Богданченко Н.М. Курсовые системы и их эксплуатация на самолетах

Подождите немного. Документ загружается.

Н. М. БОГДАНЧЕНКО

КУРСОВЫЕ СИСТЕМЫ

И ИХ ЭКСПЛУАТАЦИЯ

НА САМОЛЕТАХ

Издание третье,

переработанное и дополненное

Утверждено

Управлением учебных заведений МГА СССР

в качестве учебника для средних учебных заведений

гражданской авиации

МОСКВА «ТРАНСПОРТ», 1983

УДК 629.7.05.004(075.3)

Богданченко Н. М. Курсовые системы и их эксплуатация

на самолетах: Учебник для авиационно-технических учи-

лищ. — 3-е изд, перераб. и доп. — М.: Транспорт, 1983. —

224 с.

Изложены теоретические основы, принципы построения и

функционирования современных курсовых систем. В отличие

от предыдущего издания (2-е издание вышло в 1979 г.) ши-

роко освещены вопросы их эксплуатации, диагностирования

и технического обслуживания.

Для курсантов училищ гражданской авиации; может быть

использован инженерно-техническими работниками, слушате-

лями учебно-тренировочньгх отрядов, студентами вузов.

Ил. 96, табл. 1, библиогр. 13 назв.

Рецензент канд. техн. наук В. В. Бугаков

Зав. редакцией В. С. Захаров

Ре д а к т о р Л. В. Васильева

СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ

АБСУ

АиРЭО

АК

АП

АРК

Арр

АС

АТБ

АЧХ

БГМК

БДК

БП

БР

БС

БСН

ВК

ВПП

ГА

гд

гк

ГКУ

ГМК

го

ГПК

ГРМ

ГРП

ДВР

ДГ

— азимут

— автоматическая борто-

вая система управления

— авиационное и радио-

электронное оборудова-

ние

— астрокоррекция

— автопилот

— автоматический радио-

компас

— арретир

— автомат согласования

— авиационная техническая

база

— амплитудно-частотная

характеристика

— блок гиромагнитного

курса

— блок дистанционной

коррекции

— блок питания

— блок реле

— блок связи; бесконтакт-

ный сельсин

— блок связи навигацион-

ный

— выключатель коррекции

— взлетно-посадочная по-

лоса

— гироагрегат; граждан-

ская авиация

— гиродатчик

— горизонтальная

коррекция

— усилитель

горизонтальной коррек-

ции

— гиромагнитный курс

— главная ортодромия

— гирополукомпас

— глиссадный радиомаяк

— глиссадный радиоприем-

ник

— датчик; двигатель

— двигатель вращающейся

рамы

— двигатель-генератор

дисс

ДС

ДШК

ДУСК

зк

ЗПУ

ЗУК

ид

ик

ИКУ

ип

ипм

ИПУ

КБС

кг

кк

ккм

км

Кн

кпм

КРМ

КРП

КС

КУ

КУР

ЛА

лзп

лк

ЛУР

ЛФП

мвл

— доплеровский измеритель

скорости и сноса

— дифференциальный

сельсин

— датчик широтной

коррекции

— двигатель узла

согласования курса

— задатчик курса

— заданный путевой угол

— задатчик угла карты

— индукционный датчик

— истинный курс

— индикатор курсовых

углов

— истинный пеленг

— исходный пункт

маршрута

— истинный путевой угол

— кнопка быстрого,

согласования

— коммутатор гиродатчи-

ков

— компасный курс

— контрольный коррекци-

онный механизм

— коррекционный механизм

— кнопка

— конечный пункт маршру-

та

— курсовой радиомаяк

— курсовой радиоприем-

ник

— курсовая система

— курсовой угол

— курсовой угол радиостан-

ции

— летательный аппарат

— линия заданного пути

— лекальный корректор

— линейное упреждение

разворота

— линия фактического пути

— общее обозначение элек-

трической машины

— местные воздушные ли-

нии

мгв

мдгк

мдшк

МК

МП

мпж

МПУ

МСРП

МУ

мэс

нтп

НВ, НВУ

нкп

ОЗПУ

ОЗМПУ

ок

омк

омп

ОС

пд

ПН

пнп

пп

пст

ПУ

ПУД

РБ

РВ

— малогабаритная гиро-

вертикаль

— моментный двигатель го-

ризонтальной коррекции

— моментный двигатель

широтной коррекции

— магнитная коррекция;

