НАВИГАЦИОННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПОЛЕТА
К основным навигационным элементам полета относятся две группы величин. Первая группа, характеризующая положение самолета в некоторый момент времени, включает координаты его местонахождения и высоту полета (которая является третьей координатой). Вторая группа навигационных элементов характеризует скорость и направление движения самолета.
Перемещение самолета относительно земной поверхности является следствием перемещения его относительно воздуха (относительное движение) и следствием перемещения вместе с воздушной массой относительно земли (переносное движение).
Скорость перемещения самолета относительно воздуха называется воздушной скоростью, а перемещение воздушной массы относительно земли называется ветром.
Для определения скорости и направления движения самолета относительно земли необходимо учитывать, что воздушная среда, окружающая землю, находится’ в непрерывном движении.
В каждый данный момент времени скорость полета относительно земли, именуемая путевой скоростью W, будет равна векторной сумме скорости перемещения самолета относительно воздуха (воздушная скорость V) и переносной скорости его движения_вместе с воздушной массой относительно земли (скорость ветра U):
W^V+U. (2.1)
Проекция векторного треугольника на горизонтальную плоскость называется навигационным треугольником скоростей
(рис. 2.3). Каждый из векторов этого треугольника, строго говоря,— величина непостоянная. Так, например, вектор ветра колеблется около некоторого среднего значения. Изменяется в некоторых пределах также вектор воздушной скорости, особенно в групповом полете. Отклонения этих векторов от их средних значений приводят к колебанию вектора путевой скорости.
Рис. 2.3. Навигационный треугольник скоростей и его элементы |
Перечислим элементы навигационного треугольника скоростей, приняв следующие обозначения (рис. 2.3);
V — воздушная скорость;
К— курс самолета;
U — скорость ветра;
й—направление ветра;
W — путевая скорость;
ПУ — путевой угол;
УС—угол сноса;
УС, —- аэродинамический угол сноса (скольжения)?
У В — угол ветра;
КУВ—курсовой угол ветра.
Точка О и курс К определяют положение навигационного треугольника относительно земной поверхности.
Курс отсчитывается в плоскости горизонта от некоторого начального меридиана до проекции на нее продольной оси самолета.
Под путевым углом понимается угол, заключенный между направлением соответствующего меридиана и вектором путевой скорости. Различают заданный путевой и фактический путевой углы.
Углом сноса называется угол, заключенный между вектором воздушной скорости и_вектором путевой скорости. Угол сноса отсчитывается от вектора V вправо (плюсовой) и влево (минусовой).
Угол между продольной осью самолета и вектором воздушной скорости называют аэродинамическим углом сноса (скольжения). При полете на вертолетах этот угол может достигать больших величин. Путевая и воздушная скорости, курс и путевой угол являются основными навигационными элементами второй группы, характеризующими скорость и направление движения самолета.
Для современных самолетов величина УСа невелика, и с ней в практике можно не считаться. Для определения’ направления вектора путевой скорости и ее модуля можно использовать следующие зависимости между указанными элементами навигационного треугольника скоростей (рис. 2.3):
ПУ = К + УС + УСа ж К + УС; УВ = 8 — ПУ;
КУВ = 8 — /С = УВ + УС.
Определив W как сторону косоугольного треугольника, получим
W2 = I/2 + £/2 + 2VU cos КУВ. (2.3)
Спроецировав векторы U и V на направление вектора It7, найдем
W == Иcos УС + Ucos УВ. (2.4)
По теореме синусов имеем:
sin УС — -^-эшУВ — -^г-sin КУВ. (2.5),
Запишем еще одну формулу для определения угла сноса, которая легко получается из прямоугольного треугольника ОКД:
+ f/sin КУВ
Tgy^— v + LfcosKyB ■
Необходимо отличать мгновенное значение навигационных элементов от их среднего значения. Мгновенные значения угла сноса, путевой скорости, курса, путевого угла и т. д. характеризуют ве: личину соответствующих навигационных элементов в некоторой точке траектории полета самолета, тогда как средняя величина навигационного элемента может быть отнесена к конечному отрезку времени полета или участку траектории.
Например, в интересах точного расчета полета для выхода на цель (очередной пункт) по месту и времени необходимо знать не мгновенные, а средние значения угла сноса и путевой скорости на оставшемся участке пути.
