Основные элементы радиопеленгации.

Основными радионавигационными элементами при использо­вании радиокомпаса являются:

- курсовой угол радиостанции (КУР);

- отсчет радиокомпаса (ОРК);

- радиодевиация (Δ_р);

- пеленг радиостанции (ПР);

- пеленг самолета (ПС).

Курсовым углом радиостанции называется угол, заключенный между продольной осью ВС и действительным (ортодромическим) направлением на радиостанцию. Он отсчитывается от продольной оси ВС по ходу часовой стрелки до направле­ния на радиостанцию от 0 до 360° (рис. 2).

 

 

Рис. 2. Курсовой угол радиостанции.

 

Курсовой угол радиостанции определяется с помощью радио­компаса и отсчитывается по указателю курсовых углов. Зная ве­личину КУР, можно указать направление на радиостанцию отно­сительно продольной оси ВС. Так, например, если КУР=0°, то радиостанция находится впереди ВС; если КУР=180°— радиостанция позади ВС; если КУР=90° — радиостанция справа под углом 90° к продольной оси ВС (рис. 3).

 

 

 

Рис. 3. Некоторые значения КУР

 

Следует подчеркнуть, что КУР отсчитывается не от меридиана, а от продольной оси ВС, что показывает слово «курсовой» (ведь курс – это направление продольной оси ВС). Поэтому по величине КУР невозможно сказать, где находится радиостанция: к северу, к югу, западу, востоку от ВС. Можно только судить о том, находится ли она впереди, сзади, справа или слева от направления продольной оси ВС. А сама эта ось может быть направлена в любую сторону.

Если ВС пролетает мимо радиостанции, находящейся справа, то КУР этой радиостанции увеличивается, приближаясь к 180º. Если же радиостанция находится слева, то в полете ее КУР уменьшается, также стремясь к 180.

Если ВС поворачивает вправо, то КУР уменьшается, а если влево увеличивается независимо от того, с какой стороны находится радиостанция. При этом на сколько градусов увеличился курс, на столько же уменьшился КУР, и наоборот. Это одно из полезных правил аэронавигации: курс больше, КУР меньше.

Зная курсовой угол радиостанции и имея показания магнитно­го компаса, можно решать следующие задачи:

1) определять положение радиостанции по отношению к про­дольной оси ВС;

2) определять момент пролета контрольного ориентира или поворотного пункта маршрута;

3) определять момент выхода ВС на ЛЗП;

4) определять момент пролета радиостанции или ее траверза;

5) определять пеленг радиостанции и пеленг ВС;

6) осуществлять контроль за построением маневра при заходе на посадку в сложных метеоусловиях.

Отсчетом радиокомпаса(ОРК) - называется угол, заключенный между продольной осью ВС и измеренным с помощью радиокомпа­са направлением на радиостанцию (рис.4). Этот угол отсчиты­вается от продольной оси ВС до измеренного направления на радиостанцию от 0 до 360°.

 

 

 

Рис. 4. Отсчет радиокомпаса и радиодевиация.

 

У любого радиокомпаса имеются погрешности. Точно также как обычный магнитный компас показывает компасный курс, отличающийся от магнитного на величину девиации, так и радиокомпас на указателе показывает неточное значение КУР, называемое отсчетом радиокомпаса (ОРК). Разность КУР и ОРК называется радиодевиацией ΔР.

Радиодевиация — это угол, заключенный между измеренным с помощью радиокомпаса и действительным направлениями на ра­диостанцию (рис.4). Он отсчитывается от измеренного к действительному направлению на радиостанцию вправо со зна­ком плюс, а влево со знаком минус.

Радиодевиация является величиной переменной, как по знаку, так и по абсолютной величине и зависит от типа ВС, места установки рамочной антенны на ВС, а также от величины КУР.

Радиодевиация вызвана переотражением радиоволн от металлической конструкции ВС, в результате чего рамка радиокомпаса реагирует на результирующую напряженность электромагнитных волн – идущих от радиостанции и отраженных от фюзеляжа. Величина ΔР зависит от величины КУР, то есть от направления прихода радиоволн.

Многие АРК в своей конструкции имеют специальное устройство, компенсирующее радиодевиацию. Аналогично тому как это делается с магнитным компасом, радиодевиацию на ВС периодически списывают (заносят в таблицу рис. 5), полностью или частично компенсируют, а оставшуюся – заносят в график радиодевиации, размещаемый в кабине. Радиодевиация является систематической погрешностью радиокомпаса, поскольку она для данного экземпляра АРК является постоянной (но разной для каждого значения КУР).

 

 

Рис. 5. График остаточной радиодевиации.

 

Пилот, отсчитав по указателю АРК значение ОРК, определяет по графику соответствующую ему ΔР, и рассчитывает КУР:

КУР = ОРК + ΔР.

На практике значения ΔР величиной в 1-2º обычно не учитывают, поскольку случайная погрешность АРК все равно значительно больше.

