Устройство и принцип действия доплеровских измерителей скорости и углов сноса. Состав и назначение основных систем навигационных комплексов летательных аппаратов

21) Устройство и принцип действия доплеровских измерителей скорости и  углов сноса.

ДИСС предназначены для определения составляющих вектора скорости объекта относительно поверхности, отражающей электромагнитные колебания. Принцип действия ДИСС основан на использовании эффекта Доплера, который заключается в изменении частоты принимаемых электромагнитных колебаний при относительном движении приемника и передатчика колебаний. Тот же эффект проявляется, если передатчик и приемник неподвижны относительно друг друга и находятся на движущемся объекте, а колебания принимаются после отражения от неподвижного объекта или поверхности.

Простейшая доплеровская система работает следующим образом. Если на объекте установлена антенна под углом q к поверхности земли (рис.2.7), то частота Доплера, сигнала отражаемого от земной поверхности, равна

 ,                                    (2.8)

Горизонтальная скорость в этом случае определяется как

 .                                  (2.9)

Навигация летательных аппаратов перемещающихся в воздушном пространстве требует учета большего числа воздействующих на него факторов. Частота Допплера при горизонтальном полете:

Три строительные оси ЛА (рис. 2.8) – продольная ОХ_С, поперечная OZ_C и нормальная OY_C – образуют в пространстве связанную прямоугольную систему координат.

а                                       б                                    в

Рис. 2.8. Положение осей объекта относительно системы координат

Применительно к самолетам и вертолетам в качестве опорной обычно используют нормальную систему прямоугольных координат OX_gY_gZ_g. Начало нормальной системы координат совпадает с центром масс ЛА, оси OX_g и OZ_g лежат в плоскости горизонта, ось OY_g направлена вверх по местной вертикали. Положение строительных осей ЛА относительно нормальной системы координат определяется тремя углами, которые называются углами рыскания, тангажа и крена.

Угол рыскания y – угол между осью OX_g (рис.2.8, а) и проекцией продольной оси на горизонтальную плоскость OX_gZ_g. Этот угол положителен, если ось OX_g совмещается с проекцией оси на горизонтальную плоскость поворотом вокруг оси OY_g по часовой стрелке (см. рис.2.8, а), где для наглядности представлен частный случай, когда OY и OY_g совпадают.

Углом тангажа J называется угол между продольной осью ЛА и горизонтальной плоскостью OX_gZ_g. Тангаж положителен (см. рис. 2.8, б), если продольная ось ЛА находится выше линии горизонта, и отсчитывается он в пределах ±90°. На рис. 2.8, б ОХ' – проекция продольной оси ОХ_С на плоскость OX_gZ_g.

Угол крена g – это угол между поперечной осью ЛА OZ_C и осью OZ'_g, которая представляет собой смещенное положение оси OZ_g, соответствующее нулевому углу рыскания (см. рис. 2.8, в). Когда правое крыло ЛА находится ниже горизонтальной плоскости, то крен считается положительным.

В ряде случаев необходимо знать угловое положение какой-либо точки, например местоположение РНТ относительно продольной оси ЛА. При горизонтальном полете ЛА, который рассматриваем для простоты (рис. 2.9), угол, отсчитываемый в горизонтальной плоскости по часовой стрелке от продольной оси ЛА до направления на РНТ, называют курсовым углом РНТ (КУР). На рисунке ОС_и – северное направление истинного меридиана.

Рис. 2.9. Навигационные элементы:

О₁С_и – северное направление истинного меридиана точки О₁; O₁C_y – северное направление условного меридиана точки О₁ (О_хС_у параллельна ОС_и).

В зависимости от направления, выбранного в качестве начала отсчета, различают курсы истинный, магнитный и т.д. Истинный курс (ИК) отсчитывается по часовой стрелке от северного направления истинного меридиана, магнитный – от северного направления магнитного меридиана.

Вертикальная составляющая вектора  представляет собой скорость подъема или спуска ЛА. Основные соотношения между элементами навигационного треугольника скоростей поясняются с помощью рис. 2.10. Для простоты рисунка полет ЛА считается горизонтальным.

Рис.2.10. Навигационный треугольник: a – угол сноса; ИПУ – истинный путевой угол; b – угол скольжения

Под путевым углом (ПУ) понимается угол в горизонтальной плоскости, заключенный между северным направлением соответствующего меридиана и вектором путевой скорости. В навигации различают заданный путевой и фактический путевой углы. Путевые углы могут быть истинными или магнитными в зависимости от того, какое направление принимается за начало отсчета (географический или магнитный меридианы). Если специально не оговорено, то обычно рассматривается истинный путевой угол (ИПУ).

Углом сноса a называется угол, заключенный между вектором воздушной скорости и вектором путевой скорости. Если угол сноса применительно к точке О отсчитывается от вектора  вправо, то a считается положительным, если – влево, то отрицательным.