> Техника, страница 78 > Самолетовождение

Самолетовождение

Самолетовождение, проведение самолета по заданной траектории пути, раздел прак-тич. применения методов аэронавигации (смотрите Аэронавигация и Навигация). В зависимости от цели полета заданной траекторией пути являются: прямая линия между пунктом отправления и назначения (при перелетах), ломаная линия — полет через ряд отдельных пунктов (воздушные линии), ряд параллельных маршрутов на строгом расстоянии друг от друга (аэросъемка), прямая от произвольной исходной точки через заданную цель (при метании). Прямой между двумя пунктами на земной поверхности является дуга большого круга, проведенного через эти пункты; она называется ортодромией. Ортодромия является кратчайшим путем между любыми пунктами земной поверхности, но имеет для С. то большое неудобство, что пересекает меридианы под разными углами, в силу чего затруднено пользование компасом. В виду указанного обычно вместо прямолинейной траектории задаются полетом по кривой, обладающей тем свойством, что она пересекает меридианы под постоянным углом (фигура 1). Эта кривая называется локсодромией. Угол пересечения меридианов локсодромией, придерживаясь которого самолет придет к пункту назначения, называется путевым углом. Этот угол отсчитывается так же, как и азимуты, от N (севера) вправо до 360° и обозначается обычно через а. Путевой угол между какими-либо отдаленными пунктами можно определять прямой, нанесенной на карте, лишь в том случае, когда она составлена в определенной картографической проекции (смотрите); для этой дели специально выработана мер-каторская проекция. В этой проекции издаются специальные аэрокарты для целей С. В СССР в настоящее время приходится пользоваться для перелетов на большие расстояния: в Европ. части — военно-дорожной картой 1Р«

25 верст в дм. или специальной картой 10 вс. в дм.; в Сибири — картой 20 вс. в дм. Какая-либо прямая между двумя пунктами на этих картах не является ни ортодромией ни локсодромией. На этих картах путевой угол м. б. графически отсчитан по карте лишь на незначительных расстояниях (< 50 км). Путевой угол а м. б. вычислен по следующей ф-ле

^W2 (1)

tg α =

7915,7 [lg tg (45° + 4r) - lg tg (45° + -|?-)]

где λ₁ и φ₁ — долгота и широта пункта отправления; А₂ и <р₂ — долгота и широта пункта назначения. Расстояние D между двумя пунктами по ортодромии определяется по формуле cos D=sin φ₁ sin φ₂ -f-+ cos φ_ι cos φ₂ cos (A_t—A₂), (2)

где D — расстояние в дуговой мере — переводится в минуты, а 1 дуги большого круга равна одной морской миле, или 1,853 км. Расстояние S по локсодромии вычисляется по ф-ле:

S=1,853 (3)

Координаты промежуточных точек для ортодромии вычисляются по ф-ле

tg?>=A sin (А₂ — АД + В sin(A₂ — АД, (4) где <р — широта искомой точки с долготой А, а А и В — коэф-ты, вычисляемые заранее по известным координатам пунктов отправления и прибытия по ф-лам:

А=В =

tg <Р1

sin(А₂ - Αχ) ’

tg 7>2

(5)

Sin (A₂ - Αχ) ‘ (6)

Все эти вычисления производятся обычно при помощи специальных таблиц или счетных линеек. Для средних широт для целей практики можно принять, что локсодромия и ортодромия совпадают, если расстояние между двумя пунктами не более 800 км.

