Полет по ортодромии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство воздушного транспорта

Краснокутское летное училище гражданской авиации

Филиал ФГБОУ УИ ГА

Курсовая работа

Полет по ортодромии

Выполнил:

Курсант курса 202к/о

Мамаджанов Х.Б

Специальность: 25.02.04.

«Летная эксплуатация летательных аппаратов»

Руководитель

Шестеряков А.В.

преподаватель УД Аэронавигация

г. Красный Кут 2020 г.

Введение

Путь самолета между двумя заданными точками на карте может быть проложен по ортодромии или локсодромии. Выбор способа прокладки пути зависит от оснащенности самолета навигационным оборудованием. Каждая из указанных линий пути имеет определенные свойства.

Рис. 1. Ортодромия

Ортодромией называется дуга большого круга, являющаяся кратчайшим расстоянием между двумя точками А и В на поверхности земного шара.

Ортодромия обладает следующими свойствами:

- Является линией кратчайшего расстояния между двумя точками на поверхности земного шара;

- Пересекает меридианы под различными, неравными между собой углами вследствие схождения меридианов у полюсов.

Экватор и меридианы являются частными случаями ортодромии. Через две точки на земной поверхности, расположенные не на противоположных концах прямой, проходящей через центр Земли, можно провести только одну ортодромию. Условились путь самолета по ортодромии называть ортодромическим, а направление полета по ортодромии указывать ортодромическим путевым углом (ОПУ), заключенным между северным направлением меридиана и линией заданного пути в начальной точке ортодромии. В частном случае, когда ортодромия совпадает с меридианом или экватором, ортодромический путевой угол остается постоянным и равным в первом случае 0 или 180°, а во втором -- 90° или 270°.

Полет по ортодромии с помощью магнитного компаса выполнить нельзя, так как в этом случае необходимо было бы изменять направление полета самолета от меридиана к меридиану, что осуществить практически невозможно. Поэтому такой полет выполняется с помощью специальных курсовых приборов -- гирополукомпаса или курсовой системы.

На полетных картах, составленных в видоизмененной поликонической проекции, ортодромия между двумя пунктами, расположенными на расстоянии до 1000--1200 км, прокладывается прямой линией, а на больших расстояниях -- кривой линией, обращенной выпуклостью к полюсу. В первом случае ОПУ и длина пути по ортодромии измеряется по карте. Во втором случае ортодромия наносится на карту по промежуточным точкам, а ОПУ и длина пути по ортодромии рассчитываются по специальным формулам.

В качестве исходных данных для математического расчета ОПУ и длины ортодромии служат географические координаты ее исходного и конечного пунктов. Эти координаты определяются с точностью до минуты по соответствующим справочникам или снимаются непосредственно на полетной карте.

Длина пути по ортодромии между двумя точками рассчитывается по формуле:

cos Sорт = sinц1 sinц2 + cosц1 cosц2cos (л2 -- л1),

где Sорт -- длина пути по ортодромии в градусах дуги; ц1 и л1-- координаты исходной точки ортодромии; ц2 и л2 -- координаты конечной точки ортодромии.

Чтобы получить длину пути ортодромии в километрах, нужно полученный по формуле результат выразить в минутах дуги и умножить на 1,852 км.

Ортодромический путевой угол (направление ортодромии в исходной точке маршрута) рассчитывается по формуле

ctgб = cosц1 tgц2 cosec (л2 -- л1)-- sinц, ctg(л2 -- л1).

При большой протяженности ортодромия наносится на карту по промежуточным точкам. Координаты ц и л этих точек рассчитываются по формуле

tgц1= Аsin(л -- л1) + Вsin(л2 -- л), tgц2

При этом обычно задаются долготой л (через 10--20°) и определяют широту ц каждой промежуточной точки. Коэффициенты А и В для всех промежуточных точек остаются неизменными. Чтобы обеспечить высокую точность конечных результатов, расчет по указанным формулам ведется по пятизначным таблицам тригонометрических функций. По вычисленным координатам наносят промежуточные точки на карте, а затем через эти точки проводят ортодромию в виде плавной кривой линии или в виде отрезков прямых, соединяющих вычисленные точки ортодромического пути.