магнитный курс

— магнитный пеленг

— маятниковый переклю-

чатель жидкостный

— магнитный путевой угол

— магнитный самописец

режимов полета

— магнитный усилитель

— магнитно-электрическая

система

— нормы технических па-

раметров

— навигационный вычисли-

тель; навигационное вы-

числительное устройство

— навигационный курсовой

прибор

— ортодромический за-

данный путевой угол

— ортодромический за-

данный магнитный путе-

вой угол

— ортодромический курс

— ортодромический маг-

нитный курс

— обратный магнитный

пеленг

— обмотка смещения

•— приемник

— потенциометр-датчик

— приставка навигационная

— плановый навигационный

прибор

— потенциометр-приемник

— переходной синусный

трансформатор

— пульт управления; пу-

тевой угол

— потенциометр угла

доворота

— реле; редуктор

— распределительный блок

— реле времени

РК

РО

САС

САУ

СД

скт

СН

снп

со

СП

СТУ

тг

ТК

то

Тр

УВР

УК

УКМ

УО

УПБ

УС

УШ

УШК

цгв

ФПУ

ЧО

чэ

шк

ШР

ШРАП

Эм

ЭУС

— распределительная

коробка

— рабочая обмотка

— система автоматического

согласования

— система автоматического

управления

— сельсин-датчик

— синусно-косинусный

трансформатор

— стабилизатор напряжения

— сигнализатор нарушения

питания

— сигнальная обмотка

— сельсин-приемник

— система траекторного

управления

—тахогенератор

— термокомпенсатор

— техническое обслужива-

ние

— трансформатор

•— усилитель

— усилитель вращающейся

рамы (подвижного кор-

пуса)

— условный курс; указа-

тель курса

— усилитель коррекционно-

го механизма

— управляющая обмотка

— переходной усилительный

блок

— угол сноса

— указатель штурмана

— усилитель широтной

коррекции

— центральная гироверти-

каль

— фактический истинный

путевой угол

— частная ортодромия

— чувствительный элемент

— широтная коррекция

— штепсельный разъем

аэродромного питания

— электромагнитная муфта

— эталонный указатель

сельсинный

ВВЕДЕНИЕ

Планами экономического и социального развития

СССР на 1981—1985 гг. и на период до 1990 г. предусмотрено ши-

рокое внедрение в гражданской авиации (ГА) бортовых и назем-

ных систем навигационного и радиотехнического оборудования,

обеспечивающего автоматизацию управления воздушным движе-

нием, взлетом и посадкой самолетов и повышающего регулярность

и безопасность полетов.

Современное бортовое приборное оборудование самолетов и

вертолетов ГА характеризуется применением комплексных пило-

тажно-навигационных систем, одним из видов которых являются

курсовые системы, предназначенные для измерения курса само-

лета.

Курс самолета, т. е. направление его продольной оси отно-

сительно избранной линии отсчета, — один из основных навига-

ционных параметров. Поэтому вопросам разработки и усовершен-

ствования средств измерения курса всегда уделялось большое вни-

мание. Курс летательных аппаратов (ЛА), как и морских судов,

определяется с помощью приборов, называемых компасами. Кро-

ме своего прямого назначения — определять и показывать курс

самолета, компасы на ЛА обеспечивают работу автопилотов, на-

вигационных автоматов систем траекторного управления и других

устройств.

Первоначально компасное дело получило широкое развитие в

мореплавании, особенно в эпоху кругосветных путешествий и ге-

ографических открытий. Это были магнитные компасы со стре-

лочной магнитной системой. Стрелка магнитного компаса распо-

лагалась в плоскости магнитной силовой линии, близкой по на-

правлению к плоскости истинного (географического) меридиана.

Плоскость магнитной силовой линии в точке нахождения компа-

са стали называть плоскостью магнитного меридиана, а угол, ко-

торый она составляет с истинным, — магнитным склонением.

Магнитное склонение путем специальных измерений определялось

в различных районах земного шара и наносилось на карты. Мо-

реплаватели с помощью магнитного компаса определяли как курс,

так и направление (пеленги) на различные земные ориентиры.

Магнитные компасы в эпоху парусного флота были надежными из-

мерителями курса.

При появлении судов со стальными корпусами возникли очень

серьезные трудности в использовании магнитных компасов из-за

влияния на них судового магнетизма. Этот период связан с ря-

дом крупных навигационных происшествий. Сама практика ко-

раблевождения потребовала от ученых и мореплавателей сроч-

ного решения проблемы девиации магнитного компаса.

Впервые научные объяснения явления девиации магнитного

компаса были даны в 1824 г. 'русским адмиралом И. Ф. Крузен-

штерном, известным мореплавателем и исследователем.

Наиболее полно теория магнитного компаса и его девиаций

была разработана русскими учеными И. П. Колонгом и А. Н.

