Системы пилотирования судном

gpwsmode2 Статьи

gpwsmode2-4048833

АВТОПИЛО́Т (от авто. и франц. pilote; от ср. -век. греч. πηδώτης – рулевой, кормчий), система устройств и программно-аппаратный комплекс для автоматического управления транспортным средством по определённой, заданной ему траектории. Для летательных аппаратов (самолёт, вертолёт) с целью сохранения заданного режима полёта авиационный А. обеспечивает автоматическую стабилизацию угловых (тангаж, крен, рыскание) и курсовых (высота, скорость, направление) параметров движения летательного аппарата (ЛА), а также заданную траекторию полёта (заход на посадку, посадка); при директорном управлении формирует командные сигналы, отслеживаемые (выполняемые) пилотом. Действие А. основано на принципе обратной связи: А. формирует управляющие сигналы на основе рассогласования текущих значений стабилизируемых параметров с их заданными значениями. включает в себя пульт задания режимов полёта; датчики, определяющие текущее положение ЛА в пространстве; устройства, формирующие управляющие сигналы; исполнительные рулевые машинки, или сервоприводы. Например, во время полёта самолёта в автоматическом режиме при отклонении какого-либо контролируемого параметра от заданного значения приводятся в действие аэродинамические органы управления самолётом (рули направления и высоты), восстанавливающие заданный режим полёта. Первый А. с гироскопическими датчиками создал Э. Сперри (США) в 1912–14; он обеспечивал автоматическое удержание курса полёта и стабилизацию крена. Первый отечественный А. разработан в 1932. В 1947 самолёт C-54 ВВС США совершил трансатлантический перелёт полностью под управлением А. (включая взлёт и посадку).

В современной авиации более глубокое развитие автоматизации полёта получили системы автоматического управления (САУ) или автоматическая бортовая система управления (АБСУ) и более сложные структурированные комплексы. В них интегрированы системы управления самолётом, двигателем, вооружением, шасси и т. САУ, помимо стабилизации самолёта в пространстве и на маршруте, позволяет также реализовать программное управление на различных этапах полёта. Наиболее сложные системы автоматического управления берут на себя значительную часть функций по управлению самолётом в «штурвальном режиме», делая управление для лётчика лёгким и единообразным, уменьшают болтанку, предотвращая сносы, скольжения, выходы на критические режимы полёта и даже запрещая или игнорируя некоторые действия лётчика. Всё чаще в кабинах современных самолётов применяются боковые ручки управления.

Знаковым событием был автоматический полёт 15. 1988 и особенно посадка из космоса на аэродром «Юбилейный» (Байконур) воздушно-космического корабля-ракетоплана «Буран» (советской многоразовой транспортной космической системы «Энергия-Буран»). Разработанный Московским опытно-конструкторским бюро «Марс» (МОКБ «Марс» – разработчик бортовых систем автоматического управления и навигации авиационными и космическими летательными аппаратами) автопилот обеспечил спуск с высоты 20 км до посадки, включая пробег по взлётно-посадочной полосе и остановку. При посадке, на высоте около 11 км, получив с наземной станции информацию о погодных условиях, АБСУ «Бурана» приняла решение совершить разворот на 180°, чтобы ещё больше погасить скорость и зайти на посадку по новой траектории. Этой разработке предшествовал опыт выполнения Лунной программы: мягкая посадка автоматической станции «Луна-9» на поверхность Луны 31. 1966; доставка на Землю лунного грунта 24. 1970 советской автоматической межпланетной станцией (АМС) «Луной-16»; запуск (10. 1970) и высадка на поверхность Луны (17. 1970) АМС «Луна-17», с планетоходом «Луноход-1» на борту.

используется также для управления транспортными средствами, движущимися по рельсовым путям. Понятие «автопилот» (иногда в жаргонной форме) включает в себя, помимо классического авиационного А. , также и системы автоматического пилотирования вождения или управления всевозможными шагающими, колёсными, плавающими или крылатыми машинами (роботами), системы автоматического управления автомобилем в условиях шоссе. Примером канала автоматического управления автомобилем может служить система стабилизации текущей скорости движения, известная как «круиз-контроль» (устройство, поддерживающее постоянную скорость автомобиля, автоматически прибавляя газ при снижении скорости движения и уменьшая при её увеличении без участия водителя). Современный автопилот позволяет автоматизировать все этапы полёта или движения другого транспортного средства.

Происшествия, связанные со срабатыванием GPWSПравить

Существует подробный перечень процедур, которые должны выполняться обоими пилотами параллельно в случае срабатывания предупреждения системы GPWS или EGPWS. Однако в некоторых случаях пилоты оказываются не в состоянии выполнить инструкции, что приводило к трагическим последствиям: в большинстве случаев пилоты не успели выполнить все нужные указания.

