Навигационные вычислители. Особенности работы навигационного вычислителя нву

1. Лекция № 14

Раздел 2. Навигационные системы ВС ГА
Тема 2.1 Навигационные вычислители
Особенности работы навигационного вычислителя
НВУ
2.1.6.Структурная схема НВУ
2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя
2.1.8. Режим коррекции координат по радиомаяку

2. 2.1.6. Назначение и структурная схема НВУ

29
Назначение. Навигационное вычислительное устройство НВУБ3 предназначено для непрерывного автоматического счисления
текущих ортодромических координат самолета по участкам маршрута,
индикации места самолета на планшете и выдачи в АБСУ данных для
управления полетом по линейному боковому уклонению (ЛБУ) самолета
от линии заданного пути (ЛЗП).
Счисление координат осуществляется:
- по путевой скорости и углу сноса, получаемым как по
аналоговому, так и по импульсному каналам от доплеровского
измерителя путевой скорости и угла сноса ДИСС-013;
- по истинной воздушной скорости, получаемой от системы
воздушных сигналов СВС-ПН-15;
- по ортодромическому курсу, получаемому от точной курсовой
системы ТКС-П через блок дискретной коррекции БДК-1.

3. 2.1.6. Назначение и структурная схема НВУ

Структурная схема НВУ.
28

4. 2.1.6. Назначение и структурная схема НВУ

В-51 — пульт управления, служащий для выбора режимов
работы вычислителя
27
- переключатель установки
координат на счетчиках
блоков В-51 I и В-52 II с
фиксированными
положениями «Откл». —
Sп—Zn—SM—ZM—S—М;
- переключатель установки
расчетных значений
линейного упреждения
разворота (ЛУР) с
фиксированными
положениями: «Принуд.—
откл. -5-10-15-20-25»
(цифры обозначают длину
ЛУР в км)

5. 2.1.6. Назначение и структурная схема НВУ

26
два B-52 — индикаторы-задатчики координат, с помощью которых
индицируются и задаются боковая и продольная координаты самолета,
пункта маршрута и маяка РСБН, формируется напряжение,
пропорциональное ЛБУ самолета от ЛЗП
На индикаторах-задатчика
координат В-52
расположены счетчики:
текущих координат
«Самолет», координат
радиомаяка относительно
текущей ЧО «Р/маяк» или
координат пункта
очередной ЧО «Пункт»

6. 2.1.6. Назначение и структурная схема НВУ

25
В-140 — задатчик путевых углов, служащий для ввода в
вычислитель направления ортодромической системы счисления
координат самолета
Два счетчика «I градусы, мин», «II
градусы, мин» и две группы кнопок на
задатчике путевых углов (рис. 4.4)
служат для установки заданных
путевых углов (ЗПУ) нечетных и четных
ЧО

7. 2.1.6. Назначение и структурная схема НВУ

24
В-57 — блок параметров ветра, служащий для отработки и
индикации направления и скорости ветра при работе ДИСС и задания
их при переходе ДИСС в режим «ПАМЯТЬ»;
На лицевой панели расположены кнопки и счетчик «δград»
установки направления ветра, ручка и шкала « град» выставки
угла схождения меридианов, кнопки и счетчик «U км/ч» установки и
отсчета скорости ветра

8. 2.1.6. Назначение и структурная схема НВУ

23
Б-8М — задатчик угла карты, служащий для задания истинного
заданного путевого угла (ИЗПУ) участка маршрута, проходящего через
меридианы маяка РСБН, формирования и выдачи в бортовую
аппаратуру РСБН разности текущего азимута самолета А и ИЗПУ;
С помощью ручки на задатчике угла
карты Б-8М устанавливается угол
карты, заключенный между северным
направлением меридиана и
направлением частной ортодромии

9. 2.1.6. Назначение и структурная схема НВУ

22
ИП-3 — индикатор-планшет, служащий для индикации текущего
места самолета на движущейся карте — ленте;
На индикаторе-планшете ИП-3
расположены:
-переключатель «Аэродром—марш.»
для переключения масштабов карты;
-- сигнальная лампа «Zмакс»,
сигнализирующая об установке
визира на упор;
- кнопки управления, с помощью
которых карта и визир
перемещаются в направлениях,
указанных стрелками;
- ручка начальной выставки карты
(под крышкой), с помощью которой
положение карты согласуется с
положением шкалы сельсинаприемника.

