск:\Твоя папка сима\Scenery\World\texture\

Лекция №1. Основные навигационные понятия и определения……………….2

Лекция №2. Сведения о форме и размерах Земли………………………………7

Лекция №3. Определение относительных координат ВС……………………...16

Лекция №4. Штурманская подготовка к полету………………………………..22

Лекция №5. Общие правила воздушной навигации……………………………25

Лекция №6. Обеспечение безопасности полетов в навигационном отношении. Требования к содержанию навигационного обеспечения

полетов……………………………………………………………..29

Лекция №7. Применение курсовых систем…………………………………….37

Лекция №8. Визуальная ориентировка…………………………………………41

Лекция №9. Применение доплеровского измерителя путевой скорости и угла сноса. Навигационные характеристики ДИСС, принцип измерения путевой скорости, угла сноса с помощью ДИСС. Курсо- доплеровское измерение координат ВС, курсо - доплеровский навигационный комплекс…………………………………………47

Лекция №10. Неавтономные системы навигации………………………………51

Лекция №11. Дальномерные радионавигационные системы…………………..59

Лекция №12. Применение угломерно-дальномерных навигационных систем65

Лекция №13. Применение радиолокационной станции в полёте……………..69

Лекция №14. Спутниковые системы радионавигации………………………….75

Список использованной литературы……………………………………………..79

Лекция №1. Основные навигационные понятия и определения

«Воздушная навигация» - наука о вождении воздушных судов по программной траектории.

Полет является сложным движением самолета в воздухе. Его можно разложить на поступательное движение центра масс и угловое движение вокруг центра масс. При описании положения самолета в процессе его поступательного движения используется ряд точек и линий. Они служат основой для ведения навигационных понятий, непосредственно связанных с движением центра масс самолета. К ним относятся: пространственное место самолета (ПМС),место самолета (МС),траектория полета (ТП),линия пути (ЛП).

Пространственное место самолета - точка пространства, в которой в данный момент находится центр масс самолета.

Место самолета – точка на земной поверхности, в которую в данный момент проектируется центр масс самолета. Пространственное место самолета и место самолета могут быть заданными и фактическими.

Траектория полета - пространственная линия, описываемая центром масс самолета при движении. Она может быть заданной, требуемой и фактической. Под пространственно - временной траекторией полета понимают траекторию полета, заданную не только в пространстве, но и во времени. Заданная пространственно- временная траектория называется программной.

Линия пути - это проекция траектории полета самолета на поверхность Земли. Проекция программной траектории полета на поверхность Земли называется линией заданного пути (ЛЗП). Линия, по которой должен пролететь самолет, называется маршрутом полета.

Профилем полета – называется проекция программной траектории на вертикальную плоскость, проведенную через развернутый маршрут полета в прямую линию. Проекция на земную поверхность фактической траектории полета самолета называется линией фактического пути (ЛФП). Вдоль маршрутов устанавливаются ВТ и МВП, представляющие собой ограниченные по высоте и ширине коридоры в воздушном пространстве.

ВТ - коридор в воздушном пространстве, ограниченный по высоте и ширине, предназначенный для выполнения полетов воздушными судами всех ведомств, обеспеченный трассовыми аэродромами и оборудованный средствами радионавигации, контроля и управления воздушным движением.

МВП - коридор в воздушном пространстве, ограниченный по высоте и ширине и предназначенный для выполнения полетов воздушными судами при осуществлении местных воздушных сообщений.

При решении ряда навигационных задач могут применяться несколько координатных систем. В общем случае их выбор и применение зависят от характера технических средств навигации и возможностей вычислительных устройств. Положение МПС и МС в любой системе определяется координатами, которые определяются линейными или угловыми величинами. В навигации к наиболее употребительным геоцентрическим системам относятся: географическая (астрономическая и геодезическая),нормальная сферическая ,ортодромическая иэкваториальная .

В качестве основных географических систем используются: прямоугольные правые системы координат (нормальная земная и стартовая),биполярные (плоская и сферическая),гиперболическая игоризонтальная .

При проектировании физической поверхности Земли на поверхность геоида используется астрономическая система координат. Координатами место самолета в этой системе являются:

астрономическая широта  а - угол между плоскостью экватора и направлением отверстий линий в данной точке, измеряющийся в плоскости экватора к полюсам от 0 о до90 о;

астрономическая долгота  а - двугранный угол, заключенный между плоскостью Гринвичского меридиана и плоскостью, проходящей через отвесную линию в данной точке параллельно оси вращения Земли (плоскостью астрономического меридиана) измеряющийся от 0 о до180 о к востоку и западу.

Координатами в геодезической системе (рис. 1.2) являются:

геодезическая широта В – угол между плоскостью экватора 1 и нормальную4 к референц - эллипсоиду в данной точке М (измеряется от плоскости экватора к полюсам от 0 о до90 о);

геодезическая долгота L– двугранный угол между плоскостями Гринвичского и геодезического5 меридианов данной точки М (измеряется от 0 о до180 о к востоку и западу, в некоторых случаях от 0 о до 360 о к востоку).

Географическая система координат:

географическая широта  г - двугранный угол, заключенный между плоскостью экватора и нормалью (отвесной линией) к поверхности эллипсоида (геоида) в данной точке М (измеряется от экватора к полюсам от 0 о до90 о);

географическая долгота  г – двугранный угол, заключенный между плоскостями начального (гринвичского) меридиана и меридиана данной точки М. Измеряется от 0 о до180 о к востоку и западу (при решении некоторых задач от 0 о до 360 о к востоку).

Нормальная система координат:

нормальная сферическая широта - угол между плоскостью экватора и направлением из центра земного шара в точку, являющуюся изображением соответствующей точки эллипсоида. Измеряется центральным углом или дугой меридиана в тех же пределах. Что и географическая широта;

нормальная сферическая долгота - двугранный угол между плоскостью начального (гринвичского меридиана) и плоскостью меридиана данной точки. Измеряется либо центральным углом в плоскости экватора либо дугой экватора от начального меридиана до меридиана данной точки в тех же пределах, что и географическая долгота.

Физическое состояние воздушной среды, а также направление ее перемещения относительно земной поверхности оказывают существенное влияние на траекторию движения самолета в любой системе координат. Для оценки движения самолета по траектории используются геометрические и механические величины, характеризующие пространственное положение самолета, скорость и направление его движения в некоторый момент времени. Их принято называть навигационными элементами полета и подразделять на навигационные элементы и движения.

Высота полета - это расстояние по вертикали от некоторого уровня, принятого от начала отсчета, до самолета.

Элементами второй группы являются: путевая скорость, путевой угол, угол сноса, воздушная скорость, курс и вертикальная скорость.

Скорость полета самолета определяют как относительно воздушной среды, окружающий самолет, так и относительно земной поверхности.

Курсом самолета γ – называется угол в горизонтальной плоскости м
ежду направлением, принятым за начало отсчета1 в точке местоположения самолета, и проекцией на эту плоскость его продольной оси2 (рис. 1.7).