Примеры ответчиковПравить

  • ГОСТ 21800-89 Системы вторичной радиолокации для управления воздушным движением. Общие технические требования
  • ГОСТ 25620-83 Системы вторичной радиолокации для управления воздушным движением. Методы измерений основных параметров
  • STANAG 4193 Technical Characteristics of IFF Mk XA and Mk XII Interrogators and Transponders (стандарт NATO)
  • ICAO Annex 10 Volume 4 Surveillance Radar and Collision Avoidance System
  • ARINC 718 ATC Transponder

Принцип работыПравить

Антенная система КРМ представляет собой многоэлементную антенную решётку, состоящую из линейного ряда направленных антенн метрового диапазона частот с горизонтальной поляризацией. Для расширения рабочего сектора радиомаяка до углов ±35° часто используется дополнительная антенная решётка. Диапазон рабочих частот КРМ 108—112 МГц (используется 40-канальная сетка частот, где каждой частоте КРМ поставлена в соответствие определённая частота ГРМ). КРМ размещают за пределами взлётно-посадочной полосы на продолжении её осевой линии. Его антенная система формирует в пространстве одновременно две горизонтальные диаграммы излучения. Первая диаграмма имеет один широкий лепесток, направленный вдоль осевой линии, в котором несущая частота промодулирована по амплитуде суммой сигналов с частотой 90 и 150 Гц. Вторая диаграмма имеет два узких противофазных лепестка по левую и правую сторону от осевой линии, в которых радиочастота промодулирована по амплитуде разностью сигналов с частотой 90 и 150 Гц, а несущая подавлена. В результате сложения сигнал распределяется в пространстве таким образом, что при полёте вдоль осевой линии глубина модуляции сигналов 90 и 150 Гц одинакова, а значит разность глубин модуляции (РГМ) равна нулю. При отклонении от осевой линии глубина модуляции сигнала одной частоты растёт, а другой — падает, следовательно, РГМ увеличивается в положительную или отрицательную сторону. При этом сумма глубин модуляции (СГМ) в зоне действия маяка поддерживается на постоянном уровне. Бортовое пилотажно-навигационное оборудование измеряет величину РГМ, определяя сторону и угол отклонения воздушного судна от посадочного курса.

Антенная система ГРМ представляет собой в простейшем случае решётку из двух разнесенных по высоте направленных антенн дециметрового диапазона с горизонтальной поляризацией (решётка «0»). Диапазон рабочих частот ГРМ 329—335 МГц. ГРМ размещают со стороны, противоположной участку застройки и рулёжным дорожкам, на расстоянии 120—180 м от оси ВПП напротив зоны приземления. Удаление ГРМ от порога ВПП определяется таким образом, чтобы при заданном угле наклона глиссады опорная точка (точка над торцом ВПП, через которую проходит прямолинейная часть глиссады) находилась на высоте 15±3 м для радиомаячных систем посадки I и II категории и 15+3−0 м для систем III категории. Диаграмма направленности антенной системы ГРМ формируется в результате отражения радиоволн от поверхности земли, поэтому к чистоте зоны, непосредственно прилегающей к антенной системе ГРМ, предъявляются особые требования. Чтобы уменьшить влияние неровностей подстилающей поверхности на диаграмму направленности, а, следовательно, и искривления линии глиссады, используется антенная решётка из трёх вертикально разнесенных антенн (решётка «M»). Она обеспечивает пониженную мощность излучения под малыми углами к горизонту. ГРМ использует тот же принцип работы, что и КРМ. Его антенная система формирует в пространстве одновременно две вертикальных диаграммы излучения, с одним широким лепестком и с двумя узкими — выше и ниже плоскости глиссады (плоскости нулевого значения РГМ). Пересечение плоскости курса и плоскости глиссады даёт линию глиссады. Линию глиссады можно назвать прямой только условно, так как в идеальном случае она представляет собой гиперболу, которая в дальней зоне приближается к прямой, проходящей через точку приземления. В реальных условиях из-за неровностей рельефа местности и препятствий в зоне действия радиомаяков линия глиссады подвержена искривлениям, величина которых нормируется для каждой категории системы посадки.

Угол наклона глиссады (УНГ) примерно равен 3°, но может зависеть от местности. Чем меньше УНГ, тем удобнее садиться самолёту, так как ниже вертикальная скорость. В России в аэропортах, где местность не мешает низкому заходу, используется УНГ 2°40′. В горах или если глиссада проходит над городом, УНГ больше. Например, в аэропорту Новосибирск Северный, который находится близко к центру города, глиссада, проходящая над лесом, наклонена под углом 2°40′ (уклон 4,7 %), а заход со стороны города производится под углом 3°40′ (наклон 6,4 %, в 1,5 раза больше). В аэропорту города Кызыла, в горной местности, УНГ равен 4° (7 %).

