Самолетовождение
|
Скачать 5.62 Mb.
|
| Раздел II ЭЛЕМЕНТЫ ПОЛЕТА И ИХ РАСЧЕТ Глава 3 КУРСЫ САМОЛЕТА ДЕВИАЦИЯ МАГНИТНЫХ КОМПАСОВ 1. Земной магнетизм Для определения и выдерживания курса самолета наиболее широкое применение находят магнитные компасы, принцип действия которых основан на использовании магнитного поля Земли. Земля представляет собой большой естественный магнит, вокруг которого существует магнитное поле. Магнитные полюсы Земли не совпадают с географическими и располагаются не на поверхности Земли, а на некоторой глубине. Условно принимают, что северный магнитный полюс, расположенный в северной части Канады, обладает южным магнетизмом, т. е. притягивает северный конец магнитной стрелки, а южный магнитный полюс, расположенный в Антарктиде, обладает северным магнетизмом, т. е. притягивает к себе южный конец магнитной стрелки (рис. 3.1). Магнитные силовые линии выходят из южного магнитного полюса и входят в северный. Свободно подвешенная магнитная стрелка устанавливается вдоль магнитных силовых линий. Элементами земного магнетизма являются: напряженность, наклонение и склонение. В любой точке Земли напряженность магнитного поля Т можно разложить на горизонтальную Н и вертикальную Z составляющие. Последние определяются по формулам: Н = ТcosΘ; Z = ТsinΘ. Напряженность Т на магнитном экваторе наименьшая, а на магнитных полюсах наибольшая. Вертикальная составляющая Z равна 0 на магнитном экваторе и максимальной величине на магнитных полюсах. Горизонтальная составляющая Н является той силой, которая устанавливает магнитную стрелку в направлении магнитных силовых линий. На магнитном экваторе эта сила наибольшая, а на магнитных полюсах она равна нулю. Поэтому в полярных районах магнитные компасы работают неустойчиво, что ограничивает, а порой и исключает их применение. Магнитным наклонением Θ называется угол, на который магнитная стрелка наклоняется относительно плоскости горизонта. На магнитном экваторе наклонение равно 0, а на магнитных полюсах 90°. Для устранения наклона магнитной стрелки в авиационных компасах в Северном полушарий утяжеляют южный конец стрелки, а в Южном — северный или смещают точку подвески магнитной стрелки. Магнитное склонение. Вследствие того, что магнитные полюсы Земли не совпадают с географическими, магнитная стрелка устанавливается не по истинному, а по магнитному меридиану (рис. 3.2). Магнитным меридианом называется линия, вдоль которой устанавливается свободно подвешенная магнитная стрелка под действием земного магнетизма. Угол, заключенный между северным направлением истинного (географического) меридиана и северным направлением магнитного меридиана, называется магнитным склонением Δм. Они измеряется от 0 до±180° и отсчитывается от истинного меридиана к магнитному к востоку (вправо) со знаком плюс, к западу (влево) со знаком минус. Магнитное склонение для различных пунктов Земли неодинаковое по величине и знаку; оно всегда определяется и учитывается экипажем самолета при подготовке и выполнении полета. Карта магнитных склонений. Распределение элементов магнитного поля Земли принято представлять в виде магнитных карт: горизонтальной и вертикальной составляющих магнитного поля Земли, а также карт магнитного склонения. На мировой карте магнитных склонений указаны величина и знак склонения. Кривые линии, соединяющие точки на земной поверхности с одинаковым магнитным склонением, называются изогонами. Изогоны наносятся также на полетные и бортовые карты. Все элементы земного магнетизма изменяются с течением времени. Магнитное склонение имеет вековые, годовые, суточные и эпизодические  изменения. Суточные и годовые изменения достигают в среднем 4—10', вековые 6—15°. Карта магнитного склонения составляется с учетом годовых изменений относительно среднего значения определенного отрезка времени в пять-шесть лет, называемого эпохой магнитной карты. Это избавляет от необходимости каждый раз учитывать годовые изменения магнитного склонения. Эпизодические или внезапные изменения магнитного склонения носят временный характер с продолжительностью от нескольких часов до