Путевой скоростью полета называется скорость перемещения по земной поверхности МС, направленная по касательной к линии пути2 .

Путевым углом называется угол между направлением, принятым за начало отсчета и линией пути (вектором путевой скоростиW). Он также как и курс отчитывается от начала отсчета по часовой стрелке от 0 о до 360 о.

Угол сноса - самолета называется угол между вектором воздушной скорости и вектором путевой скорости в горизонтальной плоскости. Он считается положительным, если вектор путевой скорости расположен правее вектора воздушной скорости, отрицательным – если левее.

Вертикальной скоростью W в называется вертикальная составляющая вектора полной скорости поступательного перемещения самолета относительно ЗемлиW(рис. 1.7) .

Рассмотренные выше навигационные элементы полета могут быть заданными, фактическими и требуемыми. Например, линии фактического пути - фактический путевой угол, линии заданного пути - заданный путевой угол, а линии требуемого пути - требуемый путевой угол.

Постановка навигационной задачи основывается на определении программных, фактических и требуемых значений навигационно- пилотажных параметров относительно воздушной среды и земной поверхности, характеризующих соответствующие траектории полета.

Полету любого назначения предшествует расчет программной траектории и составление (разработка) заданной навигационной программы полета, рассчитанная программная траектория, обеспечивающая наиболее безопасный и экономический полет, может быть задана аналитически или графически в различных системах координат. Аналитически она выражается конечными уравнениями движения центра масс самолета, которые в широко распространенной ортодромической прямоугольной системе координат имеют вид:

(1.9)

где Z з,S з,H з – заданные (программные) ортодромические прямоугольные координаты ПМС в заданный момент времени Т.

Для указания программной траектории полета экипажу задаются маршрут полета, время полета его опорных пунктов, а также профиль полета. Навигационная программа, разработанная на основе программной траектории, в зависимости от возможностей технических средств навигации и пилотирования может вводиться в запоминающие устройства навигационных вычислителей и представляться на индикаторах навигационной обстановки, автоматических картографических планшетах, полетных картах, бортовых журналах и планах полета. Полет по программной траектории согласно навигационной программе должен выполняться в соответствии с руководством по летной эксплуатации. В них регламентируются правила, условия и ограничения по летной эксплуатации и пилотированию самолета данного типа.

Характер траектории определяется режимами полета самолета. Последние в свою очередь, характеризуются различными навигационными и пилотажными параметрами, под которыми понимают механические и геометрические величины и их производные, применяемые в самолетовождении.

Навигационные и пилотажные параметры могут совпадать с навигационными элементами полета или быть связаны с ними простыми соотношениями. К навигационным параметрам относятся: координаты пространственного места самолета, путевая скорость, путевой угол, угол сноса, вертикальная скорость, производные этих параметров и другие.

К пилотажным относятся: воздушная скорость, курс самолета, вертикальная скорость относительно воздушной среды, угловая скорость, углы рыскания, крена, тангажа и др. Согласно такому делению параметров, используемых в СВЖ, различают навигационный и пилотажный режимы полетов.

Воздушная навигация

Лекция №2. Сведения о форме и размерах Земли………………………………7

Лекция №3. Определение относительных координат ВС……………………...16

Лекция №4. Штурманская подготовка к полету………………………………..22

Лекция №5. Общие правила воздушной навигации……………………………25

полетов……………………………………………………………..29

Лекция №7. Применение курсовых систем…………………………………….37

Лекция №8. Визуальная ориентировка…………………………………………41

Лекция №10. Неавтономные системы навигации………………………………51

Лекция №11. Дальномерные радионавигационные системы…………………..59

Лекция №12. Применение угломерно-дальномерных навигационных систем65

Лекция №13. Применение радиолокационной станции в полёте……………..69

Лекция №14. Спутниковые системы радионавигации………………………….75

Список использованной литературы……………………………………………..79

Лекция №1.

Основные навигационные понятия и определения

«Воздушная навигация» - наука о вождении воздушных судов по программной траектории.

Полет является сложным движением самолета в воздухе. Его можно разложить на поступательное движение центра масс и угловое движение вокруг центра масс. При описании положения самолета в процессе его поступательного движения используется ряд точек и линий. Они служат основой для ведения навигационных понятий, непосредственно связанных с движением центра масс самолета. К ним относятся: пространственное место самолета (ПМС), место самолета (МС), траектория полета (ТП), линия пути (ЛП).

Траектория полета - пространственная линия, описываемая центром масс самолета при движении. Она может быть заданной, требуемой и фактической. Под пространственно - временной траекторией полета понимают траекторию полета, заданную не только в пространстве , но и во времени. Заданная пространственно- временная траектория называется программной.

При решении ряда навигационных задач могут применяться несколько координатных систем. В общем случае их выбор и применение зависят от характера технических средств навигации и возможностей вычислительных устройств. Положение МПС и МС в любой системе определяется координатами, которые определяются линейными или угловыми величинами. В навигации к наиболее употребительным геоцентрическим системам относятся: географическая (астрономическая и геодезическая), нормальная сферическая , ортодромическая и экваториальная .

В качестве основных географических систем используются: прямоугольные правые системы координат (нормальная земная и стартовая), биполярные (плоская и сферическая), гиперболическая и горизонтальная .

Географическая система координат:

географическая широта  г - двугранный угол, заключенный между плоскостью экватора и нормалью (отвесной линией) к поверхности эллипсоида (геоида) в данной точке М (измеряется от экватора к полюсам от 0 о до 90 о);
географическая долгота  г – двугранный угол, заключенный между плоскостями начального (гринвичского) меридиана и меридиана данной точки М. Измеряется от 0 о до 180 о к востоку и западу (при решении некоторых задач от 0 о до 360 о к востоку).

Нормальная система координат:

нормальная сферическая широта  - угол между плоскостью экватора и направлением из центра земного шара в точку, являющуюся изображением соответствующей точки эллипсоида. Измеряется центральным углом или дугой меридиана в тех же пределах. Что и географическая широта;
нормальная сферическая долгота  - двугранный угол между плоскостью начального (гринвичского меридиана) и плоскостью меридиана данной точки. Измеряется либо центральным углом в плоскости экватора либо дугой экватора от начального меридиана до меридиана данной точки в тех же пределах, что и географическая долгота.

Высота полета - это расстояние по вертикали от некоторого уровня, принятого от начала отсчета , до самолета.

Курсом самолета γ – называется угол в горизонтальной плоскости м
ежду направлением, принятым за начало отсчета 1 в точке местоположения самолета, и проекцией на эту плоскость его продольной оси 2 (рис. 1.7).

Путевым углом называется угол между направлением, принятым за начало отсчета и линией пути (вектором путевой скорости W). Он также как и курс отчитывается от начала отсчета по часовой стрелке от 0 о до 360 о.

Угол сноса  - самолета называется угол между вектором воздушной скорости и вектором путевой скорости в горизонтальной плоскости. Он считается положительным, если вектор путевой скорости расположен правее вектора воздушной скорости, отрицательным – если левее.

