Глава 4 НАВИГАЦИОННАЯ ЛИНЕЙКА

Навигационная линейка состоит из корпуса, движка и визирки. На корпусе и движке нанесены шкалы, индексы, формулы и над­писи.

НЛ-10М позволяет решать следующие основные задачи:

1. Расчет элементов (УС, W, МК и t) по известному ветру.

2. Определение скорости и направления ветра.

3. Определение пройденного расстояния, скорости и времени полета.

4. Учет методических ошибок барометрических высотомеров и указателей воздушной скорости.

5. Определение радиуса виража и времени разворота на 360° и на заданный угол.

6. Определение значений тригонометрических функций, умноже­ние и деление чисел на тригонометрические функции углов.

Кроме того, НЛ-10М позволяет решать многие специальные и математические задачи.

На навигационной линейке нанесены следующие шкалы (рис. 4.1).

Рис. 4.1, Шкалы навигационной линейки НЛ-10М

Эти шкалы предназначены для учета методических темпера­турных поправок в показания барометрических высотомеров.

Шкала 10 — температуры воздуха для высот более 12000 м, шкала 11— температуры воздуха на высоте для определения скорости, шкала 12 — высот по прибору, шкала 13 — высот по прибору для КУС, шкала 14 — исправленных -высот и скоростей и шкала 15 — высот и скоростей по прибору. На шкале 14 нанесено три индекса: AM, MM и ФУТЫ. Шкалы 10, 11, 12, 13, 14 и 15 предназначены для пересчета высот и скоростей полета, а шкалы 14 и 15, кроме того, для перевода морских и английских .миль в километры и футов в метры и обратно.

Шкала 16 — поправок к показанию термометра наружного воздуха типа ТУЭ и шкала 17 — масштабная миллиметровая шкала, предназначенная для измерения расстояний на карте.
3. Умножение и деление чисел при помощи НЛ-10М
Умножение и деление чисел на НЛ-10М выполняется по шка­лам 1 и 2 или 14 и 15. При пользовании этими шкалами значения чисел, нанесенных на них, можно увеличивать или уменьшать в любое число раз, кратное десяти.

Для умножения чисел по шкалам 1 и 2 необходимо прямо­угольный индекс с цифрой.10 или 100 шкалы 2 установить на мно­жимое, а пробив множителя отсчитать по шкале 1 искомое произ­ведение.

Положение шкал линейки при решении различных задач при­нято изображать в виде ключей. Ключ для умножения чисел по­казан на рис. 4.2.

Определение количества знаков произведений осуществляет­ся путем определения приближенного ответа в уме или по прави­лам умножения чисел на логарифмической линейке.

Для деления чисел необходимо делитель, взятый по шкале 2, установить на делимое по шкале 1 и против прямоугольного ин­декса с цифрой 10 или 100 отсчитать по шкале 1 искомое частное.
4. Определение значений тригонометрических функций углов
Значения синуса и косинуса данного угла α на НЛ-10М опре­деляются по шкалам 3 и 5, значения тангенса и котангенса — по шкалам 4 и 5.

Чтобы определить синус и косинус данного угла, необходимо 90° шкалы 3 или треугольный индекс шкалы 4 установить на де­ление 100 шкалы 5 и с помощью риски визирки отсчитать против значения данного угла α шкалы 3 по шкале 5 искомое значение синуса (в долях единицы). Значение косинуса угла α отсчитыва­ется против угла 90° — α (рис. 4.3).

Для определения тангенса и котангенса угла треугольный ин­декс шкалы 4 необходимо установить на деление 100 шкалы 5 и против значения

заданного угла α шкалы 4 отсчитать на шкале 5 искомое значение тангенса, а против значений 90°—α отсчитать искомое значение котангенса (см. рис. 4.3).

Пример. Дан угол α=40°. Определить синус, косинус, тангенс и котангенс этого угла.

Решение, sin 40°=0,64; cos 40°=0,77; tg 40°=0,84; ctg 40°= 1,19.

Решение. 250. sin 42°= 167; 260. cos 42° =186.

Решение: 250-tg 42°=225; 250-ctg 42°=277.

Для деления заданного числа на синус или косинус угла на НЛ-10М необходимо установить риску визирки на заданное число по шкале 5, затем подвести против риски визирки значение задан­ного угла α шкалы 3 (при делении числа на синус угла) или угла 90° — α (при делении числа на косинус α) и против треугольного индекса шкалы 4 отсчитать на шкале 5 искомое частное (рис. 4.5).

