НАВИГА́ЦИЯ ЛЕТА́ТЕЛЬНЫХ АППАРА́ТОВ

НАВИГА́ЦИЯ ЛЕТА́ТЕЛЬНЫХ АППА­РА́ТОВ (аэ­ро­на­ви­га­ция), нау­ка о ме­то­дах и сред­ст­вах во­ж­де­ния ле­та­тель­ных ап­па­ра­тов из од­ной точ­ки про­стран­ст­ва в дру­гую. Н. л. а. тес­но свя­за­на с та­ки­ми дис­ци­п­ли­на­ми, как тео­рия управ­ле­ния дви­же­ни­ем ЛА, тео­рия фи­гу­ры Зем­ли и её гра­ви­та­ци­он­но­го и маг­нит­но­го по­лей, гео­де­зия. На ис­поль­зо­ва­нии дос­ти­же­ний аэ­ро­на­ви­га­ции стро­ит­ся прак­тич. са­мо­лё­то­во­ж­де­ние.

Осн. за­да­чи, ре­шае­мые аэ­ро­на­ви­га­ци­ей: пред­ва­рит. оп­ре­де­ле­ние тра­ек­то­рии дви­же­ния объ­ек­та с учё­том тре­бо­ва­ний возд. про­стран­ст­ва, воз­мож­но­стей имею­ще­го­ся обо­ру­до­ва­ния, пред­по­ла­гае­мых внеш­них ус­ло­вий и вре­ме­ни дви­же­ния; оп­ре­де­ле­ние ме­то­дов на­ви­гац. из­ме­ре­ний, ис­ход­ной и на­чаль­ной на­ви­гац. ин­фор­ма­ции и средств кор­рек­ции оши­бок из­ме­ре­ний, ко­то­рые мо­гут быть наи­бо­лее эф­фек­тив­ны­ми в пла­ни­руе­мых ус­ло­ви­ях дви­же­ния объ­ек­та; про­ве­де­ние из­ме­ре­ний и об­ра­бот­ка по­лу­чен­ной на­ви­гац. ин­фор­ма­ции в про­цес­се дви­же­ния объ­ек­та; об­на­ру­же­ние про­стран­ст­вен­но-вре­мен­ны́х от­кло­не­ний от за­дан­ной про­грам­мы дви­же­ния и вы­ра­бот­ка ко­манд для управ­ле­ния объ­ек­том. Пе­ре­чис­лен­ные за­да­чи ре­ша­ют­ся с ис­поль­зо­ва­ни­ем разл. ме­то­дов на­ви­га­ции в бор­то­вом вы­чис­ли­тель­ном ком­плек­се.

Сред­ст­ва Н. л. а. по прин­ци­пу дей­ст­вия де­лят­ся на 4 груп­пы: гео­тех­нич., аст­ро­но­мич., ра­дио­тех­нич. и све­то­тех­ни­чес­кие. Гео­тех­ни­чес­кие сред­ст­ва ос­но­ва­ны на из­ме­ре­нии па­ра­мет­ров маг­нит­но­го по­ля (маг­нит­ные ком­па­сы), по­ля зем­ной ат­мос­фе­ры (ба­ро­мет­рич. вы­со­то­ме­ры, из­ме­ри­те­ли возд. ско­ро­с­ти), то­по­гра­фич. по­ля (на­ви­гац. кар­ты), по­ля оп­тич. кон­тра­ста (оп­тич. ви­зи­ры), гра­ви­тац. по­ля (гра­ви­мет­ры). Осо­бо сле­ду­ет вы­де­лить груп­пу ги­ро­инер­ци­он­ных сред­ств Н. л. а., ос­но­ван­ных на ис­поль­зо­ва­нии ги­ро­ско­пич. эф­фек­та и из­ме­ре­нии сил инер­ции ус­ко­рен­но­го дви­же­ния в со­во­куп­но­сти с си­лой тя­го­те­ния (ги­ро­вер­ти­ка­ли, инер­ци­аль­ные си­сте­мы на­ви­га­ции и др.). Сред­ст­ва ас­тро­но­ми­че­ской на­ви­га­ции (ас­т­ро­ком­па­сы, сек­стан­ты, ас­тро­но­мич. и звёзд­но-сол­неч­ные ори­ен­та­то­ры) ос­но­ва­ны на пе­лен­га­ции (гл. обр. оп­ти­че­ской) не­бес­ных све­тил, по­зво­ля­ют оп­ре­де­лять гео­гра­фич. коор­ди­на­ты и ис­тин­ный курс ЛА. Ра­дио­тех­ни­чес­кие сред­ст­ва пред­став­ле­ны бор­то­вы­ми сис­те­ма­ми и на­зем­ны­ми сред­ст­ва­ми (ра­дио­систе­мы ближ­ней и даль­ней на­ви­га­ции, ра­дио­тех­нич. сис­те­мы по­сад­ки); к ним от­но­сят­ся и стре­ми­тель­но раз­ви­ваю­щие­ся гло­баль­ные спут­ни­ко­вые на­ви­га­ци­он­ные сис­те­мы (напр., ГЛОНАСС). Све­то­тех­ни­чес­кие сред­ст­ва Н. ос­но­ва­ны на ис­поль­зо­ва­нии бор­то­вых или на­зем­ных ис­точ­ни­ков све­та, гл. за­да­ча ко­то­рых – об­лег­че­ние ори­ен­ти­ров­ки в слож­ных ме­тео­ро­ло­гич. ус­ло­ви­ях и но­чью (преж­де все­го при по­сад­ке).