Рассмотренные выше навигационные элементы полета могут быть заданными, фактическими и требуемыми. Например, линии фактического пути - фактический путевой угол , линии заданного пути - заданный путевой угол, а линии требуемого пути - требуемый путевой угол.

(1.9)

где Z з, S з, H з – заданные (программные) ортодромические прямоугольные координаты ПМС в заданный момент времени Т.

Для указания программной траектории полета экипажу задаются маршрут полета, время полета его опорных пунктов, а также профиль полета. Навигационная программа , разработанная на основе программной траектории, в зависимости от возможностей технических средств навигации и пилотирования может вводиться в запоминающие устройства навигационных вычислителей и представляться на индикаторах навигационной обстановки, автоматических картографических планшетах, полетных картах, бортовых журналах и планах полета. Полет по программной траектории согласно навигационной программе должен выполняться в соответствии с руководством по летной эксплуатации. В них регламентируются правила, условия и ограничения по летной эксплуатации и пилотированию самолета данного типа.

К пилотажным относятся: воздушная скорость, курс самолета, вертикальная скорость относительно воздушной среды, угловая скорость, углы рыскания, крена, тангажа и др. Согласно такому делению параметров , используемых в СВЖ, различают навигационный и пилотажный режимы полетов.

Контрольные вопросы

Что такое предмет воздушная навигация?
Какой бывает траектория полета?
Какие геодезические системы координат наиболее употребительны в навигации?
Чем определяется характер траектории полета?

Ключевые слова :

Предмет воздушная навигация, ПМС, МС, ТП, ЛП, профиль полета, ВТ, МВЛ, астрономическая система координат, геодезическая система координат

географическая система координат, нормальная система координат, высота полета, курс самолета, путевая скорость, путевой угол, угол сноса.

Воздушная навигация: цели и методы Воздушная навигация– прикладная наука о методах и средствах формирования заданной пространственновременной траектории движения воздушного судна(ВС) Счисления Позиционные Методы -Достоинство: автономность навигации. -Ограничения: a)точность падает с течением времени b)строгие требования к непрерывности измерений -Достоинство: высокая точность и непосредственность измерений -Ограничения: a)необходимость наземной (и космической) инфраструктуры b) ограниченное покрытие. Обзорно-Достоинство: простота реализации сравнительные -Ограничения: требует особых условий

Методы радионавигации Методы счисления пути Позиционные методы Экстремальнокорреляционные методы Основаны на измерении и интегрировании составляющих скорости ВС относительно земной поверхности Основаны на нахождении линий или поверхностей положения Основаны на сравнении некоторых наблюдаемых с помощью бортовых датчиков физических параметров, характеризующих местность(высоты рельефа) с эталонными, хранящимися в памяти системы

Радионавигационные средства обеспечения полета Совокупность бортовых и наземных компонентов радионавигационных систем(РНС) и устройств(РНУ), обеспечивающих решение основной задачи навигации-реализации заданной пространственно-временной траектории полета Бортовая часть из радионавигационного поля извлекает навигационный параметр полета создает радионавигационное поле Наземная часть Орбитальная часть РНС являются радиотехническими системами извлечения информации

Навигационные параметры и элементы полета Навигационные элементы полета(НЭ) Скалярные величины, характеризующие положение центра масс ВС и его движение в пространстве Геометрическая или физическая величина, значение которой Навигационные зависит от навигационного параметры полета(НП) элемента полета. НП- измеренный НЭ.

Радионавигационные измерения Навигационные элементы полета(НЭ) Воздушное судно Датчик навигационной информации Параметр радиосигнала Навигационный параметр полета(НП) Радионавигационное поле Радионавигационный маяк

Навигационные элементы, связанные со скоростью полета Навигационный треугольник скоростей Истинная воздушная скорость True Air Speed (TAS) Угол сноса* Drift Angle V U Скорость ветра Wind Speed W Путевая скорость* Ground Speed * - элемент измеряется радионавигационным оборудованием

Навигационные элементы, связанные с направлением полета NM Magnetic heading Магнитный курс Magnetic course Магнитный путевой угол V U W Курс: магнитный МК истинный (true) ИК компасный КК ортодромический ОК Курс –угол в горизонатальной плоскости между направлением, принятым за начало отсчета в точке местоположения самолета, и проекцией на эту плоскость его продольной оси Угол между направлением истинного и магнитного меридиана называется магнитным склонениемΔ М

Особенности терминологии Радиосредство Магнитный пеленг Magnetic bearing Маяк VOR Радиал Radial Радиолокатор Азимут Azimuth Радиопеленгатор Пеленг QDR Маяк NDB Пеленг Reciprocal bearing

Навигационные элементы относительного расположения(2) Distance(slanted) Высота Altitude Height* Наклонная дальность* Distance Горизонтальная дальность Угол места* Elevation angle Радиомаяк

Место самолета (МС) Место самолета –проекция пространственного места самолета на поверхность земли, описывается координатами Система координат Геодезическая (географическая) * Геосферическая Ортодромическая Полярная * Координаты Широта B , долгота L, высота H Широта φ, долгота λ, высота h Удаление S, боковое отклонение Z, высота H Азимут, дальность, угол места θ

Физическая природа радионавигации основана на двух главных свойствах электромагнитных волн Постоянство скорости распространения радиоволн Скорость распространения радиоволн и в среде с коэффициентом преломления n определяется как v= =с/n, где с =299 792 456, 2 ± 1, 1 м/с- скорость радиоволн (скорость света) в вакууме. В приближенных расчетах не учитывают влияния n и принимают n=с=300 000 км/с=3 -108 м/с. Для стандартной атмосферы (давление 101, 325 к. Па, температура 4 -15°С, относительная влажность 70 %) скорость распространения уменьшается до 299 694 км/с, что объясняется увеличением коэффициента преломления радиоволн. Изменение скорости и при изменении параметров атмосферы принимается во внимание в РНУ высокой точности. Распространение радиоволн по кратчайшему расстоянию между точками излучения и приема Распространение электромагнитных колебаний по кратчайшему пути между точками излучения и приема возможно только в свободном пространстве. На практике радиоволны при отражении от ионосферы и различных объектов вследствие ионосферной и тропосферной рефракции, дифракции и некоторых других факторов отклоняются от линии, соответствующей кратчайшему расстоянию. Это обстоятельство необходимо учитывать в РНУ повышенной точности.