Общая задача С. разбивается на ряд частных задач. 1) Предварительная подготовка полета (смотрите Навигация)·, а) точная формулировка задания; б) подготовка -четной карты, нанесение и отметка на ней всех необходимых навигационных данных (склонение, координаты исходных, промежуточных, контрольных и конечных пунктов, траектория пути); в) предварительный расчет: путевого угла, расстояний, времени и сроков вылета, пересчет времени (декретного, поясного, местного на истинное, необходимое для астрономия. методов навигации), расчет продолжительности полета, максимальной дальности и длительности по запасу горючего и предположенного диапазона скоростей ветра, расчет восхода и захода солнца в пути, расчет фазы луны, восход и заход луны и элементы ориентировки по луне для случаев ночных полетов; г) детальное изучение всех путевых ориентировок, отметка ожидаемого радиуса видимости, выделение на карте всех аэродромов (смотрите), запасных площадок и т. д.; д) выбор метода и технических средств. 2) Выборка данных о погоде: а) выписка кли-

матич. характеристик; б) ожидаемая t°; в) преобладающие в период полета направление и скорости ветров; г) сравнительная оценка си-ноптич. карт; д) составление прогноза погоды. 3) Подготовка вылета. Для измерения и расчета различных элементов С. необходимы соответствующие приборы, инструменты и приспособления. В зависимости от типа и назначения самолетов аэронавигационное оборудование их (пилотажное и навигационное) дано в таблице 1.

Для контроля работы мотора и учета расхода горючего применяются следующие приборы: аэротермометр (смотрите), манометр, тахометр (смотрите), бензиномер и часы. К специальному оборудованию навигационными приборами относятся приборы, устанавливаемые для совершения специального полета: высотограф (смотрите Барограф), статоскоп (смотрите) и прочие Перед полетом должен быть произведены: а) поверка всего оборудования и всех аэронавигационных приборов;

б) выборка из аттестатов испытания приборов инструментальных поправок, необходимых для расчетов в полете; в) поверка авиакомпаса (смотрите Компас) и его девиации; г) поверка радиооборудования; д) поверка часов; е) получение последних сводок погоды; ж) пуск шара-п илот а; з) выбор высоты полета; и) расчет курса следования как для периода набора высоты полета, так и предварительного для дальнейшего пути; к) записи в бортжурнал.

4) В з л е т и набор в ы с о т ы: а) запись давления и температуры у земли; б) запись времени вылета; в) включение и поверка работы высотографа; г) запись изменения t° с высотой; д) расчет поправок к указателю высоты и определение истинной высоты. При аэросъемочных полетах в этой работе должна соблюдаться особая тщательность и точность. Кроме того в целях сохранения одномасштаб-ности при аэросъемке чрезвычайно важно кроме правильного определения высоты полета сохранение ее в течение всего полета, то есть строго горизонтальный полет. Для этих целей при-

меняются при С. особые диференциальные альтиметры, показывающие отклонение от высоты во время полета. Обычно высоту в 300— 500 метров набирают в районе места вылета, а ос та б л. 1. — Аэронавигационное оборудование самолетов.

Наименование	Назначение
Пилотажное
Путевой компас	Для сохранения взятого курса
Указатель ско-	Для сохранения заданной воз-
роста	душной скорости
Высотомер	Для указания заданной высоты и для обозначения безопасности ири облачности, тумане, ночном полете
Указатель кре-	Для сохранения устойчивости
нов и поворотов	при полетах в тумане, облаках и темной ночью
Навигационное
Главный компас	Для производства навигационных измерений и контроля за выполнением заданного курса
Главный указа-	Для измерения воздушной ско-
тель скорости	роста и контроля сохранения заданной воздушной скорости
Главный высото-	Для определения высоты ко-
мер	лета, атмосферного давления, контроля сохранения заданной высоты полета
Навигационный	Для измерения углов сноса,
визир	путевой скорости, курсовых углов при пеленгации и вертикальных углов при определении дистанций
Ветрочет	Для решения навигационного тр-ка скоростей
Часы с секундо-	Для измерения путевого Ере-
мером	мени, отсчетов времени при астрономии, ориентировке и при визирных промерах
Термометр для на	Для измерения 1° при расчете
ружного воздуха	истинной высоты и воздушной скорости
Секстант	Для измерения высот светила

