Полет без внешних ориентиров

Полет без внешних ориентиров


Долгое время отсутствие точной информации о местоположении было серьезным препятствием на пути развития авиации. Пилотам была необходима навигационная система, которая не зависела бы от земных ориентиров и капризов природы. Первые инерциальные системы в нашей стране были разработаны в 1950-х годах в Раменском приборостроительном конструкторском бюро, ныне входящем в КРЭТ.

В наши дни на предприятиях концерна создается новое поколение инерциальных навигационных систем для самых современных отечественных самолетов и вертолетов.


Первым применением инерциальных методов в навигации можно считать появление корабельных гирокомпасов в начале прошлого века. Одновременно с работой над компасами возникла идея создания систем инерциальной навигации, в которых местоположение движущегося объекта определяется интегрированием измеряемых на борту ускорений. Замечательное свойство подобных систем – их полная автономность. Это можно сравнить с часами: они измеряют время вне зависимости от контактов с внешним миром.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Итак, инерциальная навигация – это автономный метод навигации, то есть не требующий наличия внешних ориентиров или поступающих извне сигналов. Координаты и параметры движения различных объектов: судов, подлодок, самолетов или ракет – основываются на свойствах инерции тел.

Как известно, неавтономные методы решения задач навигации основываются на использовании внешних ориентиров или сигналов, например звезд, или более продвинутых методов в виде маяков и радиосигналов. Эти методы в принципе достаточно просты, но в ряде случаев не могут быть осуществлены из-за отсутствия видимости или наличия помех для радиосигналов.

Кстати, именно поэтому военной технике просто необходимы автономные средства навигации, которые не требовали бы внешних сигналов, а потому и не боялись бы радиоэлектронного подавления. Сегодня инерциальные навигационные системы (ИНС) находят широкое применение для навигации не только военных летательных аппаратов.

УСТРОЙСТВО

Инерциальные навигационные системы состоят из гироскопов, акселерометров, а также управляющей электроники и вычислительной техники. ИНС является основным источником сигналов для навигационно-пилотажных комплексов, осуществляющих навигацию и пилотирование летательных аппаратов.

Выходные данные гироскопов поступают непосредственно на компьютер, который вычисляет мгновенное направление акселерометров в опорной системе координат и соответствующие корректирующие сигналы. Таким образом можно получить углы ориентации летательного аппарата: рыскание (курс), тангаж и крен. Угловое отклонение координат в виде широты, долготы и высоты определяется путем интегрирования показаний акселерометров.

Полет без внешних ориентиров


Итак, основными приборами системы инерциальной навигации являются акселерометры и гироскопы. Акселерометр измеряет величину ускорения, а информацию о направлении дают гироскопы, обеспечивающие опорную систему координат для акселерометров.

В прежних системах инерциальной навигации опорная система координат обеспечивалась установкой акселерометров и гироскопов на стабилизированной платформе в кардановом подвесе. Такой подвес изолировал платформу от поворотов летательного аппарата или судна. Это позволяло удерживать акселерометры в неизменной ориентации относительно Земли при движении объекта. В современных системах инерциальной навигации применяются компьютеры, следящие за ориентацией акселерометров. Такие системы называются бесплатформенными.

ИСТОРИЯ И СОВРЕМЕННОСТЬ

Разработка основ инерциальной навигации относится к 1930-м годам. Значительную роль в теоретических основах инерциальной навигации играет теория устойчивости механических систем, большой вклад в которую внесли российские математики Ляпунов и Михайлов.

Значительные трудности в создании первых инерциальных навигационных систем были связаны с необходимостью обеспечить высокую точность и надежность работы всех устройств при заданных весах и габаритах. Кстати, первый вариант ИНС, разработанный в США в начале 1960-х, представлял собой несколько ящиков внушительных размеров, которые занимали почти весь салон самолета. Для сравнения: современные инерциальные навигационные системы весят около 15 кг и размером с небольшую коробку 20 на 40 см.

