Пилотажнонавигационные комплексы 1 Назначение пилотажнонавигационных комплексов Пилотажно-навигационные

Пилотажнонавигационные комплексы 1

Назначение пилотажнонавигационных комплексов Пилотажно-навигационные комплексы (ПНК) – объединение отдельных пилотажных и навигационных устройств и систем. В ПНК процессы получения и обработки информации осуществляются в определенной взаимосвязи, позволяющей дополнять измерения, компенсировать и фильтровать погрешности, изменять параметры систем и структуру в зависимости от решаемых задач и условий полета. Основное назначение ПНК: 1. Разгрузка экипажа в процессе подготовки к полету и непосредственно в полете. 2. Необходимость решения задач всепогодности и регулярности полетов с гарантированной безопасностью в различных географических и метеорологических условиях, при действии естественных и искусственных помех. 3. Автоматизация процессов измерений, применение многократного резервирования электронных схем, блоков и целых систем. Впервые ПНК появился на самолете Ил-62 – система «Полет» . 2

Классификация пилотажнонавигационных комплексов 1. Режим работы. Однорежимные ПНК – измерения параметров одного режима навигации. Многорежимные ПНК – комплексные измерения нескольких навигационных режимов. Всережимные (универсальные) – весь объем измерений, необходимых для выполнения полета. 2. Информационное обеспечение. Информационно-достаточные и информационно-избыточные ПНК. 3. Связь комплекса с человеком-оператором. Автоматизированные ПНК – выполняют свои функции в полете на основе взаимодействии экипажа с комплексом. Телеметрические ПНК – содержат средства прямой и обратной связи с наземными и другими командными пунктами и станциями наведения. 4. Способ обработки информации. ПНК с аналоговой, цифровой и комбинированной обработкой информации. 5. Характер эксплуатации ПНК. Комплексы с наземным, полуавтоматическим и автоматическим обслуживанием. Автоматизация связана с выполнением функций обслуживания на борту самолета с помощью систем встроенного контроля. 3

Схема автоматизированного пилотажно-навигационного комплекса Средства задания навигационной программы полета Оператор Средства определения навигационных параметров полета Средства обработки навигационной информации Средства индикации навигационной информации Автоматизированные ПНК решают задачи автоматизированной навигации и автоматического управления полетом на всех участках полета (взлет, полет по маршруту, посадка, специальные задачи). Оператор в таких комплексах осуществляет контроль и при необходимости вносит коррективы в выполняемую программу полета, которые могут понадобиться при изменении навигационной обстановки. 4

Структурная схема комплекса оборудования самолета Ил-96 Резервные приборы РMK ВМ 15 УСИ Vy КИНО лев. КПИ лев. КИ-13 КИНО прав. ПУ лев. ГС № 1 АГР 35 ПУ ВУП КПИ прав. ПУ прав. ГС № 3 Вычислитель управления полетом № 1 ГС № 2 Входы от датчиков, систем и вычислителей КП РТС ПУИ № 1 Вычислитель управления полетом № 2 Вычислитель самолетовождения № 1 ПУИ № 2 Устройство загрузки информации Датчики положения закрылков Вычислитель управления полетом № 3 Вычислитель самолетовождения № 2 СШУ № 1 Блок приводов Сервопривод Блок приводов Сервоприв. ( , , рн) СШУ № 2 АРК РЛС метео ПУ РЛС ИС РСДН ДУА СНС СВС ПВД VOR DME РЛС визуал. ВПП Блок сервопривода Пульты ввода данных Вычислит. СПКР № 2 на индик. РСБН Пульт ном. тяги Вычислитель управления тягой двигателя Вычислит. СПКР № 1 отказ двигателей СЭИ СО РУД РВ МПС Сигнализ. полож. закрыл. , шасси, РУД, тор. щитки СП/ILS 5

Выполнение стандартной схемы взлета. Ил -76 ТД. Гетеборг. 6

Выполнение полета по маршруту. Ил -76 ТД. Гетеборг – Гандер. 7

Методы определения пространственного положения в пилотажно-навигационных комплексах 1. Обзорно-сравнительные методы. Сравнение местности, изображенной на карте или находящейся в памяти специализированных вычислительных устройств, с ее фактическим видом, который наблюдается бортовыми обзорными устройствами (телевизионными, инфракрасными, радиолокационными) или визуально. 2. Методы счисления координат. Определение местоположения объекта на основе интегрирования информации инерциальной системы с использованием (при интегрировании и коррекции) информации других систем пилотажнонавигационного оборудования (ДИСС, СВС, СНС, РСБН, РСДН). В зависимости от используемой информации счисление проводится в следующих режимах: инерциальном, инерциально-спутниковом, инерциально-доплеровском, курсо-доплеровском, аэрометрическом. 8

Принцип определения положения с помощью обзорно-сравнительных методов 1 – обзорное устройство – пеленгатор (получение изображения навигационных ориентиров, контрастных относительно окружающей среды); 2 – оптическая система (проецирование изображения на экран с автоматической фокусировкой в зависимости от высоты полета и заданного масштаба); 3 – экран с картой ориентиров; 4 – управляющий блок, который с помощью системы сравнения определяет рассогласование действительного и графического изображения и формирует сигналы устранения этих рассогласований. 9

