Минимальная и максимальность действия РНС. - раздел Образование, Системы координат, применяемые в навигации сферическая, полярная, ортодромическая Минимальная Дальность Действия. В Вертикальной Плоскость...
Минимальная дальность действия. В вертикальной плоскость диаграмма направленности большинства наземных радионавигационных средств (радиостанций, радиомаяков) выглядит примерно так, как показано на рис. 2.21.
Рис. 2.21. Диаграмма направленности в вертикальной плоскости
Это означает, что в области пространства, расположенной над радиомаяком, уровень принимаемого сигнала слабый. Если ВС находится в этой области, то нет уверенности в получении правильной информации от этого радиомаяка. Обычно эту область условно представляют в виде конуса, ось которого проходит через радиомаяк вверх.
Угол раствора конуса зависит от вида навигационного средства. Обычно используют половину этого угла, которую обозначим θ (рис. 2.22). Как правило, θ лежит в пределах от 40º до 50º для разных средств. Для приближенных расчетов часто используют среднее значение 45 º.
Горизонтальное расстояние от радиомаяка, на котором ВС входит в конус неопределенности, и называется минимальной дальностью действия данного средства Dmin, поскольку на меньшем удалении нет уверенности, что сигнал будет принят или полученная информация будет правильной.
Значение минимальной дальности зависит от высоты полета H – ведь чем выше, тем больше радиус конуса.
Из рис. 2.22 можно записать, что
Dmin=H tg θ.
Если принять θ=45º и учесть, что tg 45º =1, то получим
Dmin=H,
то есть, минимальная дальность равна высоте полета.
Рис. 2.22. Минимальная дальность действия
Следует иметь в виду, что здесь имеется в виду высота над уровнем расположения наземного радиомаяка, а не над уровнем моря или каким-то другим. Если, например, радиомаяк расположен в горной местности с превышением 3000 м, а ВС летит на абсолютной высоте 5000 м, то минимальная дальность составит примерно 2 км. Ближе этого удаления пользоваться информацией этого радиомаяка не следует.
Максимальная дальность действия средств УКВ-диапазона. Большинство радионавигационных средств работают в ультракоротковолновом диапазоне, а такие радиоволны распространяются практически по прямой, в пределах дальности прямой видимости. Поэтому сама закругляющаяся Земля препятствует распространению радиоволн за горизонт (рис. 2.23).
Земля как бы образует тень, в пределах которой невозможен прием сигнала. Удаление от радиомаяка, на котором приближающийся к нему самолет выйдет из тени (или удаляющийся самолет войдет в нее) и называется максимальной дальностью Dmax. Чем выше летит ВС, тем раньше оно выйдет из тени, тем больше Dmax (см. рис. 2.23).
Рис. 2.23. Максимальная дальность действия средств УКВ-диапазона
Для средств УКВ-диапазона именно эта причина, то есть чисто геометрический фактор, в большинстве случаев и ограничивает дальность действия. Мощность передатчика радиомаяка имеет меньшее значение, особенно для трассовых средств, у которых она достаточно велика.
Для равнинной местности, в которой нет возвышенностей или других препятствий, мешающих распространению радиоволн, рассчитать максимальную дальность действия можно исходя из простых геометрических построений.
Пусть радиомаяк P расположен на высоте h над уровнем среднего рельефа равнинной местности, а ВС летит на высоте H над этим же уровнем (рис. 2.24). Проведем через радиомаяк прямую, касательную к земле в точке T, до пересечения ее с уровнем высоты полета (линия СTР на рисунке). Точка T для наблюдателя в радиомаяке расположена на линии горизонта.
Рис. 2.24. К выводу формулы максимальной дальности действия
ВС окажется в поле видимости радиомаяка только тогда, когда оно окажется в точке C, и только тогда может быть принят сигнал от радиомаяка. Максимальная дальность Dmax, конечно, отсчитывается вдоль поверхности земли, но высоты h и H настолько малы по сравнению с радиусом Земли R (на рисунке они сильно преувеличены), что с высокой точностью можно считать, что Dmax совпадает с длиной прямой PC. Эта прямая складывается из участка PT, от радиомаяка до точки касания (обозначим ее длину d1), и участка TC, от точки касания до точки C (это точка выхода ВС из тени), длиной d2.
Таким образом,
Dmax = d1 + d2.