Математический расчет ортодромии дает хорошую точность, но связан с громоздкими вычислениями. Поэтому иногда ортодромию наносят на полетную карту при помощи навигационного глобуса или сетки, составлен-ной в центральной полярной проекции, на которой ортодромия для любых расстояний изображается прямой линией. Используя это свойство сетки, можно произвести графический расчет ортодромии. Для этого на сетке соединяют начальную и конечную точки ортодромии прямой линией. На этой прямой намечают промежуточные точки. Затем по координатам переносят их на полетную карту и через полученные на полетной карте точки проводят ортодромию.

Глава 1. Главная ортодромия. Опорный меридиан. Азимут главной ортодромии

Главной ортодромией - принято называть ортодромию, направление которой совпадает с общим направлением маршрута.

Использование главной ортодромии упрощает определение заданных ортодромических путевых углов (ОЗПУ) измерением на карте углов пересечения (УП) или углов разворота (УР) и определения ортодромических курсов (ОК).

Азимут главной ортодромии (А) - угол, заключенный между северным направлением истинного меридиана (Си) начальной точки маршрута (ИПМ) и главной ортодромией (У го).

Опорный меридиан (Со) - меридиан, относительно которого производится измерение ОК на отдельном участке или на протяжении всего маршрута полета. Опорные меридианы выбираются с таким расчетом, чтобы между ними расстояние не превышало 1000--1200 км. На картах опорные меридианы выделяют красным цветом.



Угол разворота (УР) - угол, на который изменяется направление пути от ППМ.

Угол пересечения (УП) - это угол между направлением главной ортодромии и ЛЗП.

1.1 Определение ортодромических путевых углов

Полет по ортодромии может выполняться с сохранением системы отсчета курса или по частным ортодромиям.

При подготовке к полету с сохранением системы отсчета курса,

опорный меридиан начальной точки маршрута используется для определения путевых углов нескольких участков или всего маршрута.

При выполнении полета с сохранением системы отсчета курса в качестве опорного меридиана принимают истинный (Си) или магнитный (См) меридиан исходной точки маршрута (ИПМ).

Ортодромические путевые углы (ОЗМПУ или ОЗИПУ) определяют измерением на карте начального ОЗПУ и углов разворота (УР) или углов пересечения (УП).

Для определения ОЗПУ с использованием угла разворота (УР) необходимо:

- Измерить на карте ОЗПУ нач. от принятого за начало отсчета опорного меридиана (ОЗИПУ или ОЗМПУ);

ОЗИПУ₁ = ЗИПУнач.

- Измерить на карте углы разворотов (УР) по участкам маршрута;

- Рассчитать значения ОЗПУ по остальным участкам маршрута.

ОЗИПУ₂ = ОЗИПУ нач + УР₁

ОЗИПУ₃ = ОЗИПУ₂ - УР₂

При правом развороте УР прибавляются, при левом - вычитаются.

Для уменьшения суммарной погрешности при определении ОЗПУ с использованием углов разворота - этот способ используют не более чем для трех участков маршрута!

Чтобы избежать накопления ошибок, когда число поворотных пунктов более трех, путевые углы рассчитывают по азимуту главной ортодромии и углу пересечения.

С этой целью:

1. Измерить на карте азимут главной ортодромии (А);

2. Измерить на карте углы пересечения линии заданного пути с главной ортодромией по участкам маршрута и рассчитать значения ОЗПУ.

ОЗИПУ₁ = А - УП₁. ОЗИПУ₂ = А + УП₂. ОЗИПУ₃ = А - УП₃. и т.д.

В общем виде:

ОЗИПУ = А ± УП

При правом развороте УП прибавляются, при левом - вычитаются.

Для полета в обратном направлении выбираются новые опорные меридианы, относительно которых определяются ОЗПУ, поэтому они отличаются от путевых углов первоначального направления полета на величину, не равную 180°.

В полете по ортодромии с сохранением системы отсчета курса необходимо, периодически, в намеченных точках коррекции, осуществлять корректировку курсовой системы с учетом рассчитанных значений поправок.

