АВИАЦИОННЫЙ СЛОВАРЬ

Инерциальная навигационная система

Что означает «Инерциальная навигационная система»

Автономная система, определяющая положение самолёта по измерению ускорений и поворотов без внешних радиосигналов.

Чтение: около 2 мин
Сокращение
ИНС, INS, IRS
Датчики
акселерометры и гироскопы
Дрейф
около 1–2 морских миль за час
Преимущество
полная автономность

Идея системы

Инерциальная система не принимает никаких сигналов извне. Она измеряет ускорения по трём осям и угловые скорости, затем интегрирует их, получая скорость и перемещение. Если известны начальные координаты, система вычисляет текущие, зная, как самолёт двигался. Принцип основан на законах механики Ньютона и работает везде: над океаном, в полярных районах, под водой на подводных лодках.

Перед полётом система проходит выставку: определяет направление силы тяжести и вращения Земли, чтобы найти вертикаль и истинный север. На это требуется около 10 минут, и самолёт на стоянке должен оставаться неподвижным.

Платформенные и бесплатформенные

Ранние системы содержали гиростабилизированную платформу, на которой лежали акселерометры, и платформа сохраняла ориентацию в пространстве независимо от поворотов самолёта. Такие устройства были большими, тяжёлыми и требовали обслуживания. Современные бесплатформенные системы жёстко прикреплены к корпусу, а ориентацию вычисляет компьютер по данным лазерных или волоконно-оптических гироскопов. Они меньше, надёжнее и дешевле.

Платформенная и бесплатформенная системы
СвойствоПлатформеннаяБесплатформенная
Гироскопымеханическиелазерные, волоконно-оптические
Массадесятки кгнесколько кг
Надёжностьсредняявысокая
Время выставкиоколо 10–15 миноколо 5–10 мин

Дрейф и коррекция

Ошибки датчиков накапливаются: система не знает, что её показания немного завышены или занижены. Точность ухудшается примерно на 1–2 морские мили за каждый час полёта. Поэтому системы корректируют по данным спутниковой навигации и радиотехнических средств. Современные комплексы объединяют ИНС и GNSS: спутники корректируют дрейф, а инерциальная система обеспечивает непрерывность при потере сигнала.

  1. Перед вылетом вводят точные координаты стоянки.
  2. Система выставляется, определяя вертикаль и север.
  3. В полёте её данные сравниваются с GNSS и радиосредствами.
  4. Комплексная обработка подавляет ошибки каждого источника.

Где применяют

ИНС стоят на всех дальнемагистральных лайнерах, военных самолётах, вертолётах, ракетах и космических аппаратах. Они дают не только координаты, но и курс, крен, тангаж, ускорения, а также данные для автопилота. На системах ИНС рассчитывались первые трансатлантические рейсы с автоматической навигацией, а точность вычислений позволила отказаться от штурмана на борту.

Пример

Лайнер при полёте над океаном получает от спутников и ИНС независимые значения положения. Если они расходятся больше допустимого, на дисплее появляется предупреждение, и экипаж проверяет обе системы.

Источники