Системы опознаванияПравить

  • Кремний-2 — оригинальная советская система опознавания, разработанная в 50-х годах, которая до сих пор находится на вооружении многих государств мира
  • 60 (Пароль) — имитостойкая система, разработана в 1977 году Казанским НИИ радиоэлектроники. В настоящее время находится на вооружении в Российской Федерации.
  • 60Р — экспортный вариант системы Пароль
  • 40Р — модернизация системы 60Р, имеет улучшенные характеристики
  • 40Д — работает в режимах системы Mk-XA (Mk XII), применяемой странами НАТО, и международной системы управления воздушным движением ICAO ATC RBC
  • Mark XA (Mk XA) — система стран НАТО
  • Mark XII (Mk XII) — система стран НАТО

Категории КГСПравить

Стандартная КГС, которая классифицируется как КГС I категории, позволяет выполнять заходы на посадку при высоте принятия решения не ниже 60 м над уровнем ВПП и дальности видимости на ВПП (RVR, рассчитываемая по яркости боковых огней ВПП и огней приближения) 550 м (1800 фт) либо при метеорологической видимости 800 м (2700 фт) — если огни на ВПП отсутствуют или выключены.

Более сложные системы II и III категории позволяют выполнять посадку при меньшей видимости, но требуют специальной дополнительной сертификации самолёта и пилота.

Заходы по II категории позволяют выполнять посадку при высоте принятия решения 30 м (100 фт) и RVR 350 м (1200 фт).

При посадке по III категории самолёт приземляется с использованием системы автоматической посадки, высота принятия решения отсутствует, а RVR должна быть не ниже 250 м (700 фт) по категории IIIa, либо 50-250 м по категории IIIb. Каждая КГС, сертифицированная по III категории, имеет свои собственные установленные высоты принятия решения и минимумы. Некоторые КГС имеют сертификацию для посадок в условиях нулевой видимости (категория IIIc, также пишут Cat III C).

Системы II и III категорий должны иметь освещение осевой линии, зоны посадки и другие вспомогательные средства.

КГС должна выключаться в случае сбоев. С увеличением категории оборудование должно выключаться быстрее. Например, курсовой маяк I категории должен выключиться через 10 секунд после обнаружения сбоя, а маяк III категории должен выключиться менее чем через 2 секунды.

ИсторияПравить

Кроме навигационных сигналов, курсовой маяк передаёт свой идентификационный код, две или три буквы азбукой Морзе. Это позволяет пилоту или штурману удостовериться, что он настроился на нужную КГС, о чём обязательно сообщает экипажу. Глиссадный маяк не передаёт идентификационного сигнала. Существует возможность использовать приемник КГС на самолёте для получения сообщений от диспетчера.

В старых КГС курсовые радиомаяки менее направленно излучают сигнал, и его можно принимать также и позади маяка. Это позволяет ориентироваться хотя бы по курсу при заходе с обратной стороны (если на полосе стоит только одна КГС). Также существует опасность захвата паразитного лепестка и входа в ложную глиссаду. Ввиду этого экипаж воздушного судна осуществляет комплексное самолётовождение, что подразумевает наблюдение за работой одних навигационных систем с помощью других. Например, если при захвате ложной глиссады и снижении на высоту пролёта ДПРМ экипаж не отметил пролёта маркера, снижение обязательно прекращается, самолёт переводится в горизонтальный полет или набор высоты.

Курсовой радиомаяк (КРМ) представляет собой наземное радиотехническое устройство, излучающее в пространство радиосигналы, содержащие информацию для управления воздушным судном относительно посадочного курса при выполнении захода на посадку до высоты принятия решения. Антенна КРМ устанавливается на продолжении осевой линии ВПП на расстоянии 425—1200 м от ближнего торца ВПП со стороны противоположной направлению захода на посадку, боковое смещение антенны КРМ от продолжения осевой линии ВПП не допускается.

Глиссадный радиомаяк (ГРМ) представляет собой наземное радиотехническое устройство, излучающее в пространство радиосигналы, содержащие информацию для управления воздушным судном в вертикальной плоскости относительно установленного угла наклона линии глиссады при выполнении захода на посадку до высоты принятия решения. Антенна ГРМ устанавливается сбоку от ВПП на расстоянии 120—180 м от её оси и 200—450 м от торца ВПП со стороны захода на посадку.