У нас в стране история инерциальной навигации начинается с 1957 года, когда в Раменском приборостроительном конструкторском бюро (РПКБ), ныне входящем в КРЭТ, была разработана первая автономная навигационная гироинерциальная система (АНИС). Эта система, претерпев множество модификаций, вошла в историю не только РПКБ, но и в историю авиаприборостроения СССР.

В те годы на РПКБ было создано целое бюро по инерциальным системам, которое объединило всех специалистов, занимающихся созданием инерциальных систем и входящих в них электромеханических и электронных узлов.

А в 2005 году на предприятии было организовано ЗАО «Инерциальные технологии технокомплекса» (ИТТ) с целью решения общих проблем разработчиков и производителей инерциальных систем и первичных датчиков информации (гироскопов и акселерометров).

Сегодня ИТТ обеспечивает производителей военной и гражданской техники высокотехнологичными решениями в области инерциальной навигации. В числе его партнеров предприятия с мировым именем: ОКБ Сухого, РСК «МиГ», ОАО «Камов», МВЗ им. Миля.

Специалисты концерна принимают участие в разработке инерциального измерительного блока «БИИ-КМ» для разгонного блока ракеты-носителя «Протон-М». На предприятиях КРЭТ разрабатывается и производится новое поколение бесплатформенных инерциальных навигационных систем для самых современных отечественных самолетов и вертолетов, например для вертолета Ми-28Н «Ночной охотник», для военных самолетов Су-35, Ту-160 и истребителя пятого поколения ПАК ФА.
Первоисточник: http://rostec.ru/news/4514767


Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций

CtrlEnter
Если вы заметили ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter
Читайте также
Комментарии 28
  1. a.s.zzz888 10 октября 2014 10:26
    Ну, в добрый путь!
  2. Lionsio 10 октября 2014 10:37
    На сколько гласит "легенда", инерциальные системы в СССР появились с началом Вьетнамской войны, точнее, снята со сбитого американского бомбардировщика. Второе изделие, якобы попавшее к нам "оттуда" и которым лично пользовался - радиостанция УКВ Р-625 "Пихта", такой неведомый прорыв, совершенно выпадающий из всей модельной линейки радиостанций тех годов. Возможно это только легенда.
    1. viktorR 10 октября 2014 21:01
      Достаточно почитать книги серии "Ракеты и люди" Черток Б.Е. Что бы понять, что это действительно легенды.
      1. studentmati 10 октября 2014 21:07
        Цитата: viktorR
        Достаточно почитать книги серии "Ракеты и люди" Черток Б.Е. Что бы понять, что это действительно легенды.


        Согласен!
      2. SWEET_SIXTEEN 14 октября 2014 08:59
        Цитата: Lionsio
        и которым лично пользовался - радиостанция УКВ Р-625 "Пихта", такой неведомый прорыв, совершенно выпадающий из всей модельной линейки радиостанций тех годов

        Цитата: viktorR
        это действительно легенды.

        Нет, не легенды

        ...20 июля 1976 года специальная комиссия НИИ ВВС под руководством ведущего инженера В.М. Чумбарова вскрыла первый ящик с «пришельцем». Ничего необычного внутри не обнаружили: всего лишь комплект топливной аппаратуры и детали реактивного двигателя. В следующем ящике нашелся более любопытный артефакт – увесистая «Инструкция пилоту» (по крайней мере, так определили местные полиглоты, расшифровав символы на первых страницах иноземного фолианта).

        …Я знал, что у каждой фирмы в своей продукции есть "изюминки". По сравнению с серийными отечественными истребителями, "Тайгер" имел тормоза на педалях, что у нас применялось только на тяжёлых машинах. Кабина не была засорена ненужными в полёте переключателями и АЗС (автомат защиты сети). Все они в одном "магазине" на горизонтальном пульте, вне рабочей зоны. F-5 далеко не самая современная модель и по своим характеристикам уступает МиГ-21. Тем не менее, мне понравилась компоновка кабины и отличный обзор из неё. Качественная приборная доска, просветленные стекла приборов не давали бликов при любом освещении, а маленький коллиматорный прицел AN/ASQ-29 был примерно в 2 раза компактнее отечественных аналогов.


