Полет без внешних ориентиров

Долгое время отсутствие точной информации о местоположении было серьезным препятствием на пути развития авиации. Пилотам была необходима навигационная система, которая не зависела бы от земных ориентиров и капризов природы. Первые инерциальные системы в нашей стране были разработаны в 1950-х годах в Раменском приборостроительном конструкторском бюро, ныне входящем в КРЭТ.

В наши дни на предприятиях концерна создается новое поколение инерциальных навигационных систем для самых современных отечественных самолетов и вертолетов.

Первым применением инерциальных методов в навигации можно считать появление корабельных гирокомпасов в начале прошлого века. Одновременно с работой над компасами возникла идея создания систем инерциальной навигации, в которых местоположение движущегося объекта определяется интегрированием изменяемых на борту ускорений. Замечательное свойство подобных систем – их полная автономность. Это можно сравнить с часами: они измеряют время вне зависимости от контактов с внешним миром.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Итак, инерциальная навигация – это автономный метод навигации, то есть не требующий наличия внешних ориентиров или поступающих извне сигналов. Координаты и параметры движения различных объектов: судов, подлодок, самолетов или ракет – основываются на свойствах инерции тел.

Как известно, неавтономные методы решения задач навигации основываются на использовании внешних ориентиров или сигналов, например звезд, или более продвинутых методов в виде маяков и радиосигналов. Эти методы в принципе достаточно просты, но в ряде случаев не могут быть осуществлены из-за отсутствия видимости или наличия помех для радиосигналов.

Кстати, именно поэтому военной технике просто необходимы автономные средства навигации, которые не требовали бы внешних сигналов, а потому и не боялись бы радиоэлектронного подавления. Сегодня инерциальные навигационные системы (ИНС) находят широкое применение для навигации не только военных летательных аппаратов.

УСТРОЙСТВО

Инерциальные навигационные системы состоят из гироскопов, акселерометров, а также управляющей электроники и?вычислительной техники. ИНС является основным источником сигналов для навигационно-пилотажных комплексов, осуществляющих навигацию и?пилотирование летательных аппаратов.

Выходные данные гироскопов поступают непосредственно на компьютер, который вычисляет мгновенное направление акселерометров в опорной системе координат и соответствующие корректирующие сигналы. Таким образом можно получить углы ориентации летательного аппарата: рыскание (курс), тангаж и крен. Угловое отклонение координат в виде широты, долготы и высоты определяется путем интегрирования показаний акселерометров.

Итак, основными приборами системы инерциальной навигации являются акселерометры и гироскопы. Акселерометр измеряет величину ускорения, а информацию о направлении дают гироскопы, обеспечивающие опорную систему координат для акселерометров.

В прежних системах инерциальной навигации опорная система координат обеспечивалась установкой акселерометров и гироскопов на стабилизированной платформе в кардановом подвесе. Такой подвес изолировал платформу от поворотов летательного аппарата или судна. Это позволяло удерживать акселерометры в неизменной ориентации относительно Земли при движении объекта. В современных системах инерциальной навигации применяются компьютеры, следящие за ориентацией акселерометров. Такие системы называются бесплатформенными.

ИСТОРИЯ И СОВРЕМЕННОСТЬ

Разработка основ инерциальной навигации относится к 1930-м годам. Значительную роль в теоретических основах инерциальной навигации играет теория устойчивости механических систем, большой вклад в которую внесли российские математики Ляпунов и Михайлов.

Значительные трудности в создании первых инерциальных навигационных систем были связаны с необходимостью обеспечить высокую точность и надежность работы всех устройств при заданных весах и габаритах. Кстати, первый вариант ИНС, разработанный в США в начале 1960-х, представлял собой несколько ящиков внушительных размеров, которые занимали почти весь салон самолета. Для сравнения: современные инерциальные навигационные системы весят около 15 кг и размером с небольшую коробку 20 на 40 см.

У нас в стране история?инерциальной навигации начинается с?1957?года, когда в Раменском приборостроительном конструкторском бюро (РПКБ), ныне входящем в КРЭТ, была разработана первая автономная навигационная гироинерциальная система (АНИС). Эта система, претерпев множество модификаций, вошла в?историю не?только РПКБ, но?и?в?историю авиаприборостроения СССР.

В?те годы на РПКБ было создано целое бюро по?инерциальным системам, которое объединило всех специалистов, занимающихся созданием инерциальных систем и?входящих в?них электромеханических и?электронных узлов.

А в 2005 году на предприятии было организовано ЗАО «Инерциальные технологии технокомплекса» (ИТТ) с?целью решения общих проблем разработчиков и?производителей инерциальных систем и?первичных датчиков информации (гироскопов и?акселерометров).

Сегодня ИТТ обеспечивает производителей военной и?гражданской техники высокотехнологичными решениями в?области инерциальной навигации. В?числе его партнеров предприятия с?мировым именем: ОКБ Сухого, РСК «МиГ», ОАО «Камов», МВЗ им. Миля.

Специалисты концерна принимают участие в разработке инерциального измерительного блока «БИИ-КМ» для разгонного блока ракеты-носителя «Протон-М». На предприятиях КРЭТ разрабатывается и производится новое поколение бесплатформенных инерциальных навигационных систем для самых современных отечественных самолетов и вертолетов, например для вертолета Ми-28Н «Ночной охотник», для военных самолетов Су-35, Ту-160 и истребителя пятого поколения ПАК ФА.

Источник: http://topwar.ru