Классификация радионавигационных средств По виду информативного параметра радиосигнала Амплитудные, временные, фазовые, частотные По виду навигационного параметра Дальномерные, угломерные, разностнодальномерные, измерители скорости По степени автономности Автономные, неавтономные однопозиционные, неавтономные многопозиционные По назначению Системы посадки, системы дальней навигации, системы ближней навигации, системы глобальной навигации

Позиционные методы Общий принцип определения положения ВС по отношению к навигационным ориентирам реализуется в виде обобщенного метода поверхностей и линий положения Поверхность положения – геометрическое место точек пространстве, в которых значение навигационного параметра постоянно Bearing=const R=const

Определение пространственного места ВС Ra Rb пмс Rc Для определения ПМС необходимы 3 поверхности положения

Линии положения Линия положения(ЛП)– линия пересечения поверхности положения с земной поверхностью –геометрическое место точек вероятного МС. Значение навигационного параметра в каждой точке линии положения постоянно Точка пересечения двух ЛП определяет место ВС (МС). В радионавигации используются следующие основные виды линии положения Линии равных пеленгов разностей дальностей самолета дальностей Line of Position (LOP)

Позиционирование по линиям равных пеленгов самолета Данный метод реализован в угломерных радионавигационных системах Nm Nm MПСВ MПСА A B MС Прямая – на плоскости Ортодромия – на сфере 1) 2 VOR 2) 2 NDB 3) VOR+NDB

Позиционирование по линиям равных дальностей (расстояний) Окружность – на плоскости Данный метод реализован Окружность– на сфере в дальномерных радионавигационных системах 1) 2 DME+ 2) 3 DME 3) GNSS* Rb B A С Ra Rc

Позиционирование по линии равных дальностей и линии равных пеленгов Nm VOR -DME Ra A MПСА

Позиционирование по линиям равных разностей дальностей (расстояний) Гипербола – на плоскости Сферическая гипербола – на сфере A Loran-C B Ra-Rc= -const 1 Rb-Rc= - const 2 Ra=Rc Rb=Rc Ra-Rc=const 1 C Rb-Rc=const 2

Вычисление пеленга самолета при измерениях курсового угла NM Magnetic bearing Магнитный пеленг маяка МПР NM Xc Курсовой угол маяка КУР Relative bearing Magnetic bearing(reciprocal) Магнитный пеленг самолета МПС МПР= КУР + МК МПС= МПР± 180+δм~ МПР± 180 ~

Рабочие зоны РНС Факторы, ограничивающие рабочую зону 1. Прямая видимость 2. Мощность передатчитка - чувствительность приемника 3. Геометрический фактор 4. Ближняя зона антенных систем 5. «Мертвая» зона антенных систем 5. Допустимая величина навигационной погрешности Рабочая зона – область в пространстве, в пределах которой параметры радионавигационнного поля и точность РНС удовлетворяет заданным требованиям

Навигационные параметры, измеряемый системой NDB-ADF Radio Magnetic Direction Indicator (RMDI) NM Magnetic bearing NDB Магнитный пеленг маяка МПР NM Xc ADF Курсовой угол маяка КУР Relative bearing NDB Reciprocal bearing Магнитный пеленг самолета МПС МПР= КУР + МК МПС= МПР± 180+δм~ МПР± 180 При использовании RMDI можно определить: МК, МПР, МПС, КУР

Автоматический радиокомпас ADF Дальность до 300 км (70 мк. В/м) Параметр Relative Bearing (КУР) Частота 190… 1750 k. Hz Диапазон волн LW, MW Наземный маяк NDB (ПРС) Точность (95%) 2 градуса (5 –Приложение 10) Бортовое оборудование ADF(АРК) Вид излучения MCW или CW NDB Relative Bearing Курсовой угол ADF Bearing Indicator (ИКУ) Xс

Структура радиокомпаса ADF Направленная антенна Радиоприемное устройство Пульт управления (частота настройки, режим работы) Ненаправленная антенна Канал измерения курсового угла Режимы работы: -основной ADF -прослушивания ANT -внутренней модуляции BFO

Дальность действия NDB D Дальность действия NDB ограничена зоной, в пределах которой создается напряженность поля Е не менее 70 мк. В/м. На дальность пеленгования влияют следующие факторы: -мощность излучения передатчика NDB -время суток -наличие зон грозовой деятельности между ВС и NDB -электризация ВС -диапазон частот Дальность действия обозначается ближайшим кратным 25 nm (46, 3 км) при D не более 150 nm (278 км), или ближайшим кратным 50 nm (92, 7 км) при D более 150 nm Дальность действия NDB не ограничивается прямой видимостью

Виды маяков NDB Класс маяка Гарантированная дальность nm (км) Обозначение Мощность в табл. “Navaids” передатчика сборника Вт Jepessen Трассовый NDB HH не менее 200 75(140) Трассовый NDB H от 50 до 200 50 -74 (93 -140) Трассовый NDB HM не более 50 25 -49(46 -91) Маломощный NDB HO – Compass Locator не более 25 до 26(46) Маломощный NDB, входящий в ILS HL - Locator не более 25 до 26(46) В случае использования NDB в составе ILS, NDB совмещается с маркерным маяком)

Навигационное применение NDB Определение места ВС по двум маякам NDB Определение по двум линиям равных пеленгов, используя магнитные пеленги самолета от двух NDB: МПС= МК+КУР± 1800 NDB orientation, triangulation) Полет по линии пути, проходящей через два NDB Выдерживание КУР 1=00, КУР 2=1800 Полет на NDB Полет по радиодромии, выдерживая КУР=00 (Homing) Формирование схемы полета(прибытие, заход, вылет), используя NDB Выполнение определенных маневров при заданных значениях КУР или МПС (Holding, approach, circling, etc.)

Применение NDB в ОВД Контроль места воздушного судна при полете по воздушной трассе Задание сети воздушных трасс/маршрутов, используя NDB Использование соответствующих процедур для обеспечения горизонтального эшелонирования Обеспечение полета в зонах ожидания и при заходе на посадку

Обозначения NDB на картах На аэронавигационных картах наносятся места установки NDB с указанием: - символ NDB ; Символ * перед частотой указывает, - наименование; что NDB работает непостоянно - частота передачи (к. Гц) ; Подчеркивание позывных указывает, - буквенные позывные; что прослушивание по ADF возможно -позывные кодом Морзе только режиме BFO - географические координаты -стрелка указателя магнитного меридиана.

Оборудование маяка NDB Формирователь позывного Генератор несущей частоты Устройство управления и дистанционного контроля Модулятор и усилитель мощности Антенная система BITE

VHF Omnidirectional Range beacon (VOR) (УКВ маяк ВОР) Дальность 300… 320 km (прямая видимость) 80… 100 km(RNP 5) NM Точность(95%) 1. . . 2 градус (5, 2 -суммарная по требованиям Приложения 10) Параметр Magnetic Bearing (Radial) (Магнитный пеленг самолета) Частота 108… 118 MHz (160 к.) Диапазон VHF Наземный маяк VOR Бортовое оборудование VOR Magnetic Bearing (Radial) VOR

Навигационные параметры, измеряемый системой VOR NM Magnetic bearing VOR Магнитный пеленг маяка МПР NM Xc VOR receiver VOR Radial Магнитный пеленг самолета МПС МПР=МПС± 180 КУР=МПР- МК При использовании RMDI можно определить: МК, МПР, МПС, КУР можно также получить позывной маяка и метеосводку. Курсовой угол маяка КУР Relative bearing

Структура бортовой аппаратуры VOR Ненаправленная антенна Радиоприемное устройство Канал выделения сигнала опорной фазы Пульт управления (частота настройки) Канал выделения сигнала переменной фазы Устройство вычисления разницы фаз (радиала) Radial Устройство вычисления курсового угла RMDI Устройство вычисления отклонения от ЛЗП HSI-Horizontal Situation Indicator CDI-Course Deviation Indicator

Структура радиомаяка VOR Формирователь позывного Задающий генератор Амплитудный модулятор Усилитель мощности 9960 Hz Генератор низкой частоты Variable Выносное контрольное устройство Частотный модулятор Генератор поднесущей частоты Reference BITE Электронный гониометр 30 Hz Устройство управления и дистанционного контроля

Дальность действия VOR На аэронавигационных картах наносятся места установки VOR с указанием: - символ; - наименование; - частота работы; - буквенные позывные; - географические координаты. Дальность действия ограничивается (что меньше): -прямой видимостью; -зоной, в пределах которой создается напряженность поля Е не менее 90 мк. В/м; -заданным значением линейной погрешности определения линии положения(62 nm для RNP 5).