Крыловым, впоследствии акад. АН СССР и Героем Социалисти-

ческого Труда. И. П. Колонг впервые в мире графически решил

задачу определения девиации, а А. Н. Крылов осуществил пол-

ное аналитическое решение задачи девиации, вычисления и унич-

тожения девиации на различных курсах, создал теорию девиации

высших порядков и теорию креновой девиации. И. П. Колонг

разработал целый ряд приборов для измерения сил судового маг-

нетизма, предложил способы уничтожения девиации, которые ис-

пользуются и в наши дни.

В развитии теории девиации и компасного дела русские уче-

ные далеко опередили иностранных ученых. Научные труды и

разработанные русскими учеными методы устранения девиации

получили самое широкое распространение и положены в основу

практических приемов проведения девиационных работ во всех

странах мира.

Все научные достижения русских ученых в области компасно-

го дела на морских судах были полностью использованы при раз-

работке авиационных компасов. Особые условия эксплуатации

магнитных компасов на ЛА и повышенные требования к массе

и габаритным размерам приборного оборудования заставили уче-

ных искать пути дальнейшего усовершенствования компасного*

оборудования, что в итоге привело к созданию индукционных

компасов, в которых магнитострелочныи чувствительный элемент

заменен системой ферромагнитных зондов. Благодаря отсутствию-

в этом чувствительном элементе вращающихся частей и сравни-

тельно простому его подвесу значительно улучшились эксплуата-

ционные свойства и точностные характеристики компасов.

Наряду с магнитными и индукционными компасами широкое

развитие получили гироскопические измерители курса. Начало на-

учному исследованию движения гироскопа было положено акад.

Л. Эйлером, который в 1765 г. опубликовал свое знаменитое со-

чинение «Теория движения твердого тела». Дальнейшее развитие

теории гироскопа было осуществлено акад. И. И. Сомовым, тру-

ды которого получили исключительно высокую оценку в России

и за рубежом. Огромный вклад в разработку теории гироскопа

внесла русский ученый С. В. Ковалевская, предложившая спо-

соб решения уравнений Эйлера для более общего случая враще-

ния твердого тела. В 1893 г. П. А. Домагаров в своей докторской

диссертации изложил строгую теорию гироскопа. В 1924 г. совет-

ский ученый Б. И. Кудревич в фундаментальном труде «Теория

и практика гироскопического компаса» привел уравнения движе-

ния гироскопа, которые до настоящего времени служат основой

для технических расчетов гироскопических приборов. Большой

вклад в развитие прикладной теории гироскопа внесли академик

А. Н. Крылов, профессора Ю. А. Крутков, Е. Л. Николаи и

Б. В. Булгаков.

На скоростных и маневренных самолетах магнитный компас

работал ненадежно из-за появления динамических и поворотных

погрешностей. Например, такую простую задачу, как определе-

ние угла поворота самолета на виражах с помощью магнитного

компаса, нельзя было решить из-за большого увлечения картуш-

ки. Поэтому в 40-х годах был создан гирополукомпас ГПК-48,

предназначенный только для точного измерения углов разворота.

На некоторых самолетах он устанавливается и в настоящее время.

Появление на самолетах систем, для которых необходимы

сигналы текущего курса, выдвинуло задачу создания дистанцион-

ных курсовых приборов, которые могли бы выдавать сигналы кур-

са различным потребителям. Был разработан и создан дистанци-

онный магнитный компас ПДК-45, а затем его модификация

ПДК-3 с потенциометрической дистанционной передачей курса на

логометрический указатель ПДК-49.

Однако эти дистанционные магнитные компасы обладали те-

ми же недостатками, что и обычные магнитные компасы (застой,

увлечение, колебательность и пр.). Все это в итоге привело к не-

обходимости создания комплексных курсовых приборов, объеди-

няющих магнитоиндукционные и гироскопические, а позже и ас-

трономические измерители курса.

Первый гиромагнитный компас был разработан в 1936 г. кон-

структорами Д. А. Браславским, М. М. Качкачьяном и М. Г. Эль-

киндом. На основе их разработок созданы дистанционные гиро-

магнитные компасы ДГМК-3, ДГМК-5 и ДГМК-7, ставшие

первыми типами курсовых систем, работающих в режиме маг-

нитной коррекции. Это было значительным скачком в развитии

авиационных измерителей курса.

В 50—60-годах созданы более совершенные курсовые систем

мы. Вместо магнитных датчиков разработаны индукционные, ко-

торые применяются в настоящее время во всех курсовых систе-

мах (КС).

