По заданной пространственно-временной траектории.

Задачи аэронавигации

• • координат (географических-->широта, долгота; полярных--> азимут , дальность)
  • высота (абсолютная, относительная, истинная)
  • высота над поверхностью Земли (истинная высота полета)
  • курс
  • путевой угол (условный, истинный, магнитный, ортодромический)
  • приборная, истинная, путевая скорость
  • скорость , направление(метеорологическое, навигационное) и угол ветра
  • линия заданного пути (ЛЗП)
  • линейно бокового уклонения (ЛБУ)
  • дополнительная поправка (ДП) (при полете на радиостанцию)
  • боковое уклонение (БУ) (при полете от радиостанции)
  • обратный, прямой пеленг (ОП,ПП) (при полете на/от радиопеленгатор)
• Контроль и исправление пути: (С выходом на ЛЗП или в ППМ (поворотный пункт маршрута), в зависимости от ЛБУ и ШВТ)
  • по дальности
  • по направлению
• Прокладка и счисление пути:
  • Прямая
  • Обратная
  • Штилевая
• Построение оптимальных маршрутов для достижения точки назначени
  • выход на точку за минимальное время
  • выход на точку с минимальными затратами топлива
  • выход на точку в заданное время
• Оперативная коррекция маршрута во время полёта
  • при изменении полётного задания, в том числе при неисправностях в летательном аппарате
  • при возникновении неблагоприятных метеорологических явлений на маршруте
  • во избежание столкновения с другим летательным аппаратом
  • для сближения с другим летательным аппаратом

Определение навигационных элементов летательного аппарата

Для определения навигационных элементов применяются различные технические средства:

• Геотехнические - позволяют определять абсолютную и относительную высоту полёта, курс летательного аппарата, его местонахождение и так далее).
  • измерители воздушной и путевой скоростей,
  • магнитные и гиромагнитные компасы, гирополукомпасы,
  • оптические визиры ,
  • инерциальные навигационные системы и так далее.

• Радиотехнические - позволяют определить истинную высоту, путевую скорость, местонахождение летательного аппарата путем измерения различных параметров электромагнитного поля по радиосигналам .
  • радионавигационные системы и так далее.

• Астрономические - позволяют определять курс и местонахождение летательного аппарата
  • астрономические компасы
  • астроориентаторы и так далее

• Светотехнические - обеспечивают посадку летательного аппарата в сложных метеорологических условиях и ночью и для облегчения ориентировки.
  • светомаяки.

• Комплексные навигационные системы - автопилот - могут обеспечить автоматический полёт по всему маршруту и заход на посадку при отсутствии видимости земной поверхности.

Источники

• Черный М. А., Кораблин В. И. Самолётовождение , Транспорт, 1973, 368 с. битая ссылка

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Космическая навигация
• Инерциальная навигация

Смотреть что такое "Воздушная навигация" в других словарях:

Воздушная навигация - комплекс действий экипажа, направленный на достижение наибольшей точности, надежности и безопасности вождения воздушного судна и групп воздушных судов по заданной траектории, а также в целях вывода их по месту и времени на заданные объекты (цели) … Официальная терминология

Навигация воздушная - Воздушная навигация, аэронавигация наука о методах и средствах вождения воздушного судна по программной траектории. Задачи аэронавигации Определение навигационных элементов летательного аппарата широта, долгота высота НУМ высота над поверхностью… … Википедия

НАВИГАЦИЯ - (лат. navigatio от navigo плыву на судне), 1) наука о способах выбора пути и методах вождения судов, летательных аппаратов (воздушная навигация, аэронавигация) и космических аппаратов (космическая навигация). Задачи навигации: нахождение… … Большой Энциклопедический словарь

навигация - и; ж. [лат. navigatio от navigo плыву на судне] 1. Судоходство, мореплавание. Из за обмеления реки н. невозможна. 2. Такое время в году, когда по местным климатическим условиям возможно судоходство. Открытие навигации. Суда в порту ждали начала… … Энциклопедический словарь