Маркерные радиомаякиПравить

Маркерные радиомаяки работают на частоте 75 МГц, излучая сигнал узким пучком вверх. Когда самолёт пролетает над маркерным маяком, включается система оповещения — мигает специальный индикатор на приборной панели и издаётся звуковой сигнал. Ближний и дальний маркерные маяки в отечественных аэропортах обычно устанавливаются вместе с приводными радиостанциями. Данные сооружения называются БПРМ (ближняя приводная радиостанция с маркером) и ДПРМ (дальняя приводная радиостанция с маркером) соответственно.

Дальний маркерный маякПравить

Дальний маркерный радиомаяк устанавливается на расстоянии 3,5 — 4 км от торца ВПП ± 75 м. В этой точке самолёт, двигаясь на высоте, указанной в схеме захода, (примерно 210—220 метров) должен проконтролировать работу КГС, текущую высоту полёта и продолжить снижение. Частота модуляции данного маяка — 400 Гц, а код модуляции представляет собой серию из двух «тире» кода Морзе.

Ближний маркерный маякПравить

Ближний маяк устанавливается в том месте, где высота глиссады обычно равна высоте принятия решения. Это соответствует удалению в 1050 ± 75 метров от торца полосы. Таким образом сигнализация пролёта данной точки дополнительно информирует пилотов, что они находятся в непосредственной близости от полосы и по-прежнему находятся на посадочной прямой. Частота модуляции данного маяка — 1300 Гц, а код модуляции — комбинация из шести точек и двух тире Азбуки Морзе.

Внутренний маркерный маякПравить

Внутренний маяк используется редко, устанавливается для дополнительного сигнала о проходе над торцом ВПП в условиях низкой видимости. Обычно это место, где самолёт достигает точки минимума по категории II КГС (примерно 10-20 м).

МониторингПравить

Любое отклонение в работе КГС от нормы сразу же влияет на приборы в самолёте, заходящем на посадку, и может привести к опасным отклонениям от правильного курса и высоты. Поэтому специальное оборудование следит за работой КГС и, если некоторое время (секунды) отклонение превышает норму, система выключается, и подаётся сигнал об аварии, либо система перестаёт передавать свой идентификатор и навигационные сигналы. В любом случае на приборах пилот увидит флажок, сообщающий о неработающей КГС.

При использовании КГС на аэродроме существуют специальные «зоны КГС». Руление воздушного судна в зоне излучения КГС возможно только при отсутствии на глиссаде другого воздушного судна, осуществляющего заход на посадку.

Использование систем в авиацииПравить

Военные самолёты часто летают быстро и низко, потому нужно с высокой точностью определять траекторию возможного столкновения с землёй. Обычная система GPWS, которая «смотрит» только вниз, для этого непригодна. Военным самолётам требуется улучшенная система с поступлением информации от радиовысотомера, системы инерциальной навигации (INS), GPS-навигатора и системы управления полётом, чтобы точно предсказать траекторию полёта до 8 км вперёд. Цифровые карты местности и препятствий позволяют определить, будет ли столкновение, если самолёт не наберёт нужную высоту при указанной перегрузке. Если возможно столкновение, то в кабине прозвучат сигналы тревоги.

Ограничения и альтернативыПравить

Директорные системы в самолётах (системы, определяющие местоположение относительно глиссады и показывающие его на приборах) чувствительны к отражениям сигналов КГС, возникающим из-за присутствия разных объектов в её области действия, например, домов, ангаров, а находящиеся вблизи радиомаяков самолёты и автомобили могут создавать серьёзные искажения сигналов. Земля под уклоном, холмы и горы и другие неровности местности также могут отражать сигнал и вызывать отклонения показаний приборов. Это ограничивает область надёжной работы КГС.

Также для нормальной работы КГС в аэропортах приходится вводить дополнительные ограничения передвижения самолётов на земле, чтобы они не затеняли и не отражали сигналы, а именно увеличивать минимальное расстояние между самолётом на земле и ВПП, закрывать некоторые рулёжные дорожки или увеличивать интервал между посадками, чтобы севший самолёт успел уехать из проблемной зоны, и следующий садящийся самолёт не испытывал радиопомех. Это сильно снижает пропускную способность аэропортов, когда им приходится работать в сложных метеоусловиях по II и III категориям.

Кроме того, КГС может служить только для прямых заходов, поскольку линия равной интенсивности маяков всего одна. В то же время, во многих аэропортах сложная местность требует более сложного захода, как, например, в аэропорту Инсбрука.

СсылкиПравить

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 28 марта 2017 года; проверки требуют 17 правок.

Самолётный радиолокационный ответчик (СО) — бортовое приёмопередающее устройство летательного аппарата, предназначенное для автоматической выдачи информационных посылок по запросному сигналу РЛС.

