Здравствуйте авиаторы и не только! Полет на самолете уже давно перестал быть романтикой, как это было в начале XX века. Самолеты и профессия пилота стали привычными для повседневной жизни, но многих интересует вопрос, как же пилоты узнают, где они находятся и куда следует направлять самолет, если с большой высоты не видно землю? В сегодняшней статье вы узнаете, как осуществляется навигация самолета. И так, полетели!
Как обычно, начнем с небольшого экскурса в историю вопроса. На заре авиации, когда как раз таки полеты были экзотикой, романтикой и приключением, вопрос навигации был не таким острым, так как первые самолеты не поднимались очень высоко и не летали на дальние расстояния, можно было ориентироваться по наземным объектам, точно так же как это делают туристы в походе. Пилоты изучали карты местности, запоминали ориентиры, то есть наиболее примечательные объекты, такие как отдельно стоящие деревья, высокие здания, водоемы и так далее. Такой метод ориентирования в воздухе называется визуальная навигация. Он и по сей день используется в малой и спортивной авиации (регламентирован Правилами Визуальных Полетов - ПВП).
Даже на пассажирских и военных самолетах в случаи неисправности современных радиоэлектронных средств навигации пилотам приходится полагаться только на свои органы чувств и знание местности, как это было например в 2010 году с самолетом Ту-154М авиакомпании Алроса, когда из-за отказа электросистемы экипаж остался без каких-либо приборов, кроме указателя скорости и был вынужден визуально садится на непригодный для данного типа самолетов аэродром в Ижме.
Вернемся к нашей теме. С возрастанием скоростей и высот полетов одной вишь визуальной навигации стало недостаточно, так как не всегда возможно разглядеть отдельные объекты и успеть сориентироваться по ним. Тут на помощь пилотам пришли приборы. Мы расскажем об основных приборах в одной из следующих статей. Теперь пилоты могли ориентироваться на свой азимут (это угол между направлением на север и текущим курсом самолета), на скорость, время и таким образом находить свое положение на карте.
Также экзотическим видом навигации является ориентирование по звездам. С древних времен люди знали, что звезды располагаются на небе в определенном порядке и составляли карты звездного неба, чтобы мореплаватели не заблудились в чужих краях и всегда могли вернуться домой. Этот способ несмотря на свою кажущуюся устарелость и примитивность и по сей день используется на современных кораблях, самолетах и ракетах. С помощью специального прибора, называемого астрокорректор проводится визирование звезд электронным объективом. Компьютер сравнивает картину с картами звезд из своей базы данных и определяет местоположение и курс, при необходимости внося поправку в другие системы навигации, причем он работает как в темное, так и в светлое время суток, принимая электромагнитные волны вне спектра видимости.
Такая система полностью автономной навигации по звездам была использована в 1960-е годы на сверхзвуковых разведывательных самолетах SR-71 американской фирмы Lockheed.
Массовое развитие пассажирских перелетов, разведывательные миссии и появление новых истребителей привело к необходимости создания принципиально новых средств навигации. Одним из них стала инерциальная навигация. Она основана на использовании инерциальных систем отсчета, то есть связанных с координатами неподвижных объектов на земле. Принцип работы таких систем достаточно прост: перед вылетом включается вычислительная машина Инерциальной Навигационной Системы (ИНС). В нее вводятся точные географические координаты текущего местоположения (они известны для любого аэродрома). Далее эта система принимает сигналы от других систем о скорости и направлении полета и постоянно рассчитывает текущие координаты.
Этот принцип можно понять на простом примере. Вы запомнили место откуда вышли и можете отслеживать, что прошли, например, 100 шагов прямо, затем повернули направо, прошли 50 шагов, затем еще раз повернули направо и прошли еще 30 шагов. Зная эту информацию вы можете прикинуть, где именно вы оказались. Но такая система имеет ряд существенных недостатков. Главный из них это погрешность всех измерений, которая при длительном полете вызывает существенное расхождение реального положения и того что имеется в системе. Без дополнительных знаний о местоположении самолета невозможно определить величину этого расхождения и внести коррекцию в ИНС. Однако инерциальная система отсчета и по сей день используется в военной сфере, так как она является полностью автономной и не зависит ни от спутников, ни от наземной инфраструктуры. Недостатки ИНС вызвали необходимость создания дополнительных навигационных средств с привязкой к реальным местам на земле. Была развернута огромная сеть навигационных точек по всему миру. Они представляют собой радиомаяки различной конструкции с определенными координатами.
Теперь самолеты могли настраивать свои радиостанции на определенные частоты и ловить сигналы маяка. Специальные приборы, такие как радиокомпасы и дальномеры показывают направление на маяк и расстояние до него.
Такая сеть позволяет проложить полет по промежуточным пунктам маршрута (ППМ) и при прохождении маяка экипаж точно знает свое местоположение.
При заходе на посадку используется курсо-глисадная система. Это система антенн которые посылают самолету его положение относительно глиссады. Под глиссадой понимается безопасная траектория, по которой самолет снижается непосредственно перед посадкой. Обычно она начинается на высоте 400 метров и проходит под углом 3 градуса к полосе, хотя в горных районах этот градиент может превышать 5 градусов.
Курсо-глиссадная система дает пилоту знать отклонился ли он от глиссады или идет точно по ней.
Новой вехой в развитии средств навигации стало появление спутников. Сначала спутниковые навигационные системы, такие как американская GPS и советская Глонасс, были доступны только военным, но вскоре они стали полностью общедоступными и начали применяться во всех видах транспорта.
Современные самолеты имеют на своем борту все средства навигации: приемники GPS/Глонасс, навигационные радиостанции, радиокомпасы, вычислители ИНС и конечно же бумажные карты и глаза пилотов. Это все сделано для надежности и безопасности, чтобы отказ любой системы не привел к потере понимания пространственного положения самолета. Ведь в авиации все делается с запасом прочности и дублированием.
Вот и все, что мы хотели вам рассказать о навигации в самолете. Подписывайтесь и до скорых встреч!