1.2 Курсы ВС. Азимутальная поправка, условное магнитное склонение

В зависимости от меридиана начала отсчета, различают истинный, магнитный, условный и ортодромический курсы.

Истинный курс отсчитывается от северного направления истинного меридиана, магнитный курс -- от северного направления магнитного меридиана, условный -- от выбранного условного меридиана.

Направление полета по ортодромии и ортодромический курс отсчитывается от направления главной ортодромии.

Между указанными исходными направлениями имеется определенная связь, которая выражается магнитным склонением, азимутальной поправкой и условным магнитным склонением.

Указанные элементы позволяют установить взаимное расположение исходных направлений, от которых ведется отсчет путевых углов и курса самолета.



Рис. 4. Исходные направления начала отсчета курса самолета

Азимутальная поправка Да - это угол между условным и истинным меридианами в данной точке.

Условное магнитное склонение Дму - это угол, заключенный между условным и магнитным меридианами.

Азимутальная поправка и условное магнитное склонение отсчитываются от условного меридиана от 0⁰ до ±180° вправо со знаком плюс, а влево со знаком минус.

В данной точке условное магнитное склонение всегда равно алгебраической сумме азимутальной поправки и магнитного склонения:

Азимутальная поправка и условное магнитное склонение позволяют по текущему магнитному или истинному курсу вычислять курс в той системе измерения, которая принята для полета.

Дму= (±Да)+(±Дм);

ИК= МК+(±Дм);

УК= ИК+(±Да);

УК= МК + (±Дму);

ОК=ИК - А;

где УК - условный курс;

ОК - ортодромический курс;

А - азимут главной ортодромии.

Указанная зависимость между курсами в общем случае может быть использована для расчета путевых углов, пеленгов и направления ветра.

Глава 2. Выбор опорных меридианов и расчет поправок

Чтобы лететь строго по намеченной ортодромии, измерения курса должны производиться относительно условного меридиана, сохраняющего с ортодромией постоянный угол на всем ее протяжении. В качестве условных меридианов в практике применяют:

истинный или магнитный меридиан аэродрома вылета (посадки);

истинный или магнитный меридиан поворотных пунктов маршрута;

истинные меридианы с долготой 0 или 90°;

направление главной ортодромии, проложенной на карте в виде прямой;

направление взлетно-посадочной полосы аэродрома взлета или посадки.

Для сохранения привычной ориентировки относительно стран света, отсчет условных курсов обычно производят от истинного или магнитного меридиана аэродрома вылета или поворотных пунктов маршрута.

Меридиан, относительно которого производится измерение ОК на отдельном участке или на протяжении всего маршрута полета, условились называть опорным меридианом.

Опорные меридианы выбираются с таким расчетом, чтобы между ними расстояние не превышало 1000--1200 км. На картах опорные меридианы выделяют красным цветом.

Применение курсовых устройств, ведущих измерение курса от различных начальных направлений, требует перехода от одной системы измерения курса к другой.

В практике самолетовождения выработаны специальные правила, позволяющие приводить любой курс к необходимому направлению отсчета. Для этого используются азимутальные поправки и условное магнитное склонение.

1. Если направление опорного меридиана совпадает с направлением истинного меридиана, азимутальная поправка для карт в видоизмененной поликонической проекции соответствует углу схождения меридианов, взятому с обратным знаком. Расчет азимутальной поправки производят по формуле:

Где лом -- долгота опорного меридиана

л -- долгота точки, для которой рассчитывается азимутальная поправка;

цср -- средняя широта листа карты.

Поправка считается положительной, если самолет находится западнее, опорного меридиана и отрицательной, если самолет находится восточнее. На опорном меридиане Да = 0.

Условное магнитное склонение в любой точке маршрута определяется по формуле:

На опорном меридиане Дму = Дм ом



Рис. 5. Полет относительно опорного истинного меридиана

2. Если направление опорного меридиана совпадает с направлением магнитного меридиана, азимутальную поправку и условное магнитное склонение определяют по формулам:

Да =- Дм ом

На опорном меридиане Дму =0 для любой другой точки маршрута:

Применение азимутальных поправок и условных магнитных склонений упрощает определение условных путевых углов по измеренным на карте ИПУ, а также проверку правильности показаний курсовой системы и выполнения ее коррекции по магнитному или астрономическому датчику.