В некоторых случаях АРК подвержен дополнительным, порой довольно значительным, погрешностям. Пилот не может знать их величину и, тем более, компенсировать данные погрешности, но он должен знать о их возможном наличии, чтобы учитывать это при решении навигационных задач.

«Горный эффект» возникает при полетах над рельефом в горной местности на относительно небольшой высоте (до 1500-2000 м над рельефом), особенно, если полет выполняется между радиостанцией и близко расположенным (до 10-15 км) горным хребтом. Он возникает из-за того, что электромагнитная волна огибает горные хребты и частично от них отражается. При этом искажается фронт волны, что приводит к погрешности измерения КУР до 8-10º.

«Береговой эффект» возникает при переходе электромагнитной волны с суши на море, когда радиостанция находится на суше, а ВС над морем. Если направление на радиостанцию составляет с береговой линией угол менее 20º, а расстояние до нее невелико, радиоволна преломляется, что может вызвать погрешность КУР до 5-7º.

«Ночной эффект» (поляризационная ошибка) возникает чаще не ночью, а в сумерках, если удаление до радиостанции более 100-150 км. Его причиной является отражение волны от ионизированных слоев атмосферы. Погрешность измерения КУР в этом случае в среднем составляет 8-10º, но может достигать 20-30º, а в отдельных случаях и 60-80º. Очевидно, что в этом случае использовать АРК просто невозможно. Для уменьшения влияния ночного эффекта следует выбирать близкорасположенные более мощные радиостанции с возможно большей длиной волны.

Кроме перечисленных эффектов погрешность измерения КУР может быть вызвана электростатическими помехами при полете в условиях высокой электризации атмосферы, что часто бывает вблизи зон грозовой деятельности. В этом случае могут возникнуть значительные колебания стрелки АРК, что затрудняет отсчет показаний.

Пеленгом радиостанции называется угол, заключенный меж­ду северным направлением меридиана, проходящего через ВС, и действительным направлением на радиостанцию. Отсчиты­вается он от северного направления меридиана по ходу часовой стрелки до направления на радиостанцию от 0 до 360°. Пеленг на­зывается магнитным, если отсчет ведется от магнитного мери­диана (рис. 6) и истинным, если отсчет ведется от истинного меридиана.

Тот факт, что сам по себе КУР не является навигационным параметром, ограничивает возможности его применения для навигации.

Но с помощью КУР можно определить пеленг радиостанции, который является навигационным параметром и может быть использован для определения местоположения ВС. для определения пеленга необходимо знать курс ВС. Часто используется магнитный курс, измеренный магнитным компасом (курсовой системой).

Курс отсчитывается от меридиана до продольной оси ВС, а КУР – от продольной оси до направления на радиостанции. Очевидно, что сумма этих двух углов дает пеленг радиостанции.

Пеленг может быть магнитным (МПР), истинным (ИПР), ортодромическим (ОПР) в зависимости от направления, принятого за начало отсчета. Очевидно, что аналогичные соотношения можно записать и для пеленгов, отсчитанных от других направлений начала отсчета (истинного или опорного меридианов).

Пеленги радиостанции рассчитываются по формулам:

 

ИПР = ИК + КУР;  МПР = МК + КУР; МПР = КК + (± Δ_к) + КУР;

ОПР = ОК + КУР.

Рис. 6. Магнитный пеленг радиостанции и магнитный пеленг самолета (ВС).

Пеленгом самолета (ВС) - называется угол, заключенный между се­верным направлением меридиана, проходящего через радиостан­цию, и ортодромическим направлением на ВС. Отсчитывает­ся от северного направления меридиана по ходу часовой стрелки от 0 до 360°. Пеленг самолета (ВС) называется истинным, если от­ечет ведется от истинного меридиана, и магнитным, если от­счет ведется от магнитного меридиана

(рис. 6).

Если считать, что меридианы самолета (ВС) и радиостанции параллельны, то нетрудно рассчитать и пеленг самолета (ВС), например МПС. Ведь пеленг радиостанции – это направление «туда», а пеленг самолета (ВС) – это направление «обратно». И если они отсчитываются от одинакового направления отсчета, то различаются ровно на 180º.

 

ИПС = ИК + КУР ± 180°;   ИПС = МПС + (±Δ_м);

МПС = МПР ± 180^о = МК + КУР ± 180^о; МПС = КК + (±Δ_к) + КУР ± 180^о;

При КУР=180° магнитный пеленг самолета (ВС) МПС = МК. Указанные формулы для расчета ИПС используются в том случае, когда разность между долготой радиостанции и долготой самолета (ВС) менее 2°. Такое допущение во многих случаях допустимо, поскольку расстояние между радиостанцией и самолетом (ВС) невелико, в средних широтах угол схождения меридианов невелик и магнитное склонение различается незначительно. Если эта разность составляет 2° и более, то при расчете ИПС необходимо учитывать поправку на угол схож­дения меридианов.

