Оборудование летательных аппаратов
Другие рефераты
Системы измерения курса и курсовертикали.
Занятие №2 (2 часа).
1. Курсовой гироскоп (гирополукомпас).
Курсовым называется трехстепенной астатический гироскоп с вертикально
расположенной осью наружной рамы. Главная ось курсового гироскопа находится
в горизонтальной плоскости и занимает произвольное по отношению к осям ЛА
положение, например, в исходном состоянии перпендикулярна к оси ОХ1 ЛА и к
заданному направлению ОХ0 полета (рис. 1).
Курсовой гироскоп предназначен для измерения угла отклонения ЛА от
заданного курса (угла рысканья (). При повороте ЛА на угол ( вместе с ним
относительно шкалы III, закрепленной на оси наружной рамы гироскопа,
перемещается индекс И, нанесенный на корпусе прибора, жестко связанного с
ЛА. Поскольку главная ось гироскопа сохраняет неизменным свое положение в
пространстве, то положение индекса И относительно отметки О, нанесенной на
шкале, и является мерой углового отклонения ЛА от заданного направления
полета.
Трехстепенной астатический гироскоп не обладает в отличие, например,
от магнитного компаса, способностью устанавливаться по направлению
меридиана, так как его главная ось сохраняет (с точностью до собственных
уходов) то положение в инерциальном пространстве, какое она имела к
окончанию времени разгона ротора. Поэтому рассматриваемый гироскоп
называется гирополукомпасом (ГПК). Основными погрешностями ГПК, как и
любого гироскопа, являются кажущийся уход, собственный уход и карданная
погрешность.
2. Основные погрешности ГПК и способы их устранения.
2.1 Кажущийся уход ГПК из-за вращения Земли.
Составляющие вектора (з угловой скорости вращения Земли (рис. 14.13.
а) для точки О, находящейся на широте (, равны:
горизонтальная составляющая (зг=(зґcos(;
вертикальная составляющая (зв=(зґsin(.
Пусть ГПК сориентирован в точке О следующим образом (рис. 2б):
главная ось лежит в плоскости горизонта, причем вектор Н направлен на
восток Е;
ось внутренней рамы Х (ось подвеса гиромотора) горизонтальна и направлена
на север N;
ось наружной рамы направлена по местной вертикали Z.
При таком расположении горизонтальная составляющая (зг полностью
проецируется на ось внутренней рамы, а вертикальная составляющая (зв - на
ось наружной рамы ГПК.
Наблюдатель из космоса (в соответствии с рис. 2б) будет видеть, что:
1. Главная ось ГПК сохраняет неизменным свое положение в инерциальном
пространстве;
2. Верхний левый конец плоскости горизонта поднимается, а правый
нижний - опускается. Это обусловлено горизонтальной составляющей (зг
угловой скорости вращения Земли и происходит со скоростью, равной (зг;
3. Плоскость горизонта вращается вокруг местной вертикали Z. Это
обусловлено вертикальной составляющей (зв угловой скорости вращения Земли и
происходит против часовой стрелки, если смотреть с конца вектора (зв, со
скоростью, равной (зв.
Наблюдатель, находящийся на Земле, ее вращение не ощущает. Поэтому он
будет видеть, что:
1. Вектор Н поднимается над плоскостью горизонта с угловой скоростью
(х, равной по величине и противоположной по знаку горизонтальной
составляющей (зг угловой скорости вращения Земли, то есть (х= -(зг;
2. Вектор Н вращается в плоскости горизонта с угловой скоростью ((,
равной по величине и противоположной по знаку вертикальной составляющей (зв
угловой скорости вращения Земли, то есть ((= -(зв.
Угловые скорости (х и (( в данном случае есть скорости кажущегося
ухода ГПК из-за вращения Земли вокруг осей внутренней и наружной рам
соответственно.
Величина ухода (=((ґt в плоскости горизонта, обусловленная
вертикальной составляющей (зв угловой скорости вращения Земли, является
погрешностью ГПК в измерении курса. Она устраняется системой азимутальной
широтной коррекции - моментной или кинематической (см. тему N13, занятие
N2).
Величина ухода (=(хґt из плоскости горизонта, обусловленная
горизонтальной составляющей (зг угловой скорости вращения Земли,
компенсируется системами межрамочной или маятниковой коррекции.
2.2 Кажущийся уход ГПК из-за движения ЛА.
Предположим, что Земля не вращается. Пусть ГПК, находящийся на
северном полюсе N, выставлен так, что ось его наружной рамы вертикальна, а
главная ось - горизонтальна (рис. 3а).
При перемещении ЛА к экватору ось наружной рамы ГПК будет вместе с ЛА
поворачиваться в инерциальном пространстве, но по отношению к Земле всегда
будет оставаться вертикально (если ЛА летит горизонтально). При этом
главная ось ГПК, сохраняя неизменным свое направление в инерциальном
пространстве, относительно Земли будет поворачиваться и на экваторе займет
вертикальное положение, вследствие чего гироскоп "сложится".