        - Вспоминает заслуженный летчик-испытатель СССР Герой Советского Союза полковник Владимир Николаевич Кандауров

        ...в шутку вспоминал, как долго искал в кабине «Стрекозы» «многокилограммовый шкаф» 20-канальной УКВ-радиостанции, который, как потом оказалось, представлял собой блок, помещающийся на ладони. Наметанный глаз специалистов быстро выделял самые любопытные моменты американской машины: например, нашим авиатехникам очень понравился способ соединения проводов «обжимкой» без паяльника, что значительно упрощало обслуживание самолета во фронтовых условиях.

        из цикла "трофейные F-5 Tiger и A-37 Dragonfly ВВС Южного Вьетнама в НИИ ВВС в Ахтубинске"
        1. viktorR 16 октября 2014 23:22
          Речь шла про ИСН, а не про пихту
        2. viktorR 16 октября 2014 23:25
          Простите жмакнул минус, тачпад - собака). Исправлюсь. А про тайгера и драгонфлая я этот текст давненько читал, причем несколько раз на airwar.ru по моему).
  3. e_krendel 10 октября 2014 10:44
    Всегда было интересно, может спецы пояснят: все равно ведь со временем гироскопы "дрейфуют" и постепенно отклоняются от первоначально заданного положения осей вследствие хоть и малого, но трения в подшипниках и подвесах. Как с этим обстоит дело на самом деле? winked
    1. spech 10 октября 2014 14:32
      вроде в следствии вращения земли, а это величина почти постоянная(угловая).
    2. ivanovbg 10 октября 2014 15:41
      Давно уже есть "лазерные", т.е. оптические гироскопы, где нет никакого трения и точность на порядок выше, чем у механических. Я бы очень удивился, если где-нибудь все-еще применяют механические гироскопы.
      1. Absurdidat 10 октября 2014 21:49
        В ту 160 применяются. Там и оптические есть для астронавигации. Именно по ним недавно летали в Винисуэлу. Глонасс и жпс тоже есть само собой, но штурманы обязаны знать. Есть учебник в сети 73го года "авиационная астрономия". В приполярных широтах, где радио и магнитные системы часто глючат бес астронавигации никуда, только заземляться.
      2. saksan 11 октября 2014 06:06
        Не надо удивляться.Авиапарк времён СССР ещё в строю и летать будет ще долго.
    3. vaf 10 октября 2014 18:22
      Цитата: e_krendel
      Всегда было интересно, может спецы пояснят: все равно ведь со временем гироскопы "дрейфуют" и постепенно отклоняются от первоначально заданного положения осей вследствие хоть и малого, но трения в подшипниках и подвесах. Как с этим обстоит дело на самом деле?


      Все эти "проблемы" имеют место быть,но все они успешно решаются за счёт коррекции( или ввода широтных поправок).
      Но современные гироскопы практически никуда не "убегают"..если только вообще не "заваливаются".
      Курсовертикаль никогда не бывает одна,это раз,кроме этого есть ещё и дубрирующие их системы.
      например в Ту-22М-есть МИС (она всему голова),но есть ещё отдельных целых 3-и КВ системы "Румб" и аварийная КС "Гребень",так вот за счёт Орбиты все эти курсы "стягиваются" к МИСу.но вот если МИС сдох..тогда по Румбу и здесь точность уже естествено не та.а ближе к обычному ГПК.

      Дрейф .конечно же есть,но за его величинами "следит" БЦВС и по твоему желанию выдаст тебе величину "невязок",по которым ты сам будешь определять..стоит делать коррекцию лил нет.
      На практике...коррекция курса (если узнают) ккралась на разборах "смертной казнью",только коррекция Системы(т.е. БЦВС или НК или ПрНк)и то..только по РТС (всякие там по линейному или визуальному ориентиру,астрокоррекции или Р/Л коррекции..это ТЕОРИЯ,единственное что ещё более менее точно.это коррекция по цели),но и то...смотри НЕВЯЗКИ и если в допусках,то.."РУКАМИ не ТРОГАЙ"! soldier

      А на старых машинах всё просто по курсу- в начале этапа жём на кнопочку на ДГМ,получаем МК,к нему прибавляем дМу(условное магнитное склонение= величине магнитного склонения М + дА-азимутальноая поправка) и в итоге имеем Условный Курс или условный путевой угол,который и выставляем на ГПК.