тальную попутно в направлении пути. 5) О н-ределение аэронавигационных элементов и контроль пути следования: а) определение воздушной скорости V самолета, то есть скорости его движения относительно воздушной среды, б) определение путевой скорости и, слагающейся из воздушной скорости υ и скорости w ветра (смотрите Ветрочеты, фигура 1). Угол β, составленный меридианом и направлением путевой скорости, называется фактическим путевым углом. Угол ε между направлением путевой скорости и направлением ветра называется углом ветра. Разность между фактическим путевым углом и курсом самолета дает угол, называемый углом сноса само-л е т а. При С. следует различать следующие режимы скоростей: максимальная, с к-рой самолет может пройти определенное расстояние в кратчайший срок при полной мощности двигателя и минимальном угле атаки; крейсерская, или наивыгоднейшая, при которой самолет пролетит наибольшее расстояние при данном запасе горючего, летя с наи-выгодиейшим углом атаки и соответствующим ему числом оборотов двигателя; экономическая, при которой самолет может продержаться наибольшее время при данном запасе горючего; эта скорость получается при минимальной затрате мощности мотора и определенном для этой мощности экономия, угле атаки.

Воздушная скорость самолета рассчитывается по формуле

·“/£

где δ — нагрузка на 1 м² несущей поверхности самолета, д — ускорение силы тяжести, С_у — коэф. подъемной силы данного самолета, γ — плотность воздушной среды (весовая). Отсюда видно, что воздушная скорость зависит от конструкции данного самолета, угла атаки, плотности воздуха, а следовательно и от высоты полета. Различают истинную, относительную и стандартную высоты полета; истинно и в ы-сотой полета называется длина отвесной линии от самолета до земной поверхности; относительной высотой полета может служить место земной поверхности, высота которой принята за нуль, например высота аэродрома отправления, и наконец высота от уровня моря называется стандартной высотой. На фигуре 2 показаны все три вида

->- истинная высоты полета самолета. Вместо определения ветра по величине и направлению обычно ограничиваются измерением угла сноса. Вместо определения путевой скорости и одного угла сноса пользуются также методом графич. нахождения точки ветра по двум углам сноса. Воздушная скорость определяется по проверенному указателю скорости полета, причем в его показания также вносятся поправки по следующей ф-ле

^v=^vVW’ <⁷>

где ν — истинная воздушная скорость, ν — отсчет по указателю скорости, р —фактич. давление атмосферы в миллиметров рт. ст., р — расчетное давление шкалы указателя скорости, Т — фактич. абсолютная температура (смотрите), Т — расчетная абсолютная темп-ра. Измерение и наблюдение, угла φ сноса, а также путевой скорости производится при помощи специальных визиров. В отдельных случаях при наличии крупной масштабной карты в местности, богатой опознаваемыми по карте ориентирами, эти данные могут быть приближенно определены по карте и по времени прохождения ориентиров, встречающихся на траектории полета. На основании указанных аэронавигационных элементов определяют угол, к-рый должна составлять ось самолета с заданным направлением пути, для того чтобы фактический путевой угол равнялся заданному. Этот угол называется у г л о м упреждения со. Необходимые расчеты и определение угла со производят при помощи специальных приборов или приспособлений (смотрите Ветрочеты и Навиграф). Зависимость между углом упреждения ω и углом сноса ψ, путевой скоростью ινφ и воздушной скоростью V выражается ф-лой:

βίηω=~ sin?). (8)

Эта формула находится аналитически или графически при помощи номограмм или при помощи ветрочета. Угол между направлением оси самолета и меридианом называется курсом самолета, причем при отсчете от истинного географии. меридиана курс называется истинным и обозначается через у, при отсчете от магнитного меридиана—магнитным γ_Μ, при отсчете по компасу — компасным у_к. Угол между истинным (географическим) меридианом и магнитным называется склонением А_м, угол между магнитным меридианом и стрелкой компаса называется девиацией и обозначается через А_к (фигура 3).