Виды маяков VOR Класс маяка Обозначение Диапазон высот, фт. (м) Гарантированная дальность nm (км) High Altitude H 45000. . . 18000(13700. . . 5500) 130(240) High Altitude H 18000. . . 14500(5500. . . 4400) 100 (185) High Altitude H 14500. . . 1000(4400. . . 300) 40(74) Low Altitude L 18000. . . 1000(5500. . . 300) 40(74) Тerminal T 12000. . . 1000(3600. . . 300) 25(46)

Навигационное применение VOR Определение места ВС по двум маякам VOR Определение по двум линиям равных пеленгов, используя магнитные пеленги самолета от двух VOR (VOR orientation, triangulation) Полет по линии Выдерживание равенства (Tracking) : пути, проходящей Радиал=Заданный Путевой Угол с индикацией На-От(To-From – Reverse sensing) через VOR Полет на VOR по кратчайшему расстоянию Полет по ортодромии, сформированной благодаря измерению заданного путевого угла Формирование схемы полета(прибытие, заход, вылет), используя VOR Выполнение определенных маневров при заданных значениях радиала (holding, approach, circling, etc.)

Определение места ВС по VOR С ростом расстояния до маяка ошибка определения растет Magnetic bearing(Radial) A Nm Positioning (triangulation) Nm VOR A VOR B Magnetic bearing(Radial) B

Полет по линии пути, проходящей через VOR En-route stabilization Nm Magnetic bearing MB(радиал) Desired course DC ЛЗП – линия заданного пути VOR MB=DC on desired track Радиал=ЗПУ на ЛЗП To Fr DC CDI-Course Deviation Indicator НПП- навигационный плановый прибор

Применение VOR в ОВД Контроль места воздушного судна при полете по воздушной трассе Задание сети воздушных трасс/маршрутов Использование соответствующих процедур для обеспечения горизонтального эшелонирования Обеспечение полета в зонах ожидания Построение схем SID, STAR, Approach

Ограничения и недостатки VOR Указанные недостатки определяют тенденцию выведения VOR из эксплуатации и переход к навигации Относительно низкая точность по DME Прямая видимость Линейная зависимость погрешности измерения от дальности до маяка Необходимость учета геометрического фактора при позиционировании по VOR Высокая чувствительность точности к подстилающей поверхности вблизи(300 м) маяка Часть перечисленных недостатков устраняется в доплеровских VOR (DVOR)

Оборудование измерения дальности DME (Distance Measuring Equipment) 1. Дальность 300… 370 km (прямая видимость) 2. Точность(95%) ± 0, 2 nm или 0, 25%D (или 0, 25 nm± 1, 25%D) 3. Параметр Дальность(Slant Range Distance) (наклонная дальность от ВС до наземного маяка) 4. Частота 962(960)… 1213(1215) MHz 5. Число каналов - 252 6. Диапазон - ДМВ 7. Наземный маяк –приемоответчик (transponder)DME 8. Бортовое оборудование – запросчик (interrogator) DME 126. 8 NM запрос Ответ DME

Принцип действия DME (1) Запросчик (самолетный дальномер) Генератор запуска 1 Передатчик прд антенна Измеритель Δt 7 прм fi прд антенна 3 Блок ограничения загрузки 5 f. R Приемник 8 Блок задержки 4 антенна 2 Принцип «запрос-ответ» ведет к ограничению пропускной способности (100 самолетов(сейчас-200)) Приемник прм Передатчик 9 Регулировка усиления Приемоответчик (маяк-ретранслятор) 6

Сигналы оборудования DME Кодовый интервал между импульсами τ Земля-воздух (ответ D) 1025. . . 1150 МГц 962. . . 1213 МГц fi f. R=fi - 63 МГц Кодовый интервал между импульсами τ11=12 мкс τ21=12 мкс Частота y Воздух –земля (запрос D) Частота x Параметр Диапазон частот Код fi f. R=fi + 63 МГц Кодовый интервал между импульсами τ12=36 мкс τ22=30 мкс

Структура бортовой аппаратуры DME Ненаправленная (штыревая) антенна Антенный переключатель Приемник (дешифратор импульсов ответа) Пульт управления (номер(1 -126) и тип(x/y) канала) Передатчик (формирователь импульсов запроса) Следящий измеритель дальности Дальность

Ограничение загрузки маяка-ретранслятора DME При увеличении в зоне действия маяка числа запросчиков свыше 100 (сейчас-200), те запросчики, которые находятся дальше от маяка не обслуживаются. Это происходит за счет уменьшения чувствительности приемника маяка с ростом числа запросов в секунду. Частота повторения ответых пар импульсов, Гц Коэффициент ответов – ответов вероятность получения ответа на запрос 2700 ± 90 1, 0 700 Без учета влияния позывного 0, 84 0, 5 100(200) Число запросчиков (самолетов)

Дальность действия DME IPR CH 40 X Высота, км. . . _ _. 1 к. Вт 4 к. Вт 16 к. Вт Дальность, км На аэронавигационных картах наносятся места установки DME с указанием: - символ; - наименование; - номер и тип канала; - буквенные позывные; - географические координаты. Дальность действия ограничивается: -прямой видимостью (для маяков класса Н); - зоной, в пределах которой создается плотность потока мощности от наземного маяка – 83 д. Б/(Вт м 2), т. е. мощностью передатчика наземного маяка; -мощностью передатчика бортового оборудования;

Виды маяков DME Класс маяка (по излучаемой мощности) H High Altitude L Low Altitude T Тerminal Тип маяка (по формату сигналов) DME - N DME-W DME -P Сопряжение с системой VOR/DME ILS/DME MLS/DME -P

Навигационное применение DME Определение места ВС по VOR/DME Определение места(полярных координат)по линии равных пеленгов от VOR и линии равных дальностей от DME (VOR и DME совмещены) 2 D - навигация Определение места по 2 (или 3)линиям равных дальностей от 2 (или 3)DME Определение дальности до важных точек маршрута: -до WPT(ППМ), в которой есть VOR/DME; Определение -до точки приземления(ILS/DME); дальности до точки -до точки установки маяка DME-Р в составе MLS Полет по линии равных дальностей (arc) Полет по дуге, сформированной благодаря выдерживанию заданной дальности от маяка Формирование схем прибытия и вылета), используя VOR/DME Выполнение определенных маневров при заданных значениях радиала и дальности (holding, approach, circling, etc.)