На базе индукционного датчика разработан и создан гироин-

дукционный компас ГИК-1, который в настоящее время уста-

навливается на самолетах и является предметом нашего изуче-

ния. Как и дистанционный компас ДГМК-7, ГИК-1 структурно

представляет собой курсовую систему, работающую постоянно в

единственном режиме — режиме магнитной коррекции.

Через некоторое время появились современные курсовые си-

стемы, представителем которых является изучаемая нами КС-8.

-Эти курсовые системы имеют более совершенный гироагрегат,

выполняющий роль гирополукомпаса. Гироагрегаты, как и гиро-

полукомпасы, имеют горизонтальную коррекцию, обеспечиваю-

щую горизонтальность главной оси гироскопа, и широтную, ком-

пенсирующую кажущиеся уходы от суточного вращения Земли

и от разбаланса гироузла.

Основным режимом КС стал режим гирополукомпаса, обес-

печивающий полет самолета по дуге большого круга — ортодро-

мии, которая является кратчайшим расстоянием между двумя

точками на сферической поверхности Земли.

Еще в начале 50-х годов для обеспечения полетов по орто-

дромии был создан гирополукомпас ГПК-52 и его вариант, пред-

назначенный для стыковки с автопилотом, ГПК-52АП. В после-

дующие годы с появлением новых скоростных самолетов разных

классов были созданы точная курсовая система ТКС-П, входя-

щая в навигационный комплекс «Полет» (для самолета Ил-62),

и малогабаритная курсовая система серии ГМК-1 (для самоле-

тов местных воздушных линий и вертолетов).

Дальнейшее развитие КС связано с повышением их точности

и надежности, с использованием последних достижений науки и

техники. Создаются системы, в контур формирования курса ко-

торых включаются бортовые цифровые вычислительные машины

(БЦВМ).

Современные КС — сложные информационные системы, вхо-

дящие в пилотажно-навигационные комплексы самолетов. Для

их нормального функционирования требуются грамотная эксп-

луатация и квалифицированное техническое обслуживание, кото-

рое может проводиться только специалистами, глубоко знающи-

ми конструкцию, электрические схемы агрегатов и их взаимо-

действие при различных режимах работы курсовых систем.

Технический состав должен знать и уметь использовать контроль-

но-поверочную аппаратуру и измерительную технику, строго соб-

людать технологию проведения всех видов работ, правила тран-

спортировки агрегатов курсовых систем и выполнять все требо-

вания по охране труда и окружающей среды.

Материал, содержащийся в книге, может оказать некоторую

помощь в достижении этих целей.

Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ НАВИГАЦИИ

1.1. ОСНОВНЫЕ НАВИГАЦИОННЫЕ ПОНЯТИЯ

И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Термины самолетовождения. Вопросами теории и

практики обеспечения полетов летательных аппаратов (ЛА) из

исходного пункта маршрута (ИПМ) в конечный (К.ПМ) по за-

данным, безопасным и выгодным пространственно-временным

траекториям полета занимается прикладная научная дисципли-

на — воздушная навигация.

Траекторией полета называется непрерывная пространствен-

ная линия, представляющая собой совокупность последователь-

ных положений ЛА в процессе выполнения полета.

Маршрут полета — это проекция заданной траектории на го-

ризонтальную плоскость.

Воздушной трассой называется коридор в воздушном прост-

ранстве, ограниченный по высоте и ширине, предназначенный

для выполнения полетов ЛА всех ведомств, обеспеченный трас-

совыми аэродромами и оборудованный средствами радионавига-

ции, контроля и управления воздушным движением.

Маршруты ЛА гражданской авиации прокладываются, как

правило, по воздушным трассам. Ограничения по высоте опре-

деляются системой эшелонирования, а по горизонтали — прави-

тельственными постановлениями.

Комплекс действий экипажа ЛА и диспетчеров службы дви-

жения, направленных на обеспечение наибольшей точности вы-

полнения полетов по установленным трассам (маршрутам), и

осуществление посадки в заданное время называется самолето-

вождением.

Географические координаты. Для осуществления самолето-

вождения используют полетные карты, представляющие собой

изображение определенного района земной поверхности на пло-

скости. Способ проектирования сферической земной поверхно-

сти на плоскость определяется типом картографической проек-

ции. Для полетных карт избираются проекции с небольшими

искажениями при проектировании сферы на плоскость. Большин-

ство полетных карт составлены в проекции Гаусса и в видоиз-

мененной конической проекции. Для районов полюсов и припо-

лярных районов карты составляют в стереографической и цен-

тральной проекциях.

Положение точек на земной поверхности и на карте опредетя-

ется географическими координатами: широтой φ и долготой λ