Погрешности магнитного компаса

Назначение магнитного компаса — определение магнит­ного курса самолета у_м, т. е. угла между горизонтальной составля­ющей магнитного поля Земли и продольной осью самолета. В усло­виях реального полета магнитные компасы неизбежно подверга­ются различного рода воздействиям, например, магнитным, уско­рительным и т. д., которые вызывают его погрешности.

(7.1)

Разница между действительным магнитным курсом γ_м и пока­занием компаса (компасный курс) γ_к называется суммарной деви­ацией δ₂. Магнитный курс определяется соотношением

Рассмотрим основные причины, вызывающие суммарную девиацию магнитного компаса.

Магнитная девиация. Магнитная система компаса реаги­рует на окружающее магнитное поле, которое в общем случае является результирующим магнитных полей Земли и источников магнетизма самолета, например, стальных масс, электрических источников, радиосистем и т. д. Поэтому магнитная система уста­навливается не по направлению магнитного меридиана, а имеет некоторую погрешность δ_м, называемую магнитной девиацией.

Теория магнитной девиации и ее применение для практических: целей разработана довольно полно. Глубокое и всестороннее исследование этого вопроса было дано академиком А. Н. Крыловым.

Остановимся только на основных вопросах этой теории. Девиация магнитного компаса определяется экспериментально при выполнении девиационных работ. Однако для оценки характера девиации весьма важно про­извести некоторые расчеты, ко­торые удобнее выполнить по при­ближенным формулам девиации.

Различают девиацию трех ви­дов: постоянную δ₁, полукруговую δ₂, и четвертную δ₃. Суммарная магнитная деви­ация

(7.2)

Постоянная девиация δ₁ оп­ределяется главным образом не­точной установкой компаса на са­молете. Эту девиацию принято обозначать δ₁=A Коэффициент постоянной девиации А представ­ лен прямой линией на графике девиации (рис.7.2),выражающем зависимость девиации от магнит­ного курса.

Величина δ₂ представляет собой девиацию, вызванную:

1) твердым в магнитном отношении железом, т. е. железом, которое, будучи однажды намагниченным, сохраняет постоянными свои магнитные свойства;

2) постоянными магнитными полями от различных электрических источников, не меняющих свои направ­ления при повороте самолета.

Девиация δ₃, обусловлена мягким в маг­нитном отношении железом. Известно, что мягкое железо намаг­ничивается полем Земли, причем направление магнитной оси в железе в общем случае не совпадает с направлением намагничи­вающего поля.

Магнитная девиация на летательных аппаратах устраняется на горизонтальных площадках, удаленных не менее чем на 100 м от стоянок самолетов, аэродромных сооружений, бетонированных, взлетно-посадочных полос, армированных железом, электрических сетей и т. д.

Устранение девиации должно проводиться при включенном электрорадиооборудовании, которое в полете большую часть времени работает. Самолет разворачивается на соответствующий магнитный курс, контролируемый специальным девиационным пелен­гатором, устройством, позволяющим точно установить самолет па заданный магнитный курс. Девиация определяется как разность между магнитным и компасным курсом

Девиация магнитного компаса типа КИ-13 (см. рис. 6.2) устра­няется девиационным прибором, представляющим собой устройст­во (рис. 6. 7) с двумя постоянными магнитами, взаимное положе­ние которых изменяется как относительно друг друга, так и относительно магнитной системы компаса. Поворачивая валики 2, меняют результирующее магнитное поле магнитов 1 и тем самым компенсируют магнитное поле самолета. Девиационный прибор позволяет устранить полукруговую девиацию, после чего снимается график остаточной, т. е. не устраненной девиации. Этим графиком, экипаж пользуется в полете для внесения поправок в показания компаса.

Креновая погрешность, или креновая девиация компаса. Она возникает при кренах самолета, при наборе вы­соты или снижении в результате изменения положения деталей самолета, обладающих магнитными свойствами, относительно маг­нитной системы компаса, которая при эволюциях самолета стремится сохранить свое горизонтальное положение. Изменение поло­жения магнитных масс относительно подвижной системы компаса приводит к изменению магнитных сил, действующих на компас, и создает дополнительную Кроме этого, при кренах самолета на магнитную систему ока­зывает влияние вертикальная составляющая земного магнетиз­ма Z.

Пусть самолет летит горизонтально, и его продольная ось Ох совпадает с направлением магнитного меридиана (рис. 7.4). При этом вертикальная составляющая магнитного поля Земли Z не оказывает влияния на движение магнитной системы, так как она направлена по оси компаса. Самолет при развороте получает не­который угол крена γ, в результате чего вектор Z уже не совпадает по направлению с осью подвеса магнитной системы на некоторый угол α, так как магнитная система все же получит наклон при ви­раже. Следовательно, как видно из рис. 7.4, на магнитную систему будет действовать равнодействующая от горизонтальной составля­ющей магнитного поля Земли Н и проекции вертикальной состав­ляющей Z на плоскость Z sin α, в которой находятся магниты, что приведет к ошибке δ_п в показаниях компаса. Эта ошибка зависит от магнитного курса самолета, географической широты места (от широты места зависит отношение горизонтальной и вертикальной составляющих напряженности магнитного поля) и от крена само­лета. Креновая погрешность может достигать значительных величин.

Инерционная девиация возникает вследствие действия ускорений на картушку, «южный» конец которой утяжелен для поддержания магнитной системы в горизонтальном положении.

Под действием периодических возмущений, например, при полете в болтанку, возникают инерционные силы, заставляющие магнитную систему колебаться относительно указывающего индекса, что затрудняет отсчет показаний. Кроме того, при не координированном вираже или при изменении скорости полета инерционные силы заставляют магнитную систему двигаться при отсутствии раз­ворота самолета.

Погрешность от увлечения картушки возникает при развороте самолета, когда жидкость, заполняющая кожух компаса, вследствие трения о стенки вращается вместе с самолетом и увле­кает за собой картушку компаса. После виража картушка возвра­щается в свое прежнее положение по отношению к магнитному меридиану, на это уходит до 30 с. До истечения этого времени от­считывать показания не следует.

Погрешность от трения возникает за счет того, что вра­щающийся магнитный момент при малых углах отклонения маг­нитной системы компаса от магнитного меридиана невелик и соизмерим с моментом трения в опоре подпятника компаса. Уравнение равновесия для этого случая можно записать в виде

(7.3)

где k — коэффициент трения в опоре компаса; θ— остаточный вес ■магнитной системы.