這兩天,總統專機在大霧天氣成功“盲降”機場的消息備受外界關注。據俄羅斯《消息報》12月2日報道,完成這波“高難度”操作(zuò)的飛行員透露,當時,飛機在沒有(yǒu)任何風險的情況下正常着陸。他(tā)還提到,在整個過程中(zhōng)重要的是,飛行人員需要表現出專業素質(zhì),同時機上的相關設備也要好。
這名(míng)飛行員提到,在這一過程中(zhōng),需要飛行人員表現出專業素質(zhì),同時,機上的設備也要好。 他(tā)補充說,“幸運的是,管制員稱機場的能(néng)見度為(wèi)350(米),符合(在)機場(降落)的最低标準。”
“今日俄羅斯”(RT)此前援引資深專家奧列格斯米爾諾夫的話說,這名(míng)機長(cháng)做出“盲降”的決定并沒有(yǒu)危及到普京等人的人身安(ān)全。“俄羅斯總統的專機配備了最先進的導航設備,可(kě)以在自動模式下進行盲降”,奧列格補充說,飛行員們也都接受了相關的專業訓練。
由此可(kě)見,對于本次“盲降”,導航設備可(kě)謂是最大功臣!
自主導航系統
陀螺羅經、平台羅經、慣性導航系統均屬于自主導航設備,都是基于陀螺的定向性和進動性原理(lǐ)工(gōng)作(zuò)的。在艦艇航行中(zhōng),自主導航設備不依賴外部信息,引導艦船航行到目的區(qū)域,并為(wèi)武器系統提供艦船位置、速度、姿态等信息。
陀螺羅經、平台羅經、慣性導航系統均屬于自主導航設備,都是基于陀螺的定向性和進動性原理(lǐ)工(gōng)作(zuò)的,但它們在應用(yòng)模型上卻有(yǒu)較大區(qū)别。
1、陀螺羅經
陀螺羅經(以阿瑪-勃朗系列羅經為(wèi)例)由陀螺儀、電(diàn)磁擺、碗形齒輪、修正回路和跟蹤回路組成;若陀螺球偏離子午面,在地球自轉水平分(fēn)量的作(zuò)用(yòng)下,陀螺主軸将偏離水平面,于是随動球與陀螺球之間出現水平失調角,随動球水平信号器敏感此失調角後,産(chǎn)生失調信号,水平随動系統工(gōng)作(zuò),使随動球轉過一角度以跟蹤主軸的運動。此時,固定在随動球上的電(diàn)磁擺也跟着傾斜一角度,輸出比例于傾斜角的擺信号,此信号經控制系統放大,輸出到水平力矩器及方位力矩器。方位力矩器給陀螺施加方位控制力矩(找北力矩),水平力矩器施加水平阻尼力矩,從而使陀螺主軸進行阻尼振蕩而穩定在當地子午面内。在結構上, 随動陀螺在垂直方向和北水平上是受控的,在驅動電(diàn)機和碗型齒輪的驅動下工(gōng)作(zuò),而東水平僅僅靠重力(配重)保持基本水平,不受電(diàn)氣回路控制。
2、平台羅經
平台羅經一般包含陀螺儀和加速度計等敏感部件,它們相互正交安(ān)裝(zhuāng)在常平架上,陀螺儀敏感垂直、東水平和北水平三個方向的角速度,加速度計敏感北水平和東水平方向的加速度;電(diàn)氣部分(fēn)包含修正回路和穩定回路。以國(guó)内主要二自由度陀螺儀平台羅經為(wèi)例,台體(tǐ)可(kě)繞内環軸旋轉,為(wèi)方位軸;繞中(zhōng)環旋轉,為(wèi)縱搖軸;繞外環旋轉,為(wèi)橫搖軸。在每根旋轉軸上都安(ān)裝(zhuāng)有(yǒu)力矩電(diàn)機和多(duō)極旋轉變壓器,在方位軸上,并設有(yǒu)座标轉換器。北向陀螺(GN)和北向加速度計(AN)組成回路,實現指北和保持南北水平; 東向陀螺(GE) 和東向加速度計(AE)組成回路,實現東西水平;根據北陀螺、東陀螺的訊号器信号,通過穩定回路、力矩電(diàn)機使平台在三軸方向跟蹤陀螺,從而實現了台體(tǐ)的指北和保持水平。具(jù)體(tǐ)來說,和陀螺羅經指北原理(lǐ)相似,如果北陀螺的主軸偏離水平面,主軸就會擡頭或低頭使台體(tǐ)傾斜,修正回路工(gōng)作(zuò),加速度計和加速度計控制回路組合起來,送出台體(tǐ)傾斜角度訊号,這個訊号經過電(diàn)氣回路放大産(chǎn)生一個電(diàn)流送給北陀螺的方位力矩器,也送到水平力矩器,從而産(chǎn)生力矩使陀螺主軸向反方向進動,恢複指北,并實現北水平。東水平實現原理(lǐ)也是一樣的。