нескольких суток. Эти явления называют магнитными бурями. Они вызываются солнечной активностью и чаще наблюдаются в полярных районах. Кроме изогон, на полетных и бортовых картах указываются магнитные аномалии — районы с резкими и значительными изменениями всех элементов земного магнетизма. Наличие магнитных аномалий связано с залежами магнитных руд в недрах Земли. Наиболее мощными аномалиями являются Курская, Криворожская, Магнитогорская, Сарбайская и др. В районах аномалий есть точки, где магнитное склонение доходит до ±180°. Аномалия влияет на работу магнитного компаса до высоты 1500—2000 м, а в районе Курской магнитной аномалии отмечаются случаи ее воздействия на компас на высотах более 2000 м. 2. Девиация компаса и вариация Компасным меридианом называется линия, вдоль которой устанавливается магнитная стрелка компаса, находящегося на самолете (рис. 3. 3). Компасный и магнитный меридианы не совпадают. Девиацией компаса Δк называется угол, заключенный между северными направлениями магнитного и компасного меридианов. Она отсчитывается от магнитного меридиана к компасному к востоку (вправо) со знаком плюс, к западу (влево) со знаком минус. Д  евиация компаса вызывается действием на стрелку компаса магнитного поля самолета, создаваемого стальными и железными деталями самолета, и электромагнитного поля, возникающего при работе электро- и радиооборудования воздушного судна. Девиация компаса является переменной величиной для каждого курса самолета и компаса.В полете она определяется по графику девиации, помещенному в кабине самолета и составленному при ее списывании. Вариацией Δ называется угол, заключенный между северными направлениями истинного и компасного меридианов. Отсчитывается она от истинного меридиана к компасному к востоку (вправо) со знаком плюс и к западу (влево) со знаком минус. Вариация равна алгебраической сумме магнитного склонения и девиации компаса Δ=(±Δм) + (±Δк). 3. Курсы самолета Курсом самолета называется угол, заключенный между северным направлением меридиана, проходящего через самолет, и продольной осью самолета. Курс отсчитывается в горизонтальной плоскости от северного направления меридиана до продольной оси самолета по ходу часовой стрелки от 0 до 360° (рис. 3. 4). Он показывает, куда направлена продольная ось самолета относительно меридиана. Курс самолета может быть истинным, магнитным и компасным в зависимости от меридиана, от которого он отсчитывается. Истинным курсом ИК называется угол, заключенный между северным направлением истинного меридиана, проходящего через самолет, и продольной осью самолета. М  агнитным курсом МК называется угол, заключенный между северным направлением магнитного меридиана, проходящего через самолет, и продольной осью самолета.Компасным курсом КК называется угол, заключенный между северным направлением компасного меридиана, проходящего через самолет, и продольной осью самолета. Курс самолета определяется и выдерживается с помощью магнитного или астрономического компаса. Перевод курсов. Магнитный компас позволяет определять направления от компасного и магнитного меридианов. На карте направления определяются от истинного меридиана. Поэтому при выполнении различных навигационных расчетов приходится переходить от одного курса к другому.  Перевод курсов можно осуществлять аналитически (по приведенным ниже формулам) и графически. МК = КК + (± Δк); КК = МК - (+ Δк); ИК = МК+(±Δм); МК=ИК-(±Δм); ИК = КК + (± Δк) + (± Δм); КК = ИК - (± Δм) - (± Δк); ИК = КК+(±Δм); КК=ИК-(±Δк). При переводе курсов необходимо руководствоваться следующими правилами: 1) если определяется магнитный или истинный курс по компасному, то девиация, магнитное склонение и вариация учитываются со своим знаком, т. е. алгебраически прибавляются; 2) если определяется магнитный или компасный курс по истинному, то магнитное склонение, девиация компаса и вариация учитываются с обратным знаком, т. е. алгебраически вычитаются, (рис. 3.5). Для графического перевода курсов необходимо на листе бумаги провести северное направление меридиана того курса, который дан по условию задачи, затем от него отложить направление продольной оси самолета (значение данного курса). После этого проводятся остальные меридианы с учетом знака девиации и магнитного склонения. Значение искомых курсов определяется по схеме. Пример. КК=240°; Δк = — 5°; Δм = +10°, (рис. 3.6). Определить МК, ИК и вариацию. Решение. МК =КК + (± Δ к) = 240° + (— 5°) = 235°; ИК - МК + (± Δм) = 235° + (+ 10°) = 245°; Δ = (± Δк) + (± Δм) =(— 5°) + (+ 10°) =+5°. 