Решение. 250 : sin 50°=326; 250 : cos 50° = 389.

Чтобы разделить число на тангенс угла α, на НЛ-10М необхо­димо деление угла α шкалы 4 совместить с делением заданного числа шкалы 5 и против треугольного индекса шкалы 4 отсчи­тать на шкале 5 искомое частное.

При делении числа на котангенс угла α против заданного числа подводят деление 90°—α.

Решение. 160:tg40°=191; 160:ctg40°= 134.

где S—пройденное расстояние, км (м); W — путевая скорость, км/ч; t — время полета, ч и мин (мин и сек).

Для определения пройденного расстояния на НЛ-10М необходи­мо установить треугольный индекс шкалы 2 на значение путевой скорости по шкале 1 и против деления шкалы 2, соответствующего времени полета, отсчитать на шкале 1 искомое расстояние в кило­метрах (рис. 4.6).

Пример. W=420 км/ч; t=9 мин. Определить пройденное расстояние S. Решение. S=63 км.

Если время полета выражено в секундах, то пройденное рас­стояние определяется в таком порядке: установить круглый индекс шкалы 2 на значение путевой скорости по шкале 1 и против деле­ния шкалы 2, соответствующего времени полета, отсчитать на шка­ле 1 искомое расстояние в метрах или километрах (см. рис. 4.6).

t=

Чтобы определить время полета на НЛ-10М, необходимо тре­угольный индекс шкалы 2 установить на значение путевой скорости по шкале 1 и против деления шкалы 1, соответствующего данному расстоянию, отсчитать по шкале 2 искомое время полета.

Решение. t=22 мин.

Если данное расстояние выражено в метрах, то время полета определяется в таком порядке: установить круглый индекс шкалы 2 на значение путевой скорости по шкале /и против деления шка­лы 1, соответствующего данному расстоянию, отсчитать искомое время полета.

Пример. W=270 км/ч; S = 4900 м. Определить время полета.

Решение. t=65 сек.

Для определения путевой скорости на НЛ-10М необходимо установить риску визирки против деления шкалы 1, соответствую­щего пройденному расстоянию, и подвести под риску деление шка­лы 2, соответствующее времени полета, затем против треугольного индекса шкалы 2 отсчитать на шкале 1 искомое значение путевой скорости в километрах в час (рис. 4.7).

Решение. W=432 км/ч.

Если пройденное расстояние небольшое и время полета выраже­но в секундах, то путевая скорость отсчитывается против кругло­го индекса. Для этого необходимо установить риску визирки на деление шкалы 1, соответствующее пройденному расстоянию, и под­вести под риску деление шкалы 2, соответствующее времени поле­та в секундах, затем против круглого индекса шкалы 2 отсчитать

Рис. 4.7. Определение путевой скорости
на шкале 1 искомую путевую скорость в километрах в час (см. рис. 4.7 ).
Пример. S = 3000 м; t = 20 сек. Определить путевую скорость. Решение. W =540 км/ч.
8. Перевод скорости, выраженной в метрах в секунду, в скорость, выраженную в километрах в час, и обратно
Такая операция осуществляется по формулам:

V км/ч = V м/сек ·3,6; V м/сек = V км/ч:3,6.

Для вычислений по этим формулам на НЛ-10М используются шкалы 1 и 2.

Чтобы перевести скорость, выраженную в метрах в секунду, в скорость, выраженную в километрах в час, необходимо прямоуголь­ный индекс 10 шкалы 2 установить на деление шкалы 1, соответ­ствующее скорости в метрах в секунду, и против круглого индекса шкалы 2 отсчитать на шкале 1 искомое значение скорости в кило­метрах в час (рис. 4.8).
Пример. V =12 м/сек. Перевести в километры в час.

Решение. V=43 км/ч.

Для перевода скорости, выраженной в километрах в час, в ско­рость, выраженную в метрах в секунду, необходимо круглый ин­декс шкалы 2 установить на деление шкалы 1, соответствующее заданной скорости в километрах в час, и против прямоугольного индекса 10 отсчитать по шкале 1 искомое значение скорости в мет­рах в секунду.
Пример. V=480 км/ч. Перевести в метры в секунду

Решение. V= 133 м/сек.