Основной целью расчетов является определение того компасного курса следования, под которым следует вести самолет для полета с заданным путевым углом а. Построив эти углы, _Ν легко убедиться, что этот компасный курс (курс следования) равняется

У к — α±ω±Α_Μ±Α_κ.

Угол а дан по заданию, А_мнаходим по отметкам на подготовленной к полету карте, А_к отсчитывается по к р и в о и девиации компаса (смотрите). Расчет курса следования ведется летчиком-наблю-дателем, аэрофото-съемщиком или же аэронавигатором и передается тем или иным способом летчику, после чего последний выводит самолет на заранее намеченный ориентир (опознанный на карте объект местности, лежащий на траектории пути). Летчик и наблюдатель должны с этого момента вести контроль пути следования, состоящий в наблюдении за неизменностью показания компаса, в отсутствии сноса относительно курсовой линии в визире, служившей раньше для измерения сноса, а при полете по курсу следования повернутой на угол упреждения, в прохождении ориентиров местности (по времени и положению), в соблюдении «створов» ориентиров, то есть положения их: на одной линии, параллельной траектории полета (основные створы); на линии, перпендикулярной к траектории пути (траверсные створы), а также створов, заранее отмеченных на карте (вспомогательные створы). При отсутствии указанных выше данных контроль ведется путем прокладки на карте траектории пути на основании скорости и времени полета и изменений курса. 6) Определение местоположения самолета. Местоположение самолета, отмеченное на карте на основании указанных расчетных данных, м. б. найдено путем определения позиционных линий. Позиционными линиями м. б.: а) путь самолета, б) линия пеленга, в) линия створа,

г) окружность дистанций, д) линейный ориентир на местности, е) сомнерова линия (линия на

земной поверхности, с которой одно и то же небесное светило в один и тот же момент наблюдается на определенной высоте), ж) параллель, з) меридиан. Нахождение самолета вблизи характерного объекта на местности называется фактическим местом. Место определения путем пересечения двух видов позиционных линий в любых комбинациях, кроме 1—1, 7—7,

8—8, называется счисли мым местом. Это место неточно, и действительное местоположение самолета следует при первой возможности восстановить путем наблюдения (о б с е р-вованное место). Наиболее точное определение местоположения самолета — это прохождение его над ориентиром, когда ориентир находится на отвесной линии под самолетом (точка надира). В остальных случаях местоположение самолета определяют путем измерения расстояния до ориентира (дистанция) или наблюдением направлений на ориентиры (пеленги) и определением своего места засечками на основании ряда пеленгов или изменений пеленгов в зависимости от скорости полета (смотрите Пеленгатор). При дальних перелетах, при отсутствии карт, при полете над морем, при ночных полетах применяют специальные методы астрономия, ориентировки: широта и долгота определяются по измерению высоты солнца или звезд и расчету времени. Ошибкой в определении места самолета считается расстояние от его фактич. места до исчисленного, к-рое называется радиусом ошибки. Точность счи-слимого места зависит от точности измерения, вычисления и нанесения на карту тех позиционных линий, которые послужили для определения места, будучи взяты в вышеперечисленных комбинациях. По имеющимся опытным данным: окончательная средняя точность в нанесении позиционных линий м. б. представлена в следующем виде (табл. 2).

Таблица 2. — Окончательная средняя точность в нанесении позиционных линий.

Определение места	Ошибка
Путь полета	±2° (ошибки в нуте-
	ном угле) ( для
Дальность (по	±0,03 общей длины Г 200
путевом скоро-	пути )
сти)
Дистанция (по	±0,1 высоты полета (если из-
высоте полета)	вестей рельеф места)
Пеленг	±2°
Сомнерова линия	±10 км от фактич. места само-
	лета
Меридиан (дол-	±8 мин. (±Ό км в наших ши-
гота)	ротах)
Параллель (ши-	±8 мин. (±10 гм в наших ши-
рота)	ротах)

С. во время ночных полетов имеет свои особенности, т. к. базироваться на видимости земных ориентиров (кроме световых точек) — дорог, лесов и даже рек — приходится не всегда. В ясную лунную ночь земная поверхность видна достаточно хорошо как летом, так и зимой. В безлунную же ночь земля не видна летом и очень плохо видна зимой. Характеристика видимости представлена в таблице 3.