Су­ще­ст­ву­ют 3 груп­пы ме­то­дов оп­ре­де­ле­ния ме­сто­по­ло­же­ния ЛА. К 1-й груп­пе от­но­сит­ся ме­тод счис­ле­ния ко­ор­ди­нат, ос­но­ван­ный на из­ме­ре­нии про­ек­ций ско­ро­стей или ус­ко­ре­ний и по­сле­дую­щем их ин­тег­ри­ро­ва­нии в той или иной сис­те­ме от­счё­та для по­лу­че­ния ко­ор­ди­нат ме­сто­по­ло­же­ния, а так­же инер­ци­аль­ный ме­тод на­ви­га­ции (см. Инер­ци­аль­ная сис­те­ма управ­ле­ния), кур­со­воз­душ­ный и кур­со­до­п­ле­ров­ский ме­то­ды.

2-я груп­па ме­то­дов – по­зи­ци­он­ные ме­то­ды на­ви­га­ции, ос­но­ван­ные на из­ме­ре­нии фи­зич. ве­ли­чин, даю­щих ли­нию или по­верх­ность в про­стран­ст­ве, на­зы­вае­мые ли­ния­ми или по­верх­но­стя­ми по­ло­же­ния. Точ­ка пе­ре­се­че­ния ли­ний или по­верх­но­стей по­ло­же­ния оп­ре­де­ля­ет ме­сто­на­хо­ж­де­ние ЛА. Для этих це­лей ис­поль­зу­ют­ся сред­ст­ва ас­тро­но­мич. на­ви­га­ции и ра­дио­на­ви­га­ци­он­ные сис­те­мы.

3-я груп­па ме­то­дов – об­зор­но-срав­ни­тель­ные ме­то­ды, ос­но­ван­ные на срав­не­нии ре­аль­но на­блю­дае­мой ок­ру­жаю­щей ме­ст­но­сти (или отд. ори­ен­ти­ров) и её изо­бра­же­ния (или изо­бра­же­ния ори­ен­ти­ров) на кар­те, за­ло­жен­ной в па­мя­ти бор­то­во­го вы­чис­лит. ком­плек­са.

Вы­бор ме­то­дов оп­ре­де­ля­ет­ся боль­шим чис­лом ус­ло­вий при­ме­не­ния: со­стоя­ни­ем ат­мо­сфе­ры, диа­па­зо­ном из­ме­не­ния на­ви­гац. па­ра­мет­ров, по­треб­ной точ­но­стью их из­ме­ре­ния, тре­бо­ва­ния­ми по­ме­хо­за­щи­щён­но­сти, ав­то­ном­но­сти и на­дёж­но­сти на­ви­гац. из­ме­ре­ний и др. В за­ви­си­мо­сти от про­тя­жён­но­сти по­лёт­ной тра­ек­то­рии раз­ли­ча­ют ближ­нюю и даль­нюю на­ви­га­цию. Ближ­няя на­ви­га­ция обес­пе­чи­ва­ет пе­ре­ме­ще­ние ЛА в рай­оне аэ­ро­дро­ма, а так­же его взлёт и по­сад­ку. Даль­няя на­ви­га­ция при­ме­ня­ет­ся на мар­ш­ру­тах про­тя­жён­но­стью сот­ни и ты­ся­чи ки­ло­мет­ров.