Навигация - В Викисловаре есть статья «навигация» Навигация (лат. navigatio, от лат. navigo плыву на судне): Мореплавание, судоходство Период времени в году, когда по местным климатическим условиям возможно су … Википедия

навигация Энциклопедия «Авиация»

навигация - Рис. 1. Определение местоположения ЛА по линиям положения. навигация летательных аппаратов, аэронавигация (от греч. aēr — воздух и лат. navigatio — мореплавание), — наука о методах и средствах вождения летательных аппаратов из… … Энциклопедия «Авиация»

НАВИГАЦИЯ - (лат. navigatio, от navis корабль) 1) мореплавание. 2) наука об управлении кораблем. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. НАВИГАЦИЯ 1) искусство управления кораблем в открыт. море; 2) время года, в… … Словарь иностранных слов русского языка

Навигация (морск.) - Навигация (лат. navigatio, от navigo ‒ плыву на судне), 1) мореплавание, судоходство. 2) Период времени в году, когда по местным климатическим условиям возможно судоходство. 3) Основной раздел судовождения, в котором разрабатываются теоретические … Большая советская энциклопедия

НАВИГАЦИЯ - НАВИГАЦИЯ, и, жен. 1. Наука о вождении судов и летательных аппаратов. Школа навигации. Воздушная н. Межпланетная (космическая) н. 2. Время, в течение к рого возможно судоходство, а также само судоходство. Начало, конец навигации. Н. открыта. |… … Толковый словарь Ожегова

План:

1. Основные задачи и общий порядок вождения ВС.

2. Основные этапы полета ВС по маршруту.

3. Общие правила выполнения полета по маршруту.

4. Способы полета ВС по линии заданного пути и вывода ВС в заданную точку.

5. Выход на КПМ и аэродром посадки.

6. Определение рубежа начала снижения.

7. Пути уменьшения времени полета и экономии авиатоплива в полете.

· СВЖ- сложный технологический процесс, объединяющий и навигацию, и пилотирование. Воздушная навигация как и самолетовождение рассматривается с позиции теории и рабочего процесса.

Воздушная навигация- есть прикладная авиационная наука о точном, надежном, регулярном и безопасном вождении воздушных судов по программным траекториям. На основе этих закономерностей разрабатываются методы решения следующих навигационных задач:

Программирование траектории;

Определение текущих значений координат пространственного места самолета;

Векторов скорости воздушной, путевой и ветра;

Расчеты времени выхода обязательного донесения и поворотные пункты маршрута, моментов ввода в разворот и вывода из него и другие определения параметров вывода самолета в пункт назначения, а также маневров захода на посадку в горизонтальной и вертикальной плоскостях;

Измерения отклонений фактической траектории полета от программной.

Таким образом, в воздушной навигации рассматривается кинематика движения самолета с целью определения указанных выше навигационных выше элементов положения и движения, характеризующих пространственное положение самолета и перемещение его относительно воздушной среды и поверхности Земли.

Полеты ГА осуществляются на ВТ МВЛ, и вне ВТ(воздушной трассы) и применении авиации в народном хозяйстве. Общий порядок работы экипажа по выполнению навигационных задач определяется этапами самолетовождения, куда входят:

Взлет и набор высоты;

Выход на опорные пункты маршрута (исходный, поворотный, конечный, контрольный ориентир)

Выход на линию заданного пути;

Выход на рубеж начала снижения;

Выход ВС на конечный пункт маршрута;

Выполнение маневра для захода на посадку;

Независимо от этапа полета ЭВС обязан выполнять общие правила:

1. Полет планировать и осуществлять с учетом конкретной аэронавигационной обстановки, метеорологических условий и характеристик навигационного оборудования самолета и со строгим выполнением требований правил ПВП, ППП, ОПВП.

2. Независимо от условий полета ЭВС обязан постоянно знать местонахождение ВС.

3. Строго соблюдать расчетный (требуемый) навигационный режим полета.

