CC BY
24Решетнеескцие чтения. 2015
Решение этих проблем невозможно без научно-исследовательских работ.
Требуется изучение физической структуры полярной ионосферы, тропосферы, льдов Северного Ледовитого океана и поверхности тундры с целью разработки и создания новых систем навигационного обеспечения полетов и управления ВС на открываемых трассах [1].
Условия пилотирования в высоких широтах характеризуются [2]:
1. Однообразной местностью с минимальным количеством ориентиров. Материковая поверхность Арктики - это тундра. Зимой местность покрыта снегом и с воздуха видна, как огромная снежная пустыня с очень малым количеством ориентиров. Населенные пункты встречаются очень редко. Имеется несколько крупных рек, расположенных в меридиональном направлении.
Побережье Арктики изрезано большими и малыми заливами и бухтами, которые образуют множество полуостровов, что при полетах вдоль побережья позволяет ориентироваться на местности. Характерными ориентирами являются острова северных морей. Летом они наблюдаются хорошо, но зимой сливаются с заснеженной ледяной поверхностью моря.
Надежными естественными ориентирами в Антарктиде являются отдельные горные вершины, высота которых от 2 000 до 6 000 м, потухшие и несколько действующих вулканов, а также очертания материка.
2. Неустойчивостью метеорологической обстановки и преобладанием низких средних температур. Для Арктики характерна неустойчивая метеорологическая обстановка. Наличие больших водных бассейнов, частью открытых и частью закрытых льдом, близость теплого течения Гольфстрим и холодного северного течения создают специфические метеорологические условия погоды. Неустойчивость метеорологической обстановки выражается в резком и частом изменении направления и скорости ветра. Среднемесячная температура девяти зимних месяцев - ниже нуля. Лучшим временем для полетов в Арктике является период с начала марта до середины мая. В это время заканчивается полярная ночь, и наступает улучшение погоды.
Климат в Антарктике суровее, чем в Арктике. На материковой части наблюдаются сильные ветры (до 60 м/с) и низкие температуры (летом минус 35-38°, а зимой до минус 87°). Лучшим временем для полетов в Антарктике является период полярного дня (с сентября по март). Сложность метеорологической обстановки и суровость климата делают полеты в Арктике и Антарктике весьма трудными.
3. Наличием магнитных аномалий и магнитных бурь.
4. Неустойчивостью показаний магнитных и гиромагнитных компасов вследствие малой величины горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. Районы Арктики и Антарктики отличаются от других районов распределением элементов земного магнетизма. Горизонтальная составляющая магнитного поля Земли по мере приближения к району магнитного полюса сильно уменьшается и с широты 78° стано-
вится настолько мала, что магнитные компасы ведут себя очень неустойчиво и пользоваться ими почти невозможно.
5. Неустойчивым распространением радиоволн, особенно коротких, и наличии помех радиотехническим средствам. Во время магнитных бурь распространение радиоволн становится неустойчивым, что ухудшает радиосвязь и ограничивает применение радиотехнических средств. При полете в среде, насыщенной ледяными иглами или снежной пылью, возникают помехи радиотехническим средствам, которые образуются местными разрядами между разноименно заряженными частицами.
6. Малым количеством наземных радиотехнических средств навигации.
7. Особенностью естественного освещения. Арктический и антарктический районы начинаются от полярных кругов, которые являются границами полярной ночи и дня. Для районов Арктики и Антарктики характерны длительные периоды полярного дня, сумерек и полярной ночи.
В данной работе предложены идеи по повышению эффективности сбора информации о местоположении воздушного судна:
- использование инерциальной навигационной системы (ИНС) в комплексе со спутниковой навигационной системой (СНС) [3];
- построение радиолокационных вышек в регионе высоких широт.
Комплексная система навигации и радиолокационных вышек при совместной работе позволит с более высокой точностью определять местоположение воздушного судна при полетах в высоких широтах, а сами вышки компенсируют недостаток ориентиров в данной местности и на малых и предельно малых вы-сотахи позволят более точно задавать курс движения воздушного судна.
Библиографические ссылки
1. Борсоев В. А. О возможности повышения качества работы радионавигационных и связных систем, эксплуатируемых в высоких широтах. Киев, 1988.