10. 2.1.6. Назначение и структурная схема НВУ

21
В-55 — контейнер (рама) с блоками В-39, служащие для
усиления и выдачи сигналов ЛБУ Z и скорости его изменения Z в АБСУ, а
также боковой W и продольной Wt составляющих путевой скорости в
бортовую аппаратуру РСБН; блоком В-53, служащим для формирования
напряжений питания и усиления сигналов преобразования и коррекции
координат; блоком В-54, служащим для определения элементов
навигационного треугольника скоростей; рабочим и резервным блоками
импульсной раскладки; блоком В-56, служащим для формирования
импульсных сигналов, пропорциональных боковой и продольной
составляющих путевой скорости;
В-42 — контейнер с блоком В-41, служащим для питания
импульсных блоков и блоком БУП-3, служащим для усиления сигналов
питания индикатора-планшета;
В-31М — блок фильтров по переменному току;
В-34 — фильтр по постоянному току.

11. 2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя НВУ

2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя 20
НВУ
Решаемая НВУ-Б3 задача счисления пути включает в себя
следующие составляющие:
1) вычисление проекций вектора путевой скорости на оси
прямоугольной системы координат;
2) счисление ортодромических координат самолета интегрированием по
времени проекций вектора путевой скорости;
3) вычисление направления и скорости вектора из уравнений
навигационного треугольника скорости;
4) преобразование счисленных координат данного участка маршрута в
координаты следующего участка маршрута;
5) коррекция (исправление) счисленных координат.

12. 2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя НВУ

2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя 19
НВУ
Навигационный вычислитель
НВУ непрерывно автоматически
счисляет местоположение самолета в
частноортодромической системе
координат, начало которой совмещено
с конечным пунктом каждого участка
маршрута. Координата S
ориентирована вдоль линии
заданного пути (ЛЗП), ось Z —
перпендикулярна ей. Для плавного
вывода самолета с одной частной
ортодромии (ЧО) на другую
необходимо вычислить текущие
координаты самолета относительно
следующей ЧО по взаимному
положению этих участков ЛЗП.
Эта задача решается вычислителем ВНУ и называется
преобразованием координат.

13. 2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя НВУ

2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя 18
НВУ
Для коррекции координат
самолета, счисленных устройством
НВУ, формируются текущие координаты самолета относительно
радиомаяка и сравниваются с
данными от системы РСБН.
Координаты радиомаяка, по
которому производится коррекция,
программируются в вычислителе НВУ.
Заданная линия пути каждого
участка ориентирована вдоль ленты.
Движение карты в окне планшета
совпадает с направлением
перемещения местности под
самолетом.
Местоположение самолета на карте указывается с помощью визира.

14. 2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя НВУ

2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя 17
НВУ
Перемещение визира в направлении, перпендикулярном к
заданной линии пути, указывает величину бокового уклонения.
Поэтому карта перемещается в планшете со скоростью,
пропорциональной изменению координаты самолета по оси S, а
перемещение визира – со скоростью изменения координаты самолета
по оси Z.
С переключением счисления координат в систему отсчета
следующей ЧО необходимо вызвать в окне планшета карту со
следующим участком маршрута. Вызов карты следующего участка
производится сигналом ЛУР, с появлением которого происходит
быстрое перемещение (скачок) карты.
При полете по маршруту НВУ выдает в бортовую систему
управления сигналы Z, Z и ЗПУ, которые индицируются на приборах и
используются для формирования команд автоматического и
полуавтоматического управления.

15. 2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя НВУ

2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя 16
НВУ
Текущие координаты самолёта определяются в вычислителе
решением следующих уравнений
S S 0 tt12 WS dt
Z Z 0 tt 12 W z dt
S, Z – текущие координаты самолета относительно первого
промежуточного пункта маршрута П1;
Sо – длина первой частной ортодромии;
Zо – начальное боковое уклонение самолета от ортодромии;
Ws, Wz – составляющие путевой скорости вдоль ортодромии и
перпендикулярно к ней;
t2 – t1 – время полета между двумя пунктами маршрута.

