ІЛЛЯШЕНКО Н.М., КУРЯЧА О.С.

Національний технічний університет України «КПІ»

ДОДАТКОВІ ПОХИБКИ ІНЕРЦІАЛЬНИХ ЗАСОБІВ НАВІГАЦІЇ ПРИ ЛЬОТНІЙ ЕКСПЛУАТАЦІЇ

Незважаючи на стрімкий розвиток альтернативних засобів навігації, зокрема глобальних супутникових радіонавігаційних систем класу Транзит і Цикада з використанням низькоорбітальних штучних супутників Землі, а також середньоорбітальних NAVSTAR і ГЛОНАСС, які забезпечують оперативну навігацію наземних, морських (надводних і підводних), повітряних і космічних апаратів в режимах відкритого і закритого каналів, у тому числі створення геостаціонарної системи GALILEO, інерціальні навігаційні системи не втратили своїх позицій і залишаються, в певному сенсі, найбільш надійними на рухомих об’єктах різного класу.

Суттєвою особливістю і безперечною перевагою інерціальних навігаційних систем постає їх автономність.

Навігаційній інформації мають бути притаманні такі властивості як неперервність, точність, повнота даних, перешкодостійкість, інваріантність по відношенню до кліматичних і добових змін тощо.

На точність інерціальних навігаційних систем, крім внутрішніх причин, чинять вплив зовнішні фактори, серед яких до числа найбільш небезпечних можна віднести вібрацію (поступальну, кутову, колову, еліптичну), кутовий рух апарата, проникаюче акустичне випромінювання високої інтенсивності, тепловий факел. Похибки виведення ракет-носіїв, як відомо, можуть призвести до суттєвого скорочення часу існування космічного апарату і прояву позаштатних ситуацій, похибки курсовказування на морі – до зниження рівня безпеки судноводіння. Отже, недоліки систем інерціальної навігації докорінно можуть погіршити тактико-технічні характеристики об’єктів в цілому.

Успіхи прикладної гіроскопії, завдяки науковим дослідженням відомих вчених Київської політехніки – проф. А.М. Павловського і його учнів – підняли на більш високий щабель розуміння природи льотної експлуатації гіроскопічних пристроїв. Зокрема, при старті з відкритих стартових позицій, а також під час подолання звукового бар’єру. Безперечним досягненням слід вважати чітке окреслення границь уявлення підвісу системою абсолютно твердих тіл чи сукупність імпедансних конструкції. В свою чергу, це дозволило чітко окреслити права тих чи інших розрахункових моделей.

В першому випадку всі властивості підвісу гіроскопа сконцентровані в одному понятті – моменті інерції. В другому – підвіс розглядається як механічна система з розподіленими (або дискретно розподіленими) параметрами.

Нарешті, найбільш вагомим досягненням слід визнати експериментально і теоретично підтверджену неприпустимість чисто формального підходу до аналізу похибок простою суперпозицією від дії окремих збурюючих чинників. Доведено, що при просторовій хвильовій дії на підвіс, наприклад, проникаючого акустичного випромінювання високої інтенсивності, механічні системи переходять в розряд імпедансних і виникаючий пружно-напружений стан підвісу гіроскопа сприймається ним за корисний сигнал, насправді будучи хибним. Пояснення природи цього явища базується на необхідності врахування одночасної дії не менш як двох факторів – наприклад, проникаючого акустичного випромінювання і кінематичного збурення, що діє на прилад зі сторони фюзеляжу. Звідси і розрахункові моделі отримують особливості, обумовлені наявним співвідношенням довжини напівхвилі просторового збурення і габаритних розмірів елемента. Очевидною стає необхідність врахування також таких явищ як парусність і залишкова плавучість, зон каустик і т. п..

Надалі конкретизуємо зміст і природу прояву першого, потому і другого, зовнішнього збурення (рис.1). Зазначимо, що такі зовнішні чинники типові для різних класів літальних апаратів – керовані літальні апарати, дистанційно керовані, тактична палубна авіація (ТПА), стратегічна палубна авіація (СБА), ракети-носії (РН) різної модифікації та засобів базування тощо.

Природа появи величин буде розкрита далі. Саме ці величини постають причиною виникнення додаткових похибок побудови системи координат і обумовлені дифракційними ефектами звукових хвиль на підвісах поплавкових гіроскопічних сенсорів ГСП. Пояснення цього явища в тому, що за високих рівнів акустичного навантаження, вище за 140 дБ, механічні системи підвісу гірсокопів переходять із розряду абсолютно твердих тіл в розряд імпедансних конструкцій і їх пружно-напружений стан сприймається гіроскопом як корисний.

Рис.1. Похибки побудови системи координат на літальному апараті тривісної гіростабілізованої платформи