2. Борсоев В. А. Влияние неоднородностей на качество работы РТС ГА в высоких широтах. Томск, 1991.
3. Соловьев Ю. А. Системы спутниковой навигации. М. : Эко-Трендз, 2000.
Refrecne
1. Borsoev V. A. O vozmozhnostipovysheniya-kachestvarabotyradionavigacionnyh i svyaznyhsistem, ehkspluatiruemyh v vysokihshirotah [On the possibility of increasing the quality of the navigation and communication systems operating in high latitudes], Kiev, 1988.
2. Borsoev V. A. Vliyanie neodnorodnostej na kachestvo raboty RTS GA v vysokihshirotah, [Influence of inhomogeneities on the performance of CA RS in the high latitudes], Tomsk, 1991.
3. Soloviev Yuri. Sistemy sputnikovoj navigacii [Satellite navigation systems]. M . : Eco-Trendz, 2000.
© Акзигитов А. Р., Гейман В. Н., 2015
Эксплуатация и надежность авиационной техники
УДК 629.7.058.6
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ БОРТОВЫХ СИСТЕМ, РАБОТАЮЩИХ С АЭРОНАВИГАЦИОННЫМИ БАЗАМИ ДАННЫХ
И. А. Акзигитова, А. А. Громова, Д. С. Герасимова
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: pnk-sibsau@mail.ru
Рассмотрены вопросы повышения эффективности радионавигационных бортовых систем.
Ключевые слова: аэронавигация, радионавигационные бортовые системы, база данных, зональная навигация, эффективность.
IMPROVING THE EFFICIENCY OF AIRBORNE RADIO NAVIGATION SYSTEMS OPERATING
WITH AERONAUTICAL DATABASES
I. A. Akzigitova, A. A. Gromova, D. S. Gerasimova
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation. E-mail:pnk-sibsau@mail.ru
The paper discusses the issues of improving the efficiency of navigation systems on board aircraft.
Keywords: air navigation, radio navigation airborne systems, database, area navigation, efficiency.
Большой вклад в повышение эффективности радионавигационных бортовых систем, работающих с аэронавигационными базами данных, вносит зональная навигация, или, как по-другому ее называют, RNAV (Area Navigation). Зональная навигация (RNAV) -это метод навигации, позволяющий воздушным судам выполнять полет по любой желаемой траектории в пределах зоны действия радиомаячных навигационных средств или в пределах, определяемых возможностями автономных средств или их комбинации (определение ИКАО) [1]. В последние годы именно она вытесняет традиционные методы навигации, использующие наземные радиосредства.
В зарубежной практике на протяжении многих десятилетий маршруты полетов ВС строились таким образом, чтобы они проходили через наземные радиомаяки, как правило, радиомаяки VOR. Поскольку полет выполнялся «на» или «от» радиомаяка, бортовое оборудование (аналог отечественного КУРС МП) непосредственно определяло и индицировало на указателях типа ПНП (CDI или HIS) сторону и величину углового уклонения ВС. Это позволяло пилоту легко сохранять линию заданного пути, удерживая планку в центре прибора [2].
Но к середине 1980-х годов возрастание интенсивности воздушного движения привело к тому, что трасс, проходящих через радиомаяки, было недостаточно, для обеспечения удовлетворительной пропускной способности воздушного пространства, после чего стала обсуждаться возможность полетов по произвольным траекториям. Для этого необходимо на борту ВС получать информацию о текущем местоположении, а также представлять информацию для пилота в виде отклонения от заданной траектории (обеспечить наведение).
Для решения первой задачи использовались радиомаяки VOR/ DME, позволяющие измерять пеленг и дальность ВС. А для решения второй задачи был необходим бортовой вычислитель, непрерывно рассчитывающий по пеленгу и дальности линейное боковое уклонение, а также оставшееся расстояние. Такая навигация по маршрутам, не проходящим через радиомаяки, получила название «зональной навигации» (Area Navigation, RNAV), так как ее осуществление было возможно при условии нахождения ВС в пределах зоны действия (range, area) радиомаяка, как обозначено на рис. 1.
