| |
угловой ориентации. Основной системой отсчёта является инерциальная (галилеева)
система координат O{{???}} с началом в центре Земли (см. рис.). По сигналам
акселерометров и гироскопов реализуется (физически или аналитически) связанная
с летательным аппаратом горизонтированная (плоскость XY совпадает с плоскостью
местного горизонта) система координат (сопровождающий трехгранник) Cxyz, в
которой решается основное уравнение инерциальной навигации:
{{формула}}
где f — вектор ускорения, измеряемый акселерометрами, g(r) — вектор
напряжённости поля тяготения Земли, r — радиус-вектор летательного аппарата.
Взаимное расположение систем координат O{{???}} и Cxyz однозначно определяется
широтой {{?}} и долготой {{?}} местоположения летательного аппарата. Контур
ориентации сопровождающего трёхгранника по местной вертикали представляет собой
динамическую систему, не зависимую от закона движения летательного аппарата.
Для решения уравнения должны быть заданы начальные условия r и dr/dt при t =
t0 и выполнена начальная выставка (начальная ориентация сопровождающего
трёхгранника в горизонте и азимуте).
И. с. н. состоят из блока чувствительных элементов (акселерометры и гироскопы),
вычислителя, пульта управления и устройств ввода начальных условий, ввода и
вывода информации. Различают И. с н. по точности (прецизионные и средний класса
точности), способу установки чувствительных. элементов (платформенные и
бесплатформенные), использованию внешней корректирующей информации
(корректируемые и автономные).
Лучшие образцы прецизионных И. с. н. имеют погрешности 0,2—0,5 км за 1 ч
полёта; И. с. н. среднего класса — 1—2 км за 1 ч. У автономных И. с. н.
погрешности их элементов приводят к нарастающим со временем погрешностям
координат, поэтому на летательных аппаратах с большой продолжительностью полёта
применяются корректируемые системы. Средствами коррекции могут быть
доплеровский измеритель скорости, средства ближней и дальней радионавигации,
астрокорректоры, спутниковые системы навигации, радиолокационные станции.
Основными источниками погрешностей И. с. н. являются погрешности акселерометров,
некомпексируемые дрейфы гироскопов и погрешности начальной выставки в азимуте.
Благодаря автономности, помехоустойчивости и скрытности работы И. с. н.
являются основным навигационным средством на многих летательных аппаратах.
Лит.: Андреев В. Д., Теория инерциальной навигации, М., 1967; Ишлинский А. Ю.,
Классическая механика и силы инерции, М., 1987.
В. И. Сотников.
Инерциальная система координат.
инерционная нагрузка — нагрузка, действующая на какою-либо часть летательного
аппарата от массовых сил; возникает при наличии приращения перегрузки
{{?}}n{{?}}0. Инерционная сила l, действующая на массу ml, определяется по
формуле l = mig-ni, где g — ускорение свободного падения (см. Нагрузки на
летательный аппарат).
инерционное взаимодействие продольного и бокового движений самолёта —
проявляется при пространственных манёврах, сопровождающихся энергичным
вращением относительно продольной оси. Наиболее значительно И. в. у
сверхзвуковых самолётов, имеющих большие различия в значениях главных моментов
инерции (вытянутый эллипсоид инерции). С ростом скорости крена И. в. приводит к
изменению параметров продольного движения и бокового движения, а также к
возникновению влияния продольного управления на рыскание и путевого управления
на движение по тангажу. При пространственном движении установившееся вращение
самолёта происходит относительно оси, практически совпадающей с вектором
скорости полета. Причиной И. в. являются инерционные моменты, действующие на
самолет при его вращении. Эти моменты стремятся опрокинуть самолёт относительно
скорости V. На рисунке схематически изображено вращение самолёта и действие
инерционного и аэродинамических моментов (предполагается, что скольжение
отсутствует). Для малых узлов атаки ее эти моменты можно считать линейно
зависящими от ?, так что суммарный момент Mz{{?}}, действующий на самолёт,
можно представить следующим образом: Mz{{?}} = Mzаэр + Mzин = [m?zqSbA +
(Iy-Ix){{?}}2x]{{?}}, где Mzаэр, Mzин — аэродинамический и инерционный моменты;
Iy,, Ix — моменты инерции самолёта относительно продольной x и нормальной y
осей; S, bA — площадь и средняя аэродинамическая хорда крыла;
m{{?}}z —производная коэффициент аэродинамического момента тангажа по углу
атаки; {{?}}x — скорость крена; q — скоростной напор. Из условия
дMz{{?}}/д{{?}} = 0 можно оценить критическую скорость крена, при которой
происходит потеря устойчивости движения самолёта по тангажу:
{{формула}}
Аналогичная оценка получается и для критической скорости крена, при которой
происходит потеря устойчивости движения по рысканию:
{{формула}}
где lz — момент инерции самолёта относительно поперечной оси z, l — размах
крыла, m{{?}}y — производная коэффициента аэродинамического момента рыскания по
углу скольжения. Эти приближённые соотношения не учитывают действия части
аэродинамических моментов Mzаэр, обусловленных вращением (так называемых
демпфирующих моментов), а также гироскопического момента вращающегося ротора
двигателя. Демпфирующие аэродинамические моменты могут существенно изменить
критические скорости {{??}}, {{??}} и даже привести к их исчезновению (см.
Аэродинамическое демпфирование). Гироскопический момент изменяет критические
скорости незначительно. Скорость крена, при достижении которой самолёт
оказывается на границе устойчивости, находится вблизи критических скоростей
{{??}}, {{??}}. При этом в зависимости от типа маневра характер потери
|
|