Система счисления времени

Единицы измерения расстояний.

 

1 морская миля = 1852 м. = 1,852 км; NM – Nautical Miles.

1 SM статутная (английская) миля = 1609 м. = 1,609 км.

1 фут = 30,48 см = 0,305 м. 1 ft = 0,305 m. 1 m = 3,281 ft.

1 дюйм (inch) = 25,4 мм. 1мм. = 0,0394 ².

1² = 2,54 см. 1 ¢ = 12² (1 ft = 12 inches)

 

 

1.2 Единицы измерения скоростей.

 

1 узел (knot) = 1 NM / h (морская миля / час) = 1.852 км/час.

 

 

Вертикальная скорость: V ft / min. V m / s.

 

 

Единицы измерения давления.

 

1 гектопаскаль = 1 миллибару. (1 hPa = 1 mb)

1 hPa = 0,75 mm of mercury. (0,75 мм рт ст.)

1000 mb = 750 мм рт ст. 1013,2 mb = 760 мм рт ст.

 

1 дюйм рт ст = 33,863 миллибара. (1 inch of mercury = 33,863 mb)

760 мм рт ст = 29,92 дюйма рт ст.

 

Примечание. При переводе единиц давления из одной системы измерения в другую, для избежания ошибок, рекомендуется пользоваться переводными таблицами.

Единицы измерения веса.

 

1 фунт = 0,45359 кг. (1 ibs = 0,45359 kg.)

1 kg = 2,2046 ibs.

1 метрическая тонна (metric ton) = 2204,6 фунта.

 

Единицы измерения температуры.

⁰ С - температурная шкала Цельсия.

⁰ F - температурная шкала Фаренгейта.

⁰ K - температурная шкала Кельвина.

 

t ⁰ С = (t ⁰ F - 32⁰) / 1,8.

 

t ⁰ F = 1,8 ´ t ⁰ С +32⁰

 

t ⁰ К = t ⁰ С +273⁰

Единицы объема.

 

1 американский галлон = 3,785 литра.

1 английский галлон = 4,546 литра.

1 литр = 1000 кубических см. = 0,2205 английского галлона.

1 английский галлон = 1,2205 условного галлона.

1 условный галлон = 0, 830 английского галлона.

 

1.7. Условные обозначения, используемые в

международной практике.

 

1.7.1 QNE - уровень стандартного атмосферного давления соответствующий

760 мм рт ст или 1013,2 миллибара, или 29,92 дюйма рт ст.

 

1.7.2 QNH - атмосферное давление на среднем уровнем моря. Соответствует

давлению, приведенному к уровню моря (Р приведенное).

 

1.7.3. QFE - атмосферное давление на уровне аэродрома или порога ВПП.

 

1.7.4. TL - эшелон перехода.

 

1.7.5. ТА - абсолютная высота перехода. ТА измеряется по давлению QNH.

При достижении ТА в режиме набора высоты, шкалы

барометрических высотомеров переставляют с QNH на QNE.

1.7.6. ТН - относите6льная высота перехода, на которой, при снижении,

шкалы барометрических высотомеров переставляют с QNE на QNH.

2. Классификация технических средств самолетовождения.

По месту расположения технические средства делятся на самолетные (бортовые) и наземные.

По характеру использования — на автономные и неавтономные.

 

Автономными называются средства, применение которых не требует специального наземного оборудования.

 

Неавтономными называются средства, которые выдают информацию на основе их взаимодействия с наземными устройствами.

 

По принципу действия технические средства самолетовождения делятся на четыре группы.

 

1. Геотехнические средства самолетовождения позволяют измерять различные параметры естественных (геофизических) полей Земли. К этой группе относятся магнитные компасы, барометрические высотомеры, указатели воздушной скорости, термометры наружного воздуха, часы,

гирополукомпасы, дистанционные гиромагнитные и гироиндукционные компасы, курсовые системы и др,

 

2. Радиотехнические средства самолетовождения, основанные на измерении параметров электромагнитных полей, излучаемых специальными устройствами, находящимися на борту воздушного судна или на земле. К ним относятся самолетные радиокомпасы и связные радиостанции, радиовысотомеры, самолетные радиолокационные станции, доплёровские измерители путевой скорости и угла сноса, наземные радиопеленгаторы, приводные и радиовещательные станции,

радиомаяки, радиомаркеры, наземные радиолокаторы и др.

