birmaga.ru
добавить свой файл

1
4.5. Курсовые системы. Принцип действия и применение в полете

Определение и выдерживание заданного направления полета является одной из важнейших задач навигации, для успешного решения которой на ЛА устанавливаются курсовые приборы, работающие на различных принципах. Данная необходимость обуславливается тем, что в конкретных условиях каждый датчик имеет свои достоинства и недостатки.

Принцип комплексного использования различных ДК реализован в навигационных устройствах, называемых курсовыми системами (КС). Комплексное применение ДК обеспечивает взаимный контроль и корректирование показаний курса одних по данным других, позволяет более полно использовать положительные стороны того или иного способа измерения курса.

В состав КС входят датчики курса, устройства и приборы, обеспечивающие измерение и выдачу курса на индикаторы и потребители, количество и тип которых определяются КС.

В состав КС (рис. 4.11) входят индукционный (магнитный) датчик курса ИД, коррекционный механизм КМ, пульт управления ПУ, основной и запасной гироагрегаты ГАосн, ГАзап которые могут использоваться в режиме гироскопического (условного) или гиромагнитного ДК.


Рис. 4.11 Принципиальная схема курсовой системы
Главным элементом КС является гироскопический датчик курса, представляющий собой трехстепенной гироскоп с горизонтальным расположением главной оси. Исключение влияния на гироскоп суточного вращения Земли, перемещения ЛА, а также эволюций ЛА в пространстве обеспечивается кардановым подвесом. Карданов подвес представляет собой кинематическую систему, состоящую из трех рам (рис. 4.12).


Рис. 4.12 Принципиальная кинематическая схема курсового гироскопа

Внутренняя рама 1 является корпусом гироскопа. Ось вращения рамы располагается горизонтально. На оси рамы установлен датчик моментов (реверсивный асинхронный двигатель) 6, обеспечивающий создание момента прецессии гироскопа в азимуте.


Внешняя рама 2 обеспечивает свободу вращения гироскопа в азимуте. На оси вращения рамы установлены: датчик моментов 7, обеспечивающий стабилизацию гироскопа в плоскости горизонта; датчик углов 4 для определения и выдачи значений курсового угла главной оси гироскопа (курса ЛА). В качестве датчиков углов используются сельсины или синусно-косинусные трансформаторы.

Дополнительная рама (рама крена) 3 предназначена для исключения карданной ошибки измерения курса и обеспечения невыбиваемости гироскопа при эволюциях ЛА. Карданная ошибка имеет геометрическое происхождение и обусловлена кинематикой карданова подвеса. При отсутствии дополнительной рамы и наличии крена ЛА произойдет наклон плоскости остчета курса (внешней рамы с датчиком углов) относительно плоскости измерения курса, что приведет к ошибке в измерении угла.

Для устранения погрешности измерения курса гироскопическим датчиком, возникающей при кренах ЛА, на оси вращения рамы 3, совмещенной с продольной осью ЛА, установлен датчик отработки 5, удерживающий раму в вертикальной плоскости при кренах ЛА по сигналам от центральной гироскопической вертикали (ЦГВ).

Карданная ошибка также имеет место при кабрировании и пикировании ЛА. Устранение данной погрешности в КС, устанавливаемых на ЛА, имеющих сравнительно малые углы тангажа, не предусмотрено. В курсовертикалях, устанавливаемых на высокоманевренных ЛА, устранение карданной ошибки осуществляется специальными вычислителями, обеспечивающими определение ошибки и выдачу ее в виде поправки в показания курса гироскопического датчика.

Наличие дополнительной рамы исключает при эволюциях ЛА складывание осей вращения двух рам в одной плоскости. При совмещении осей вращения двух рам в одной плоскости исчезает степень свободы относительно третьей оси. Если имеет место вращение относительно этой оси, то возникает возмущающий момент, вызывающий прецессию гироскопа в произвольном направлении. В результате прецессии изменится азимут главной оси гироскопа (гироскоп "выбивается"), и он становится непригодным для измерения курса.


Стабилизация главной оси гироскопа в горизонтальной плоскости осуществляется механизмом горизонтальной коррекции, состоящим из жидкостного (уровенного) или маятникового емкостного переключателя и датчика моментов. Маятниковый переключатель крепится на корпусе гироскопа так, чтобы главная ось гироскопа была параллельна уровенной поверхности.

Для современных КС скорость горизонтальной коррекции составляет 0,5–1,5°/мин, что исключает воздействие кратковременных ускорений на показания курса.

В КС и системах курса и вертикали изменение азимута главной оси гироскопа за счет суточного вращения Земли компенсируется механизмами широтной коррекции.

В курсовых системах типа КС вертикальная составляющая угловой скорости суточного вращения Земли компенсируется путем приложения корректирующего момента к гироскопу, обеспечивающего прецессию гироскопа с угловой скоростью zз = зsin. Азимут главной оси гироскопа в этих системах остается постоянным. Механизм широтной коррекции в КС состоит из функционального потенциометра зsin и датчика моментов, установленного на оси вращения внутренней рамы гироскопа.

В точных курсовых системах (ТКС) и системах курса и вертикали типа КВ, ИКВ широтная коррекция не выполняется. В этих системах азимут главной оси гироскопа изменяется с угловой скоростью зsin. Такой гироскоп называют свободным в азимуте, а измеряемый курс – гироскопическим (г).

Гироскоп не обеспечивает определение курса, а лишь моделирует на ЛА опорное направление. Для превращения гироскопа в ДК необходимо измерить азимут его главной оси. Зная азимут опорного направления и измеряя его курсовой угол, можно рассчитать курс самолета. Процесс измерения азимута главной оси гироскопа называется выставкой курса, а уточнение азимута в полете – коррекцией курса. Определение азимута осуществляется с использованием специального механизма азимутальной коррекции путем разворота статора сельсина-датчика или статора дифференциального синусно-косинусного трансформатора курса с контролем по шкале индикатора курса.

Таким образом, основой гироскопического датчика курса в КС является трехстепенной гироскоп, имеющий механизмы горизонтальной, широтной и азимутальной коррекции. Такой гироскоп называется курсовым. Курсовой гироскоп может работать в трех режимах формирования курса: гирополукомпаса, магнитной коррекции, астрономической коррекции.