Чтобы перевести морские или английские мили в километры, на НЛ-10М необходимо деление 100 или 1000 шкалы 14 установить на число морских или английских миль по шкале 15 и соответ­ственно против индекса ММ или AM .отсчитать по шкале 15 кило­метры (рис. 4.9).

Решение: S = 370 км.

Решение. S = 336 км.

Для перевода километров в морские или английские мили не­обходимо индекс MM (AM) шкалы 14 установить по шкале 15 на данное число километров, а против деления 100 или 1000 шкалы 14 отсчитать по шкале 15 число морских или английских миль.
Пример 1. S= 245 км. Перевести в морские мили.

Решение. S== 132 морских мили.

Решение. 5 = 187 английских миль.

Чтобы перевести футы в метры, на НЛ-10М необходимо индекс ФУТЫ шкалы 14 установить по шкале 15 на данное число футов, а против деления 100 или 1000 шкалы 14 отсчитать по шкале 15 число метров рис. (4.10).

Решение. Н=1220 м.

При переводе метров в футы необходимо деление 100 или 1000 шкалы 14 установить на данное число метров шкалы 15 и против индекса ФУТЫ отсчитать по шкале 15 число футов.
Пример. Н=3000 м. Перевести в футы.

Решение. Н=9840 футов.

Использование навигационной линейки при решении специаль­ных задач самолетовождения дано в соответствующих главах на­стоящего учебника.
Рис. 4.10. Перевод футов в метры

Глава 5 ВЫСОТА ПОЛЕТА
1. Классификация высот полета от уровня измерения
Высотой полета Н называется расстояние по вертикали от самолета до уровня, принятого за начало отсчета. Высота из­меряется в метрах. Знание высоты полета необходимо экипажу для выдерживания заданного профиля полета и предотвращения столкновения самолета с земной поверхностью и искусственными препятствиями, а также для решения некоторых навигационных задач.

В самолетовождении в зависимости от уровня начала отсчета различают следующие высоты полета: истинную, абсолютную и барометрическую (рис. 5.1).

Истинной высотой Н_и называется высота полета, изме­ряемая относительно пролетаемой местности. В горизонтальном полете истинная высота изменяется соответственно изменению рельефа местности.

Абсолютной высотой Н_абс называется высота полета, измеряемая относительно уровня Балтийского моря.

Барометрической высотой Н_б называется высота по­лета, измеряемая относительно изобарической поверхности атмос­ферного давления, установленного на шкале барометрического высотомера.

Барометрическая высота может быть:

1) относительной Н_о, если она измеряется относительно давления аэродрома вылета или посадки (используется при поле­тах ниже нижнего эшелона в зоне взлета и посадки);

Рис. 5.1. Классификация высот от уровня измерения

2) приведенной Н_прив, если она измеряется относительно минимального давления участка трассы, которое приведено к уровню моря (используется при визуальных полетах по маршру­ту ниже нижнего эшелона);

3) условно барометрической Н₇₆₀, если она измеря­ется относительно условного уровня давления 760 мм рт. ст. (ис­пользуется для выдерживания заданных эшелонов при полетах по трассам и в зоне ожидания).
2. Способы измерения высоты полета
Основными способами измерения высоты полета являются ба­рометрический и радиотехнический.

Барометрический способ измерения высоты основан на принципе измерения атмосферного давления, закономерно из­меняющегося с высотой. Барометрический высотомер представля­ет собой обыкновенный барометр, у которого вместо шкалы дав­лений поставлена шкала высот. Такой высотомер определяет вы­соту полета самолета косвенным путем, измеряя атмосферное дав­ление, которое изменяется с высотой по определенному за­кону.

Барометрический способ измерения высоты связан с рядом ошибок, которые, если их не учитывать, приводят к значительным погрешностям в определении высоты. Несмотря на это, баромет­рические высотомеры ввиду простоты и удобства пользования ши­роко применяются в авиации.

Радиотехнический способ измерения высоты основан на использовании закономерностей распространения радиоволн. Известно, что радиоволны распространяются с постоянной ско­ростью и отражаются от различных поверхностей. Используя эти свойства радиоволн, можно определять высоту полета само­лета.