 

Самолетное радионавигационное оборудование и наземные радиотехнические устройства образуют системы самолетовождения.

По дальности действия последние делятся на системы дальней

навигации (свыше 1000 км), ближней навигации (до 1000 км) и системы посадки.

 

3. Астрономические средства самолетовождения, основаны на использовании небесных светил. К этой группе средств относятся астрономические компасы, авиационные секстанты и

астрономические ориентаторы.

 

4. Светотехнические средства самолетовождения, основанны на использовании бортовых или наземных источников света. К этой группе средств относятся светомаяки, прожекторы, огни посадочных

систем, пиротехнические средства (дымовые шашки, пирофакелы) и др.

3. Форма и размеры Земли.

 

Земля имеет сложную геометрическую форму. По предложению немецкого ученого Листинга в 1873 г., с очень большой степенью приближения, за форму Земли принят геоид.

 

На рис. 1.1 жирной линией показана поверхность геоида.

Рис. 1.1. Поверхность геоида

 

Геоид - тело, ограниченное уровенной поверхностью, совпадающей с поверхностью Мирового океана в спокойном состоянии.

Характерным для уровенной поверхности является то, что она в каждой своей точке нормальна (перпендикулярна) к направлению действия силы тяжести g (рис. 1.2).

Геоид наиболее реально отражает поверхность Земли, но не имеет простого математического описания, следовательно, неудобен для

решения задач в аэронавигации и геодезии.

В связи с этим поверхность геоида заменяют- аппроксимируют поверхностью эллипсоида вращения, которая имеет правильную геометрическую форму и допускает применение математического моделирования

 

Уровенная поверхность (поверхность геоида)

Мировой океан

Р

 

Рис. 1.2 Уровенная поверхность.

 

Земной эллипсоид вращения получается при вращении меридианного эллипса вокруг его малой оси (рис. 1.3). Форма этого эллипсоида описывается двумя геометрическими параметрами:

- большой полуосью а;

- малой полуосью b.

Рис. 1.3. Земной эллипсоид вращения

 

Геометрический центр эллипсоида вращения совмещен с центром масс Земли, его малая полуось - с осью вращения Земли, а большая полуось - с плоскостью экватора Земли.

 

Земной эллипсоид вращения, ориентированный в теле Земли, называется референц-эллипсоидом. В 1946 г. эллипсоид профессора Ф.Н. Красовского принят в качестве референц-эллипсоида со следующими параметрами:

 

- большая полуось а = 6 378 245 м;

- малая полуось b = 6 356 863 м;

- полярное сжатие с = (a-b)/b = 1/298,3.

По современным данным отклонение земного эллипсоида Красовского от геоида не превышает 100 м, а в пределах территории России и соседних с ней государств не превышает 40м. Этот эллипсоид положен в основу всех геодезических и картографических работ, выполняемых ранее в СССР, а теперь на территории России.

Для упрощения навигационных расчетов форму Земли принимают за шар с радиусом (сферы) R= 6 371 116 м, что соответствует радиусу шара, эквивалентного по площади поверхности земному эллипсоиду Красовского. Для приближенных расчетов радиус земного шара принимают равным 6 371 км.

 

4. Основные точки, линии и круги на земном шаре.

 

В авиационной картографии приняты следующие определения точкам, линиям и кругам на поверхности земного шара (рис. 1.4):

 

Ось вращения Земли - прямая линия, вокруг которой происходит суточное вращение Земли.

 

Полюса Земли - точки пересечения оси вращения Земли с ее поверхностью. Северным (Рс) является тот полюс, на котором, если смотреть на него сверху, вращение Земли происходит против хода часовой стрелки. Противоположный полюс является Южным (Рю).

 

Экватор Земли - большой круг, плоскость которого перпендикулярна оси вращения Земли. Экватор делит земной шар на два полушария: Северное и Южное.

Параллель - малый круг, плоскость которого параллельна плоскости экватора.

Истинный меридиан – дугабольшого круга, плоскость которого проходит через полюсы Земли.

 

Начальный (нулевой) меридиан - меридиан, проходящий через центр Гринвичской астрономической обсерватории, находящейся в Англии вблизи Лондона. Начальный меридиан делит земной шар на Восточное и Западное полушария.

 

Рис. 1.4. Точки, линии и круги на поверхности земного шара

Плоскость экватора и плоскость начального меридиана являются основными плоскостями, относительно которых определяют положение любой точки на земной поверхности.