Преимущества и недостатки обзорносравнительных методов Панорамные радиолокационные (инфракрасные) станции – автономные бортовые средства, которые могут применяться в полетах любой дальности и продолжительности, в любых метеоусловиях, в любое время суток. Достаточно высокая точность определения координат местоположения (0. 1÷ 0. 6 км или примерно 4% от высоты полета). Отсутствие накопления ошибок в процессе определения координат. Панорамные радиолокационные (инфракрасные) станции демаскируют самолет. Работа телевизионных станций зависит от оптической видимости (освещение, наличие осадков, облачность, туман и т. д. ). Для определения местоположения самолета необходимо наличие наземных ориентиров (невозможно определить координаты при полете над водной поверхностью при отсутствии «видимости» береговой линии). 10

Методы счисления координат Счисление текущих координат местоположения самолета (ТКМС) осуществляется в вычислительной системе самолетовождения (ВСС), которая решает следующие задачи: 1. Выбор навигационных средств в зависимости от навигационной обстановки, программы полета, технического состояния аппаратуры. 2. Комплексирование информации систем БРЭО для обеспечения заданной точности и достоверности выдаваемой потребителям информации. 3. Непрерывное автоматическое определение ТКМС. 4. Автоматическая и ручная коррекция счисленных координат. 5. Непрерывное формирование и выдача потребителям времени. 6. Определение отклонений от заданного маршрута и профиля полета. 7. Определения расстояния, направления и времени полета до любого пункта маршрута, аэродрома ли любой навигационной точки. Метод счисления координат, лежащий в основе комплексного применения технических средств навигации, в качестве обязательных условий предполагает определение координат точки начала счисления (φо , λо ) и периодическую коррекцию счисленных координат для компенсации погрешностей счисления, возрастающих с течением времени. 11

Режимы счисления координат ИНС Курс, крен, тангаж, Vn, Ve ДИСС Vx, Vy, Vz СНС Vn, Ve, Vh СВС Vист, H Вычислительная система самолетовождения Инерциальное счисление – в вычислительной системе самолетовождения (ВСС) используется информация ИНС – угловое положение самолета и составляющие скорости. Инерциально-спутниковое счисление – используется информация ИНС и составляющие скорости от СНС. Инерциально-доплеровское счисление – используется информация ИНС и составляющие скорости от ДИСС. Курсо-доплеровское счисление – используется информация ИНС (только курс – нет составляющих скорости) и составляющие скорости от ДИСС. Аэрометрическое счисление – используется информация ИНС (только курс – нет составляющих скорости) и истинная скорость от СВС. 12

Схема счисления координат в частноортодромической системе S, Z – текущие координаты в частноортодромической системе; V – воздушная скорость; U – скорость ветра; W – путевая скорость; К, УС, ЗПУ – угол курса, угол сноса, заданный путевой угол; ЛЗП, ЛФП – линии заданного и фактического пути. Вычисление текущих координат: 13

Автоматическое управление ЛА при сопряжении ВСС с САУ Для самолетовождения в горизонтальной плоскости при автоматическом управлении в ВСС формируется управляющий сигнал – заданный крен (γзад). База данных Координаты ППМ ВСС γзад САУ Пример формирования заданного крена: где - боковое отклонение от ЛЗП и скорость бокового отклонения; k – передаточные числа САУ; W, УП – путевая скорость и угол подхода; А –переменная, обеспечивающая выполнение разворота на 180°. Величина γзад ограничена обычно до 20°÷ 25° при полете по маршруту и 15° на режиме посадочного маневрирования. Для автоматического разворота при переходе с одной ЛЗП на другую рассчитывается линейное упреждение разворота (ЛУР) в зависимости от радиуса и угла разворота, параметров ветра и путевой скорости. 14

Точность определения координат в разных режимах счисления Режим счисления Инерциальный Инерциально-спутниковый Инерциальнодоплеровский Курсо-доплеровский Аэрометрический Погрешность 3. 7 км за час полета 100 м 0. 5÷ 0. 7% от пройденного пути 1. 2÷ 1. 5% от пройденного пути 3. 5÷ 4. 5% от пройденного пути 15

Оценка точности счисления ТКМС Инерциальный режим. Выполняются полеты на полный радиус действия ЛА, с посадкой на аэродромах в диапазоне широт, указанных в ТТТ ЛА. Полеты выполняются в направлениях Ю-С, С-Ю, В-З, З-В. На каждом аэродроме посадки производится оценка начальной выставки курса. Инерциально-доплеровский (курсо-доплеровский) режим. Выполняются маршрутные полеты, в которых оценка этого режима проводится на участках 200÷ 350 км. На выбранной базе приращение ошибки счисления относится к пройденному пути. Инерциально-спутниковый режим. Проводится в маршрутных полетах в комплексе с другими полетами. Оценка проводится при наличии не менее 4 -х спутников в разных режимах (GPS, GPS+ГЛОНАСС, ГЛОНАСС). Аэрометрический режим. Оценка проводится на участках до 150÷ 200 км без выполнения разворотов и переходов с одной ЛЗП на другую (чтобы уменьшить влияние параметров ветра – скорости и направления). Приращение ошибки счисления относится к пройденному пути. При оценке режима счисления в процессе полета коррекция координат не выполняется. 16