В местности, бедной или вовсе не имеющей световых ориентиров (во время войны неприятельская территория), для создания светящихся точек на земной поверхности применяют светящиеся навигационные бомбы, к-рые, упав на землю, дают в течение некоторого времени свет, что позволяет произвести необходимое

Таблица 3.—X а р а к т с р и с т и к а видимости.

Фазы луны и состояние облачности	Видимость в б	Видимость земной поверхности с юои м
Ясно (полная луна)	6	Хорошо видны реки, большие проселочные дороги, хорошо отличается лес от пахоты и луга. Удовлетворительно видны ж. д.
Разорванная редкая облачность (при полной луне;	5	Хорошо заметны реки и большие дороги. Удовлетворительно отличима местность. Плохо видны ж. д.
Ясно (три четверти луны)	4	Вполне удовлетворительно заметны реки. Удовлетворительно видны большие дороги. Местность отличима с трудом. Очень плохо видны ж. д.
Разорванная редкая облачность (при трех четвертях луны)	3	Удовлетворительно видны реки, плохо — большие дороги. Ж. д. не видно. Местность отличима с трудом
Сплошная густая облачность (при полной луне)	2	Плохо видны реки, больших дорог не видно, местность не отличима
Безлуние	1	С большим трудом можно отличить водное пространство

измерение. 7) При С. за облаками, при невидимости земли, навигационная служба почти невозможна. Только лишь ряд способов счисления пути и метод астрономия. ориентирования отчасти разрешают задачу С. Полет может происходить над разорванными облаками и над сплошными днем и ночыо. При наличии разорванных облаков ведение самолета облегчается наличием окон, через к-рые, видя земную поверхность, можно производить навигационные измерения. Основным методом контролирования пути при полетах над разорванными облаками следует считать способ поверки путевого, угла путем измерения угла сноса. Кроме того весьма удобно производить поверку пеленга или измерять дистанцию до ориентира наблюдаемого в окно облака и находящегося в стороне от самолета. При полете в условиях сплошной облачности, если полет происходит днем, счисление возможно по элементам, измеренным до полета над облаками, контролирование же производится при помощи астрономич. наблюдений. Таким способом м. б. метод при помощи линии Сом-нера в направлении, перпендикулярном к направлению на светило. Поэтому при полетах с курсом, близким к Е и W, наблюдая солнце на востоке или западе, можно получить долготу места ит. о. получить путевую скорость самолета. Подобный способ можно использовать при полетах в любом направлении, учитывая поворот позиционной линии, вследствие движения солнца. Наблюдая солнце в направлении, перпендикулярном к направлению полета, можно получить позиционную линию, дающую возможность определить с некоторой точностью правильность выполнения пути по направлению. При ночных полетах за облаками ведение самолета значительно облегчается применением способов расчета широты и долготы места по звездам. В больших перелетах очень важно применять способ расчета астрономич. элементов до начала полета.

Этот способ значительно ускоряет процесс работы по определению места самолета относительно земной поверхности. Наличие при ночных полетах аэромаяков (смотрите) позволяет проверять местоположение самолета с большой точностью. В последнее время большие успехи достигнуты для целей определения положения места самолета радиопеленгацией (смотрите Пеленгатор). Удачные результаты дали опыты самолетовождения при помощи электрич. кабеля, протянутого по земле и создающего электромагнитное поле переменного напряжения, воспринимаемое особым радиоприемником на самолете. Последний метод особенно ценен для С. в условиях посадки на аэродром, закрытый туманом, когда при помощи электрич. кабеля отмечены границы аэродрома. 8) Навигация при полетах над морем может иметь место при С. а) при видимости берегов и б) над открытым морем. Особенностью С. над морем является отсутствие на поверхности моря визированных точек, поэтому вывод самолета на курс и особенно контроль пути над морем значительно усложняются. Во всех полетах при невидимости берегов прокладка пути на карте производится исключительно по прямой, что значительно упрощает навигационные расчеты. При полетах вблизи берегов прокладка пути производится в большинстве случаев визированием береговых объектов, которые м. б. использованы для контроля пути. Контроль пути производится пеленгованием и измерением дистанций и поверкою путевого угла путем измерения угла сноса. Наивыгоднейшим способом пеленгования являются по возможности близкие