 

5. Направления на земной поверхности, единицы измерения.

 

При работе с картой, направление измеряют относительно истинного или географического меридиана потому, что на полетных картах нанесены истинные меридианы.

Направление, измеренное относительно этого меридиана, называют истинным. Истинный пеленг указывают углом, который отсчитывают в плоскости горизонта от северного направления истинного меридиана по ходу часовой стрелки от 0 до 360°.

Азимут (А) или истинный пеленг ориентира (ИПО) - угол, заключенный между северным направлением истинного меридиана, проходящего через точку наблюдателя и направлением на ориентир (рис. 1.5, а).

Си

Азимут

 

 

ориентир

наблюдатель

 

Рис. 1.5. а. Азимут (истинный пеленг ориентира).

 

Азимут (ИПО) измеряют в градусах от северного направления истинного меридиана по ходу часовой стрелки от 0 до 360°. Азимут (ИПО) на карте измеряется транспортиром.

 

Магнитный пеленг (МП) или магнитный пеленг ориентира (МПО) - угол, заключенный между северным направлением магнитного меридиана, проходящего через точку наблюдателя и направлением на ориентир (рис.1.5.б)

Азимут от магнитного пеленга отличается на величину магнитного склонения (ΔМ).

МПО = А – (ΔМ)

Си См

ΔМ

Магнитный пеленг

А МПО

 

ориентир

наблюдатель

 

Рис. 1.5. б. Магнитный пеленг (магнитный пеленг ориентира).

Магнитный пеленг (МПО) измеряют в градусах от северного направления магнитного меридиана по ходу часовой стрелки от 0 до 360°.

 

Магнитный пеленг широко используется при решении задач самолетовождения с использованием радиотехнических средств.

 

Курсовой угол ориентира (КУО) – угол, заключенный между продольной осью самолета и направлением на ориентир.

Курсовой угол ориентира отсчитывается от продольной оси самолета по ходу часовой стрелки и измеряется от 0 до 360⁰. (рис 1.6.)

 

ПОС

 

КУО

Рис. 1.6. Курсовой угол ориентира.

 

 

Линия заданного пути (ЛЗП) - линия пути, проложенная на карте, задающая направление движения воздушного судна в полете.

 

В зависимости от навигационного оборудования воздушного судна, используемого в полете, линия заданного пути прокладывается на карте в виде ортодромии или локсодромии.

Каждая из них имеет определенные свойства и вид на земном шаре.

 

Ортодромия - линия кратчайшего расстояния между двумя точками (А и В) на поверхности земного шара (рис. 1.7).

Это греческий термин и в переводе на русский язык означает «прямой путь». Ортодромия является дугой большого круга проходящего через две точки на земной поверхности.

Ортодромия пересекает меридианы под разными путевыми углами.

 

Линия заданного пути на карте задается заданным путевым углом (ЗПУ).

Ортодромический путевой угол (ОПУ) - угол, заключенный между северным направлением меридиана начальной точки ортодромии и ЛЗП.

 

Полет по ортодромии может быть выполнен только с помощью ортодромических курсовых систем (приборов).

 

Ортодромия

Локсодромия

Рис. 1.7. Ортодромия и локсодромия

Экватор и меридианы можно рассматривать как частные случаи ортодромии. На картах ортодромия между двумя пунктами, расположенными на расстоянии 1000 -1200 км, практически изображается прямой линией.

 

На больших расстояниях ортодромия имеет вид кривой линии, обращенной выпуклостью к полюсу (рис. 1.7). В этом случае ее прокладывают по промежуточным точкам. Долготы промежуточных точек можно брать произвольно, но для удобства расчета их обычно берут через 10 - 20°.

 

 

 

Локсодромия — линия на поверхности земного шара между двумя точками (А и В), пересекающая меридианы под постоянным путевым углом (рис. 1.7). Локсодромия представляет собой логарифмическую спираль, которая огибает земной шар бесконечное число раз и стремится к полюсу, но никогда не достигает его. Своей выпуклостью она обращена всегда к экватору.

Такой вид локсодромии объясняется тем, что ее путевой угол, относительно каждого меридиана, остается постоянным, а сами меридианы не параллельны друг другу, а сходятся к полюсам (рис. 1.12).

Рис. 1.12. Вид ортодромии и локсодромии на карте.