4. При смене участков маршрута обеспечить точный выход на линию заданного пути.

5. Вести требуемую документацию и применять самолетные средства объективного контроля.

Для выдерживания ВС на заданной траектории полета необходимо непрерывно или дискретно управлять его движением. В зависимости от того, по какому параметру осуществляется управление различают:

1. путевой:

2. курсовой;

3. маршрутный способ полета по линии заданного пути и выводу ВС на ПМ.

Задача полета по ЛЗП и выводу ВС в ПМ путевым способом решается по подвижной полярной системе координат.

Преимуществом путевого способа является возможность вывода ВС в заданную точку по кратчайшему расстоянию, а недостатком – неточное следование по ЛЗП и выхода ПМ не строго с заданного направления.

Курсовой способ основан на использовании связанной с ВС системой координат, полярная ось которой ОА совпадает с продольной осью ВС (рис б). Параметром вывода служит курсовой угол j к, который выдерживается равным нулю. При отсутствии ветра ВС будет выходить в ПМ по кратчайшему расстоянию, а в условиях ветра по сложной траектории, не совпадающей с ЛЗП.

Маршрутный способ полета по ЛЗП и вывода ВС в ПМ реализуется при использовании НК, когда обеспечиваются непрерывное определение и индикация координат Z и S. Задача решается в системе земных координат, одной из осей которых служит ЛЗП, а второй- перпендикулярное к ней направление (рис.в) Маршрутный способ гарантирует полет по ЛЗП и выход на ПМ с заданного направления. Недостатком является отсутствие непосредственной связи между направлением полета и координатой Z (линейно боковым уклонениям).

Весь полет по заданному маршруту состоит из последовательного его вывода из одного ПМ в другой по кратчайшему расстоянию. Пролет над опорным пунктом с последующим немедленным выводом на ЛЗП очередного участка маршрута возможен только при угле разворота близкому к нулю и малой скорости.

УР= ЗМПУ н - ЗПУ л

Обычно конечным пунктом является аэродром посадки.

Выход на КПМ – очень важный этап выполнения маршрутного полета. Здесь ВС входит в район с высокой интенсивностью ВД, ЭВС вынужден производить маневрирование, т.е. выполнять полет с переменными скоростями, курсом и высотой. Это требует от ЭВС повышенного внимания к процессу СВЖ и обеспечения БП.

Выход на КПМ осуществляется визуально или по бортовому радиолокатору, расчетному курсу и времени, наземными техническими и светотехническими средствами СВЖ, расположенными на аэродроме посадки.

Выход на КПМ, как правило выполняется полетом на приводную радиостанцию с контролем пути по другим техническим средствам СВЖ и времени.

В тех случаях, когда КПМ не является аэродромом посадки, ЭВС выводит самолет на КПМ, а затем на аэродром посадки, используя в комплексе технические средства СВЖ и визуальную ориентировку.

Снижение по трассе для захода на посадку имеет большое значение экономическое, так как не приходится тратить добавочного времени на снижение в районе аэродрома.

Расчет удаления начало снижения рассчитывается по НЛ-10ю.

Для уменьшения времени полета и экономии авиатоплива в процессе СВЖ применяются комплекс мер:

По сокращению расстояния от аэродрома вылета до аэродрома посадки путем выпрямления ВТ.

Путем выбора наиболее выгодного эшелона полета и по кратчайшему маршруту.

Контрольные вопросы:

1. Что включает в себя СВЖ?

2. Что такое воздушная навигация?

3. Каковы основные этапы СВЖ?

4. Какие общие правила обязаны выполнять члены экипажа ВС во время выполнения полетного задания?

5. Какие способы полета ВС по ВТ существуют? Их преимущества и недостатки.

6. Как осуществляется выход на КПМ?

Ключевые слова:

СВЖ, ВН, фактическая траектория, программная траектория, ВТ, МВЛ, маршрутный способ, ИПМ, ППМ, КПМ.

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

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 и экваториальная .