Все пе­ре­чис­лен­ные вы­ше ме­то­ды Н. л. а. ре­ша­ют­ся с ис­поль­зо­ва­ни­ем со­во­куп­но­сти боль­шо­го чис­ла па­ра­мет­ров, ко­то­рые в про­цес­се по­лё­та не­пре­рыв­но ме­ня­ют­ся вслед­ст­вие пе­ре­ме­ще­ния ЛА, из­ме­не­ния ус­ло­вий ок­ру­жаю­щей сре­ды и дей­ст­вую­щих внеш­них воз­му­ще­ний. Па­ра­мет­ры на­ви­га­ции раз­де­ля­ют­ся на груп­пы: ха­рак­те­ри­зую­щие по­ло­же­ние цен­тра масс ЛА от­но­си­тель­но внеш­них сис­тем от­счё­та (ко­ор­ди­на­ты, ли­ней­ные ско­ро­сти и ус­ко­ре­ния); оп­ре­де­ляю­щие дви­же­ние ЛА от­но­си­тель­но его цен­тра масс (уг­ло­вые ус­ко­ре­ния, ско­ро­сти и уг­ло­вые ко­ор­ди­на­ты ЛА от­но­си­тель­но го­ри­зонт­но­го ба­зи­са – тан­гаж, крен, курс; от­но­си­тель­но век­то­ра ис­тин­ной возд. ско­ро­сти – угол ата­ки, сколь­же­ния и сно­са); оп­ре­де­ляю­щие со­стоя­ние ок­ру­жаю­щей сре­ды (ат­мо­сфе­ры – темп-ра, дав­ле­ние, плот­ность, ско­рость вет­ра, ско­рость зву­ка; гео­фи­зич. по­лей – на­пря­жён­ность маг­нит­но­го по­ля, гра­ви­тац. по­тен­ци­ал; из­лу­че­ния разл. ес­теств. и ис­кусств. ис­точ­ни­ков и др.); па­ра­мет­ры, ха­рак­те­ри­зую­щие от­но­сит. дви­же­ние и фи­зич. свой­ст­ва ори­ен­ти­ров, ра­дио­мая­ков и др. возд. объ­ек­тов.

Аэ­ро­на­ви­га­ция воз­ник­ла од­но­вре­мен­но с пер­вы­ми по­лё­та­ми. За про­шед­шие сто с не­боль­шим лет в раз­ви­тии средств и ме­то­дов Н. л. а. мож­но вы­де­лить неск. эта­пов. Пер­вый (до нач. 1920-х гг.) ха­рак­те­ри­зо­вал­ся при­ме­не­ни­ем ме­то­да ви­зу­аль­ной ори­ен­ти­ров­ки, вто­рой (1920–1950-е гг.) – при­ме­не­ни­ем про­стых средств ин­ст­ру­мен­таль­ной на­ви­га­ции (напр., ра­дио­ком­па­са). Рост ин­тен­сив­но­сти возд. дви­же­ния, кон­цен­тра­ция дви­же­ния в рай­онах рас­по­ло­же­ния на­зем­ных ра­дио­мая­ков при­ве­ли к не­об­хо­ди­мо­сти осу­ще­ст­в­ле­ния зо­наль­ной на­ви­га­ции, осн. от­ли­чит. осо­бен­но­стью ко­то­рой яв­ля­ет­ся воз­мож­ность по­лё­тов по лю­бым тра­ек­то­ри­ям, и пре­ж­де все­го по трас­сам, не про­хо­дя­щим че­рез ра­дио­мая­ки. Ре­ше­ние этой за­да­чи бы­ло реа­ли­зо­ва­но на сле­дую­щем эта­пе (1950–80-е гг.) ус­та­нов­кой на бор­ту ЛА на­ви­гац. вы­чис­ли­те­лей, по­зво­ляю­щих «хра­нить» про­грам­му по­лё­та и вы­чис­лять сиг­на­лы вы­хо­да на за­дан­ную тра­ек­то­рию. По­яв­ле­ние на ЛА (с 1990-х гг.) бор­то­во­го вы­чис­лит. ком­плек­са 4-го по­ко­ле­ния с мно­го­ма­шин­ной и мно­го­уров­не­вой ор­га­ни­за­ци­ей об­ра­бот­ки дан­ных и вы­чис­ле­ний при­ве­ло к об­ра­зо­ва­нию пи­ло­таж­но-на­ви­гац. ком­плек­сов, объ­е­ди­няю­щих в сво­ём со­ста­ве боль­шое чис­ло дат­чи­ков и сис­тем, вклю­чая спут­ни­ко­вые и инер­ци­аль­ные на­ви­гац. сис­те­мы.