3、慣性導航系統
慣性導航系統分(fēn)為(wèi)平台慣性導航系統和捷聯慣性導航系統。平台慣導系統物(wù)理(lǐ)結構上與平台羅經相同,初始對準模型與平台羅經相似,但在導航狀态則有(yǒu)大的不同;它的陀螺穩定系統使三軸平台跟蹤地理(lǐ)坐(zuò)标系,保持台體(tǐ)上的加速度計保持水平,并分(fēn)别穩定指東指北。加速度計測量載體(tǐ)對東、北方向的分(fēn)量,高速計算機将它對時間進行積分(fēn),得到在導航坐(zuò)标系中(zhōng)的速度、位置。要使平台跟蹤地理(lǐ)坐(zuò)标系,需使平台也以同樣的角速度相對慣性空間旋轉,并給陀螺施加控制電(diàn)流,使三個陀螺分(fēn)别産(chǎn)生進動角速度。
捷聯慣導系統(SINS)是在平台慣導系統基礎上發展而來的,它是一種無框架系統。平台慣導系統和捷聯慣導系統的主要區(qū)别是:前者有(yǒu)實體(tǐ)的物(wù)理(lǐ)平台,陀螺儀和加速度計置于穩定的平台上,與載體(tǐ)物(wù)理(lǐ)隔離,平台跟蹤導航坐(zuò)标系,以實現速度和位置解算,姿态信息直接取自于平台環架上的旋轉變壓器;後者的陀螺和加速度計直接固連在載體(tǐ)上作(zuò)為(wèi)測量基準,它不再采用(yòng)機電(diàn)平台,慣性平台的功能(néng)由高速計算機完成,即在計算機内建立一個數學(xué)平台取代物(wù)理(lǐ)平台,載體(tǐ)導航信息通過計算機計算得到,這是捷聯慣導系統區(qū)别于平台慣導系統的根本點。
與傳統的平台慣導系統相比,捷聯慣導系統有(yǒu)如下優點:(1)捷聯慣導系統敏感元件便于安(ān)裝(zhuāng)、維修和更換;(2)捷聯慣導系統敏感元件易于重複布置,在慣性敏感元件級易于實現冗餘技(jì )術, 可(kě)提高性能(néng)和可(kě)靠性;(3)捷聯慣導系統無常平架平台,減小(xiǎo)了系統體(tǐ)積。
設備未來發展展望
随着現代戰争對武器載體(tǐ)隐蔽性的要求越來越高,艦艇自主導航設備的需求量也越來越大;艦艇武器系統作(zuò)戰性能(néng)不斷改善,對艦艇自主導航設備的要求也不斷提高。固态陀螺(光纖陀螺、激光陀螺、微機械陀螺等)動态性能(néng)好、可(kě)靠性高、啓動時間短的特點,決定了對傳統自主導航技(jì )術帶來極大的沖擊。陀螺羅經作(zuò)為(wèi)艦艇普航設備,主要用(yòng)于保障艦船的航行安(ān)全,因此,它的地位将不可(kě)動搖;但傳統機械陀螺具(jù)有(yǒu)羅經啓動時間較長(cháng)、可(kě)靠性一般的弱點,必然會被固态陀螺航向姿态系統所取代。傳統平台羅經的地位比較尴尬,它的弱點跟陀螺羅經相似,其提供的信息與固态陀螺航向姿态系統相同,其精(jīng)度也并無多(duō)大優勢,這些特點決定了它也必然會被固态陀螺航向姿态系統取代。慣性導航系統作(zuò)為(wèi)提供信息最全的自主導航設備,廣泛應用(yòng)于大中(zhōng)水面艦艇及潛艇,這些都是GPS、北鬥、羅蘭C 等無法替代的;随着計算機技(jì )術的飛速發展以及大動态範圍固态陀螺儀的日益成熟,傳統中(zhōng)等精(jīng)度慣導系統必然會被固态陀螺捷聯慣性導航系統取代,尤其是激光陀螺捷聯慣導系統。美國(guó)MK49 型系列捷聯慣性導航系統自上世紀90 年代以來開始裝(zhuāng)備美國(guó)和北約各式潛艇和水面艦艇, 環形激光陀螺捷聯慣性導航系統AN/WSN-7B 型則于21 世紀開始大規模生産(chǎn)并裝(zhuāng)備美國(guó)海軍艦艇, 代表了慣性導航技(jì )術發展的最新(xīn)水平。
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