Локсодромический путевой угол - постоянный угол, под которым локсодромия пересекает меридианы (рис. 1.12). Путь по локсодромии длиннее пути по ортодромии, кроме частных случаев, когда она совпадает с экватором или меридианами, которые являются одновременно и ортодромией и локсодромией.

 

В практике аэронавигации полеты по локсодромии выполняют, как правило, на воздушных судах 4-го класса и вертолетах всех классов с помощью магнитного компаса или курсовой системы в режиме «МК».

 

Маршрут полета не является прямой от пункта вылета до пункта посадки, а имеет ряд изломов. Длину участка маршрута выбирают такой, чтобы разность путевых углов в начале и в конце участка не превышала 2°.

 

При этом условии ЛЗП на полетной карте прокладывается в виде прямой, которую принимают за локсодромию.

При расстоянии между точками на земной поверхности до 250 км локсодромия незначительно отклоняется от прямой линии, т.е. практически совпадает с ЛЗП.

 

Локсодромический путевой угол участка маршрута измеряют непосредственно на карте транспортиром относительно меридиана средней точки данного участка (рис. 1.13). Длину пути по локсодромии измеряют на карте с помощью масштабной или сантиметровой линейки.

 

Средний меридиан участка

 

6. Системы координат.

 

Для определения положения точки (объекта, воздушного судна) на поверхности Земли или некоторой точки над земной поверхностью необходима система координат.

 

В практике аэронавигации наиболее широко используются следующие системы координат: географическая, сферическая, ортодромическая, полярная.

 

Географическая система координат. Строго говоря, такой системы координат нет. Этот термин объединяет две системы координат: геодезическую и астрономическую (рис. 1.5).

Так, для определения положения точки на поверхности земного эллипсоида применяют геодезическую систему координат, а для определения положения точки на поверхности геоида (Земли) соответственно астрономическую.

 

Отличие состоит лишь только в том, что астрономическую широту отсчитывают до отвесной линии в данной точке геоида (рис. 1.5, б), а геодезическую широту - до нормали к поверхности эллипсоида в данной точке (рис. 1.5, а).

 

Для приближенного решения задач, когда не нужно учитывать разности геодезических и астрономических координат точек, применяются географические координаты, в качестве которых используется геодезическая широта и долгота.

Принято, геодезические координаты называть географическими.

 

Географическая (геодезическая) широта j - угол, заключенный между плоскостью экватора и нормалью к поверхности земного эллипсоида в данной точке А. Широта измеряется от экватора в сторону полюсов от 0 до 90° и называется, соответственно, северной (положительной) и южной (отрицательной).

Поскольку нормаль к поверхности эллипсоида не проходит через центр О, широту нельзя измерять центральным углом. Ее нельзя измерять и дугой меридиана, так как кривизна последнего является переменной величиной.

Географическая (геодезическая) долгота l - двугранный угол, заключенный между плоскостями начального меридиана и меридиана данной точки А. Долгота измеряется от начального меридиана к востоку и западу от 0 до 180° и называется соответственно

восточной (положительной) и западной (отрицательной).

 

Долгота, кроме угловых величин, может измеряться в единицах времени, необходимого Земле для того, чтобы повернуться вокруг своей оси на угол, который соответствует дуге, измеряющей долготу. При этом считают, что каждые 15° долготы соответствует 1 ч времени.

 

Сферическая система координат .

В этой системе координат Землю принимают за сферу (рис. 1.6). Это удобно для решения многих задач, так как возможно производить расчет по формулам сферической тригонометрии. В общем случае сферическая система координат отличается от геодезических и астрономических координат.

Сферическая широтаφ с - угол, заключенный между плоскостью экватора и направлением в данную точку А из центра земной сферы.

Сферическая широта может измеряться центральным углом или дугой меридиана от экватора в тех же пределах, что и географическая широта.

 

Сферическая долготаλ с - двугранный угол, заключенный между плоскостями начального меридиана и меридиана данной точки А.

 

Сферическая долгота может измеряться центральным углом или дугой параллели в тех же пределах, что и географическая долгота.

 

 

 

 

Ортодромическая система координат.

 

Эта система координат нашла широкое применение в современных устройствах счисления пути. В ортодромической системе координат одна из дуг большого круга (обычно совмещаемая с линией заданного пути), играет роль условного экватора.

