| |
цели.
навигационные системы координат — системы координат, в которых определяются
навигационные параметры (координаты, скорости, курсовые углы и др.),
характеризующие ориентацию и движение летательного аппарата относительно
поверхности Земли. Основными Н. с. к., в которых осуществляется решение задач
навигации летательного аппарата, являются геоцентрическая сферическая
ортодромическая и географическая системы координат (рис. 1). Местоположение
летательного аппарата в этих Н. с. к. определяется широтой ({{?}} —
географическая, ? — ортодромическая), долготой ({{?}} — географическая, ? —
ортодромическая) и высотой полёта (H — в географической; в ортодромической — H
или длиной радиуса-вектора R). Обе системы относятся к классу
планетоцентрических (геоцентрических) систем координат (географическая —
условно). В качестве вспомогательных используются геоцентрическая и
гравитационная (условно) Н. с. к., отличающиеся от географической направлением
вертикали и, следовательно, широтой (рис. 2), а также геоцентрические
прямоугольные системы координат. Системы небесных координат (горизонтальная и
экваториальная), также относящиеся к классу геоцентрических систем координат,
используются в астронавигации и при построении астронавигационных систем (рис.
3). При решении задач навигации в навигационных комплексах, инерциальных
системах навигации и других используются горизонтальные системы координат,
основная плоскость отсчёта в которых горизонтальная, перпендикулярная к
соответствующей вертикали. Сопровождающие трёхграники OX'gY'gZ'g, OX'Y'Z',
OX''gY''gZ''g называют соответственно названиям Н. с. к. — геоцентрическим,
географическим и гравитационным. Эти Н. с. к. относятся к классу геотопических
(топоцентрических) систем координат. К этому же классу относятся прямоугольные
правые системы координат (стартовая, в районе цели, аэродрома и др.),
используемые для решения задач навигации и управления, а также ряд систем
координат, связанных с приборами и системами пилотажно-навигационного
оборудования. Примером являются позиционные системы координат (полярные,
гиперболические и др.), используемые в радионавигации.
Н. с. к. применяются при построении навигационных систем и комплексов; при
создании алгоритмов, реализуемых в навигационный ЭВМ и обеспечивающих решение
задач навигации и самолётовождения; при выдаче информации экипажу.
Лит.: Воробьев Л. М., Астрономическая навигация летательных аппаратов. М.,
1968; Механика полета, М., 1969; Аэромеханика самолета, под ред. А. Ф.
Бочкарева, М., 1977; Бромберг П. В. Теория инерциальных систем навигации.
Е. Г. Харин.
Рис. 1. Системы координат, связанные с Землёй; O0X0Y0Z0 — геоцентрическая
прямоугольная система координат (вспомогательная); OXgYgZg — сопровождающий
географический трёхгранник (горизонтальная система координат). Географическая
система координат определяется на сфероиде меридианами и параллелями.
Координаты летательного аппарата в ней: {{?}} — широта, {{?}} — долгота, H —
высота полета, 1 — нулевой Гринвичский меридиан; 2 — меридиан, приходящий через
точку O (положение летательного аппарата на H — эллипсоиде); 3 — экватор; 4 —
ортодромия (дуга большого круга); 5 — географическая параллель; PN —
географический северный полюс; PS — географический южный полюс; P0 — северный
полюс ортодромии; O0X00Y00Z00 — геоцентрическая прямоугольная система координат,
оси O0X00 и O0Y00 в плоскости ортодромии, O0Xg0Yg0Zg0 — сопровождающий
ортодромический трёхгранник: ? — широта, ? — долгота.
Рис. 2. Виды широт: {{?}} — географическая; {{?'}} — геоцентрическая; {{?''}} —
гравитационная; g' — вектор гравитационного ускорения; {{?}}g — вектор
центробежного ускорения; g = g' + {{?}}g — вектор ускорения силы тяжести
(направлен по нормали к геоиду); r — радиус-вектор земного эллипсоида.
Рис. 3. Системы небесных координат: а — горизонтальная; б — экваториальная; Z —
зенит; Z' — надир; ZZ' — отвесная линия; P — северный полюс мира; P' — южный
полюс мира; PP' — ось мира (совпадает с осью вращения Земли); PZP'Z' — небесный
меридиан или меридиан наблюдателя (большой круг небесной сферы); NESW —
истинный горизонт; N и S — точки севера и юга; E и W — точки востока и запада;
NS — полуденная линия; QEQ'W — небесный экватор; C — светило; qq' — суточная
параллель светила. Координаты светила в горизонтальной системе координат: A —
азимут светила (дуга NB); h — высота светила (дуга BC) или z —зенитное
расстояние светила (дуга вертикали светила ZC). Координаты светила в
экваториальной системе координат: o — прямое восхождение светила (дуга {{?}}D,
где {{?}} — точка весеннего равноденствия) или l — местный часовой угол
светила; {{?}} — склонение светила (дуга DC) или p — полярное расстояние (дуга
PC).
навигация летательных аппаратов, аэронавигация (от греческого a{{e}}r — воздух
и латинского navigatio — мореплавание), — наука о методах и средствах вождения
летательных аппаратов из одной точки пространства в другую по траекториям,
обусловленным характером задачи и условиями её выполнения. Для решения задач Н.
необходимо знать следующие группы навигационных параметров; текущие значения
параметров — местоположение летательного аппарата (широта {{?}}с, долгота
{{?}}с), высоту h и её производную h, курс {{?}} и вектор путевой скорости Vп;
заданные значения параметров, определяющие программу полёта; отклонения
фактических значений от заданных.
В наиболее общем случае с целью определения этих параметров на борту
летательного аппарата выполняются: построение системы координат, измерение
первичных параметров в этой системе и привязка её к одной из систем координат,
связанных с Землёй; построение модели информационного поля, реализующей связь
измеряемых параметров с навигационными; построение модели геометрической формы
|
|