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惯性参考系统
题外话
惯性导航一直是航空界非常重要的导航方法,
在过去这样的系统被称做 "惯性导航系统" (Inertial Navigation System, INS),
因为它的确负起引导飞机航向目标的重责大任, 不管是驾驶舱内的显示,
或是下给自动驾驶的指令, 都是由 INS 所提供.
但惯性系统最大的一个缺点, 就是它的误差会随着飞行时间而累积,
即使是像 747-400 上的新系统, 飞行十几个钟头后, 误差也可能达到 20-30浬.
这样的误差是无法接受的, 所以过去的 INS , 也会利用我们在介绍 FMC 时所提到的电台定
位方法,
去修正位置的误差.
不过在 747-400 上, 导航的任务交给了 FMC, 由 FMC 纵整 IRS, GPS, 及导航台定位的数
据,
提供驾驶舱的显示, 及下命令给 Autopilot 来操纵飞机飞往目的地. 惯性系统就此退居幕后,
其所提供的数据仅供 FMC使用, 因此改称为 "惯性参考系统".
不过可别因此贬低了 IRS 在 747-400 上的地位, 因为除了提供位置的数据外,
飞机的姿态, 机头指向 (Heading), 航向 (Track), 对地速度等等重要的飞行参数,
也都是靠 IRS 来提供. 还有一点非常重要, IRS 是唯一不必使用外界信息的导航方法.
利用电台或卫星导航, 还有可能碰到这些系统停工, 甚至太阳黑子活动的影响,
只有 IRS 可以在这种情况下, 不间断的提供导航数据.
系统运作
飞机在三度空间中运动, 共有六个自由度 (三个直线, 三个旋转).
直线上运动可由 IRS上的直线加速度计量得, 经过积分, 就可得到速度,
在经一次积分, 就能得到位置的数据了. 至于旋转轴上的运动, 则是利用雷射陀螺仪量得.
雷射陀螺仪所量得的是角速度数据, 经积分可得旋转角度, 而经微分可得角加速度资料.
当然在驾驶舱内显示的资料, 不需要如此详尽, 而且还要经过一些 "加工", 才对飞行员有
用, 底下是 IRS 所提供的数据种类 :
Position :
飞机位置, 一方面提供给 FMC 参考, 一方面也可以显示在 ND 上给飞行员参考.
Attitude :
飞机姿态, 由 PFD 上的姿态仪显示, 可让飞行员得到 pitch 及 roll 旋转轴上的角度.
Heading :
以正北或磁北为原点的机头方向, PFD 及 ND上都有显示.
Ground speed :
对地速度, 相对于地面的飞机速度.
Track :
飞机的飞行方向.
Drift angle :
Heading 与 Track 间的夹角,
Wind speed :
将 Ground speed 与 大气计算机量得的空速比较, 两者的向量差就是风速.
Vertical speed :
飞机的垂直爬升速度, 这部份会参考大气计算机的数据, 再显示于 PFD 中.
Acceleration :
加速度, 主要看看飞机有没有重落地或做出超 G 的动作.
IRS 在使用前有一个非常重要的动作, 称为 Align. 在 Align 的过程中, 飞机必需静止于地
面上,
输入飞机所在位置的经纬度, 让 IRS作一个类似归零的动作, 之后 IRS 才能正常运作,
Align 过程所需的时间, 依所在的纬度而不同, 纬度越高, 所需时间越久, 以XX(地名)的位置来说,
一般要 6,7 分钟.在 Align 过程中, IRS 会量出地球的自转方向, 及地心引力的方向,
如此才能定出坐标轴的方向. 此外 Heading 及所在纬度也可一并量出. 此时配合所输入的经
纬度坐标及从大气计算机所得的高度,
就可定出原点, IRS 就可以开始工作了. (IRS 所自行量出的纬度数据, 可用来验证输入的位
置数据是否正确) .
驾驶舱内的控制
CDU
输入飞机位置时, 是透过 CDU 进入 FMC 的功能选项中进行的. 可以直接输入经纬度坐标,
也可以输入机场及登机门号码, 从 FMC 的数据库中取得坐标.
Mode Selector Unit
747-400 上共有三套 IRS, 所以 MSU 上共有三个控制 IRS 运作模式的开关.
OFF :
关机
ALIGN :
重复执行 Align 的动作
NAV :
Align 完后自动进入 IRS 的功能, 这是一般的工作模式
ATT :
只使用 IRS 所提供的飞机姿态的数据 (不提供定位功能)
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窥视卡
雷达卡
发表于 2011-10-9 19:09:18
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