      А если "лезть" в коррекцию курсов в полёте,то 100% "допрыгаешься до того".что оставшуюсЯ часть маршрута и полёт до дому будешь выполнять по "бычьему глазу"( какому-нибуть типа КИ) у которого точность +- 30-40гр (про посадку вобще не буду.если в сложняке).
      И ещё из практики.как правило..если в ИНС "летит" курс.то как правило "вылетает" и вся система( а там ещё завязки на АБСУ или КСУ_ЭСДУ..вообщем проблем будет..вагон)

      Вообще поставил статье минус :Т.К. акселерометр не является ПРИБОРОМ,а только ДАТЧИКОМ измеряющим величины кориолисовых ускорений.
      Нет такого"понятия" опорная система координат-Есть Опорный Меридиан или Направление Главной ортодромии.
      Во общем автор... "слышал звон,да не знает где он" soldier
      vaf
      1. uwzek 10 октября 2014 18:47
        Статью тоже минуснул. Начал писать примерно то же, что и Вы (сам 11 лет отлаживал подобные системы самолётной навигации). Затем задумался. Если курс начинать параллельно счислять с момента взлёта (разумеется введя начальные координаты), для корректного расчёта курса действительно хватит сигналов с гироскопов и датчиков ускорений. Статья, разумеется, рекламный проспект перепечатанный (автор в суть проблемы, скорее всего, не вникал)...
        По идее, минус свой могу и забрать: действительно для определения курса машины хватает сигналов датчиков направления и ускорения...
        1. vaf 10 октября 2014 21:34
          Цитата: uwzek
          . Если курс начинать параллельно счислять с момента взлёта (разумеется введя начальные координаты), для корректного расчёта курса действительно хватит сигналов с гироскопов и датчиков ускорений. Статья, разумеется, рекламный проспект перепечатанный (автор в суть проблемы, скорее всего, не вникал)..


          +! soldier Но только немного поправлю,т.к. начало счисления происходит после перевода Комплекса уже в режим "Руление".(кстати сами помните.что перевод во "Взлёт" только после режима полной остановки иначе...начнёт считать 2не в ту степь" это 100%.
          По молодости.все ведомые "страдали" этой болезнью,т.к. при взлёте звеном "на чистых" истребительных полосах...сразу могла исполнительный занимать только пара,а если при полётах строем,то остальные(или свой ведомый) выруливал со стартового прямо сразу ,после твоего страгивания на исполнительном и сходу начинал разбег.врубая промежуточный и сразу полный форсаж, иначе...собраться в плотный строй.особенно ночью.да на малой высоте..будут проблемы..ну вот и вот уже после уборки шасси и механизации..вдруг обнаруживал,что ИС как была в рулении,так и осталась..и вот ,пожалуйста..проблемы( ну не очень большие,сел на крыло к ведущему и по .."обеспечивающему") soldier
          Минус не забирай...т.к. у автора нет датчиков,а одни ПРИБОРЫ, ну а "опорная система координат для акселерометров"..это нечто и безусловно.."ПЁРЛ" wassat lol
          vaf
    4. Удав КАА 10 октября 2014 23:13
      Цитата: e_krendel
      ведь со временем гироскопы "дрейфуют" и постепенно отклоняются от первоначально заданного положения осей вследствие хоть и малого, но трения в подшипниках и подвесах. Как с этим обстоит дело на самом деле?
      Прецессия гироскопа -- основная проблема гиросистем. Поэтому есть системы подвеса рабочего тела -- гиросферы -- в воздушном подвесе, в магнитном поле (подвесе), появились лазерные гироскопы... Меня поразило, что первые гироскопы у нас были с ртутным поддержанием рабочего тела! Зато были надежны и безотказны! О демеркуризации тогда никто не парился!
  4. Alex_T 10 октября 2014 14:45
    В статье не указано современное состояние российских (белорусских, украинских) инерциальных систем, или лучше 15 кг не получается изготовить? Для сравнения в любом современном смартфоне или планшете имеются лазерные гироскопы и акселерометры общим весом не более 0,1 кг. Статью о лазерных гироскопах ("гироскоп" без механических компонентов)читал в журнале "Зарубежное военное обозрение" ещё в 80-х годах, неужели это до сих пор закрытая информация? Что скажут специалисты данного профиля?
    1. Nayhas 10 октября 2014 17:42
      Цитата: Alex_T
      неужели это до сих пор закрытая информация?