4  . Путевые углы и способы их определенияЗаданный путевой угол может быть истинным и магнитным в зависимости от меридиана, от которого он отсчитывается (рис. 3.7). Заданным магнитным путевым углом ЗМПУ называется угол, заключенный между северным направлением магнитного меридиана и линией заданного пути. ЗМПУ отсчитывается от северного направления магнитного меридиана до ЛЗП по ходу часовой стрелки от 0 до 360° и измеряется на карте при помощи транспортира по среднему истинному меридиану данного участка маршрута с последующим учетом магнитного склонения. ЗМПУ = ЗИПУ— (± Δм). Пример. ЗИПУ = 54°; Δм = +5°. Определить ЗМПУ. Решение. ЗМПУ = ЗИПУ — (±Δм) = 54° — (+5°) = 49°. 5. Пеленг и курсовой угол ориентира М  агнитным пеленгом ориентира МПО называется угол, заключенный между северным направлением магнитного меридиана и направлением на ориентир: трубу, мачту, радиостанцию и т. д. (рис. 3.8). МПО отсчитывается от северного направления магнитного меридиана до направления на ориентир по ходу часовой стрелки от 0 до 360°.Курсовым углом ориентира КУО называется угол, заключенный между продольной осью самолета и направлением на ориентир. КУО отсчитывается от продольной оси самолета до направления на ориентир по ходу часовой стрелки от 0 до 360°. Между пеленгом, курсом и курсовым углом ориентира существует следующая зависимость: МПО = МК + КУО; КУО = МПО - МК; МК = МПО — КУО. Пример. Дано: МК = 50°; КУО = 70°. Определить МПО. Решение. МПО = МК + КУО = 50° + 70°= 120°. 6. Списывание девиации магнитных компасов Точность определения курса самолета с помощью магнитного компаса зависит от знания девиации и правильности ее учета. Пользоваться магнитным компасом, у которого девиация неизвестна, практически нельзя, так как она может достигать больших значений и привести к ошибкам в определении курса самолета. Девиацию стремятся уменьшить. Для этого компас на самолете располагают вдали от магнитных масс, электро- и радиооборудования. Однако эта мера не позволяет полностью устранить девиацию. Поэтому компасы снабжены девиационными приборами, позволяющими уменьшить девиацию. Остаточная девиация списывается, заносится в график и учитывается при переводе курсов. Определять и уменьшать девиацию магнитных компасов необходимо: 1) после каждой установки .на самолете нового компаса или дополнительного оборудования, влияющего на девиацию компасов; 2) после выполнения регламентных работ, при которых снимались отдельные агрегаты дистанционного компаса; 3) при обнаружении в полете ошибок в показаниях компасов. Определение, уменьшение и списывание остаточной девиации магнитных компасов и определение радиодевиации (см. гл. 14) производятся штурманом корабля (авиаотряда, авиаэскадрильи, аэропорта) при участии техника по приборам, техника РЭСОС и под контролем командира корабля (самолета). Первыми исследователями теории девиации были русские ученые и моряки. В 1815 г. штурман морского флота Халезов впервые сумел определить девиацию магнитного компаса. В 1862 г. лейтенант И. Белавенец уменьшил девиацию компаса на броненосце «Первенец» с 46 до 16°. Он основал в Кронштадте первую компасную обсерваторию, где специально изучались вопросы, связанные с влиянием на стрелку компаса судового железа, и способы уменьшения этого влияния. Большой вклад в дальнейшую разработку теории и практики устранения девиации магнитных компасов внес русский ученый И. П. Колонг (1839—1902 гг.). За 40 лет своей деятельности в области теории девиации компасов он разработал методы вычисления девиации и предложил специальные приборы для ее уничтожения. Фундаментальные исследования по девиации компасов были проведены Героем Социалистического Труда, заслуженным деятелем науки и техники, академиком А. Н. Крыловым (1863—1945 гг.). Разработанные им теоретические положения по девиации положены в основу практических работ по устранению девиации в морском флоте и авиации. 