друг к другу объекты пеленгования. Вывод самолета на курс следования во всех полетах производится на основании измерений ветра, произведенных над сушей в точке отправления. При этом необходимо иметь в виду отличие береговых ветров от ветров в открытом море. Примером определения местоположения самолета путем пеленгования на два ориентира а и b может служить следующая схема (фигура 4), где точка М_г — местоположение самолета в момент пеленгования, М_г — повторное пеленгование, М₃ — пеленгование через тот же промежуток времени, что и М„. Соединив эти точки прямой, имеем фактич. направление путового угла полета и т. о. имеем возможность проверить правильность выполнения заданного путевого угла. Кроме того, зная время между моментом пеленгования и измерив расстояние по карте между двумя полученными точками, можно рассчитать путевую скорость самолета. Измерение угла сноса над морем производится или с помощью навигационной бомбы, дающей на водяной поверхности визирную точку

ЯЗг-

	к 1
1	Р^г>/7
§
·*ϊ	_ 1 Оомбй "кобов
0тк/юнемив бомбы

в виде зеленого пятна, или приближенно, по гребням волн, при наличии их на поверхности моря. При пользовании навигационной и необходимо учитывать то, что отставание сброшенной бомбы приведет к падению бомбы не на линии пути. Измеренные углы сноса всегда отличаются от действительных углов сноса на тех же курсах. Ошибка уменьшается с увеличением вертикального угла бомбы, то есть по мере удаления от бомбы (фигура 5).

Известный успех достигнут по определению высоты полета по наблюдениям отражения радиоволн с передатчика на самолете р а-диоальтиметр ами. Особое значение имеют устойчивость пути самолета и точность пилотажа. В этом направлении широкие опыты поставлены с при-_Фш, ₅ менением различных жиро-

скопич. приборов (смотрите Волчок) как для целей стабилизации положения самолета, так и его пилотирования (жиро-пилоты).

С. при аэросъемочных работах занимает свое особое место как по применяемым методам и технике, так в особенности по предъявляемым к нему чрезвычайно высоким требованиям. В то время как для обыкновенных перелетов отклонения в несколько км не имеют большого значения, при аэросъемке необходимо сохранять расстояние между съемочными маршрутами с точностью нескольких сот м. Не менее строги при аэросъемке требования к сохранению заданной высоты полета (3 500—4 500 м) с точностью ± 25 метров Кроме того при аэросъемке от С. требуется сохранение вертикальности он-тич. оси установленного на самолете аэрофотоаппарата. Особые трудности представляет прокладка параллельных маршрутов в районе, где отсутствуют карты, годные для этой цели. Расстояние между маршрутами выдерживается ¹/о—3 км при крупных и средних масштабах съемки (1 : 2 000—1 : 25 000) и 3—12 км при мелкомасштабных съемках.

Лит.: Стерлигов В., Руководство по воздушной навигации, М.—Л., 1930; С п и р и н И. Т., Воздушная навигация, Москва, 1931; Н i 1 d i a g В е у К., Astronomical Methods in Aerial Navigation. «Reports of the National Advisory Committee for Aeronautics», Wsh., 1928; DumbletonJ. E., Principles a. Practice of Aerial Navigation, L., 1920. В. Цвет-Колядивский.