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

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

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 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.

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 отсчета 1 в точке местоположения самолета, и проекцией на эту плоскость его продольной оси 2 (рис. 1.7).

Путевой скоростью полета называется скорость перемещения по земной поверхности МС, направленная по касательной к линии пути 2 .

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.

Вертикальной скоростью W в называется вертикальная составляющая вектора полной скорости поступательного перемещения самолета относительно Земли W (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.

Контрольные вопросы

1. 
   Что такое предмет воздушная навигация?
2. 
   Какой бывает траектория полета?
3. 
   Какие геодезические системы координат наиболее употребительны в навигации?
4. 
   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.

ТЕМА № 1 Основы воздушной навигации.

1
Содержание
Введение
1. Определение навигации. Задачи навигации.
2. Классификация технических средств навигации.
3. Форма и размеры Земли. Основные географические
точки, линии и круги на земном шаре.
4. Единицы измерения расстояний.
5. Направления на земной поверхности.
6. Основные линии пути и положения.
7. Географические координаты.
8. Системы координат, применяемые в воздушной
навигации.
Заключение.

Основы воздушной навигации.

3
Аэронавигация - это наука о безопасном точном и надежном
вождении воздушных судов из одной точки земной поверхности в
другую.
Аэронавигация – управление траекторией движения ВС,
осуществляемое экипажем в полете.
Под аэронавигацией понимается также комплекс действий
экипажа воздушного судна и работников наземных служб управления
воздушным движением, направленных на обеспечение безопасности,
наибольшей точности выполнения полетов по установленным трассам
(маршрутам) и прибытия в пункт назначения в заданное время.

Траектория и линия пути

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).
Линия заданного пути (ЛЗП) - это линия, по которой
должно перемещаться МС в соответствии с планом полета
линия фактического пути (ЛФП) – по которой оно
перемещается на самом деле в данном полете.
4

Основные требования к аэронавигации.

Безопасность аэронавигации – основное требование.
Точность. Точность аэронавигации – это степень
приближения фактической траектории к заданной. От
точности зависит и безопасность, и экономичность
полета.
Экономичность. Чем меньше время полета, тем меньше
себестоимость, включающая в себя все сопутствующие
затраты – от заработной платы персонала до стоимости
израсходованного топлива.
Регулярность. Полеты в общем случае должны
выполняться по расписанию. Задержка с вылетом или
прилетом не только приносит неудобства пассажирам,
но может привести к тому, что ВС отправят в зону
ожидания, где оно будет ждать освобождения
временного «окна» для захода на посадку.
5

6.

4
Основные требования к экипажам (пилотам) воздушных
судов:
Обеспечение безопасности полетов;
точное выполнение полета по установленной трассе (маршруту)
на заданной высоте с выдерживанием такого режима полета, который
обеспечивает выполнение задания;
определение навигационных элементов, необходимых для
выполнения полета по установленному маршруту или авиационных
работ (фотографирование, авиационный поиск, сбрасывание груза и
др.);
обеспечение прибытия воздушного судна в район выполнения
авиационных работ, в пункт или аэродром назначения в заданное
время и выполнение безопасной посадки;

Основные задачи аэронавигации.

формирование (выбор) заданной
траектории.
определение местоположения ВС в
пространстве и параметров его
движения.
формирование навигационного решения
(управляющих воздействий для вывода
воздушного судна на заданную
траекторию.)
7

8.

5
Для успешного решения указанных задач экипаж с
достаточной точностью должен знать:
Где находится воздушное судно в данный момент времени;
В каком направлении и на какой высоте необходимо выполнять
дальнейший полет;
какую при этом надо выдерживать скорость, чтобы в заданные
пункты прибыть в назначенное время;
Только располагая этими данными экипаж способен управлять
движением воздушного судна.
Для решения задач воздушной навигации используются
технические средства.

9.

6
Вопрос 2. Классификация технических средств навигации.

10.