Из треугольника OPT по теореме Пифагора можно записать
Аналогично из треугольника OTС:
В полученных формулах вторые слагаемые под корнем (h2 и H2) примерно в тысячу раз меньше, чем первые слагаемые (2Rh и 2RH), поскольку радиус Земли около 6400 км, а высота полета не более 12-13 км, не говоря уже о высоте антенны радиомаяка, которая обычно не превышает несколько сотен метров. Пренебрегая этими слагаемыми, получим:
Таким образом
Численное значение коэффициента k можно получить, если подставить в формулу среднее значение радиуса Земли (6372,9 км) и учесть, что высоты h и H обычно измеряются в метрах, а D max желательно получать в километрах.
Тогда окажется k=3,57. Это значение получено чисто из геометрических соображений в предположении, что радиоволны действительно распространяются строго по прямой.
Но, как уже упоминалось, «прямолинейно распространяющиеся волны» в неоднородной атмосфере подвержены рефракции (преломлению). Траектория распространения волн искривляется, они проникают за горизонт и максимальная дальность действия увеличивается. Величина рефракции и, следовательно, увеличение дальности действия зависит от состояния атмосферы. Если учесть рефракцию, которая была бы в стандартной атмосфере, то получится, что в формуле (2.1) целесообразно использовать коэффициент k=4,12, а не k=3,57. Именно такое значение коэффициента в документах ИКАО и рекомендуется использовать.
Однако реальная атмосфера практически никогда не совпадает со стандартной, и было бы слишком оптимистично рассчитывать, что дальность действия будет столь высока, как в идеальных условиях.
Эксперименты показывают, что более реалистичным при расчете максимальной дальности является использование коэффициента k=3,7. Такое значение обычно используется в отечественной литературе по аэронавигации.
Таким образом, можно считать, что максимальная дальность действия радионавигационных средств УКВ-диапазона в равнинной местности может быть определена по формуле:
В эту формулу высоты следует подставлять в метрах, а дальность будет получаться в километрах.
Анализ формулы (2.2) показывает, что дальность зависит как от высоты антенны радиомаяка, так и от высоты полета ВС. Первое слагаемое в скобках обычно гораздо меньше, чем второе, поэтому при приближенных расчетах им можно пренебречь и считать, что Dmax определяется полностью высотой полета. Но в формулу входит квадратный корень высоты. Это значит, что для увеличения дальности вдвое следует подняться в четыре раза выше.
Пусть высота антенны радиомаяка над средним уровнем местности h=100 м (радиомаяк стоит на возвышенности), а высота полета H=10000 м. Тогда получим Dmax=407 км. Но если ВС снизится до высоты H=3000, то получим Dmax=240 км. Если же ВС летит на высоте 200 м над землей, то максимальная дальность действия составит около 90 км.
Приведенная формула применима, конечно, не только к навигационным средствам, но и к средствам радиосвязи в УКВ-диапазоне, с помощью которых и ведется радиообмен воздух-земля. При удалениях больших, чем рассчитанные по формуле (2.2) экипаж и диспетчер не будут слышать друг друга. А чтобы рассчитать дальность связи между двумя ВС, в формулу можно подставить высоты обоих ВС.
Если местность не является равнинной и вблизи радиомаяка имеются возвышенности или горы, то они будут препятствовать распространению радиоволн в данном направлении. Максимальная дальность действия будет зависеть не только от высоты антенны радиомаяка и высоты полета, но также от высоты препятствия и его удаления от радиомаяка. Формулы и номограммы для определения максимальной дальности в горной местности рассматриваются в дисциплине «Аэронавигационное обеспечение полетов».
Максимальная дальность действия радионавигационных средств средневолнового диапазона. В средневолновом диапазоне работают радиокомпасные системы. Такие радиоволны распространяются как в виде поверхностных (земных), так и в виде пространственных волн, отражающихся от ионосферы, поэтому они могут огибать земную поверхность. Дальность действия средств СВ-диапазона в значительной степени зависит от мощности наземного передатчика и чувствительности бортового приемника. Но в не меньшей степени она зависит от условий распространения радиоволн: характера подстилающей поверхности, высоты слоев ионосферы (а она зависит от времени суток) и других факторов. Поэтому трудно предложить простые и надежные формулы для расчета максимальной дальности действия таких средств. В зависимости от мощности передатчика дальность действиям может быть от нескольких десятков до нескольких сотен километров.
Рис Полярная система координат... Дальность расстояние от начала системы координат до объекта точки...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Минимальная и максимальность действия РНС.
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Навигационные и пилотажные элементы.