Решение навигационной задачи по DME Неоднозначность отсчета имеет место лишь при ручном варианте использования метода Для бортового вычислителя есть два варианта итерационных алгоритмов: -вычисление щироты, долготы, высоты по трем. D; -вычисление щироты, долготы по двум. D и высоте. DME B DME A DME-DME (2 -D) Positioning 2 D навигация – очень перспективный метод определения места ВС, хотя и требует учета геометрического фактора и устранения неоднозначности

Фаза 1 внедрения RNAV(зональной навигации) в Европе 1998 -2002 С 2002 г предусматривается введение зон RNAV с произвольными маршрутами. На маршрутах В зонах ТМА Бортовое оборудование B-RNAV обязательно Возможно введение B-RNAV маршрутов в ТМА (где это целесообразно) VOR/DME остаются для поддержки обычной навигации Местные маршруты ОВД могут использоваться в нижнем ВП DME становится основным навигационным средством Возможно введение RNAV процедур, включающих требования RNP 1 или лучше Существующие SID и STAR остаются

Применение DME в ОВД Контроль места воздушного судна при полете по воздушной трассе Использование соответствующих процедур для обеспечения горизонтального эшелонирования Построение схем SID, STAR, Approach Обеспечение инструментального категорированного захода (ILS/DME, MLS)

Ограничения и недостатки DME Несмотря на указанные недостатки, DME является самым точным из наземных средств радионавигации, что и определяют тенденцию выведения VOR из эксплуатации и переход к навигации по DME Ограниченное покрытие (прямая видимость) Ограниченная пропускная способность(200 ВС) Необходимость учета геометрического фактора при позиционировании по DME Необходимость устранения неоднозначности определения при позиционировании по DME

Основные аспекты совмещения маяков VOR и DME VOR/DME – углодальномерная радионавигационная система, с помощью которой на борту ВС определяются его полярные координаты относительно маяка (радиал и дальность) Размещение Антенны маяков могут располагаться: соосно; совместно(разнос не более 180 м); раздельно Координаты При разносе антенн VOR и DME класса «Н» на расстояние более 180 м, на картах ставится “Not Co-located”, а координаты показаны от маяка VOR Позывной Оба маяка излучают один и тот же позывной

Совместная работа DME с маяками VOR , ILS, MLS При совместном использовании DME с системами ILS и VOR осуществляется сопряжение каналов связи системы DME с каналами данных систем, при этом используется только 200 частотно-кодовых каналов DME. Каналы с частотами запроса 1. . . 16 и 60. . . 69 не используются При использовании DME-Р в составе МLS также используется только 200 частотно-кодовых каналов DME, но потенциально число каналов DME-Р может быть увеличено за счет расширения диапазона частот (960 -1215 МГц) и введения дополнительных кодов W и Z

Система инструментальной посадки ILS (Instrument Landing System) Localizer(курсовой маяк) -дальность 46 км (25 nm) -частота 108… 112 MHz (шаг 50 к. Гц) Final Approach Fix Высота 60 м Высота 30 м Outer Glide path equipment marker (глиссадный маяк) Глиссада Внешний - дальность 18 км (10 nm) маркер - частота 329… 335 MHz(шаг 150 к. Гц) -угол наклона глиссады Средний маркер Точка приземления Middle marker 2, 7 градуса(2. . . 4) Внутренний маркер Оба маяка имеют 40 частотных каналов Inner marker Все маркерные маяки работают Глиссадный маяк на одной частоте 75 МГц Glide path equipment (Glide Slope-США) L Курсовой маяк Localizer G

Навигационно-посадочные параметры, измеряемый системой ILS (2) L G L L G G Δθ – угловое уклонение от плоскости глиссады Δθ

Навигационно-посадочные параметры, измеряемый системой ILS (3) Outer marker Middle marker Inner marker Моменты пролета маков, расположенных на известной дальности от порога ВПП

Размещение маяков системы посадки ILS Параметр Cat III Высота принятия решения (DH) 60 м(200 ft) 30 м(100 ft) 0 Дальность видимости на ВПП(RVR) 800 м 400 м А-200 м В-50 м С-0 Final Approach Fix ТВГ DH Cat II 400 -1100 м 60 м 30 м Touch Down Point 120 -180 м 250 -450 м (300) Передает позывной 75 -450 м 1050 м Модуляция 3000 Гц 1300 Гц Манипуляция точки 6500 -11000 м Модуляция 400 Гц Манипуляция тире-точка тире

Точностные характеристики ILS Localizer(курсовой маяк) -погрешность Cat I- ± 10. 5 m Cat II- ± 7. 5 m 2σ Cat III- ± 3. 0 m Glide path equipment (глиссадный маяк) - погрешность Cat I- ± 7. 5% Cat II- ± 7. 5% 2σ Cat III- ± 4. 0% Курсовой канал ± 14 m ± 8 m ± 4 m Глиссадный канал ± 1 m ± 0, 4 m Линейная погрешность определяется на пороге ВПП (runway threshold)

Требования к системам посадки Общее требование к доступности для посадки 0, 99999 Целостность Категория КAT III Риск Время предупреждения 2 x 10 -7 6 с 2 x 10 -7 1 x 10 -9 2 с 2 с Требования по целостности и непрерывности Непрерывность 8 x 10 -6 (15 с) 4 x 10 -6 30 с

Маркерные радиомаяки Маркерные маяки (Markers) предназначены для определения: - пролета фиксированных точек; - пролета заданного пункта по удалению; - пролета заданного пункта по высоте; - момента достижения DA/H или MDA/H. (ВПР для точных или неточных систем захода на посадку). . Маркерные маяки работают на фиксированной частоте 75 МГц, а диаграмма излучения сигнала направлена вверх. Маршрутные маркерные маяки подразделяются на классы. 1. Маркерные маяки класса FM (Fan Marker) элиптической (Elliptical) формы диаграммы направленности в горизонтальной плоскости, и используются для фиксирования момента пролета определенной точки на трассе. Маркерные маяки класса FM гантелевидной (Bone) формы диаграммы направленности в горизонтальной плоскости используются для контроля пролета фиксированной точки по времени. У маршрутных маркерных маяков мощность излучения сигнала порядка 100 вт. 2. Маркерные маяки класса LFM - Low Powered Fan Marker - с мощностью излучения передатчика 5 вт. имеют круговую диаграмму направленности. 3. Z marker - предназначены для сигнализации пролета определенной точки на схеме захода на посадку, с мощностью излучения передатчика порядка 3 - 5 вт. В системе ILS это внешний, средний и ближний маркеры (ОМ, MM, IM.)