7
Классификация технических средств
навигации
Технические средства
навигации
По месту
расположения
бортовые
наземные
По характеру
использования
автономные
неавтономные
10

11. Классификация технических средств навигации

средства навигации
радиотехнические
геотехнические
спутниковые
астрономические
светотехнические
11

12.

9
Вопрос 3. Форма и размеры Земли. Основные
географические точки, линии и круги на земном шаре.

13. Модели земной поверхности.

Физическая поверхность – это действительная поверхность Земли.
Уровенная поверхность – это поверхность, во всех точках
перпендикулярная направлению силы тяжести (отвесной линии).
Геоид – это фигура,образованная уровневой поверхностью
,совпадающая с поверхностью Мирового океана в спокойном
состоянии.
Квазигеоид – поверхность.которая совпадает с геоидом на
поверхности Мирового океана и очень близка к нему на суше. Эту
поверхность и называют средним уровнем моря.(MSL)
Эллипсоид -математически правильное тело, полученное путем
вращения эллипса вокруг малой полуоси.
Сфера – Это эллипсоид без сжатия(когда высокой точности не
требуется, то Землю можно представить более простой фигурой)
Плоскость - поверхность Земли принимается за плоскость, то есть
13
не учитывается кривизна Земли. (расчеты производятся на
ограниченной территории)

14. Физическая поверхность Земли

15. геоид и земной эллипсоид

11
геоид и земной эллипсоид
Высота рельефа местности отсчитывается от поверхности
квазигеоида. Но практически можно считать, что от
поверхности геоида, учитывая незначительную разницу. На
равнине 20 – 30 см, в горах 2 – 3 метра.
1

16. Модели земной поверхности.

10
Геоид
фигура,
ограниченная
уровенной
поверхностью,
совпадающей с поверхностью мирового океана в состоянии
равновесия воды. Уровенная поверхность в каждой своей точке
нормальна к направлению силы тяжести.
Квазигеоид – это поверхность,совпадающая с поверхностью
геоида
над
морями
и
океанами
и
приблизительно
совпадающая
над
сушей.(поскольку
не
извесно
распределение масс внутри Земли)
Земным эллипсоидом называется фигура, представляющая
собой сплюснутый эллипсоид вращения. Его размеры подбирают
таким образом, чтобы он в пределах определенной территорий
максимально подходил к поверхности геоида.
Такой эллипсоид называется референц-эллипсоидом.

17. Модели земной поверхности

Поверхность геоида и референц-эллипсоида
12

18. Референц – эллипсоид Красовского

Характеристики референц – эллипсоида
Красовского (СК-42):
большая полуось (радиус экватора) а = 6 378 245 м;
малая полуось (расстояние от плоскости экватора до
полюса) b = 6 356 863 м;
коэффициент сжатия с = 0,00335233
11

19.

12
Референц - эллипсоид Красовского

20.

13
Референц – эллипсоид ПЗ – 90 02
Характеристики референц-эллипсоида
ПЗ-90 02
большая полуось (радиус экватора) а = 6 378 136 м;
коэффициент сжатия эллипсоида с = 0,0033528;
центр эллипсоида
системы координат.
совмещён
с
началом
геоцентрической

21. Характеристики WGS-84

14
Характеристики WGS-84
Характеристики сфероида WGS-84:
экваториальный радиус а = 6 378 137 м;
полярный радиус b = 6 356 752,314245 м;
максимальное расхождение сфероида
геоидом составляет не более 200 м.
WGS-84
ИКАО приняло решение с 1 января 1998 г. публиковать в
документах аэронавигационной информации координаты
пунктов в единой для всего мира системе координат,
называемой WGS-84 (World Geodetic System).
.
с

22. WGS - 84

15
WGS-84
трёхмерная
система
координат
для
позиционирования на Земле. В отличие от локальных систем,
является
единой
системой
для
всей
планеты.
Предшественниками WGS-84 были системы WG-72, WGS-64 и
WGS-60.
WGS-84 определяет координаты относительно центра
масс Земли, погрешность составляет менее 2 см. В WGS-84,
нулевым меридианом считается «IERS Reference Meridian».
Он расположен на 5,31" к востоку от Гринвичского
меридиана.