------"--а"
Рис. 1. Маршрут полета, основанный на наземных радионавигационных средствах (РНС)
Преимущества при выполнении полета без привязки к РНС следующие:
- значительное уменьшение времени полета;
- экономия топлива;
- не требуется широкая сеть РНС;
- повышение эффективности использования воздушного пространства.
Любая система ЯМАУ основывается на работе датчика, способного определять координаты ВС, и навигационной базе данных. Одной из таких систем является ЬОЯАЫ-С, которая является системой дальней навигации. Она основана на наземных радиостанциях,
Решетнееские чтения. 2015
позволяющих определить координаты ВС. Основной источник информации о местоположении - не спутниковая навигационная система, а инерциальная. Однако для обеспечения необходимой точности ее нужно периодически корректировать, и для этого используют GPS или радиомаяки DME/ DME. Маяки DME/ DME могут быть самостоятельными датчиками координат для RNAV, как изображено на рис. 2.
О""'
Рис. 2. Принцип определения координат по двум дальномерным радиомаякам DME
Маршрут зональной навигации строится на основе точек пути (WPT-Waypoint), точка пути задается координатами в системе координат WGS-84. Существует два вида точек пути: FLY-BY и FLY-OVER, их пролет осуществляется с упреждением или без него, как показано на рис. 3. Все маршрутные точки имеют тип FLY-BY, точки FLY-OVER применяются в основном на аэродромных схемах, например, точки ухода на второй круг, точки, определяющие зону ожидания [3].
Рис. 3. Обозначение и правила пролета точек FLY-BY и FLY-OVER
В навигационной базе данных Я^АУ информация в основном кодируется в формате данных АЯГЫС-424.
Каждая точка задается координатами, и ей присваивается признак, такой как fly-by или fly-over, а для каждого участка маршрута уточняются требования к его выполнению по концепции PATH TERMINATOR, т. е. двумя буквами: первая - метод полета, вторая - окончание участка.
Для повышения эффективности радионавигационной бортовой системы RNAV необходимо исключить ошибку введения координат пункта маршрута, так как на данный момент информативная отдача ввода данных не обладает достаточной степенью визуализации, путем добавления сенсорного монитора с цифровым отображением вводимых координат с дальнейшим их подтверждением и текстовым отображением пункта маршрута в форме: аэропорт, город, регион, страна, континент.
При внедрении данной технологии в RNAV будет исключена ошибка введения координат пункта маршрута посредством неоднократной проверки вводимых данных за счет более информативной отдачи, это уменьшит влияние человеческого фактора в корректности работы VNAR и увеличит эффективность радионавигационного бортового оборудования, а также повысит безопасность полетов.
Библиографические ссылки
1. Вовк В. И., Липин А. В., Сарайский Ю. Н. Зональная навигация : учеб. пособие. СПб., 2004. С. 12-13.
2. Вовк В. И., Липин А. В., Сарайский Ю. Н. Зональная навигация : учеб. пособие. СПб., 2004. С. 12.
3. SKYNAV [Электронный ресурс]. URL: http://skynav.ru/profi/rnav-2/ (дата обращения 11.09.2015).
References
1. Vovk V. I., Lipin A. V., Saraiskii Yu. N. Zon-al'naya navigatsiya. Uchebnoe posobie. S-P, 2004. S. 12-13.
2. Vovk V. I., Lipin A. V., Saraiskii Yu. N. Zon-al'naya navigatsiya. Uchebnoe posobie. S-P, 2004. S. 12.
3. SKYNAV [Elektronnyi resurs]. URL: http://skynav.ru/profi/rnav-2/ (accessed 11.09.2015).
© Акзигитова И. А., Громова А. А., Герасимова Д. С., 2015
УДК 629.7.058.6
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СИСТЕМ РАННЕГО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ПРИБЛИЖЕНИЯ К ЗЕМЛЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ
И. А. Акзигитова, А. А. Громова, А. В. Вишнев
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: pnk-sibsau@mail.ru
В процессе обеспечения воздушного движения одной из важных задач является сигнализация приближения воздушного судна к земле. Именно эта система предназначена для своевременного предупреждения экипажа о попадании в ситуацию, развитие которой может привести к непреднамеренному стлокновению самолета с земной или водной поверхностью.
Ключевые слова: аэронавигация, радионавигационные бортовые системы.
