Елементи за навигация и полет
Навигационни и полетни елементи - раздел Обучение, Координатни системи използвани в навигацията сферични, полярни, ортодромични Полетни елементи. Навигацията и пилотирането са процес.
Елементи на самолета. Навигацията и пилотирането са процесите на управление на движението на самолета. За да се опише това движение, се използват величини, наречени елементи на навигация и полет.
Елементите на полета са скаларни величини, характеризиращи ъгловото положение на самолета в пространството.
Тъй като пространството е триизмерно, слънцето, както всяко тяло, може да се върти около три перпендикулярни оси. Следователно ъгловото положение на самолета се характеризира с три величини: крен, тангаж и курс (фиг. 2.23).
Roll (roll) χ е ъгълът между хоризонталната равнина и напречната ос на самолета.
Наклон (наклон) - ъгълът между хоризонталната равнина и надлъжната ос на самолета. Ако е положителен, „носът” на самолета е нагоре, а ако е отрицателен, е надолу.
Ориз. 2.23. Пилотажни елементи
Направление γ е ъгълът в хоризонталната равнина между направлението, взето за отправна точка, и проекцията на надлъжната ос на въздухоплавателното средство върху тази равнина.
Ако надлъжната ос на самолета е хоризонтална (наклонът е нула), тогава можем да кажем по-просто, че курсът е ъгълът между посоката, взета за отправна точка, и надлъжната ос на самолета.
Курсът се измерва, както и пеленгът, по посока на часовниковата стрелка от 0° до 360°. За посока на отправна точка се използва северната посока на меридиана - истинска, магнитна или друга.
Производните на ролката, посоката и тангажа, тоест ъгловата скорост на тяхната промяна, също могат да бъдат приписани на елементите на полета, но няма да имаме нужда от тях.
Навигационни елементи. Навигационните елементи са скаларни стойности,характеризиращи положението и движението на самолета в пространството. Съответно те се разделят на елементи за позиционна навигация и елементи за навигация за движение.
Елементите за позиционна навигация са величини, които показват къде в пространството се намира самолетът. Очевидно елементите за позиционна навигация не са нищо повече от координати на самолет във всяка координатна система.
Навигационните елементи на движение характеризират как самолетът се движи в пространството. Това са величини, които описват скоростта и ускорението на PMS. Вярно е, че скоростта и ускорението са векторни величини, тоест имат модул и посока. Но навигационните елементи в съответствие с горната дефиниция трябва да бъдат скалари. Ясно е обаче, че един вектор може да бъде описан от две скаларни величини: модул и ъгъл, характеризиращ неговата посока, или компоненти (компоненти) на вектора по координатните оси.
Понятията движение и покой са относителни. Човек, летящ в самолет, е неподвижен спрямо него, но се движи спрямо Земята. По същия начин движението на самолет може да се разглежда спрямо въздушната маса, в която се извършва полетът и върху която почива самолетът, или спрямо Земята.
Истинската въздушна скорост Vi е скоростта на самолета, движещ се спрямо въздушната маса. На английски тази скорост се обозначава с TAS (истинска въздушна скорост).
Един от навигационните елементи на движението е модулът (абсолютната стойност) на тази скорост, който обикновено се измерва в километри в час по време на повечето етапи на полета и в метри в секунда при заход за кацане.
Друг навигационен елемент на движение, свързан с този вектор на скоростта, е ъгълът, който характеризира неговата посока спрямо меридиана. За самолетите истинската скорост е насочена в същата посока.векторът на тягата на двигателите е насочен (в крайна сметка самолетът се движи именно поради тази тяга), тоест приблизително в посоката на надлъжната ос на самолета.