23. Основные географические точки, линии и круги.

Основные географические точки, линии
и круги на земном шаре
16

24. Измерение направлений и расстояний на поверхности Земли.

17
Измерение направлений и расстояний на поверхности
Земли.
При решении многих навигационных задач, не требующих
высокой точности, Земля принимается за шар с радиусом R = 6371
км. При этом допуске максимальные ошибки в определении длин
могут составить 0,5% и в определении направления 12".
Зная радиус Земли, можно рассчитать длину большого круга
(меридиана и экватора);
L = 2pR = 2 х 3,14 х 6371 = 40030 ≈ 40000 км.
Определив длину большого круга, можно найти длину дуги
меридиана (экватора) в 1° или в 1":
1° дуги меридиана (экватора) = L/360°= 111,2 км,
1" дуги меридиана (экватора) 111/60" = 1,853 км.
секунды – около 31 м.
Длина каждой параллели меньше длины экватора и зависит от
широты места φ.
Она равна L пар= L экв соsφ пар.

25. Пересчет единиц расстояния.

Соотношения единиц расстояния:
1 ММ (NM) = 1! дуги меридиана = 1852 м = 1,852 км;
1 AM (SM)= 1,6 км;
1 фут (ft)= 30,48 см;
1 м = 3,28 фута.
Перевод одних единиц измерения расстояний в другие
производится по формулам:
S км = S ММ х 1,852;
S ММ = S км / 1,852;
S км = S AM х 1,6;
S AM = S км / 1,6;
H футов = Н м х 3,28;
H м = H футов / 3,28.
19

26. Системы координат на земной поверхности.

Сферическая система координат
Геодезическая система координат
26

27. Прямоугольные системы координат.

Прямоугольные системы координат − это обычные декартовы
системы, имеющие три перпендикулярных оси (X, Y, Z). Они
используются для описания положения точек в пространстве,
на поверхности или внутри Земли.
ПРЯМОУГОЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ КООРДИНАТ:
Геоцентрические
Топоцентрические
Референцные
Референцные прямоугольные системы – центр координат
находится в центре эллипсоида
27

28. Прямоугольные системы координат

29. Геодезические координаты.

30. Геодезические координаты

Геодезическая широта B - это угол, заключенный между
плоскостью экватора и нормалью к поверхности
эллипсоида в данной точке. Отсчитывается от 0 до 90
градусов к северу (северная широта) и к югу (южная
широта)
Геодезическая долгота L – это двугранный угол между

точки. Отсчитывается от 0 до 180 градусов к востоку
(восточная долгота) и к западу (западная долгота)
Геодезическая высота Hг – расстояние от точки
наблюдателя до поверхности эллипса. Она
отсчитывается от поверхности эллипсоида по нормали к
ней. В настоящее время Нг на борту ВС может быть
определена только с помощью спутниковых
навигационных систем.
30

31. Геодезическая высота.

Ортометрическая высота Hорт измеряется от уровня
геоида по направлению отвесной линии.
Превышение N геоида над поверхностью эллипсоида в
данной точке называется волной геоида
Геодезическая высота Hг
31

32. Сферические координаты

33. Сферические координаты

Сферическая широта φ – это угол между плоскостью
экватора и направлением из центра сферы на данную
точку.
Сферическая долгота λ – двугранный угол между
плоскостями начального меридиана и меридиана данной
точки.
Меридиан – большой круг, плоскость которого проходит
через ось вращения Земли.
Параллель – дуга малого круга, плоскость которого
перпендикулярна оси вращения Земли и, следовательно,
параллельна экватору.
Экватор – большой круг, плоскость которого
33
перпендикулярна оси вращения Земли.

34. Определение широты и долготы по карте.

35. ТЕМА № 1 Основы воздушной навигации

36. Азимут (пеленг) ориентира.