Знание- навигационных элементов позволяет осуществлять точный полет самолета по заданному маршруту и выход на цель.
Из определения самолетовождения следует, что ее основными задачами являются:
расчет наивыгоднейшей траектории и необходимых данных для полсти по ней;
ми иол псппс точного и безопасного полета по наивыгодней — 111 г й і рий» пірни, обеспечивающего выход на цель и аэродром по-
I illll. ll II ИЗ III ІЧСІІІІОС время.
J in v і їм in in и її решении указанных задач, требующих непрё — ры м и пі 11 imiii з in и р<* того управлении движением самолета, экипаж і атипичной і очної і ню должен знать:
где находится самолет и данный момент времени; куда необходимо лететь и дальнейшем;
какую при пом следует держать скорость, чтобы в заданные пупки, і (из цель, (продром поездки и т. д.) прибыть в назначенное нреми.
Отпет на первый вопрос исчерпывается указанием текущих координат местонахождения самолета и его высоты полета.
Outer на второй вопрос требует знания координат цели к необ — vo/ііімому моменту времени, а ответ на третий вопрос при известной скорости и направлении полета самолета может быть дан либо указанием требуемой скорости движения по ранее заданному маршруту, либо указанием новой линии заданного пути. В общем случае при перенацеливании может потребоваться одновременно ііімепенпе режима и маршрута полета. Следовательно, для успешною решения основных задач самолетовождения необходимо с требуемой точностью знать:
текущие координаты местонахождения самолета; высоту полета;
текущее значение вектора путевой скорости; момент времени, к которому эти данные относятся;
. координаты цели, в которую необходимо вывести самолет;
— заданное время выхода на цель.
Располагая в любой момент времени этими данными, экипаж может управлять движением самолета с соблюдением установленною времени выхода на цель.
Процесс самолетовождения обычно расчленяется на отдельные папы (частные задачи), последовательное решение которых обес — вает успешное выполнение полетного задания,
К таким частным задачам относятся:
*■— взлет;
— построение боевого порядка группы; выход на исходный пункт маршрута;
— выход на линию заданного пути;
—і контроль пути для оценки правильности, следования самолета по заданному маршруту;
исправление пути при уклонениях, и маневрирование для прибытия на цель в заданное время; , ‘* .“"7;
*** выход на цель;
— выход на исходный пункт обратного маршрута;
— выход на линию обратного пути;
—• контроль и исправление пути для следования по заданной траектории обратного полета;
— выход на аэродром посадки;
— роспуск группы;
— посадка.
В зависимости от характера полетного задания отдельные задачи могут отсутствовать, или может изменяться только очередность их решения. В некоторых условиях возникают дополнительные задачи, в частности маневрирование для преодоления системы противовоздушной обороны противника, размыкание группы перед пробиванием облаков, что возможно как при полете к цели, так и на обратном маршруте, и т. д.
Точность и надежность самолетовождения с соблюдением указанного порядка зависят главным образом от того, насколько точно в полете известны экипажу текущие координаты местонахождения самолета и вектор его путевой скорости.
Действительно, точное определение времени при наличии на борту самолета качественных часов никаких трудностей не представляет, тем более что сигналы точного времени передаются ежечасно.
Координаты цели определяются на земле либо еще до вылета, либо когда экипаж находится уже в воздухе; координаты цели или требуемый режим полета сообщаются на борт самолета по радио. Последнее наиболее характерно при полете на перехват воздушной цели, когда заданная точка является подвижной и ее координаты не могут быть известны заранее. В этом случае координаты цели определяются на земле и экипажу указываются требуемое направление, скорость и высота полета до момента самостоятельного обнаружения цели летчиком визуально или с помощью бортового радиолокационного прицела.
Заданное время выхода на цель назначается, как правило, заранее на основании т’актических соображений и расчета полета. Измерение высоты полета обеспечивается с помощью современных барометрических и радиовысотомеров.
Из краткого анализа необходимых условий видно, что навигационными задачами, решение которых связано с наибольшими трудностями, являются определение текущих координат местонахождения самолета и вектора путевой скорости. Поэтому наибольшее внимание в теории самолетовождения уделяется именно этим задачам, для решения которых имеется большое количество различных технических средств.