200px-cessnaarc-rt-359atransponder04-4444688

Ответчик Cessna ARC-RT-359A

Самолётные ответчики служат для государственного опознавания и управления воздушным движением, существуют также комбинированные ответчики (третьего вида). Являясь активными отражателями сигналов РЛС, ответчики также повышают точность локализации ЛА наземными локаторами, по сравнению с использованием пассивного ответа.

Первый серийный радиоответчик в СССР — «СЧ-1» — производился с 1943 года.

Ответчики УВДПравить

Ответчики управления воздушным движением (УВД) предназначены для автоматической передачи авиадиспетчеру информации, необходимой для управления движением летательного аппарата (ЛА). Ответчики передают сигналы ответа на запросные сигналы, излучаемые вторичными радиолокаторами (или встроенными вторичными каналами обзорных радиолокаторов) и составляют вместе с последними систему вторичной радиолокации.

Они отвечают на запрос вторичного локатора диспетчерской службы четырёхзначным кодом. Этот код (squawk code) предварительно выдается диспетчером и выставляется пилотом судна на панели управления ответчиком (если диспетчер не выдал пилоту код, то в этом случае выставляется стандартный: 7000 — код полета по Европе и 1200 — код полета по Америке). Диспетчер на мониторе локатора видит отметку о положении воздушного судна вместе с кодом.

Существует несколько специальных кодов (squawk code).

После получения от ЛА одного из специальных кодов в диспетчерской службе автоматически включается система оповещения, информация о ЛА отображается на радаре особым образом для привлечения внимания диспетчера.

Различают три типа ответчиков:

  • ответчики типа I предназначены для работы с запросными кодами ЗК1-ЗК4 (то есть с кодом УВД стран СНГ);
  • ответчики типа II реагируют на запросные коды, принятые ICAO;
  • ответчики типа III могут использовать как код УВД, так и международный код, и имеют два основных режима работы: «УВД» и «RBS».

В некоторых ответчиках предусмотрен также режим работы с вторичными посадочными радиолокаторами.

Ответчик режима А — ответчик, способный выдавать только четырёхзначный код. Существенным недостатком таких ответчиков считается отсутствие информации о высоте полёта воздушного судна.

Ответчик режима С был разработан для устранения недостатка ответчика режима A и передаёт следующие данные:

  • четырёхзначный код;
  • барометрическую высоту по стандартному давлению без коррекции.

Ответчик режима А+С, иногда называемые RBS, в США является обязательным при полётах выше 10 000 футов (3 км) и в пределах 30 миль вокруг больших аэропортов.

Ответчик режима S решает проблему зашумлённости эфира — передаёт данные только в том случае, если эфир свободен. Проблема актуальна при наличии большого количества ЛА, например, в зоне аэропорта. Эти ответчики дополнительно передают в эфир:

  • бортовой номер;
  • позывной;
  • заводской номер ответчика;
  • высоту полёта ВС;
  • скорость;
  • GPS-координаты.

Ответчики режима S в зависимости от набора передаваемых параметров делят на:

  • ELS (ELementary Surveillance);
  • EHS (EnHanced Surveillance).

В Европе ELS является обязательным для всех ЛА, а EHS требуется при полётах в верхнем воздушном пространстве и для тяжёлых самолётов.

Следующим поколением развития ответчиков является поддержка режима ADS-B out (-in) (Aircraft Dependant Position System-Broadcast out (-in)), предусматривающая функциональное расширение последовательности параметров, передаваемых посредством транспондера. При этом передаются координаты самолета и высота полета, вычисленные посредством бортовой системы GPS, а также маркеры точности вычисления данных координат, зависящие от количества спутников GPS, находящихся в зоне уверенного приема.

По последней спецификации данной системы (DO-260B) в передаваемую посылку добавлены также геометрические размеры самолета для предупреждения столкновения воздушных судов при перемещении самолета к пассажирскому терминалу посредством системы TCAS. Поддержка спецификации DO-260B является обязательным требованием EUCONTROL и FAA с начала 2020 года.

Наличие поддержки ADS-B (-in) позволяет получить более полную картину воздушной обстановки в кабине самолета. Данная опция не является требованием авиационных регулирующих агентств.

TCAS (traffic collision avoidance system, БСПС — бортовая система предотвращения столкновений) — устройство, состоящее из радиолокатора и ответчика. TCAS выводит на экран бортового радиолокатора воздушного судна информацию об окружающих его бортах, оснащённых ответчиками. Одной из функций устройства является предупреждение пилота об опасном сближении с другими бортами и выдача команды об изменении траектории движения для уклонения от столкновения. Для работы этой функции на других бортах должен быть установлен ответчик как минимум режима C (требуется информация о высоте полёта).

В российском коде УВД передаются следующие данные:

  • бортовой номер ЛА;
  • высота полёта (барометрическая);
  • вектор путевой скорости;
  • код ICAO (содержит информацию о номере рейса и высоте полёта).