16. 2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя НВУ

2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя 15
НВУ
Решение уравнений счисления пути в вычислителе
производится импульсным (цифровым) методом, который основан на
постоянстве пути, пройденного самолетом за время, равное периоду
допплеровской частоты системы ДИСС-013, независимо от скорости
полета.
Известно, что частота допплеровских импульсов Fд
пропорциональна путевой скорости
Fд = kW,
k– постоянная для допплеровского измерителя величина.
Путь, пролетаемый самолетом за время одного периода tд
S = W tд = 1/k, где tд =1/ Fд
Следовательно, путь, независимо от скорости самолета,
однозначно определяется суммой импульсов допплеровской частоты
за время полета.
Счисление координат S, Z производится интегрированием
импульсов, частоты которых пропорциональны составляющим
путевой скорости

17. 2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя НВУ

2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя 14
НВУ
Режим курсо-доплеровского счисления пути
В режиме курсодоплеровского
счисления пути
аналоговый сигнал
курса из ТКС-П2
поступает через
блоки В-54 и В-140 в
блок импульсной
раскладки В-56.
Туда же от ДИСС
поступают
импульсные
сигналы
доплеровских
частот F1, F2, F3.
По этим данным в блоке импульсной раскладки В-56 вычисляются
составляющие путевой скорости Ws, Wz.

18. 2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя НВУ

2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя 13
НВУ
Существуют два режима счисления:
- режим "работа", при котором измеренные системой ДИСС-013
значения путевой скорости и угла сноса выдаются в вычислитель;
- режим "память", при котором значения путевой скорости и угла сноса
определяются вычислителем по значению истинной воздушной
скорости, измеренной системой СВС-ПН-15, и параметрам ветра,
В режиме "работа" информация о путевой скорости и угле сноса
поступает из ДИСС-013 в виде импульсов частот F1 , F2 и F3,
информация от ТКС-П2 поступает в аналоговом виде.
По этим данным в вычислителе производится формирование
составляющих путевой скорости Ws и Wz в соответствии с
уравнениями:
Ws K 1F1 cos( K ЗПУ ) K 1F2 cos( K ЗПУ ) K 2 F3 sin( K ЗПУ ) K 2 F2 sin( K ЗПУ )
Wz K 1 F1 sin( K ЗПУ ) K 1 F2 sin( K ЗПУ ) K 2 F cos( K ЗПУ ) K 2 F3 cos( К ЗПУ )
К1,К2 – масштабные коэффициенты связи ДИСС с НВУ, учитывающие
отражающие свойства подстилающей поверхности (суша – море) и углы
визирования антенны ДИСС;
F1 , F2 и F3 – допплеровские частоты.

19. 2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя НВУ

2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя 12
НВУ
Вычисление составляющих путевой скорости в блоке В – 56
осуществляется цифровой техникой, типовыми элементами которой
являются интегральные микросхемы.
Логика работы блока В – 56 обеспечивает последовательное
прохождение сигналов, пропорциональных слагаемым уравнениям, в
канале счёта вычислителя так, что решение их осуществляется за
четыре временных интервала (такта).
Поэтому в канал счисления входит схема, формирующая
временные интервалы, которые управляют работой всех
вычислительных схем канала счисления, а также синхронизируют
работу ДИСС и НВУ.

