Основы теории пилотажно-навигационных систем

Этапы развития пилотажно-навигационных систем

Истории развития пилотажно-навигационных систем делится на следующие этапы:

1. До 1930-х годов. Самолетовождение осуществлялось вручную на небольшие расстояния при видимости горизонта и наземных ориентиров в хороших метеорологических условиях. Тогда использовались приборы и инструменты пилотажно-навигационного оборудования с невысокими техническими характеристиками, к которым относятся барометрические высотомеры, магнитные компасы, указатели скольжения, поворота, скорости и т. п.
2. Начало 30-х - середина 50-х годов прошлого века. Для тяжелых самолетов были разработаны новые приборы, такие как центральная гировертикаль, авиагоризонт, гирополукомпас, автоматические радиокомпасы, курсовертикаль, курсовые системы, астрономические компасы, радиолокационные станции, радиотехнические системы ближней и дальней навигации, аналоговые вычислители, доплеровские измерители и т. п.
3. Середина 50-х - конец 60-х годов прошлого века. Повышение требований к точности самолетовождения, рост нагрузки на экипаж стали причиной объединения отдельных пилотажно-навигационных систем в пилотажно-навигационные комплексы на основе цифроананалоговых, а позже цифровых вычислителей.
4. Начало 70-х годов прошлого века - настоящее время. Самолеты выполняют полеты в любое время, в любых метеорологических и географических условиях. Выросли требования к характеристикам пилотажно-навигационных систем, при помощи которых выполняются ручное, полуавтоматическое и автоматическое самолетовождение. Появляются системы с электронной системой индикации и полностью цифровыми связями.

Оборудование пилотажно-навигационных систем

Для выполнения полетов на самолете устанавливаются пилотажно-навигационные системы, приборы контроля работы двигателя, электрическое и радиоэлектронное оборудование. В состав пилотажно-навигационного оборудования, которое контролирует параметры движения воздушного судна, входят:

1. Измерители скорости, которые контролируют скорость воздушного судна относительно воздуха. Их принцип действия основан на измерении скорости напора воздуха и статического давления.
2. Барометрические высотомеры, которые определяют положение воздушного судна по высоте относительно уровня моря или относительно уровня аэродрома взлета и посадки. Данные приборы работают на принципе расширения герметических анероидных коробок с подъемом на высоту.
3. Радиовысотомеры, которые определяют положение воздушного судна по высоте относительно рельефа местности. В радиовысотомерах используется принцип определения времени прохождения радиоволн до Земли и обратно.
4. Вариометры, которые определяют вертикальную скорость воздушного судна и позволяют пилоту строго выдерживать заданную высоту полета.
5. Авиагоризонты, которые предназначены для определения положения воздушного судна относительно плоскости горизонта, углов крена. Принцип работы авиагоризонтов основан на использовании свойства гироскопа с тремя степенями свободы сохранять неизменным положение оси ротора в пространстве.
6. Указатели курса, которые используются для определения направления полета воздушного судна. К указателям курса относятся магнитные компасы, гирополукомпасы и т. п.

Пилотажно-навигационными системами определяются текущие географические координаты самолета, они позволяют автоматизировать полет по всей траектории. Автоматическое управление предполагает полет на всех режимах без прямого участия пилота. В данном случае роль пилота заключается в контроле работы системы. Примером такого управления является пилотирование с использованием автопилота. Автопилот состоит из датчиков, чувствительными элементами которых являются гироскопические приборы рулевых машинок, включенные в контур управления воздушным судном. Они управляются элеронами и рулями промежуточных механизмов, которые усиливают сигналы отклонения самолета от установленного положения. Настройка и управление автопилотом осуществляется пилотом.