Также могут передаваться сообщения об аварии и других экстренных ситуациях.

  • частоты приёма режимов А, С и S: 1030 МГц
  • частоты передачи режимов А, С и S: 1090 МГц;
  • частоты приёма УВД: 837,5 МГц; 1030 МГц;
  • частоты передачи УВД: 730 МГц; 740 МГц.

БудущееПравить

Развитие глобальной системы позиционирования GPS создало альтернативу традиционным средствам радионавигации в авиации. Однако сама по себе GPS, без вспомогательных средств, не достаточно точна́ даже в сравнении с КГС I категории. Рассматривались разные способы повышения точности: Wide Area Augmentation System (WAAS), её аналог Европейская служба геостационарного навигационного покрытия (EGNOS). Они могут предоставить навигацию соответствующую I категории.

Чтобы использовать GPS в условиях заходов по II и III категориям, требуется точность большая, чем у этих систем. Локальная наземная система (ЛККС) соответствует только I категории, и разрабатываемые системы II и III категорий могут включить её в себя. Эта техника, возможно, заменит КГС, хотя они, наверное, останутся в использовании как резервное средство на случай выхода из строя оборудования.

Европейская система Галилео также призвана давать достаточно точные данные, чтобы позволить выполнять автоматическую посадку.

Рулевое устройство

С помощью рулевого устройства можно изменять направление движения судна  или удерживать его на заданном курсе. В последнем случае задачей рулевого  устройства является противодействие внешним силам, таким как ветер или  течение, которые могут привести к отклонению судна от заданного курса. Рулевые устройства известны с момента возникновения первых плавучих средств. В древности рулевые устройства представляли собой большие распашные весла,  укрепленные на корме, на одном борту или на обоих бортах судна. Во времена  средневековья их стали заменять шарнирным рулем, который помещался на ахтерштевне в диаметральной плоскости судна. В таком виде он и сохранился до наших    дней.

Системы пилотирования судном

Типы рулей

а — обыкновенный руль; b —балансирный руль; с — полубалансирный руль (полуподвесной);  d — балансирный руль (подвесной); е — полубалансирный руль (полуподвесной);  f — активный руль; g — носовое подруливающее устройство (гребные винты противоположного вращения); h — носовое подруливающее устройство (реверсивный  гребной винт)

В зависимости от принципа действия различают пассивные и активные рули. Пассивными называются рулевые устройства, позволяющие производить поворот  судна только во время хода, точнее сказать, во время движения воды относительно  корпуса судна. В отличие от него активный руль позволяет осуществлять поворот   судна независимо от того, движется оно или стоит. Пассивное рулевое устройство   состоит из штурвальной колонки с передачей, рулевой машины и пера руля. В старых конструкциях использовались однослойные рули. В настоящее время главным образом применяют профильные фигурные рули (рис. Перо такого руля состоит из двух выпуклых наружных оболочек, имеющих с внутренней стороны                                 ребра и вертикальные диафрагмы для повышения жесткости. В целом конструкция  пера руля цельносварная и полая внутри. Существуют различные способы крепления руля. Его можно на шарнирах прикрепить к ахтерштевню (рис. а) или установить   в подпятнике (рис. Другие способы закрепления показаны на рисунках                                 с, е.

По положению пера руля относительно оси вращения баллера различают:

— обыкновенный руль — плоскость пера руля расположена за осью вращения;

— полубалансирный руль — только большая часть пера руля находится позади                                 оси вращения, за счет чего возникает уменьшенный момент вращения при перекладке                                 руля;

— балансирный руль — перо руля так расположено по обеим сторонам оси вращения,                                 что при перекладке руля не возникают какие-либо значительные моменты.

Системы пилотирования судном

Системы пилотирования судном

f — активный руль; g — носовое подруливающее устройство (гребные винты                                         противоположного вращения); h — носовое подруливающее устройство (реверсивный                                         гребной винт)

Пример рулевого устройства с активным рулем приведен на рисунке f. В перо                         руля встроен электродвигатель, приводящий во вращение гребной винт, который   для защиты от повреждений помещен в насадку. За счет поворота пера руля   вместе с гребным винтом на определенный угол возникает поперечный упор,  обусловливающий поворот судна. Активный руль выполняет свои функции и тогда,    когда судно стоит на якоре. Такой руль используется на специальных судах,   таких как плавучие рыбозаводы, китобойные, ремонтные и вспомогательные. Кроме того, активный руль можно применять как аварийный двигатель. Рули,                         как правило, помещаются в корме судна. Только в особых случаях (например,                         на речных паромах или на судах для каналов) используют также носовые рули. Для повышения маневренности судна довольно часто применяют  подруливающие   устройства, относящиеся к группе активных рулей  без пера. Носовые или кормовые   подруливающие устройства устанавливают поперек  судна в туннеле. В этом  туннеле находятся также два гребных винта или  ротор осевого насоса. При  вращении одного гребного винта вода течет через  туннель. За счет этого  возникает упор, и корпус судна совершает  движение. В подруливающих устройствах    все чаще вместо двух гребных винтов или одного  ротора осевого насоса используют    гребные винты с переменным шагом. Как уже было  указано, для того чтобы    рулевая установка действовала, перо пассивного  руля должно стоять под определенным                         углом. Баллер руля приводится во вращение  рулевой машиной, установленной     под палубой в корме судна. Существуют паровые,  электрические и гидравлические рулевые машины.