21
Азимутом,
или
пеленгом
ориентира (Azimuth, Bearing)
называется угол, заключенный
между северным направлением
меридиана, проходящего через
данную точку, и направлением
на
наблюдаемый
ориентир.
Азимут
(пеленг)
ориентира
отсчитывается
от
северного
направления
меридиана
до
направления на ориентир по
часовой стрелке от 0 до 360°.

37. Заданный путевой угол и линия заданного пути.

22
При подготовке к полету заданные
пункты маршрута соединяют на
карте
линией,
которая
в
самолетовождении
называется
линией заданного пути (ЛЗП)
(Desired track, DTK). .
Заданным путевым углом (ЗПУ)
называется угол, заключенный
между северным направлением
меридиана и линией заданного
пути.
Он
отсчитывается
от
северного
направления
меридиана до направления линии
заданного
пути
по
часовой
стрелке от 0° до 360°.

38.

23
Вопрос 6. Основные линии на поверхности земного шара

39. Линия пути и линия положения.

24
Линией пути самолета называется проекция на земную
поверхность траектории его движения в пространстве. В настоящее
время применяются главным образом две линии пути: ортодромия и
локсодромия.
Линией положения называется геометрическое место точек
вероятного
местонахождения
самолета,
соответствующее
постоянному значению измеренного навигационного параметра. В
самолетовождении используются следующие основные линии
положения:
линия ортодромического пеленга;
линия равных азимутов (радиопеленгов);
линия равных расстояний;

40. Ортодромия.

25
Ортодромия - дуга большого круга, являющаяся кратчайшим
расстоянием между двумя точками на поверхности земного шара.
Ортодромия пересекает меридианы под различными углами. В
частном случае она может совпадать с меридианом и экватором

41. Ортодромия.

42. Основные свойства ортодромии.

26
Ортодромиия:
является линией кратчайшего расстояния между точками на
поверхности земного шара;
пересекает меридианы под различными не равными между собой
углами вследствие схождения меридианов у полюсов;
на полетных картах ортодромия между двумя пунктами,
расположенными на расстоянии до 1000 - 1200 км, прокладывается
прямой линией. В этом случае путевой угол и длина пути по
ортодромии измеряются по карте. На больших расстояниях
ортодромия прокладывается кривой линией, обращенной выпуклостью
к полюсу. В этом случае путевой угол и длина пути рассчитываются по
специальным формулам.

43. Локсодромия

Локсодромия
линия
на
поверхности
земного
пересекающая меридианы под одинаковым путевым углом.
27
шара,

44. Локсодромия

45. Основные свойства локсодромии.

28
На поверхности земного шара локсодромия имеет вид
пространственной логарифмической спирали, которая огибает
земной шар бесконечное число раз и с каждым оборотом постепенно
приближается к полюсу, но никогда не достигает его.
Локсодромия обладает следующими свойствами:
пересекает меридианы под постоянным углом и на поверхности
Земного шара своей выпуклостью обращена в сторону экватора;
- путь по локсодромии всегда длиннее пути по ортодромии, за
исключением частных случаев, когда полет происходит по
меридиану или по экватору.

46. Линия равных азимутов.

29
Линия равных азимутов (линия равных радиопеленгов) линия, в каждой точке которой радионавигационная точка (РНТ)
пеленгуется под одним и тем же истинным пеленгом радиостанции
(ИПР). Линия равных азимутов в качестве линии положения
применяется при измерении пеленга радиостанции с помощью
радиокомпаса.

47. Линии положения.

30
Линия равных расстояний - линия, все точки которой
находятся на одинаковом удалении от некоторой фиксированной
точки. На поверхности земного шара линия равных расстояний
представляет окружность малого круга. В качестве линии
положения линия равных расстояний находит применение при
измерении расстояния с помощью дальномерной и угломернодальномерной систем.
Линия равных разностей расстояний - линия, в каждой
точке которой разность расстояний до двух фиксированных точек
на земной поверхности (радиостанций) является постоянной
величиной. Находит применение при определении местоположения
с помощью разностно-дальномерных навигационных систем.