Другая дуга большого круга, лежащая в плоскости перпендикулярной плоскости условного экватора (обычно это дуга, проходящая через исходный пункт маршрута (ИПМ), - играет роль условного начального меридиана (рис. 1.7)

 

 

Точка ИПМ служит началом координат, ось X совмещается с условным экватором и ориентируется в направлении полета, а ось Z - с условным начальным меридианом и ориентируется так, чтобы уклонение вправо от оси полета было положительным. Тогда координата X будет играть роль условной долготы, координата Z - роль условной широты.

 

Особенностью системы является то, что вблизи условного экватора условные меридианы и параллели образуют практически прямоугольную сетку, что позволяет при незначительных отклонениях от ортодромии не учитывать сферичность Земли и от решения задач на сфере переходить к решению задач на плоскости.

Важным преимуществом этой системы является возможность ее применения в любых районах земного шара. Ортодромическая система координат наиболее полно соответствует условиям применения гироскопических курсовых приборов, обеспечивающих полет по ортодромической линии пути.

Полярная система координат.

В этой системе координат положение точки на земном шаре определяется двумя координатами (рис. 1.8):

- азимутом А;

- горизонтальной дальностью ГД.

Си

 

Азимут указывает направление на воздушное судно относительно северного направления истинного меридиана, а горизонтальная дальность - расстояние на земной поверхности от радионавигационной точки или радиолокационного ориентира, положение которых известно, доместа ВС.

 

Северное направление меридиана в этой системе координат принято называть полярной осью, а фиксированную точку - полюсом.

 

Границы применимости полярной системы обуславливаются влиянием сферичности Земли на точность определения места ВС.

 

Для допустимых в практике аэронавигации погрешностей, рассматриваемую систему можно использовать в радиусе 300 - 400 км от фиксированной точки.

 

 

Вопросы 2 занятия:

 

1. Система счисления времени.

2. Виды времени.

3. Синхронизация хода часов. Сверка времени.

4. Определение моментов восхода и захода Солнца.

 

 

Система счисления времени.

 

За основные единицы счисления времени приняты астрономический год на широте тропиков (тропический год) и астрономические сутки.

 

Тропический год - промежуток времени между двумя последовательными прохождениями центра истинного Солнца через точку весеннего равноденствия.

 

Тропический год равен 365 сут. 5 ч 48 мин 46 с. Для удобства летоисчисления используется календарный год равный 365 суткам

и каждый четвертый год, високосный - 366 суток.

 

Сутки - промежуток времени, в течение которого Земля совершает полный оборот вокруг своей оси относительно какой-нибудь точки на небесной сфере.

В качестве таких точек принимают: точку весеннего равноденствия, центр истинного Солнца или центр среднего Солнца и различают соответственно: звездное, истинное солнечное и среднее солнечное время.

Звездные сутки - промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями точки весеннего равноденствия на одном и том же меридиане.

Однако в повседневной жизни пользоваться звездным временем неудобно потому, что начало звездных и солнечных суток не совпадает.

 

Это объясняется движением Земли по орбите, которое приводит к тому, что точка весеннего равноденствия обгоняет видимое положение солнца на небесной сфере на 3 мин 56 с в сутки, а за год на 24 ч.

 

Истинные солнечные сутки - промежуток времени между двумя последовательными нижними кульминациями центра истинного Солнца на одном и том же меридиане.

За начало истинных суток из практических соображений условились считать момент нижней кульминации центра истинного Солнца, т.е. момент средней полуночи. Однако, пользоваться истинным солнечным временем так же неудобно, как и звездным потому, что продолжительность истинных солнечных суток в разное время года различна. Это объясняется неравномерностью движения Солнца по эклиптике и наклоном эклиптики по отношению к небесному экватору.

Чтобы получить сутки одинаковой продолжительности, условились измерять время относительно среднего Солнца.

Среднее Солнце - условная точка на небесной сфере, которая движется равномерно по небесному экватору в том же направлении, в котором истинное Солнце движется по эклиптике, и совершает годичный оборот за то же время, что и истинное Солнце.

Средние солнечные сутки - промежуток времени между двумя последовательными нижними кульминациями среднего Солнца на одном и том же меридиане.

Продолжительность средних солнечных суток постоянна и равна средней продолжительности истинных солнечных суток за год. Началом средних солнечных суток принято считать полночь.

Среднее солнечное время положено в основу измерения времени в повседневной жизни.