Системы пилотирования судном

Системы пилотирования судном

Рулевое устройство с электрическим приводом

1 — рулевая машина; 2 — рулевой штырь; 3 — полубалансирный руль; 4 — баллер   руля

B — секторная рулевая передача с электрическим приводом

1 — ручной штурвальный привод (аварийный привод); 2 — румпель; 3 — редуктор; 4 — рулевой сектор; 5 — двигатель; 6 — пружина; 7 — баллер руля; 8 — профильный  фигурный руль; 9 — сегмент червячного колеса и тормоза; 10 — червяк

На рис. b показана устаревшая конструкция электрической рулевой машины. Электродвигатель через редуктор приводит в движение рулевой сектор, который  крепится на баллере руля. Две пружины, воспринимающие удары волн о перо  руля, соединяют сектор руля с румпелем; последний в свою очередь через призматическую шпонку соединен с баллером руля, на котором помещен профильный  руль. Если необходимо повернуть перо руля, нужно запустить мотор с определенной  частотой вращения. При неисправности электрической рулевой машины руль  приводится в движение с помощью управляемого вручную механизма, состоящего  из штурвальной тумбы и штурвала. Путем поворота штурвала приводятся в движение                         червячное колесо и взаимодействующий с ним аварийный приводной сегмент,                         укрепленный непосредственно на баллере руля. Штурвальная тумба аварийной  рулевой установки обычно монтируется в корме на верхней палубе судна. На  современных судах, как правило, применяют гидравлические рулевые машины. При вращении рулевого колеса на мостике срабатывает датчик телемотора,  Протекающее под давлением в трубопроводе масло вызывает перемещение приемника телемотора, за счет чего рулевой насос приводится в движение в соответствующем направлении.

Системы пилотирования судном

Рулевое устройство с гидравлическим приводом

1 — подключение к бортовой сети; 2 — кабельные соединения; 3 — запасная                                 канистра; 4 — рулевой насос; 5 — рулевая колонка с датчиком телемотора;                                 6 — индикаторный прибор; 7 — приемник телемоторов; 8 — двигатель; 9 — гидравлическая рулевая машина; 10 — баллер руля; 11 — датчик указателя положения руля

Принципы работы системыПравить

Система отслеживает высоту, на которой летит самолёт: информация о высоте поступает с радиовысотомера. Компьютер сохраняет всю поступающую информацию и производит вычисления, на основании которых определяется, является ли ситуация опасной. Экипаж получает различные аудиовизуальные сообщения в случае опасных ситуаций:

  • в случае слишком быстрого снижения: «SINK RATE» «PULL UP»
  • в случае слишком быстрого приближения к земле: «TERRAIN» «PULL UP»
  • в случае потери высоты после взлёта или при уходе на второй круг: «DON’T SINK»
  • при небезопасных условиях посадки:
    «TOO LOW — GEAR» (шасси в непосадочном положении)«TOO LOW — FLAPS» (механизация в непосадочном положении)«TOO LOW — TERRAIN» (объединяет вышеуказанные)
  • «TOO LOW — GEAR» (шасси в непосадочном положении)
  • «TOO LOW — FLAPS» (механизация в непосадочном положении)
  • «TOO LOW — TERRAIN» (объединяет вышеуказанные)
  • слишком большое отклонение ниже глиссады: «GLIDESLOPE»
  • слишком большой угол крена: «BANK ANGLE»
  • сигнал о сдвиге ветра: «WINDSHEAR»

У традиционных GPWS-систем есть слабое место. Поскольку они могут собирать информацию только с поверхности земли, то должны определять и возможный рельеф местности, однако в случае резкого изменения рельефа (например, появления крутого склона) система не оповестит экипаж об этом до тех пор, пока у него не останется крайне мало времени для каких-либо действий на уклонение. С целью борьбы против этих недостатков в 1990-е годы была разработана новая система под названием EGPWS. В её базе данных есть информация о рельефах местности по всей планете, вся её работа основана на GPS-технологии. Бортовые компьютеры сравнивают текущее местоположение самолёта и местность под ним с картами Земли. Дисплей помогает пилотам ориентироваться и находить высшую и низшую точки поверхности рядом с самолётом в текущий момент времени. В настоящее время разработчики программного обеспечения занимаются решениями таких проблем, как отсутствие предупреждения или позднее предупреждение (либо некорректный ответ).