Пилотажные элементы. Навигация и пилотирование являются процессами управления движением ВС. Чтобы описывать это движение, используются величины, называемые навигационными и пилотаж
Ветер и его характеристики. Эквивалентный ветер.
Воздушные массы атмосферы практически всегда находятся в движении, которое вызвано различием температуры и давления в различных районах земной поверхности. Причины и характер такого движения изучае
Принципы измерения курса и виды курсовых приборов.
Курс характеризует направление продольной оси ВС в горизонтальной плоскости, то есть показывает, куда направлен «нос» самолета. Он имеет большое значение для навигации, поскольку одновременно являе
Девиация, её виды, учёт в полёте.
Очевидно, что в одной и той же точке пространства не могут одновременно существовать два магнитных поля, два вектора напряженности – Земли (H) и самолета (F). Эти
Практические рекомендации по применению магнитных компасов.
1. Следует помнить, что в полярных районах, где велико магнитное наклонение и, следовательно, мала горизонтальная составляющая магнитного поля Земли, магнитные компасы работают неустойчиво и могут
Ортодромичность курсового гироскопа
Теперь после анализа поведения курсового гироскопа на неподвижном самолете рассмотрим, как он будет вести себя в случае, когда ВС перемещается по ортодромической линии пути. Общий случай – п
Опорный меридиан и ортодромический курс. Преобразование курсов.
Ось гироскопа в начале полета может быть выставлена по абсолютно любому направлению. Пилоты привыкли, что курс 0° – это на север, 90° – на восток и т.д. Поэтому, чтобы численные значения гир
Режим магнитной коррекции
Как уже отмечалось, в режиме «ГПК» курсовая система работает аналогично обычному гирополукомпасу, поэтому этот режим не требует дополнительного отдельного рассмотрения.
Рассмотрим работу к
Понятие о радиовысотомерах
Радиовысотомер (РВ) является автономным радиотехническим устройством. Это означает, что для его работы используются радиоволны и не требуется какого-либо оборудования на земле.
Разл
Погрешности барометрического высотомера
Барометрический высотомер имеет ряд погрешностей, различающихся по вызывающим их причинам. Погрешности, вызванные разными факторами, складываются, образуя одну общую погрешность – разность между пр
Уровни начала отсчета барометрической высоты
В принципе, путем установки давления на шкале барометрического высотомера пилот может сам выбрать уровень, от которого он желает отсчитывать высоту. Но с точки зрения безопасности полетов необходим
Однострелочные указатели скорости
В уравнение Бернулли входят плотности воздуха ρ в обоих сечения струйки. Для небольших скоростей (до 400-450 км/ч) и высот полета (до 4000-5000 м) воздух можно считать несжимаемым
Комбинированные указатели скорости
На больших скоростях и высотах разность истинной и приборной скоростей становится уже значительной. Кроме того, на больших скоростях и высотах начинает заметно сказываться сжимаемость воздуха. Поэт
Погрешности указателей скорости
Инструментальные погрешности ΔVи возникают из-за несовершенства конструкции прибора и неточности его регулировки. Каждый экземпляр прибора имеет свои значения инструментальны
Понятие о счислении
При выполнении любого полета члены летного экипажа должны в любой момент времени знать текущее местонахождение ВС. Определение места самолета – одна из основных задач аэронавигации. В аэронавигации
Графическое счисление пути
Полная прокладка. Целью полной прокладки является определение текущего МС и поэтому она, конечно, выполняется во время полета. Не следует думать, что в каждом полете пилот или штурман выполн
ДИСС. Курсодоплеровское и курсовоздушное счисление.
Доплеровский измеритель скорости и сноса (ДИСС) – бортовое радиотехническое устройство, позволяющее измерять на борту ВС его путевую скорость и угол сноса.
ДИСС основан на использов
Основные правила аэронавигации. Контроль пути и его виды.
На протяжении всего полета экипаж обязан выполнять следующие основные правила аэронавигации.
1) Контроль выдерживания заданной траектории полета с периодичностью, необходимой для обеспечен
Визуальная ориентировка.
Визуальная ориентировка – способ определения МС, основанный на сличении карты с пролетаемой местностью.
Для визуальной ориентировки используются ориентиры.
Навигационный ориентир
Поверхность и линия положения.
Если в какой-то точке пространства навигационный параметр имеет какое-то определенное значение, то это не вовсе не значит, что в других точках его значения должны быть обязательно другие. Наверняка
Виды линий положения.
В навигации чаще всего используются навигационные параметры, которые являются геометрическими величинами, то есть расстояниями, углами и пр. В этом случае каждому виду навигационного параметра соот
Навигационная характеристика радиокомпасной системы.