48.

31
Вопрос 6. Географические координаты

49. Географические координаты.

32
Географические
координаты
это
угловые
величины,
определяющие положение любой данной точки на поверхности
земного эллипсоида. Исходными плоскостями в этой системе
являются плоскости начального меридиана и экватора, а
координатами угловые величины - широта и долгота.
Параллель, проходящая через центр элипсоида называется
экватором.
В
качестве
начального
принят
Гринвичский
меридиан(меридиан, проходящий через центр главного центра
Гринвичской абсерватории)
Географические
координаты
полученные
в
результате
геодезических измерений называются – геодезическими.

50. Географическая широта.

33
Географической
широтой
(Latitude) называется угол между
плоскостью экватора и нормалью к
поверхности эллипсоида в данной
точке (М).
Широта измеряется от плоскости
экватора к полюсам от 0 до 90° к
северу или югу.
Северная
широта
считается
положительной,
южная
отрицательной.
Все точки, лежащие на одной
параллели,
имеют
одинаковую
широту.

51. Географическая долгота.

34
Географической долготой λ
(Longitude)
называется
двугранный угол между плоскостью
начального
меридиана
и
плоскостью
меридиана
данной
точки
(М),
или
длина
дуги
экватора, выраженная в градусах,
между начальным меридианом и
меридианом данной точки.
Долгота
измеряется
в
градусах.
Отсчет
ведется
от
начального меридиана к востоку и
западу от 0 до 180°. Восточная
долгота считается положительной,
западная
считается
отрицательной.
Все точки, лежащие на одном
меридиане, имеют одну и ту же
долготу.

с
Сферической
37
широтой
называется
угол,
заключенный
между
плоскостью
экватора
и
направлением на данную точку
из
центра
земной
сферы.
Сферическая
широта
измеряется центральным углом
или дугой меридиана в тех же
пределах,
что
и
широта
географическая.
заключенным
между
плоскостью
начального
меридиана
и
плоскостью
меридиана данной точки. Она
измеряется в тех же пределах,
что и географическая долгота.

57. Геодезическая система координат.

39
Географическая
система
координат
является
частным
случаем сферической. За основные
плоскости в этой системе приняты
плоскость
географического
экватора и плоскость начального
меридиана. Географическая система
координат в виде меридианов и
параллелей
наносится
на
все
навигационные карты и является
основной
для
определения
координат точек на картах.

58. Ортодромическая система координат.

40
Ортодромическая
система
координат
является
также
сферической
системой,
но
с
произвольным
расположением
полюсов.
Она
применяется
в
качестве
основной
системы
координат
в
автоматических
навигационных
устройствах,
которые определяют координаты
места самолета

59.

41
В этой системе за основные оси
координат
приняты
две
ортодромии, что и определило ее
название.
Ортодромия,
совмещенная с линией заданного
пути или с осью маршрута,
называется главной и принимается
за ось Y. Она является как бы
условным
экватором.
Другая
ортодромия,
перпендикулярная
главной, проводится через точку
начала
отсчета
координат
и
принимается
за
ось
X.
Эта
ортодромия представляет собой
условный меридиан.

60. Общая ортодромическая система координат.

44
Прямоугольная
система
координат
применяется
для
программирования
автоматизированного захода на
посадку. В этом случае начало
координат совмещают с центром
ВПП, а ось Y с направлением
посадки. Для основных точек
схемы
захода
заранее
определяют
прямоугольные
координаты,
позволяющие
производить
автоматизированный заход на
посадку

63. Полярная система координат.

45
Полярная
система
координат является плоской
системой.
В этой системе положение
точки
в
пространстве
определяется
двумя
величинами:
азимутом (А);
горизонтальной
дальностью (Д) относительно
радионавигационной точки или
определенного ориентира
Полярная система координат применяется при использовании
угломерно-дальномерных радиотехнических систем навигации.

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