Отсутствие предупрежденияПравить

Основная причина столкновений с землёй самолётов в случае, если от GPWS не поступало предупреждений — это недолёт до полосы. Если выпущены шасси и закрылки, то GPWS не подаёт предупреждений, ожидая, что самолёт сядет. Система EGPWS включает в себя функцию TCF (terrain clearance floor — «пол до земли»), которая обеспечивает защиту GPWS и подачу необходимых сигналов даже при подготовке к посадке.

Позднее предупреждение или некорректный ответПравить

Сигнал тревоги GPWS поступает обычно в момент высокой нагрузки, что может даже напугать экипаж. Иногда самолёт находится не в той точке, где он должен находиться, по мнению пилота, и поэтому ответные действия на GPWS-предупреждения могут оказаться бесполезными, так как выполняются слишком поздно. Время предупреждения может быть также небольшим, если самолёт летит вдоль крутого склона, поскольку направленный вниз радиовысотомер — основной прибор, вычисляющий возможные опасные условия. EGPWS улучшает способности по обнаружению факта опасного сближения с землёй, предоставляя всю информацию на экранах.

Ответчики госопознаванияПравить

Бортовой ответчик государственного опознавания предназначен для определения государственной принадлежности оснащенных им летательных аппаратов воздушными, морскими и наземными радиолокационными запросчиками системы опознавания. Принцип опознавания состоит в том, что на запрос запросчика ответчик должен выдать один из кодов, имеющихся у него в фиксированном наборе, действующие коды время от времени меняются, и экипаж в нужное время устанавливает нужный код. При необходимости, вместе с сигналом опознавания ответчик может выдавать сигнал бедствия. Структура сигналов и несущая частота зависят от применяемой системы опознавания. В рассекреченной советской системе Кремний-2 использовались частотные коды. Ответный сигнал представлял собой радиоимпульсы с несущей частотой 668 МГц, промодулированные видеоимпульсами в виде гребёнки, частота гребёнки менялась в зависимости от номера кода и составляла единицы мегагерц. В современных системах используется цифровое кодирование, несущие частоты находятся в дециметровом диапазоне, точные их значения в открытых источниках не приводятся.

Уничтожение ответчикаПравить

Аппаратура государственного опознавания является секретным изделием, и специалисты, работающие с ней, имеют соответствующий допуск к гостайне. Попадание рабочего ответчика к вероятному или потенциальному противнику создаёт большую проблему. Так, например, угон 6 сентября 1976 года самолёта МиГ-25 в Японию послужил толчком к экстренной замене системы «Кремний» на новую систему «Пароль». Замена системы опознавания является достаточно трудоёмким и дорогостоящим производственным процессом, а в масштабах всей страны это мероприятие растянулось на десятилетие. В связи с распадом СССР гражданские самолёты были переоборудованы лишь частично.

На летательных аппаратах обычно предусмотрено автоматическое либо принудительное физическое уничтожение блока с информацией методом подрыва пиропатроном. Принудительный подрыв включается лётчиком или членом экипажа. Автоматический подрыв срабатывает от инерционного датчика при падении (ударе) ЛА или от концевого выключателя при выстреле катапультного кресла.

  • ГОСТ 26121-84 Системы инструментального захода самолётов на посадку радиомаячные. Термины и определения. — Москва: Издание стандартов, 1985. — 8 с. — 4800 экз.
  • History of Aircraft Landing Aids (недоступная ссылка). Архивировано 13 февраля 2012 года.
  • Aircraft Instrument Landing System (ILS). Архивировано 13 февраля 2012 года.
  • Большая Советская Энциклопедия. — 2. — 1958. — Т. 51. — С. 233. — 460 с. — 300 000 экз.
  • Сарайский Ю. Н., Алешков И. И. Аэронавигация. — Санкт-Петербург, 2010. — Т. 1. Основы навигации и применение геотехнических средств. — С. 18. — 302 с.
  • М.М. Лобанов. Развитие советской радиолокационной техники. — Москва: Воениздат, 1982. — С. Глава 6. — 239 с.
  • Никитин Д. А. Курсо-глиссадные системы посадки в гражданской авиации СССР // Научный вестник МГТУ ГА. — 2006. — № 101.
  • Наземное радиооборудование системы посадки ILS 734 Архивная копия от 19 июня 2022 на Wayback Machine // НПО «РТС»
Оцените статью
RusPilot.com