Рис. 6. Полет относительно опорного магнитного меридиана

При подготовке данных для полета по ортодромии в режиме «ГПК» необходимо:

1) определить и разметить на карте ортодромические путевые углы. На карте записывают ОЗМПУ, относительно опорного магнитного меридиана, выбранного для нескольких участков маршрута, и ОЗМПУнач, отсчитанные от опорных магнитных меридианов, проходящих через каждый поворотный пункт маршрута.

Запись ОПУ производится с правой стороны ЛЗП. ОЗМПУ относительно опорного магнитного меридиана, принятого для нескольких участков маршрута, записываются вдоль ЛЗП, а ОЗМПУнач -- правее их, параллельно ЛЗП;

2) записать у каждого меридиана с правой стороны от ЛЗП в обоих направлениях полета азимутальные поправки и величину магнитного склонения.

Азимутальные поправки указываются с точностью до десятых долей градуса и записываются черным цветом в числителе, а магнитное склонение красным цветом в знаменателе. Запись этих величин обводится красным кружком.

В полете эти величины позволяют текущий МК или ИК приводить к системе отсчета относительно выбранного опорного меридиана и выполнять коррекцию курсовой системы;

Азимутальная поправка и магнитное склонение

3) наметить на маршруте точки проверки КС.

Они выбираются с таким расчетом, чтобы можно было точно определить их пролет, так как значение поправок, указанных у меридианов, влияет на точность расчета фактического ОК. При необходимости точки проверки могут быть использованы как точки коррекции КС;

4) наметить точки установки широты на пульте управления КС.

Для того, чтобы ошибки в измерении курса в режиме «ГПК» не превышали допустимых величин, необходимо при полете в средних широтах устанавливать географическую широту на пульте управления КС через 2--3°, а в высоких широтах (начиная с 70°) через 4--6°.



Рис. 7. Разметка ОПУ на карте

2.1 Полет по частным ортодромиям

Полет по частным ортодромиям предусматривает смену опорного меридиана на каждом участке маршрута.

Как правило, в качестве опорного меридиана, используется начальный магнитный меридиан каждого участка маршрута.

Определение заданных ортодромических путевых углов по участкам маршрута осуществляют следующим образом:

1. Измерить на карте ЗИПУ для каждого участка маршрута. Измерение ЗИПУ производится от истинного меридиана начальной точки каждого участка маршрута (ИПМ, ППМ);

2. Определить на полетной карте величины магнитных склонений (ДМ) по участкам и рассчитать значения ОЗМПУ по участкам маршрута.

ОЗМПУ уч. = ЗИПУ уч - (± ДМ уч)



В соответствии с рисунком (рис. 10) имеем:

ОЗМПУ₁ = ЗИПУ₁ - ДМ₁

ОЗМПУ₂ = ЗИПУ₂ - ДМ₂

ОЗМПУ₃ = ЗИПУ₃ - ДМ₃

Ортодромические (условные) заданные магнитные путевые углы (ОЗМПУ) для полета по частным ортодромиям отмечаются на полетной карте черным цветом без указания долготы опорного меридиана, так как корректировка курсовой системы (ГМК - 1) осуществляется в процессе «смены» опорного меридиана при выходе на следующий участок маршрута. (См. рисунок 10).



Рис. 9. Разметка маршрута для полета по частным ортодромиям

Заданные ортодромические путевые углы в прямом и обратном направлениях могут отличаться на величину не равную 180⁰.

На картах УКЛ (местных воздушных линий) расстояния по участкам маршрута и разрешенные направления полета указывают следующим образом:

В полете по частным ортодромиям измерение курсов осуществляется с использованием ортодромических курсовых систем в режиме «ГПК». При этом в качестве опорных меридианов используются меридианы начальных точек участков маршрута.