Для удержания главной оси ГПК в плоскости горизонта применяется, как
было уже сказано, межрамочная или маятниковые системы коррекции. Уход же
ГПК в плоскости горизонта ("в азимуте") из-за движения ЛА зависит от вида
траектории.
Пусть ЛА перемещается из точки А в точку В, причем в точке А главную
ось ГПК (вектор Н) совместим с вектором W путевой скорости.
Если ЛА будет двигаться по локсодромии, то ее проекция на
горизонтальную плоскость, построенную в точке А, есть кривая линия (рис.
3б).
При этом в точке В вектор Н уже не будет совпадать с вектором W, то
есть имеет место кажущийся уход ГПК в плоскости горизонта, обусловленный
движением ЛА по криволинейной траектории.
Проекция ортодромии на горизонтальную плоскость есть прямая линия
(рис. 3в). При этом в точке В, также как и в точке а, вектор Н совпадает с
вектором W, то есть в этом случае кажущегося ухода ГПК в азимуте не будет.
Получим выражения для суммарного кажущегося ухода из-за вращения
Земли и перемещения ЛА. Пусть ЛА движется по локсодромии с постоянным
истинным курсом (и, с путевой скоростью W и в каждый момент времени
находится в точке О с текущей широтой (. Свяжем с этой точкой
сопровождающую географическую правую систему координат ONZE, оси которой
направлены следующим образом:
ON - лежит в плоскости горизонта и направлена на север;
OZ - по линии местной вертикали;
OE - лежит в плоскости горизонта и направлена на восток.
Проекции вектора путевой скорости на оси ON и OE обозначим: WN и WE -
северная и восточная составляющие путевой скорости.
За счет северной составляющей ЛА перемещается по меридиану и
вращается в инерциальном пространстве с угловой скоростью
(n=(WN/R), где R - радиус Земли (высоту полета не учитываем ввиду ее
малой величины по сравнению с R Земли), вектор которой лежит в плоскости
горизонта и направлен в отрицательную сторону оси ОЕ, поэтому в выражении
значения (N стоит знак "минус".
За счет восточной составляющей ЛА перемещается по параллели и
вращается в инерциальном пространстве с угловой скоростью
(е=(WE/(Rґcos()), вектор которой совпадает по направлению с вектором
угловой скорости вращения Земли. Построим в точке О суммарный вектор (з +
(е и разложим его на горизонтальную (проекция на ось ON) и вертикальную
(проекция на ось OZ) составляющие
(г=((з + (Е )ґcos(=(зг +WЕ/R;
(в=((з + (Е )ґsin(= (зв+(WЕ/R)ґtg(,
где (зг=(зґcos(, (зв=(вґsin( - горизонтальная и вертикальная
составляющие угловой скорости вращения Земли. Если скомпенсировать
кажущийся уход ГПК в азимуте, то он может быть использован в качестве
указателя истинного курса. Однако на высоких широтах (в районе полюсов)
компенсация составляющей (WЕ/R)ґtg( невозможна, так как в этом случае
tg((Ґ. Следовательно, в полярных районах самолетовождение при движении по
локсодромии с помощью ГПК осуществить нельзя. Это возможно только при
движении по ортодромии. Необходимо иметь в виду, что азимутальный уход ГПК
из-за движения ЛА по ортодромии отсутствует. Следовательно, при движении по
ортодромии азимутальный уход ГПК обусловлен только вертикальной
составляющей (зв угловой скорости вращения Земли. Этот уход
компенсируется системами азимутальной широтной коррекции - моментной или
кинематической.
Следует отметить, что направление и величина кажущегося ухода ГПК не
зависят от направления и величины кинетического момента, а зависят только
от его ориентации, вида траектории, географической широты места, а также от
направления и величины скорости движения ЛА.
Плоскость ортодромии вращается вокруг местной вертикали с угловой
скоростью, равной (зв.
Если скомпенсировать уход гироскопа в азимуте из-за (зв, то он будет
строить эту плоскость. При этом ГПК является указателем ортодромии.
В этом случае ГПК (наряду с астрономическими средствами, которые
здесь не рассматриваются) обеспечивает возможность навигации в полярных
районах.
Плоскость ортодромии в исходном пункте маршрута ИПМ задается
начальным путевым углом ортодромии НПУО, отсчитываемым от северного
направления географического меридиана, причем в ИПМ этот угол равен
истинному курсу (рис. 4), то есть НПУО = (ипм (рис.14.20).
С помощью ГПК это осуществляется, например, выставкой его главной оси
Z( в плоскости географического меридиана ИПМ и последующей компенсацией
азимутального ухода из-за (зв с помощью системы моментной широтной
коррекции. При этом в промежуточном пункте маршрута ППМ главная ось Z( не
будет совпадать с географическим меридианом ППМ (рис. 4), но будет
сохранять направление географического меридиана ИПМ.
От этого направления и измеряется орто
| |  скачать работу |
Другие рефераты
|