7. Магнитные поля, действующие на картушку компаса, установленного на самолете На картушку магнитного компаса, установленного на самолете, действуют следующие поля: 1) магнитное поле Земли (оно стремится направить стрелку магнитного компаса по магнитному меридиану); 2) постоянное магнитное поле самолета; 3) переменное магнитное поле самолета; 4) электромагнитное поле, создаваемое работающим электро- и радиооборудованием самолета. Постоянное магнитное поле самолета создается твердым самолетным железом. Твердое железо — это такие ферромагнитные массы самолета, которые длительно сохраняют магнитные свойства, т. е. обладают большой коэрцитивной силой. Твердое железо рассматривают в магнитном отношении как постоянный магнит. Постоянное магнитное поле самолета сохраняет величину и направление относительно продольной оси самолета на любом курсе и вызывает полукруговую девиацию. Переменное магнитное поле самолета создается мягким самолетным железом. Мягкое железо — это такие ферромагнитные массы самолета, которые имеют неустойчивую намагниченность, т. е. обладают малой коэрцитивной силой. Они легко перемагничиваются при перемене курса самолета. Переменное магнитное поле самолета меняет свою величину и направление относительно продольной оси в зависимости от курса самолета и вызывает четвертную девиацию. Электромагнитное поле, создаваемое работающим электро- и радиооборудованием самолета, по характеру действия аналогично магнитному полю твердого железа. Поэтому девиация, вызываемая электромагнитным полем, обычно рассматривается совместно с девиацией, вызываемой твердым железом. Рассмотрим полукруговую и четвертную девиацию и их характеристики. Полукруговая девиация и ее характеристика. Девиация называется полукруговой потому, что она 2 раза (через полукруг) приходит к нулю и 2 раза меняет свой знак при повороте самолета на 360°. Для удобства рассмотрения суммарное действие постоянного магнитного поля самолета можно заменить эквивалентным действием бруска твердого железа. Предположим, что брусок твердого железа расположен по продольной оси самолета. Обозначим буквой Н горизонтальную составляющую магнитного поля Земли, а буквой F вектор напряженности магнитного поля бруска твердого железа. Так как вектор F направлен по продольной оси самолета, то на МК=0° его действие будет совпадать с действием вектора R (рис. 3. 9) и F не вызывает отклонения картушки компаса от плоскости магнитного меридиана. Поэтому на МК=0° девиация равна нулю.Из рисунка видно, что при изменении курса самолета направление результирующего вектора R изменяется. На МК=90° вектор F  Рис. 3.9. Полукруговая девиация: а —действие магнитного поля твердого железа; б —график полукруговой девиации направлен под прямым углом к вектору H и создает максимальную положительную девиацию. При дальнейшем повороте самолета девиация начнет уменьшаться и на курсе 180° снова станет равной нулю. Затем после курса 180° вектор F начнет вызывать отрицательную девиацию, которая достигнет максимальной величины на МК=270°. Полукруговая девиация имеет следующие особенности: а) при повороте самолета на 360° она дважды достигает максимального значения и 2 раза становится равной нулю; б) на противоположных курсах полукруговая девиация равна по величине, но противоположна по знаку; в) полукруговая девиация составляет большую часть девиации компаса и ее можно полностью компенсировать с помощью постоянных магнитов девиационного прибора. В общем случае брусок твердого железа может и не совпадать по направлению с продольной осью самолета, что не меняет характера полукруговой девиации, но смещает ее график по отношению курсов самолета на угол, равный углу между продольной осью самолета и направлением оси бруска. Полукруговая девиация при любом положении бруска твердого железа будет дважды равняться нулю при повороте самолета на 360°. |