Принцип измерения высоты радиотехническим способом можно представить следующим образом. На самолете устанавливается передатчик и приемник. Передатчик излучает радиосигналы ко­роткими импульсами, которые направляются антенной к земле и одновременно поступают на приемник. Дойдя до земной поверхно­сти, сигналы отражаются и принимаются приемником, который связан с индикаторным устройством. Последнее по интервалу вре­мени между поступлением в приемник прямого и отраженного ра­диосигналов определяет высоту полета самолета, которая отсчи­тывается по шкале.

Современные радиовысотомеры работают на частотном (ра­диовысотомеры малых высот) и на импульсном (радиовысотомеры больших высот) методах измерения высоты и показывают истин­ную высоту полета. Это является их преимуществом перед баро­метрическими высотомерами, так как барометрическая высота, как правило, отличается от истинной.

Инструментальные ошибки высотомера ΔН возникают вследствие несовершенства изготовления прибора и неточности его регулировки. Причинами инструментальных ошибок являются несовершенства изготовления механизмов высотомера, износ де­талей, изменение упругих свойств анероидной коробки, люфты и т. д. Каждый высотомер имеет свои инструментальные ошибки. Они определяются путем проверки высотомера, заносятся в спе­циальную таблицу и учитываются в полете.

Аэродинамические ошибки ΔН_а возникают в резуль­тате неточного измерения атмосферного давления на высоте поле­та вследствие искажения воздушного потока, особенно при поле­те на больших скоростях. Эти ошибки зависят от скорости поле­та, типа приемника, воспринимающего атмосферное давление, и места его расположения. Они определяются при испытаниях са­молетов и заносятся в таблицу поправок. Для упрощения учета инструментальных и аэродинамических поправок составляется таблица показаний высотомера с учетом суммарных поправок, которая помещается в кабине самолета (табл. 5.1).

Таблица 5. 1

Использование стандартной атмосферы предполагает, что за­данной высоте соответствует вполне определенное давление. Но так как в каждом полете действительные условия атмосферы не сов­падают с расчетными, то высотомер показывает высоту с ошиб­ками.

Барометрическому высотомеру присущи также ошибки вслед­ствие того, что он не учитывает изменения топографического рель­ефа местности, над которой пролетает самолет.

Методические ошибки барометрического высотомера делятся на три группы:

1) ошибки от изменения атмосферного давления у земли;

2) ошибки от изменения температуры воздуха;

3) ошибки от изменения рельефа местности.
Ошибки от изменения атмосферного давления у земли. Ба­рометрический высотомер измеряет высоту полета относительно уровня изобарической поверхности, атмосферное давление кото­рой установлено на шкале давлений высотомера. Он не учитыва­ет изменения давления по маршруту. Обычно атмосферное давле­ние в различных точках земной поверхности в один и тот же мо­мент неодинаковое. На рис. 5.2 показано, что на аэродроме выле­та давление равно 760 мм рт. ст., а по маршруту полета оно в оп­ределенных точках равно 750 и 765 мм рт. ст. Перед вылетом стрелки высотомера устанавливают на нуль, при этом шкала дав­лений высотомера установится на давление аэродрома вылета (в приведенном примере шкала давлений установится на отсчет 760 мм рт. ст.). Если пилот по маршруту будет выдерживать за­данную приборную высоту, то истинная высота будет изменяться в зависимости от распределения атмосферного давления у земли. При падении атмосферного давления по маршруту истинная вы­сота будет уменьшаться, при повышении давления — увеличиваться. Как видно из рисунка, изменение истинной высоты происходит вследствие изменения атмосферного

Рис. 5.2. Ошибки высотомера от изменения давления у земли

Рис. 5.3 Ошибки высотомера от изменения температуры воздуха

Изменение атмосферного давления с высотой характеризуют барометрической ступенью — высотой, на которую надо подняться или опуститься от исходного уровня, чтобы давление изменилось на 1 мм рт. ст.

В практике барометрическую ступень для малых высот берут равной 11 м. Следовательно, каждому миллиметру изменения давления у земли соответствует 11 м высоты, т. е. ΔН_б=11·ΔР.

Ошибки от изменения атмосферного давления у земли учиты­ваются следующим образом:

1) перед вылетом — установкой стрелок высотомера на нуль;

2) перед посадкой — установкой на высотомере давления аэро­дрома;

3) при расчете высот — путем учета поправки на изменение ат­мосферного давления (ΔН_б).