      От неспециалиста.
      Лазерные гироскопы это прошлый век которым хвалиться могут только у нас. Наномасштабные системы навигации та тема, которой уже который год занимается DARPA. Параметры:
      Микросистема инерциальной навигации, которую DARPA желает получить на выходе, не должна превышать 20 см³ и потреблять более 1 Вт. При этом производительность C-SCAN должна быть «превосходящей всё доступное в настоящее время». Допустимый предел ошибки при определении ускорения объекта — 10-6g, а при определении угловых скоростей — 10-4 градуса в час. Достижение системой полной функциональности с момента холодного старта — не более 10 секунд.
      1. viktorR 10 октября 2014 21:06
        И Что тут такого необычного? Или просто скопипастили кучу непонятных вам букв и цифр и теперь довольны? ))
  5. Денимакс 10 октября 2014 21:05
    Инерциальная система не может выдать точное местоположение, так как замкнута сама в себе, и не имеет топографической привязки. Иначе бы никто не морочился на разработке спутниковой навигации.
    Цитата: Alex_T
    Для сравнения в любом современном смартфоне или планшете имеются лазерные гироскопы и акселерометры общим весом не более 0,1 кг.

    У смартфонов, максимум имеется какой то гравитационный датчик, который всегда показывает картинку в горизонтальном положении, или имеется пьезовый гироскоп.
    1. vaf 10 октября 2014 21:44
      Цитата: Денимакс
      Инерциальная система не может выдать точное местоположение, так как замкнута сама в себе, и не имеет топографической привязки.


      Глубоко ошибаетесь, но + за "смелость" drinks т.к. ОСНОВА ИС как раз и состоит в том.что бы ТОЧНО выставится в начальной точке,т.е. "ПРИВЯЗАТЬСЯ" к месту СТАРТА(отсчёта работы системы счисления),а дальше кто мешает получать все данные по движению(перемещению)? Для этого и существуют такие системы как ДИСС,СВС(ЦСВ) и различные "корректоры"(т.е.РТС и РЛС).
      И при точной начальной выставке (режимом "двойного гирокомпосирования")и не убитой МИС ( с "вылизанными" НКашниками "плюхами")) Комплекс выдаёт прекрасные данные,для выполнения БЗ.
      Спутниковая навигация в Боевой авиации появилась..ну совсем не давно и то..только для НАВИГАЦИИ,это в последствии уже ввели режимы боевого применения.
      Не путайте нас с "супостатами",к сожалению.
      В мрё время.за "карманный" ГАРМИН,можно было получить столько,что можно было и не "увезти" crying
      vaf
      1. СергейМ 10 октября 2014 22:55
        Про авиацию судить не могу, но в промысловой геофизике применяются инклинометры(приборами измеряют параметры скважин угол наклона и направление скважины, при бурении позволяет выйти в заданную точку пространства), по сути тоже инерциальная система. Так у некоторых приборов есть функция определения координат скважины. Достаточно иметь точное время и оставить прибор в покое на некоторое время. Компьютер по движению земли высчитывает координаты.
        СергейМ
  6. Денимакс 10 октября 2014 22:21
    Вам тоже мой скромный лейтенантский +.)
    Не такая она и независимая получается, если корректировку надо делать на маяки, или ландшафт прощупывать радаром. Ускорения у истребителя могут быть вертикальные и горизонтальные, может ИС всё учесть, и боковой снос от ветра? Помоему это всё сложно.)
    1. vaf 11 октября 2014 00:33
      Цитата: Денимакс
      Ускорения у истребителя могут быть вертикальные и горизонтальные, может ИС всё учесть, и боковой снос от ветра?