20. 2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя НВУ

2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя 11
НВУ
За время одного такта в канале счисления выполняются
следующие операции:
Ws K 1F1 cos( K ЗПУ ) K 1F2 cos( K ЗПУ ) K 2 F3 sin( K ЗПУ ) K 2 F2 sin( K ЗПУ )
Wz K 1 F1 sin( K ЗПУ ) K 1 F2 sin( K ЗПУ ) K 2 F cos( K ЗПУ ) K 2 F3 cos( К ЗПУ )
- доплеровские частоты F1,F2,F3 умножаются на коэффициенты К1, К2;
- напряжения переменного тока, пропорциональные sin (К-ЗПУ) и
cos (К-ЗПУ), преобразуются в натуральный двоичный код;
- формируются знаки тригонометрических функций синуса и косинуса в
зависимости от квадранта, определяемого разностью (К-ЗПУ);
- значения кодов, пропорциональных sin (К-ЗПУ) и cos (К-ЗПУ),
умножаются на соответствующую частоту;
- определятся знак слагаемого уравнения;
- производится исправление двоичных кодов, пропорциональных
тригонометрическим функциям sin (К-ЗПУ) и cos (К-ЗПУ).
Таким образом, за время одного такта происходит формирование одного
из слагаемых каждого из применяемых уравнений.

21. 2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя НВУ

2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя 10
НВУ
За время, равное четырём тактам, подсчитывается сумма
слагаемых уравнений на реверсивных счётчиках канала счисления по
осям Z и S. Мгновенные значения приращений составляющих путевой
скорости, подсчитываемые реверсивными счётчиками за четыре такта,
в виде последовательных импульсов с реверсивных счётчиков,
поступают на схемы управления шаговыми двигателями по каждой оси
отдельно.
Таким образом, дискретная составляющая путевой скорости
преобразуется в углы поворота валов шаговых двигателей и
индицируются на счётчиках блоков В – 52 и индикатора планшета ИП-3.

22. 2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя НВУ

2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя 9
НВУ
При работе ДИСС от него, кроме доплеровских частот, в
вычислитель поступают аналоговые сигналы путевой скорости W и угла
сноса УС и истинной воздушной скорости V из СВС – ПН – 15 для
формирования параметров скорости ветра U и навигационного
направления ветра . При этом решаются уравнения
W cos УС V U cos( K HB ) 0 ;
W sinУС U sin( K HB ) 0.
Вычисленные из уравнений параметры ветра индицируются на
счётчиках блока В – 57.

23. 2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя НВУ

2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя 8
НВУ
Режим работы «Память»
При комплексировании аэрометрических систем счисления пути
с доплеровскими в воздушно-доплеровских системах в случае
отсутствия параметров Vп и С (при отключении или отказе ДИСС, при
кренах самолета ) используется особый режим работы, называемый
режимом «Память».
В этом случае информация о составляющих путевой скорости
формируется по последним «запомненным» параметрам ветра и
значению скорости V, измеряемой на борту (например, системой СВС).
Счисление в режиме «Память» производится с использованием
«запомненных» значений составляющих скорости ветра U'х и U'y,
вычисленных при работе ДИСС как разности составляющих путевой и
истинной скоростей.

24. 2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя НВУ

2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя 7
НВУ
Режим работы «Память»
При этом аналоговый сигнал вычисленной путевой скорости
поступает в блок импульсной раскладки В-56, где происходит
преобразование напряжения, пропорционального путевой скорости в
частоту. Напряжения, пропорциональные тригонометрическим
функциям
cos( K УС ЗПУ )
sin( К УС ЗПУ )
также преобразуются в натуральные двоичные коды.
Составляющие путевой скорости вычисляются из уравнений
Wz K 2 Fw sin( K УС ЗПУ )
Ws K 2 Fw cos( K УС ЗПУ )
К2 – масштабный коэффициент;
Fw – частота следования импульсов, пропорциональных путевой
скорости.

25. 2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя НВУ

2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя 6
НВУ
Для обеспечения непрерывного счисления пути в НВУ наряду
со счислением пути в системе координат с началом в пункте ППМ1, к
которому осуществляется полёт, происходит преобразование текущих
координат самолёта в координаты следующего пункта маршрута ППМ2
согласно уравнениям
Z ПР Z 1 cos ЗПУ S1 sin ЗПУ ;
S ПР S1 cos ЗПУ Z 1 sin ЗПУ ;
Z 2 Z1 Z ПР ;
S 2 S1 S ПР ;
где Zпр, Sпр – преобразованные
координаты самолёта;
Z1, S1 – координаты самолёта
относительно ППМ1;
Δзпу – угол разворота с первого на
второй участок маршрута;
Z2, S2 – координаты самолёта
относительно ППМ2.