2.2 Полет по ортодромии с использованием курсовой системы ГМК 1

1. Перед взлетом:

Согласовать курсовую систему по опорному меридиану аэродрома вылета. Для этого переключатель режима работы на пульте управления установить в положение «МК» (режим магнитной коррекции) и, после стабилизации показаний курсового прибора (УГР), установить переключатель в положение «ГПК».

2. В полете:

За 10-15 секунд до выхода на ППМ (в начальную точку участка маршрута) переключатель режима работы на пульте управления установить в положение «МК» (режим магнитной коррекции) и, после стабилизации показаний курсового прибора (УГР), установить переключатель в положение «ГПК».

Измерение курса на участке маршрута будет осуществляться от магнитного меридиана начальной точки этого участка, принятого за опорный.

В дальнейшем, процедуру повторять перед выходом на каждый поворотный пункт маршрута.

Расчет и ввод поправок, рассмотренных ранее, в полете по частным ортодромиям не требуется, т.к. точки ППМ выбираются на сравнительно небольших расстояниях.

3. Перед входом в зону аэродрома назначения (посадки).

Согласовать курсовую систему по магнитному меридиану аэродрома посадки, так, как это было описано выше.

2.3 Полет в районе магнитной аномалии с использованием ГПК - 48

Гирополукомпас ГПК - 48 используется в комплекте с гироиндукционным компасом ГИК - 1, как резервный курсовой прибор и для выполнения полета по ортодромии в районах магнитных аномалий.

В процессе предварительной подготовки к полету по полетной карте определить рубеж входа в район магнитной аномалии.

Район аномалии определяется по двум и более замкнутым изогонам с указанием диапазона изменения величины магнитного склонения (ДМ)



В полете:

Перед входом в район магнитной аномалии согласовать ГПК по показаниям ГИК - 1 (УГР) с помощью ручки - кремальеры «Арретир».

После входа в район аномалии выдерживать ОМК по показаниям ГПК в течении всего времени полета в районе магнитной аномалии.

Время полета в аномальных условиях не должно превышать допустимой величины «ухода» оси гироскопа ГПК - 48, что соответствует 40 - 45 минутам полета.

После выхода из района магнитной аномалии согласовать ГИК - 1, используя кнопку быстрого согласования и, после стабилизации показаний курсового прибора (УГР) перейти на выдерживание магнитного курса по УГР (УК - 3).

Перейдя на пилотирование по показаниям курсовых приборов системы ГИК - 1, согласовать ГПК - 48 по показаниям курсовых приборов УГР и УК - 3.



Рис. 10. Гирополукомпас ГПК - 48

Заключение

В данной курсовой работе рассмотрен вопрос выполнения полета по ортодромии. В настоящее время при выполнении протяженных транс меридианных полетов особенное значение имеет безопасность, регулярность, экономичность. Полет по ортодромии в сравнении с локсодромией в данном случае имеет неоспоримые преимущества.

Ортодромия обладает следующими свойствами:

1) является линией кратчайшего расстояния между двумя точками на поверхности земного шара;

2) пересекает меридианы под различными, неравными между собой углами вследствие схождения меридианов у полюсов.

Более кратчайшее расстояние при полете по ортодромии обеспечивает более высокую регулярность и экономичность транспортных перевозок. В данной работе рассмотрены теоретические основы выполнения полета по ортодромии с использование современных навигационных средств.

Список используемой литературы

путь самолет ортодромия навигационный

1. Черный М.А., Кораблин В.И. Воздушная навигация. - М., «Транспорт» 1991 г.

2. Белкин А.М., Миронов Н.Ф. Справочник воздушная навигация.- М, «Транспорт» 1988 г.

3. Минаев Е.Р. Курс лекций по воздушной навигации. СЛУ ГА. 2010 г.

4. Нагорнов С.И. Важенин П.Ф. Смиирнов Н.А. Краткое пособие по самолетовождению 1956 г.

5. Черный М.А. Кораблин В.И. Самолетовождение «Транспорт» 1977 г.

6. Воробьев Л.М. Воздушная навигация «Машиностроение» 1984 г.

Размещено на Allbest.ru

...