Общие сведения о курсе ЛА

ГЛАВА 13. МАГНИТНЫЕ ДАТЧИКИ И ПРИБОРЫ КУРСОВЫХ СИСТЕМ

Курсом ЛА называется угол между плоскостью географического меридиана и проекций продольной оси летательного аппарата на горизонтальную плоскость. Курс отсчитывается по часовой стрелке от направления на север. Измеряется курс в градусах и может принимать значения от 0 до 360°.

Приборы, предназначенные для измерения курса летательного аппарата, называются компасами.

Различают истинный, магнитный и компасный курсы в зависимости от вида меридиана, принятого за начало отсчета (рис.13.1).

Рис.13.1. Курсы самолета

Истинным курсом называется угол ИК, отсчитываемый от географического меридиана. Обычно магнитная стрелка, свободная от влияния посторонних магнитных полей, устанавливается не по географическому, а по так называемому магнитному меридиану. Угол МК, отсчитываемый от магнитного меридиана, называется магнитным курсом. При измерении курса компасом, например, магнитным, показания будут отличаться от истинного и магнитного курсов вследствие погрешностей, свойственных прибору. Угол КК, измеряемый компасом, называется компасным курсом.

Определение курса осуществляется магнитными, индукционными, астрономическими, гироскопическими и радиотехническими методами. Магнитный метод измерения курса основан на определении направления магнитного поля Земли. Для измерения курса магнитным методом применяются магнитные компасы, обладающие простотой устройства и надежностью. Большие недостатки и погрешности магнитного метода способствовали появлению других методов измерения курса, в частности, индукционного метода. В этом методе также используются свойства магнитного поля Земли, однако напряженность поля воздействует не на магнитную стрелку, а на, магнитное сопротивление индукционного элемента питаемого переменным током. В индукционном методе устраняется часть недостатков, свойственных магнитному методу, однако, влияние магнитных бурь и магнитных аномалий по-прежнему имеет место.

Астрономический способ основан на пеленгации небесных светил (Солнца, Луны, звезд) и определении по этим данным курса летательного аппарата. При видимости небесных светил астрономические компасы дают точные и надежные показания в любой точке земного шара.

Большое значение в авиации имеет гироскопический метод определения курса, основанный на использовании позиционных гироскопов. Этот метод в сочетании с другими упомянутыми методами является одним из основных.

Радиотехнический метод измерения курса основав на измерении углов между направлением на радиостанцию и продольной осью летательного аппарата.

Здесь будут рассмотрены компасы, основанные на магнитном, индукционном методах измерения курса. Гироскопические и радиотехнические измерители курса, рассматриваться не будут.

Курс летательного аппарата должен измеряться с высокой точностью. Так, при ручном пилотировании по компасу с целью вывода ЛА в заданную точку курс должен быть известен с погрешностью, не превышающей ±30^/. При применении компасов в качестве датчиков курса в навигационных системах и системах управления полетом погрешности не должны превышать ±15^/. Применяемые в настоящее время компасы не полностью удовлетворяют этим требованиям и их погрешности нередко превышают ±1°.

13.2. Магнитное поле земли

Земной шар является естественным магнитом. Его магнитные полюсы расположены вблизи географических полюсов: северный магнитный полюс находится в точке 70° северной широты и 95° западной долготы, а южный магнитный полюс 72,5⁰ южной широты и 154° восточной долготы.

Напряженность магнитного поля Земли характеризуется вектором Т, который является функцией координат. Вектор напряженности Т обычно раскладывается на две составляющие—горизонтальную Н и вертикальную Z, (рис.13.2). Угол , составленный вектором Т и горизонтальной плоскостью, называется углом наклонения или просто наклонением. Горизонтальная и вертикальная составляющие вектора напряженности, выраженные через угол наклонения , имеют вид:

H=Tcos ; Z=Tsin

На магнитном экваторе угол наклонения равен нулю. При движении от магнитного экватора к магнитным полюсам угол наклонения возрастает и, например, в районе Москвы 65°. В районе магнитных полюсов угол наклонения приближается к 90°, а горизонтальная составляющая H стремится к нулю.

Рис. 13.2. Горизонтальная и вертикальная составляющие магнитного поля земли

Рис. 13.3. Магнитное склонение

Если взять магнитную стрелку с точечной опорой в середине между полюсами, то она будет устанавливаться по направлению горизонтальной составляющей H по линии север—юг, при этом в северном полушарии вертикальная составляющая Z будет наклонять северный конец стрелки концом вниз. Очевидно, в южном полушарии вертикальная составляющая Z будет наклонять южный конец вниз. Для компенсации этих наклонов при полетах в северном полушарии южный конец стрелки делают более тяжелым. В южном полушарии следует утяжелять северный конец стрелки.

Горизонтальная составляющая вектора напряженности Н не совпадает с направлением географического меридиана. Направление составляющей Н называется магнитным меридианом данного места. Угол между магнитным и географическим меридианами называется углом склонения или просто склонением. Склонение считается положительным, если магнитная стрелка отклоняется северным концом к востоку от географического меридиана (рис.13.3), и отрицательным, если стрелка отклонена к западу.

Величины склонений нанесены на специальные карты магнитных склонений и учитываются при пользовании магнитными компасами. Поскольку магнитные склонения различны по величине и по знаку в разных точках земной поверхности, то для их учета при определении курса необходимо знать местоположение летательного аппарата.

Для целей определения курса существенны не столько величина вектора Н, сколько его направление, оцениваемое склонением . Приводимые на картах величины склонений являются средними величинами и представляют собой математические ожидания сложных случайных процессов, происходящих в магнитном поле Земли. Для более полной оценки процессов, помимо математического ожидания , необходимо задать дисперсию ² вариаций направления вектора H, учитывающую суточные и годовые вариации, а также вариации, характерные для магнитных бурь. Появление магнитных бурь обычно связывают с солнечной активностью.