Пилотажно-навигационное и радиотехническое оборудование

В разделе 1.2 отмечалось, что самолет как системный объект - управляемая система. В процессе полета летчик (или автоматическая система управления) управляет движением самолета в соответствии с указаниями службы управления воздушным движением (см. раздел 3.3.3) на основании информации о положении самолета в пространстве, состоянии внешней среды и всех бортовых систем.
Впервые бортовое самолетное оборудование, выдающее летчику необходимую информацию, появилось в 20-х гг. До этого летчик пользовался примитивными приборами, такими, как наручный компас, вертушка- анемометр (от греч. anemos - ветер и... метр) для измерения скорости потока воздуха, обтекающего самолет. Частота вращения двигателя определялась по частоте падения капель масла в прозрачной капельнице, вмонтированной в масляную систему. Самолеты летали только при хорошей погоде, поэтому потребности в другом оборудовании не возникало.
В настоящее время, когда скорости полета, который происходит в основном вне видимости земной поверхности, достигают 3000 км/ч, высоты - 30 км, продолжительность - нескольких часов, а дальность - десятков тысяч километров, полет невозможен без постоянного обеспечения летчика непрерывно и скоротечно меняющейся информацией о навигационной и метеорологической обстановке, о состоянии всех систем самолета.
Бортовое оборудование современного ЛА - это совокупность большого количества сложнейших приборов и устройств самого различного назначения и принципов действия, связанных между собой многочисленными коммуникациями.
Вначале применялись приборы (см. раздел 6.7), базирующиеся на барометрическом (приемники воздушного давления), аэродинамическом (датчики углов атаки и скольжения), гироскопическом (датчики углов тангажа, крена, рыскания и угловых скоростей относительно всех трех осей) и инерционном (акселерометры) методах определения параметров полета.
Во время и после второй мировой войны началось интенсивное развитие радиотехнических средств получения информации и управления полетом, которые на современных ЛА составляют большую часть навигационного оборудования. Антенно-фидерные устройства (АФУ) радиотехнических средств излучают электромагнитные колебания, которые, распространяясь в пространстве, отражаются от встречных объектов и принимаются АФУ.
Антенна (от лат. antenna - мачта, рей) - устройство для непосредственного излучения и (или) приема радиоволн. Фидер (англ. feeder, от feed - питать) - проводная линия для передачи электрических колебаний радиочастоты.
В радиотехнических средствах используют основные свойства электромагнитных полей: высокую скорость распространения радиоволн (примерно 3·10⁸ м/c), отражение радиоволн от объектов, прямолинейное распространение фронта волны в однородной среде, возможность направленного излучения и приема радиоволн, эффект Доплера (по имени австрийского физика и астронома К. Доплера) - изменение частоты электромагнитных волн, регистрируемое наблюдателем, в зависимости от направления и значения скорости относительного движения наблюдателя и источника волн.
Дальность до объекта определяют измерением временного сдвига зондирующего (излучаемого) и принимаемого отраженного сигнала.
Угловую координату определяют по наземным радиомаякам, используя свойства направленной антенны.
Информация об облучаемом объекте и его координатах содержится в амплитуде, фазе и частоте сигнала.
Использование направленных антенных систем, специальных форм зондирующих сигналов, в том числе импульсных, значительно повышают точность и дальность действия радиотехнических средств.
Специфика выполняемой задачи и условия эксплуатации определяют функциональные возможности и состав авионики - авиационной электроники. Авионику - обеспечивающее навигацию и пилотирование самолета бортовое радиоэлектронное оборудование (БРЭО) - можно разделить на пилотажно-навигационное оборудование (ПНО) и радиотехническое оборудование (радиосистемы связи).
Отметим, что такое разделение весьма условно, так как информация, поступающая к экипажу по радиоканалам связи, также используется для решения навигационных задач.
В состав БРЭО входят разнообразные приборы и системы, предназначенные для получения информации, переработки и выдачи ее на пилотажно-навигационные приборы (индикаторы) в кабине экипажа и в системы автоматического управления.