Гироскопические датчики, их погрешности и математическая модель Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Секция « Техническая эксплуатация электросистем и авионика »

многорежимного приемника (MMR). С его помощью пилот в полете выбирает систему посадки конкретного аэропорта и выполняет заход на посадку и посадку, например, по процедуре системы ILS, или какой-то другой. На последних сериях самолетов фирм Boeing и Airbus устанавливаются MMR, кроме того для замены старого оборудования самолетов предшествующих серий используются цифровые и аналоговые блоки. Фирма Rockwell получила заказов от авиакомпаний на 3000 приемников MMR. в том числе от авиакомпаний British Airways, United Airlines и Continental Airlines.

Таким образом, дальномерный метод, используемый в спутниковых навигационных системах совместно с контрольно-корректирующими станциями (ККС), в системах WAAS и SCAT-1 обеспечивает I категорию метеоминимума с погрешностью наведения 7 м. Дифференциальный метод позволяет в значительной мере сократить тропосферную и, главное, ионосферную погрешность. К сожалению, в высокоширотных регионах состояние ионосферы существенно отличается от средних широт и остаточная составляющая ионосферной погрешности оказывается более значительной.

Аппаратурный состав систем посадки.

В состав наземной Аппаратуры WAAS входит оборудование, которое содержит аппаратуру потребителя GPS и аппаратуру связи, которая обеспечивает формирование и передачу потребителям посредством геостационарных спутников широкозонных дифференциальных поправок и информации о целостности используемых навигационных спутников GPS.

Бортовая Аппаратура WAAS обеспечивает прием и обработку навигационных поправок для формирования точной посадочной информации по первой категории метеоминимума стандарта ИКАО.

Система LAAS является наземной системой наведения для местного региона. Аппаратура контрольно-корректирующей станции непрерывно передает на борт ВС дифференциальные поправки DGPS. На бору ВС производится уточнение его координат в режиме посадки. В состав системы LAAS входит точная GPS аппаратура потребителя, бортовая и наземная аппаратура связи и аппаратно-программные средства.

Как было отмечено, некоторые авиационные фирмы создали многорежимного приемника (MMR), который может использоваться в четырех режимах посадки.

Библиографические ссылки

1. URL: http://www.gps.gov/systems/gps/index.php.

2. URL: http://www.glonass-ianc.rsa.ru/pls/htmldb/ f?p=201:20:741675961550334::NÜ.

3. URL: http://www.chinagi.com.cn/yw/gsjjxx.asp.

4. URL: http://www.livemint.com/2007/09/05002237 /India-to-build-a-constellation.html.

5. URL: http://www.esa.int/esaNA/galileo.html.

6. URL: http://www.faa.gov/about/office_org/head-quarters_offices/ato/service_units/techops/nav ser-vices/gnss/library/factsheets/media/GBAS_QFactsht_081 610.pdf.

© Карлов Н. В., 2012

УДК 669.713.7

М. В. Ковель Научный руководитель - М. В. Тюпкин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ГИРОСКОПИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ, ИХ ПОГРЕШНОСТИ И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

В настоящее время важнейшими составляющими курсовой системы летательных аппаратов являются гироскопические приборы. Поэтому очень важно знать их математическую модель и погрешности.

Гироскопом называют вращающееся вокруг оси симметрии с большой угловой скоростью тело вращения (ротор), одна из точек которого неподвижна. Ось ъ симметрии ротора 1 (рис. 1) называют осью фигуры или осью ротора гироскопа.

В большинстве гироскопических приборов для обеспечения свободы вращения ротора гироскопа вокруг неподвижной точки применяют карданов подвес, который состоит из двух рамок 2 и 3. Ротор 1 гироскопа с большой угловой скоростью Wy вращается вокруг оси у1 относительно внутренней рамки 2, которая может поворачиваться вокруг оси ъ относительно рамки 3, а последняя - вокруг оси х относительно неподвижной подставки 4.

Карданов подвес обеспечивает ротору гироскопа свободу вращения относительно трех осей (х, у1 и ъ).

Поэтому гироскоп, установленный в кардановом подвесе, называют гироскопом с тремя степенями свободы. Если центр масс гироскопа совпадает с точкой пресечения осей карданова подвеса, то такой гироскоп называется астатическим.

Для рассмотрения математической модели гироскопа обратимся к рис.2. Положение ротора относительно подставки (оси хЬъ) определяется тремя углами а, Ь и g, которые получаются при последовательных поворотах гироскопа и отклонении его собственных осей х, у и ъ от осей неподвижного основания.

Согласно рисунку Н - кинетический момент гироскопа; 1х и 1у - моменты инерции ротора гироскопа относительно осей х и у.

Уравнения движения гироскопа согласно принципу Д'Аламбера имеют вид

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

Уравнения (1) можно переписать так:

(1)

где мж и Му - внешние моменты, действующие вокруг осей х и у (моменты от сил сопротивления трения в осях карданова подвеса, момент от силы тяжести, моменты, накладываемые на гироскоп специальными коррекционными устройствами и т. д.).

Рис. 1. Гироскоп в кардановом подвесе: 1 - ротор гироскопа; 2 - внутренняя рамка гироскопа; 3 - наружная рамка гироскопа; 4 - подставка; Шу - собственная угловая скорость вращения ротора гироскопа; ^тх - вектор переносной угловой скорости

Рис. 2. Маховик с тремя степенями свободы - гироскоп

(2)

Т ^Р-Н* I А*а I Н^

где "¿2 полное инерцион-

ное сопротивление, развиваемое гироскопом при действии на него внешних моментов мж и М7-

В теоретической механике при изучении законов движения гироскопа различают свободное и вынужденное движение гироскопа; свободное движение гироскопа, называемое нутацией, представляет собой движение по инерции, когда моменты внешних сил не действуют на гироскоп. Движение гироскопа, нагруженного моментом внешних сил, представляет собой совокупность вынужденного и свободного движения. Вынужденное движение гироскопа называется прецессией.

Закон нутационного движения можно получить, приняв в уравнениях (2) М,= Му= 0.

Тогда

(3)

Решая систему уравнений (3) получаем дифференциальные уравнения, описывающие нутационное движение гироскопа.

(4)

Закон прецессии гироскопа можно получить из уравнений (2), если пренебречь инерционными мо-

ментами

«гр

Ш И

Лга

по сравнению с гироскопи-

(Ш ¿а

II™ Н—

ческими моментами Ли . Тогда имеем

(5)

Наиболее важными бортовыми гироскопическими приборами являются авиагоризонты, указатели поворота, гирополукомпасы, а также выключатели коррекции.

© Ковель М. В., 2012