Всъщност, поради асиметрията на тягата, посоката на истинската скорост не съвпада напълно с надлъжната ос на самолета, образувайки ъгъл с нея, наречен аеродинамичен ъгъл на дрейфа (в аеродинамиката се използва терминът "ъгъл на приплъзване"). Но за самолетите този ъгъл в постоянни режими на полет е малък и възлиза на части от градуси, така че обикновено не се взема предвид в аеронавигацията. Друго нещо за хеликоптерите. Истинската им скорост се създава не директно от двигателите, а от хоризонталния компонент на тягата на главния ротор. По принцип може да се насочва във всяка посока - все пак хеликоптерът може да лети настрани и с опашка напред. За хеликоптер, дори при постоянен полет по маршрута, поради особеностите на въздушния поток около него, аеродинамичният ъгъл на дрейф може да достигне 4–5 °, а при транспортиране на товари на външна прашка дори големи стойности. По време на полет той трябва да бъде определен и взет предвид при всички навигационни изчисления.
По този начин можем да приемем, че векторът на истинската въздушна скорост на самолета е насочен по неговата надлъжна ос. Но тази посока, считано от меридиана, не е нищо друго освен курсът на самолета. Следователно курсът е както полетен, така и навигационен елемент за самолета (фиг. 2.24).
Ориз. 2.24. Истинска въздушна скорост и магнитен курс
Движението на самолета спрямо Земята се характеризира с пълния вектор на скоростта Wp (фиг. 2.25). Като цяло, той е насочен към хоризонта под ъгъл, наречен вертикален ъгъл на пътя q (ъгъл на вертикалния път).
Обичайно е пълният вектор на скоростта да се разлага на вертикални и хоризонтални компоненти. Вертикалната компонента се нарича вертикалнаскорост и се означава с Vв или Vу. Обърнете внимание, че вертикалното движение на самолета спрямо въздуха и спрямо Земята е почти същото, освен ако, разбира се, самолетът не е уловен в възходящ или низходящ поток, което не се случва толкова често.
На английски език се използват термините скорост на изкачване (vertical rate of climb) и скорост на спускане (vertical rate of descent).
Фиг.2.25. Брутни, вертикални и земни скорости
Вертикалната скорост се измерва в метри в секунда, а в чужбина понякога във футове в минута (1 m/s = 197 f/min). Стойността на хоризонталния компонент Wp.gor практически съвпада със стойността на пълната скорост, тъй като за граждански самолети q обикновено не надвишава 5-7°.
За характеризиране на движението на самолета спрямо Земята в хоризонтална посока обикновено се използва скоростта, наречена земна скорост.
Земна скорост W (земна скорост, GS) е скоростта на движение на MS по земната повърхност.
Летателният апарат (PMS) се движи в пространството и съответно неговата проекция върху земната повърхност (MS) се движи. Строго погледнато, земната скорост не съвпада с хоризонталния компонент на общата скорост Wp.hort поради кривината на Земята, тъй като MS се движи по Земята, а PMS е на височина. Но тази разлика за всички височини, на които се извършват полети в авиацията, е напълно незначителна и може спокойно да се пренебрегне. Можем да приемем, че земната скорост е скоростта на хоризонталното движение на самолета спрямо Земята.
Посоката на вектора на земната скорост спрямо меридиана се нарича действителен земен ъгъл bf (FPU). В зависимост от избрания меридиан, можете да използвате действителния магнитен ъгъл на следата (FMPU), действителния истински ъгъл на следата (FIPU) и другите му видове. Ъглите на следите се измерват катокурсове и лагери, по посока на часовниковата стрелка от 0º до 360º (фиг. 2.26).
На английски FPU е действителният ъгъл на коловоза, т.е. буквално ъгълът на действителната линия на коловоза. В практиката този израз често се използва в съкратена форма - действителна писта или просто писта (TK). По този начин думата следа, обозначаваща самата следа, може да се използва и в значението на ъгъла на коловоза, който характеризира посоката на тази следа.
Ориз. 2.26. Действителен ъгъл на следата
Очевидно векторът на земната скорост W е насочен по посока на LFP в дадена точка. Ако LFP е крива, посоката на допирателната към нея се приема като нейна посока. Наистина, поради W, мястото на самолета се премества, описвайки LFP. Следователно FPU може също да се дефинира като ъгъл, сключен между северната посока на меридиана и посоката на LFP в дадена точка.