Ошибки от изменения температуры воздуха. Шкала высото­мера тарируется по стандартной средней температуре воздуха в слое измеряемой высоты. Поэтому высотомер будет правильно по­казывать высоту полета только при совпадении фактической сред­ней температуры воздуха с расчетной. Но в реальных условиях фактическая температура воздуха, как правило, не совпадает с расчетной. Поэтому высотомер показывает высоту с ошибкой. Сущность этой ошибки заключается в том, что при изменении тем­пературы воздуха у земли происходит изменение температуры и давления воздуха на высоте. В холодное время года воздух стано­вится более плотным, и в этом случае давление с поднятием на вы­соту уменьшается быстрее, чем в теплое время, когда воздух обла­дает меньшей плотностью.

Методическая температурная поправка высотомера

ΔН_t=ΔН_пр


Рис. 5.4. Ошибки высотомера от изменения рельефа местности
где Н_пр— приборная высота полета; t_ср._фак — средняя фактиче­ская температура воздуха в слое от нулевого уровня до высо­ты полета; ΔT_ср —разность между средней фактической температурой и средней стандартной температурой для данной, высоты.

Знак поправки определяется знаком ΔT_ср.

Из формулы следует, что высотомер при температурах у зем­ли ниже +15° будет завышать, а при температурах выше +15° за­нижать показания высоты (рис. 5.3).

Температурная ошибка особенно опасна при полетах на малых высотах и в горных районах в холодное время года. В практике считают, что для малых высот каждые 3° отклонения фактической температуры воздуха от стандартной вызывают ошибку, равную 1% измеряемой высоты. Обычно методическая температурная по­правка высотомера учитывается с помощью НЛ-10 М.

Ошибки от изменения рельефа местности. Эти ошибки возни­кают потому, что высотомер в продолжение всего полета указы­вает высоту не над пролетаемой местностью, а относительно уров­ня изобарической поверхности, атмосферное давление которого установлено на высотомере. Чем разнообразнее рельеф пролетае­мой местности, тем больше будут расходиться показания высото­мера с истинным значением высоты (рис. 5.4).

Для определения истинной высоты полета необходимо учиты­вать поправку на рельеф пролетаемой местности. Высота релье­фа определяется по карте. При расчете истинной высоты поправ­ка на рельеф алгебраически вычитается из абсолютной высо­ты, а при расчете приборной высоты прибавляется.

Решение. 1. Определяем барометрическую высоту аэродрома:

3. Рассчитываем время набора высоты на НЛ-10М (рис. 5.6):

сек

4. Определяем время окончания набора заданной высоты:

5. Находим пройденное самолетом расстояние за время набора высоты:

Решение. 1. Определяем барометрическую высоту аэродрома:

2. Находим высоту снижения:

Если необходимо выйти на аэродром на заданном эшелоне, высота сни­жения определяется как разность между эшелоном полета и эшелоном выхо­да на аэродром.

3. Рассчитываем время снижения (на НЛ-10М —см. рис. 5.6):

t_сн===360 сек = 6 мин.

4. Определяем время начала снижения:

5. Находим пройденное самолетом расстояние за время снижения:

Решение. 1. Определяем на НЛ-10М время пролета заданного участка, т. е. время снижения: t_сн=5 мин.

2. Находим высоту снижения:

H_сн= H_эш - H_эш.нов = 5700 - 4500 = 1200 м.

3. Рассчитываем вертикальную скорость:

Расчет вертикальной скорости обычно выполняется на НЛ-10М. Для этого необходимо время снижения, взятое по шкале 2, подвести под высоту снижения, взятую по шкале 1, и против пря­моугольного индекса с числом 10 шкалы 2 отсчитать по шкале 1 вертикальную скорость. Этим ключом можно пользоваться, когда время снижения не превышает 16,6 мин.

Имеется универсальный ключ расчета вертикальной скорости, позволяющий определять ее при любом времени снижения. В этом случае прямоугольный индекс с числом 10 подводят под время снижения, взятое по шкале 1.

Затем против высоты снижения, взятой по шкале 1, отсчитыва­ют вертикальную скорость по шкале 2. При этом следует иметь в виду, что 1 ч шкалы соответствует вертикальной скорости 1 м/сек, 2 ч шкалы — 2 м/сек. и т. д. Для быстрого и правильного опреде­ления десятых долей вертикальной скорости необходимо количест­во минут, отсчитанное по шкале 2 после целых единиц вертикаль­ной скорости, разделить на 6.