Радиокомпасная система включает в себя наземную радиостанцию и бортовой пеленгатор, называемый автоматическим радиокомпасом (АРК). В качестве радиостанций могут использоваться специально установлен
Принцип работы АРК и порядок его настройки.
Принцип работы радиокомпаса основан на направленном приеме радиоволн. АРК включает в себя следующие основные составные части:
– поворотную рамочную антенну;
– ненаправленную (шлей
Способы полёта на РНТ (пассивный, курсовой, активный).
Способы полета на или от радиостанции. Как показано ранее, КУР не является навигационным параметром, поскольку в одной и той же точке пространства может иметь любое значение в
Контроль пути по дальности с помощью АРК.
Контроль пути по дальности – это определение пройденного или оставшегося расстояния до ППМ. Для его выполнения также можно использовать АРК и ОПРС. Но для этого ОПРС, конечно, должна находиться не
Расчёт ИПС и определение МС по двум радиостанциям.
Для решения некоторых навигационных задач, например, для определения МС, необходимо проложить на карте ЛРПС. Для этого необходимо сначала определить пеленг самолета. Поскольку на любой карте нанесе
Определение места самолета по двум радиостанциям
Определение места самолета – это полный контроль пути, поскольку если известно место самолета, то можно определить и уклонение от ЛЗП (контроль пути по направлению), и пройденное или оставшееся рас
Исправление пути с выходом в ППМ и с углом выхода.
Исправление пути с выходом в ППМ. Исправление пути это действия по выводу ВС на заданную траекторию после того, как отклонение от нее обнаружено.
Один из способов испр
Исправление пути с углом выхода
Ранее в главе 1 уже был рассмотрен один из способов исправления пути – с выходом в ППМ. Но такой способ в гражданской авиации применим главным образом при небольших линейных уклонениях, например, н
Указатели типа РМИ и УГР. Полёт по ЛЗП с их использованием.
Наиболее распространены так называемые радиомагнитные индикаторы (РМИ). По-английски они называются точно так же – Radio Magnetic Indicator (RMI). В некоторых типах отечественных навигационных комп
Полет в створе радиостанций
Если полет должен выполняться по ЛЗП, на которой установлены две радиостанции, то говорят о полете в створе радиостанций. Если ВС летит между РНТ (одна впереди, а другая сзади), то створ называется
Навигационная характеристика радиопеленгаторной системы.
Характеристика радиопеленгаторной системы. Радиопеленгаторная система является в первую очередь средством управления воздушным движением (УВД). С ее помощью диспетчер УВД на зе
Определение места самолета по одной радиостанции
В соответствии с обобщенным методом линий положения для определения МС необходимо два навигационных параметра и две соответствующие им линии положения. Казалось бы, что если радиостанция только одн
Угломерно-дальномерные системы. Навигационная характеристика РСБН.
Угломерно-дальномерными радионавигационными системами (УДРНС) называют такие системы, которые позволяют одновременно измерить два навигационных параметра – пеленг и дальность. С помощью УДРНС можно
Понятие о зональной навигации.
Навигационное наведение. Невозможно понять, что такое зональная навигация, да и современная навигация вообще, если не иметь представления о таком понятии, как навигационное нав
Принцип работы бортовой РЛС. Органы управления БРЛС «Гроза».
Бортовая радиолокационная станция (БРЛС) является автономным радиотехническим средством, позволяющим наблюдать радиолокационное изображение пролетаемой местности и окружающей воздушной обстановки,
Определение путевой скорости и угла сноса по БРЛС
Определение путевой скорости. Все ориентиры на экране по мере движения ВС перемещаются в сторону, противоположную направлению движения ВС, то есть, на экране примерно вниз. Име
Принцип инерциального счисления пути
Инерциальные навигационные системы (ИНС) основаны на измерении ускорений ВС по осям системы координат. Ускорения измеряются устройствами, называемыми акселерометрами. Принцип действия
Параметры, определяемые с помощь ИНС. Бесплатформенные ИНС.
Параметры, определяемые с помощью ИНС.Инерциальные системы предназначены для определения координат места самолета. Но в процессе их определения можно получить значения многих д
Бесплатформенные инерциальные навигационные системы
На протяжении многих десятилетий усилия инженеров, разрабатывавших традиционные ИНС, были направлены на уменьшение собственного ухода гироскопов, удерживающих гироплатформу в заданном положении. Не
Новости и инфо для студентов