Ограничения и недостатки ILS Ограниченная рабочая зона Фиксированная глиссада для всех воздушных судов Сильное влияние на качество работы погодных условий Сильное влияние на параметры системы переотражателей вблизи антенн маяков

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА

Учебно-тренировочный центр «ЧелАвиа»

ВОЗДУШНАЯ НАВИГАЦИЯ

Учебное пособие

Челябинск

PPL(A), Учебное пособие, Воздушная навигация, 2013 год, г. Челябинск,

«УТЦ «ЧелАвиа».

В данном учебном пособии рассматриваются основные вопросы теории и практики самолетовождения с использованием геотехнических и радиотехнических средств, основы авиационной картографии, навигационные элементы полета.

Большое внимание уделено подготовке, выполнению и обеспечению безопасности полетов по трассам, а также практическому использованию средств самолетовождения.

СОКРАЩЕНИЯ……………………...………………………….……….….…....4

ГЛАВА 1. Основы воздушной навигации………………………………....…....5

ГЛАВА 2. Авиационная картография……………………….…….…….….….29

ГЛАВА 3. Земной магнетизм и курсы ВС ……………………….…….……...53

ГЛАВА 4. Время. Счисление времени…………………………….……..…….64

ГЛАВА 5. Навигационная линейка НЛ-10м ……………………….….....……69

ГЛАВА 6. Высота и скорость полета ……………………………………..…...79

ГЛАВА 7. Влияние ветра на полет самолета ………………………….…...….90

ГЛАВА 8. Визуальная ориентировка ……………………………………....…105

ГЛАВА 9. Применение угломерных радионавигационных систем …….…..131

ГЛАВА 10. Заход на посадку по ОСП ……………………………………..…149

ГЛАВА 11. Общий обзор навигационного оборудования ВС первоначального обучения……………………………………………………………………..…..155

ГЛАВА 12. Особенности использования курсовых приборов и систем для навигации ……………………………………………………………….…..…..163

ГЛАВА 13. Особенности использования автоматического радиокомпаса для навигации ……………………………………………………………..…...……174

ГЛАВА 14. Особенности использования спутниковой навигационной системы

GNS 430 ………………………………………………………..………………..176

ГЛАВА 15. Обеспечение безопасности самолетовождения ….…….…...…..189

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………….……...…….209

	СОКРАЩЕНИЯ
	Место самолета
	Заданный путевой угол
	Фактический путевой угол
	Угол сноса
	Воздушное судно
	Обслуживание воздушного движения
	Гражданская авиация
	Авиационное происшествие
	Руководство по летной эксплуатации
	Федеральные авиационные правила
	Российская Федерация
	Сложные метеоусловия
	Аэронавигационное обеспечение полетов

ГЛАВА 1. ОСНОВЫ ВОЗДУШНОЙ НАВИГАЦИИ

1.1 Навигационная терминология и определения

Слово «аэронавигация» произошло от латинского «navigatio», что дословно издавна означало «мореплавание», причем в самом широком значении этого слова. Но довольно скоро оно приобрело и более узкий смысл: деятельность (и,

конечно, изучающая эту деятельность наука) по выполнению точного и безопасного плавания судов. Определение местоположения, курса и скорости судна, предотвращение попадания на мель или рифы, выбор наилучшего пути – эти и другие задачи морской навигации, которую сейчас чаще называют судовождением, понятны даже неспециалистам.

По мере того, как люди стали передвигаться и в других средах, появилась воздушная навигация (аэронавигация), а также навигация космическая, наземная и даже подземная. Основное содержание любой из них одно и то же – определение местоположения объекта и параметров его движения, управление его движением по желаемой траектории. Наравне с термином «аэронавигация» в

разное время использовались, да и продолжают порой использоваться, термины

«воздушная навигация» и «самолетовождение».

Термины «аэронавигация» и «воздушная навигация» полные синонимы,

поскольку греческое «aer» и означает воздух. Но использовать слово

«аэронавигация» явно предпочтительнее. Во-первых, короче, во-вторых,

полностью соответствует аналогичным иноязычным терминам (английское

«airnavigation», французское «navigation aerienne»), а в-третьих, появился этот термин исторически раньше. Термин «самолетовождение», под которым понимают не только вождение самолетов, но и вертолетов, и других летательных аппаратов, произошел, по-видимому, по аналогии со словом «судовождение».

Иногда используются слова «радионавигация», «астрономическая навигация», «инерциальная навигация» и тому подобное. Это не отдельные виды навигаций, а та же навигация (воздушная, морская, космическая), но осуществляемая с использованием технических средств определенного вида

(радиотехнических, астрономических и т.п.). Если говорить об аэронавигации как

науке или учебной дисциплине, то это ее разделы, рассматривающие вопросы применения определенных видов навигационного оборудования.

Вместе с тем, слово «аэронавигация» достаточно часто используется и в изначальном, более широком значении, как полеты вообще. В таких, например,

словосочетаниях, как «осенне-зимняя навигация», «аэронавигационная информация», «аэронавигационная комиссия ИКАО» и т.п. Термин

«аэронавигация», рассматриваемый в узком смысле, имеет два взаимосвязанных значения:

- некий протекающий в реальности процесс или деятельность людей по достижению определенной цели;

- наука или учебная дисциплина, изучающая эту деятельность.

Для первого из этих значений можно дать следующее определение.

Аэронавигация – управление траекторией движения ВС, осуществляемое экипажем в полете.

Под управлением вообще понимается приведение объекта управления (того,

чем управляют) в желаемое положение, состояние и т.п. В навигации воздушное судно (ВС) рассматривается как точка, перемещающаяся в пространстве и описывающая при этом линию – траекторию полета. Экипаж в полете управляет как движением этой точки, то есть ее перемещением в пространстве, так и траекторией в целом - ее формой, длиной и т.п.. Преследуемые при этом цели управления могут быть разными, например, в гражданской и военной авиации.

Если для гражданских ВС необходимо добиться возможно более близкого совпадения фактической траектории с заданной, то для военных самолетов заданной траектории может не быть вообще, а основной задачей будет являться,

например, точный выход на цель в заданное время.

В общем случае под «траекторией» в данном определении понимается не просто линия в пространстве, а пространственно-временная траектория, то есть линия, на которой каждая точка соответствует определенному моменту времени.

Это дает возможность отнести к навигационным задачам такие традиционные задачи, как обеспечение выхода в заданную точку в назначенное время,

обеспечение полета по расписанию и т.д. Казалось бы, определяя понятие

аэронавигации, достаточно говорить об управлении ВС как точкой и нет необходимости говорить об управлении траекторией. Но есть ряд задач,

традиционно навигационных, штурманских, касающихся именно траектории,

поскольку траектория в целом имеет и другие свойства, не присущие отдельной ее точке. Например, длина траектории, израсходованное за время полета топливо зависят от всей траектории, являются, как говорят математики, ее функционалами. Поэтому решаемая штурманом задача выбора наилучшей с точки зрения расхода топлива траектории является навигационной задачей.

Осуществляет управление движением ВС его летный экипаж. Специалисты сходятся на том, что как бы ни совершенствовались самолеты, в обозримом будущем человек, по крайней мере, при пассажирских перевозках, все равно будет находиться в их кабинах. Но, разумеется, экипаж осуществляет навигацию с широким использованием различных технических средств. Эти средства снимают с экипажа значительную часть его нагрузки, а на наиболее совершенных ВС оставляют за человеком лишь функции контроля и принятия решений при непредвиденных ситуациях.