      На измерение точности именно курсовых параметров никакие вертикальные и горизонтальные(боковые) ускорения (маневры) истребителей , истребителей- бомбардировщиков,самолётов штурмовой и фронтовой авиации больших проблем не оказывают,т.к. акселерометры ограничений практически не имеют.
      Все системы,которые обеспечивают именно точность счисления,т.е. выдачу данных о W (путевой скорости) и УС( угле сноса), то только при выходе за пределы ТТВ данноые устройства переходят в режим "Памяти" и счисление осуществляется по ранее выданным значениям.
      То же самое происходит и с выдачей истинной высоты от РВ (радиовысотомеров)как малыхтак и больших высот.
      "Небольшое" неудобство происходит при использовании автоматического режима полёта на малых и сверх малых высотах с МВК (маловысотном контуре),но в связи с тем,что у нас он одностепенной.то при соответствующей подготовке данная проблема и вовсе не проблема wink

      Боковой снос компенсируется подбором угла сноса (есть различные способы измерения), но в данном случае надо рассматривать следствие от воздействия бокового сноса,т.е. возникающее при этом ЛБУ (т.е. линейно-боковое уклонение),но при полётах,что в автоматическом режи.директорном или просто..на руках по путевым данным от БЦВМ(С) или ПК(преобразователя координат) РСДН(АДНС) всегда можно получить лдинейные расстояния ЛБУ и Sост(оставшегося расстояния до очередного ППМ,КО,АЭ или цели) и ликвидировать его маршрутным или путевым способом.

      Так что сложно это только на первый взгляд или как у нас говорят..в первый раз (не у всех сразу получается собрать все стрелки и индексы в кучу на ПКП или КПП),но это только в первый раз.а потом..как по "маслу"!

      Ну, а корректировку необходимо делать всегда,т.к. от этого зависит точнось боевого применения(особенно чугунием и НАРами),а так же формировании режима прицеливания(целеуказания) при работе по невидимой цели,с короткого боевого пути или со сложных видов маневра, но только при наличии точного постоянного сигнала от той системы,по которой будешь проводить коррекцию или точно знаешь, что ИС "считает не в ту степь".
      Вот для таких случаев и "изобретают" "спутниковые" коррекции,т.е. возможность в любой момент и на любом этапе полёта "привязать" систему к месту по факту.а не дать ей "считать.как ей хочется и как ей взумается"..ведь железо оно..такое wassat
      Извини,что на ты и... утомил..с уважением,+! drinks
      vaf
      1. studentmati 11 октября 2014 00:37
        Цитата: vaf
        Извини,что на ты и... утомил..с уважением,+! drinks


        Профи утомить не может! drinks
  7. roman_pilot 11 октября 2014 01:38
    На полтиннике (ту-154м) вообще веселье было с нву, при подходе к ад назначения курсовую систему переводили к его меридиану, надо было следить за штурманом, чтобы он в нужную сторону переводил (в сторону экватора), пару раз ловил за руку. На эрбасах такого гемора нет. Инерциалка сама корректируется по gps и не только, по любому навигационному средству (VOR или NDB) . Хотя на а310 снс не было и поправку вводили, над приводом, хоть гироскопы и лазерные, а всё равно уходят. На боингах, думаю, тоже самое.
    1. saksan 11 октября 2014 06:27
      Завидую я Вам мужики!,на классной технике летаете.Мне достались Ли-2,Ил-28 и Ту-134.На Ли-2 у штурмана вообще не было своего рабочего места,но летали,летали в любую погоду!
  8. roman_pilot 11 октября 2014 20:13
    А я вот Вам завидую. У Вас хоть романтика была, свобода. А сейчас шаг влево, шаг вправо от трассы - на ковёр.
    1. Prager 31 октября 2014 08:58
      я вот тоже такого мнения. soldier

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гость, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Картина дня