 

Рис. 7. Отсчет показаний на указателе курса (УГР).

 

На комбинированных указателях курса значение КУР снимается по острому концу стрелки АРК по внешней шкале. МК снимается против треугольного индекса. МПР снимается по острому концу стрелки АРК по внутренней шкале. МПС снимается по тупому концу стрелки АРК по внутренней шкале прибора (рис. 7).

Поправка на угол схождения меридианов (σ).

Как известно, на картах конической и поликонической проек­ций, применяемых для целей радиопеленгации, меридианы непа­раллельны между собой.

Поправкой σ на схождение меридианов - назы­вается угол, заключенный между северным направлением истин­ного меридиана радиостанции и северным направлением истинного меридиана (ВС), перенесенного в точку радиостанции парал­лельно самому себе (рис. 12.7). Поправка отсчитывается от мери­диана радиостанции до меридиана ВС, вправо со зна­ком плюс и влево со знаком минус.

 

σ = (λ_р — λ _c) sin φ _{c р},

 

 

где λ_р — долгота радиостанции; λ_с — долгота ВС; φ_cр — средняя широта листа карты. Для средних широт sin φ_cр=0,8. Поэтому

σ = (λ_р-λ_с) · 0,8.

При определении поправки следует знать, что для широт 40— 50° sin φ_cр=0,7; для широт 50—60° sin φ_cр=0,8 и для широт 60— 70° sin φ_cр=0,9.

В практике поправку σ обычно рассчитывают на НЛ-10М (рис. 12.8).

Поправка на угол вхождения меридианов учитывается при расчете ИПС, предназначенного дляпрокладки на карте. Долготы радиостанции и ВС при этом берут приближенно, округляя до целого градуса.

Поправка учитывается по следующим правилам:

1) если радиостанция расположена восточнее са­молета (ВС), то поправка бе­рется со знаком плюс;

2) если радиостанция расположена западнее са­молета (ВС), то поправка берет­ся со знаком минус.

ИПС для прокладки на карте с учетом поправ­ки на угол схождения ме­ридианов рассчитывается по формуле:

 

ИПС = КК + (± Δ_к) + (±Δ_м) + КУР ± 180° + (± σ)

ИПС = МПС + (±Δ_м) + (± σ)

 

Понятие о линиях положения.

Линия положения – геометрическое место точек на земной поверхностис одинаковым значением навигационного параметра.

В навигации чаще всего используются навигационные параметры, которые являются геометрическими величинами, то есть расстояниями, углами и пр. В этом случае каждому виду навигационного параметра соответствует своя геометрическая форма линии положения.

Рассмотрим те навигационные параметры и соответствующие им линии положения, которые в настоящее время применяются в навигации.

1. Навигационный параметр – горизонтальная дальность D. Под горизонтальной дальностью (далее будем называть ее просто дальностью) понимается кратчайшее расстояние от произвольной точки (места ВС) до некоторой фиксированной точки (радиомаяка) на поверхности Земли. Этому параметру соответствует линия положения, называемая линией равных расстояний (ЛРР). Каждому численному значению дальности соответствует своя ЛРР. Все они являются окружностями с общим центром в точке расположения радиомаяка, образуя семейство ЛРР для данного радиомаяка.

2. Навигационный параметр – пеленг самолета ПС. Напомним, что пеленг самолета (ВС) – это угол, заключенный между северным направлением меридиана, проходящего через радиостанцию, и направлением на самолет. Параметру «пеленг самолета» соответствует линия положения, называемая линией равных пеленгов самолета (ЛРПС).

Когда мы говорим о направлении от радиостанции на самолет (ВС), мы имеем в виду, конечно, направление по линии кратчайшего расстояния, а не по какой-то извилистой кривой. На плоскости линией кратчайшего расстояния является прямая линия, а на сфере – это дуга большого круга. В какой бы точке этой линии ни находился самолет (ВС), пеленг на него от данной радиостанции будет один и тот же. Следовательно, ЛРПС имеет форму ортодромии (дуги большого круга), рис. 8.

 

 

Рис. 9. Линия равных пеленгов самолета на плоскости и на сфере.

 

3. Навигационный параметр – пеленг радиостанции ПР. Пеленг радиостанции (радиомаяка) – это угол, заключенный между северным направлением меридиана, проходящего через самолет (ВС) и направлением на радиомаяк. Линия положения, в каждой точке которой значение пеленга данной радиостанции является одинаковым, называется линией равных пеленгов радиостанции (ЛРПР), рис.10.

 

 

Рис. 10. Линия равных пеленгов радиостанции.

 

Различие между ЛРПР и ЛРПС объясняется наличием угла схождения меридианов δсх радиостанции и самолета (ВС). Чем он меньше, тем ближе друг к другу проходят ЛРПР и ортодромическая ЛРПС.