26. 2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя НВУ

2.1.7. Режимы работы навигационного вычислителя 5
НВУ
Начальные координаты
пунктов маршрута Zп1, Sп1 и Zп2,
Sп2 вводятся на счётчики с
помощью кнопок УСТАНОВКА
КООРДИНАТ на блоках В – 52.
Угол разворота ΔЗПУ
формируется в блоке В – 140.

27. 2.1.8. Режим коррекции координат по радиомаяку 

4
2.1.8. Режим коррекции координат по радиомаяку
Метод счисления координат, принятый в НВУ, обладает
свойством интегрирования абсолютных погрешностей, возникающих при
формировании составляющих путевой скорости. Поэтому
предусмотрена позиционная коррекция координат ЛА по данным
системы РСБН-2.
Система РСБН-2 измеряет полярные
координаты ЛА азимут А и дальность D
относительно наземного радиомаяка,
координаты которого заранее
известны. Точность определения
полярных координат системой РСНБ-2
выше точности определения координат
с помощью НВУ. Это используется для
коррекции координат ЛА, которая
возможна при непрерывном измерении
азимута и дальности самолета
относительно радиомаяка.

28. 2.1.8. Режим коррекции координат по радиомаяку 

3
2.1.8. Режим коррекции координат по радиомаяку
Связь навигационного вычислителя НВУ с системой РСБН-2
осуществляется в двух направлениях. Навигационный вычислитель НВУ
формирует и выдает в систему РСБН-2:
- ортодромические составляющие путевой скорости Ws и Wz;
- разность текущего азимута самолета и угла карты, введенного вручную
с помощью задатчика Б-8М;
- разность запрограммированных вручную ортодромических координат
маяка РСБН и самолета Sсм, Zсм.
Система РСБН-2 формирует и выдает в навигационный
вычислитель НВУ-БЗ оцененный на достоверность текущий азимут
самолета А и при включенном режиме коррекции корректирующие
поправки As и Az к счисленным автономно координатам самолета.
Ортодромические составляющие путевой скорости навигацинный
вычислитель формирует в соответствии с уравнениями
WS W cos( ЗПУ УС)
WZ W sin( ЗПУ УС)

29. 2.1.8. Режим коррекции координат по радиомаяку 

2
2.1.8. Режим коррекции координат по радиомаяку
Разность углов (А—Ψк) строится с помощью
дифференциального сельсина, который питается напряжением,
пропорциональным А, и ротор его поворачивается вручную на угол
карты. Введение угла карты Ψк необходимо для согласования
систем координат, принятых в НВУ и РСБН-2.
С дифференциального сельсина снимается и подается в
систему РСБН напряжение, пропорциональное углу (А—Ψк).
Разность ортодромических координат самолета и
запрограммированных координат маяка
SC.M SC SM ;
Z C.M Z C Z M ;
формируется в вычислителе НВУ-БЗ механическим вычитанием
указанных координат с помощью механических дифференциалов.
Корректирующие поправки к автономно счисленным
координатам самолета As и Az из системы РСБН-2СА подаются в
навигационный вычислитель НВУ через контакты реле на входы
усилителей, далее через контакты реле на двигатели, которые через
электромагнитные муфты передаются на счетчики.

30. 2.1.8. Режим коррекции координат по радиомаяку 

1
2.1.8. Режим коррекции координат по радиомаяку
При полете по четной ЧО поправки As, Az вводятся через
нормально-замкнутые контакты реле, усилители и двигатели,
вращение которых через электромагнитные муфты передается на
оси счисления и связанные с ними счетчики.
Координаты маяка Sм, Zм устанавливаются по счетчикам с
помощью кнопок на блоке В-51. По сигналам, выдаваемым с этих
кнопок, срабатывают реле и муфты, и напряжение переменного тока
подается на двигатели, которые являются приводом счетчиков
программных координат. Одновременно с вводом координат маяка
по счетчикам задаваемые координаты отрабатываются на
потенциометрах.