Что означает «Инерциальная навигационная система»
Автономная система, определяющая положение самолёта по измерению ускорений и поворотов без внешних радиосигналов.
- 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.
| Свойство | Платформенная | Бесплатформенная |
|---|---|---|
| Гироскопы | механические | лазерные, волоконно-оптические |
| Масса | десятки кг | несколько кг |
| Надёжность | средняя | высокая |
| Время выставки | около 10–15 мин | около 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.
- Перед вылетом вводят точные координаты стоянки.
- Система выставляется, определяя вертикаль и север.
- В полёте её данные сравниваются с GNSS и радиосредствами.
- 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.
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.