Место аэронавигации в иерархии процессов управления полетом. Если задать вопрос «кто управляет движением ВС?», то трудно получить на него однозначный ответ. Слишком многоуровневое, иерархическое это понятие.

Конечно, самолетом управляет пилот, воздействуя на органы управления. Но делает он это так, чтобы выдержать курс, скорость и высоту, задаваемую ему штурманом, который, следовательно, тоже управляет полетом. Штурман в свою очередь рассчитал эти параметры в соответствии с указаниями диспетчера

(например, о выходе в заданный пункт на заданной высоте), значит, и диспетчер управляет ВС. Но и он задает траектории не произвольно, а в соответствии установленными в данном районе схемами движения – трассами, коридорами,

эшелонами. Получается, что органы организации воздушного движения, которые сформировали эти схемы, тоже участники управления полетом. Эту иерархическую лестницу управления ВС можно и дальше продолжать вверх. Но можно продолжить и вниз, заметив, что на самом деле управляют самолетом рулевые машинки автопилота…

Где же в этой иерархии аэронавигация? Она там и тогда, когда ВС можно рассматривать как точку в пространстве, перемещением которой нужно управлять. И разграничить этот процесс со смежными ступенями иерархии управления достаточно просто. Как только мы начинаем рассматривать ВС не как точку, а как объект, имеющий размеры и, следовательно, угловую ориентацию

(курс, крен, тангаж), начинается пилотирование – управление угловым движением. А как только появляется хотя бы два ВС и, как следствие, возникают новые задачи (эшелонирование, предотвращение опасных сближений) -

начинается управление воздушным движением.

Разумеется, нет иного пути изменить траекторию полета, кроме как путем пилотирования. Пилот создает крен и аэродинамические силы заставляют ВС изменить траекторию. Навигация осуществляется посредством пилотирования и эти две составляющие управления неразрывно связаны. Если в составе экипажа есть штурман, то решение навигационных задач возлагается на него, хотя,

конечно, и командир ВС (пилот) не упускает этот процесс из под контроля.

Задачей же пилота является выполнение команд штурмана, обеспечивающих управление траекторией. Если в составе экипажа штурмана нет, то пилот осуществляет и навигацию и пилотирование одновременно.

Требования к аэронавигации. Целью полета гражданского ВС является, как правило, перевозка пассажиров или груза, из одного пункта в другой, либо выполнение определенного вида работ (строительно-монтажных, аэросъемки,

поисково-спасательных операций и т.д.). При осуществлении этих целей к аэронавигации, как правило, предъявляются определенные требования.

1) Безопасность аэронавигации. Это основное требование. Действительно, нет смысла предъявлять к аэронавигации какие-либо требования еще, если существует угроза жизни экипажа и пассажиров, если нет уверенности, что ВС долетит до пункта назначения.

2) Точность. Это требование важно для гражданских ВС, поскольку они выполняют полеты по заданным траекториям. Точность аэронавигации – это степень приближения фактической траектории к заданной. От точности зависит и безопасность, и экономичность полета. Поскольку заданные траектории строят

так, чтобы они были безопасными (не пересекались с препятствиями, другими траекториями), то чем точнее их выдерживает ВС, тем меньше риск. С другой стороны, заданные траектории, как правило, устанавливаются по возможности более короткими. Следовательно, чем точнее выполняется полет, тем короче траектория и меньше время полета.

3) Экономичность. Чем меньше время полета, тем, как правило, меньше себестоимость полета, включающая в себя все сопутствующие затраты – от заработной платы персонала до стоимости израсходованного топлива.

4) Регулярность. Полеты в общем случае должны выполняться по расписанию.

Задержка с вылетом или прилетом не только приносит неудобства пассажирам, но может повлечь и значительные экономические потери. Так, на аэродромах с высокой интенсивностью движения опоздание с прибытием в контрольную точку начала захода на посадку может привести к тому, что ВС отправят в зону ожидания, где оно будет ждать освобождения временного «окна» для захода на посадку, расходуя понапрасну топливо.

Основные задачи аэронавигации. Процесс аэронавигации включает в себя решение трех основных задач:

- формирование (выбор) заданной траектории;

- определение местоположения ВС в пространстве и параметров его движения;

- формирование навигационного решения (управляющих воздействий для вывода ВС на заданную траекторию).

Формирование заданной траектории начинается до полета, обычно задолго до него, когда устанавливается сеть воздушных трасс, заданных высот. В этом случае данную задачу относят не к самой аэронавигации, а к аэронавигационному обеспечению полетов. Но формирование траектории может происходить и оперативно, в полете, когда диспетчер, а иногда и сам экипаж, выбирает в какую точку или по какой линии пути должно следовать ВС. Выбранная тем или иным способом заданная траектория, то есть траектория, по которой необходимо лететь,

должна быть и безопасной и экономичной, в частности не должна не пересекаться

с наземными препятствиями и должна быть по возможности короче.

Определение местоположения ВС в пространстве – одна из основных и настолько важных составляющих навигации, на выполнение которой обычно и направлены основные усилия экипажа, что некоторые отождествляют ее с навигацией в целом, то есть считают, что навигация это только и есть определение местоположения ВС. Действительно, значительная часть бортового и наземного навигационного оборудования предназначена для определения координат самолета и до настоящего времени, за исключением разве что спутниковых навигационных систем, работа с ним занимает значительную часть времени работы экипажа. Но помимо координат необходимо знать параметры движения ВС, то есть скорость и направление перемещения ВС, а иногда его ускорения – без этого невозможно выдержать заданную траекторию.

После того, как местоположение ВС определено и выяснилось, что оно не находится на заданной траектории (а в подавляющем большинстве случаев так и бывает), необходимо определить величину отклонения и принять навигационное решение: каким именно образом должна быть изменена фактическая траектория полета, чтобы ВС вышло на заданную траекторию. Это навигационное решение может иметь вид, например, значений заданного курса, крена или вертикальной скорости, которые штурман передает пилоту. Пилот их реализует (например,

разворачивает самолет на заданный курс) и ВС, изменяя свою фактическую траекторию, приближает ее к заданной. И такая последовательность действий периодически повторяется на протяжении всего полета.

На ВС, на которых процесс аэронавигации в той или иной степени автоматизирован, определение местоположения ВС, да и вывод на заданную траекторию, могут осуществляться автоматически. Навигационным решением штурмана (или пилота, при отсутствии штурмана в составе экипажа) является выбранный режим автоматической работы бортового оборудования. Режимов работы может быть несколько в зависимости, например, от того, по техническим средствам какого вида определяются координаты и параметры движения ВС.

Технические средства навигации . Полеты ВС выполняются и в темное время суток, и над облаками, когда земли не видно, и осуществлять визуальную ориентировку невозможно. Поэтому определение местоположения ВС и

Понравилась статья? Поделитесь ей

Распечатать статью