Принципы измерения курса и виды курсовых приборов

Курс характеризует направление продольной оси ВС в горизонтальной плоскости, то есть показывает, куда направлен «нос» самолета. Он имеет большое значение для навигации, поскольку одновременно является и пилотажным, и навигационным элементом. Очевидно, что на борту ВС должны быть навигационные средства для непрерывного измерения курса. Их называют курсовыми приборами или просто компасами.

Курс представляет собой угол в горизонтальной плоскости между направлением, принятым за начало отсчета и направлением проекции на эту плоскость продольной оси ВС. Чтобы физически измерить этот угол с помощью технического устройства (компаса), необходимо знать оба эти направления. Очевидно, что направление продольной оси ВС всегда известно – ведь компас находится на борту. Следовательно, главная проблема заключается в том, чтобы в любой момент знать, как проходит направление начала отсчета независимо от того, какое положение занимает самолет.

В зависимости от того, каким образом определяется направление начала отсчета, различают следующие физические принципы измерения курса и, соответственно, виды компасов.

1. Магнитный принцип. Основанные на нем курсовые приборы называют магнитными компасами. Направлением начала отсчета служит направление горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля Земли, называемое северным направлением магнитного меридиана. Это направление непрерывно определяется чувствительным элементом магнитного компаса. Магнитный компас является самым древним навигационным прибором.

2. Гироскопический принцип. Гироскоп – это быстро вращающееся тело. В соответствии с законами механики гироскоп стремится сохранять направление оси своего вращения в пространстве. В гироскопических компасах гироскоп помещают в специальное устройство – карданов подвес, который обеспечивает ему три степени свободы и дает возможность гироскопу сохранять свое направление, независимо от эволюций самолета (кренов, тангажа, разворотов). Направление горизонтально расположенной оси гироскопа и служит направлением начала отсчета при использовании гироскопических компасов.

3. Астрономический принцип. В вычислителе астрономического компаса непрерывно рассчитывается истинный курс. Для этого рассчитывается пеленг небесного светила (Солнца, Луны, звезды) в данный момент времени относительно меридиана места самолета и измеряется угол между продольной осью ВС и направлением на светило.

4. Инерциальный принцип. Инерциальные навигационные системы основаны на измерении ускорений ВС по трем осям системы координат и позволяют определять в полете большое количество различных навигационных параметров. С точки зрения измерения курса инерциальные системы традиционного типа используют гироскопический принцип. В таких системах устройства для измерения ускорений – акселерометры − установлены на стабилизируемой с помощью точных гироскопов платформе, которая на протяжении всего полета сохраняет горизонтальное положение и сориентирована по меридиану. В этом случае не составляет проблемы измерить и отобразить на индикаторах угол между осью гироплатформы и продольной осью самолета, то есть курс.

Но в инерциальных системах нового поколения − бесплатформенных системах − курс определяется другим способом, что позволяет отнести его к отдельному принципу определения курса. В таких бесплатформенных системах непрерывно измеряется угловая скорость поворота ВС вокруг трех перпендикулярных осей, что позволяет в любой момент определить угол, на который повернута каждая ось (в том числе – продольная ось ВС) относительно первоначального положения. Поэтому, если в начальный момент времени курс был известен, то его можно расчетным путем определить и в любой последующий момент времени.

Независимо от принципа действия любой компас включает в себя чувствительный элемент и индикатор (указатель). Чувствительный элемент – это та часть компаса, которая непосредственно определяет направление начала отсчета курса. Индикатор предназначен для отображения измеренного курса и, как правило, представляет собой круговую шкалу, на которой напротив стрелки или специального индекса можно отсчитать курс.

Если чувствительный элемент и индикатор конструктивно совмещены, то такие компасы называют совмещенными. Разумеется, они размещаются в кабине экипажа, поскольку индикатор должен располагаться на приборной доске.

Если же индикатор находится в кабине экипажа, а чувствительный элемент в другом месте ВС, то компасы называют дистанционными. В настоящее время практически все курсовые приборы являются дистанционными.