Авиагоризонты с прямой и обратной индикацией
Почему отечественные авиагоризонты с обратной индикацией ни разу не были виновниками авиакатастроф?
На первых летательных аппаратах (ЛА) отсутствовали пилотажно-навигационные приборы. Поэтому летчики могли совершать только визуальные полеты, ориентируясь по естественному горизонту и местности.
В слепом полете, когда земные и небесные ориентиры не видны, пилот управляет самолетом, используя приборы. При этом нельзя полагаться на свои ощущения, так как инерционные силы, обусловленные перегрузками, часто создают у человека впечатления, противоположные действительному положению самолета в пространстве. Исследования показали, что птицы тоже не имеют пресловутого «летного чутья». Когда им на голову надевали колпачки и отпускали с высоты, пернатые тут же входили в беспорядочное падение. Без травм приземлялись только те из них, которые парашютировали, раскинув крылья.
Так же и летчики, не имеющие опыта приборных (слепых) полетов, попадая в облака, почти сразу теряют представление о положении самолета в пространстве.
Основным прибором для слепого полета является авиагоризонт (АГ) — гироскопический прибор, используемый для определения и индикации продольного и поперечного углов наклона ЛА (тангажа и крена). На этом приборе имеется силуэт самолета, а также изображение неба-земли с линией искусственного горизонта.
На отечественных АГ двигается силуэт самолета, а на западных — «небо-земля». Индикация с помощью силуэта самолета называется обратной («смотрю на себя (самолет) сзади и управляю им относительно земли или воды»). Назовем обратную индикацию так, как ее называют иностранцы, — «русской индикацией» (РИ). На Западе АГ устроены так, что их показания соответствуют иллюзии: «Я (самолет) неподвижен, а все двигается относительно меня». Такую индикацию называют прямой, но мы ее назовем заграничной или западной (ЗИ). На рисунке 1.1 изображен АГ(ЗИ), а на рисунке 1.2 — АГ(РИ). 
А теперь представьте, что вы влетели в облака с правым креном. Быстро сообразите, куда нужно двинуть ручку управления, чтобы устранить крен? Для меня, например, предпочтительнее взглянуть на нижний прибор и энергично совместить силуэт с линией горизонта. А для вас? Исследования показали, что большинство летчиков во всем мире признают РИ лучшей по сравнению с западной индикацией.
Авиагоризонт был изобретен в США в 1929 году. Американские АГ(ЗИ) в 1930-х годах стали быстро распространяться по всему миру.
В СССР в 1930 — 1950-х годах летали вслепую в основном с помощью двух приборов. Например, на штурмовике Ил-2 образца 1941 года имелись незамысловатый авиагоризонт АГП-2 (П — пневматический, у него ротор гироскопа вращался струей воздуха) и указатель крена, называвшийся иногда креноскопом. В 1959 году эти приборы совместили, и получился отечественный авиагоризонт АГД-1 (Д — означает «дистанционный», у него указатель отделен от корпуса датчиков) с обратной индикацией РИ (рисунок 2).
Уже в ходе Второй мировой войны в США осознали, что их индикация пространственного положения в условиях, когда нужно было вертеться в воздухе во всех плоскостях, а облака подчас были единственным местом спасения «раненого» самолета, никуда не годится, однако авиастроение переключиться на массовое производство «правильных» авиагоризонтов уже не могло.
После войны значительные небоевые потери, связанные с потерей ориентировки из-за неправильного считывания показаний с АГ, начали забываться. Мир, поддаваясь моде, постепенно заполняли разные модификации АГ(ЗИ). Они просочились и в СССР. У нас, например, начали выпускать авиагоризонт истребителя АГИ-1 с ЗИ. Об этом приборе заместитель главкома ВВС по безопасности полетов Герой Советского Союза П. В. Базанов писал в журнале «Авиация и космонавтика» в 1977 году: «На сфере авиагоризонта АГИ-1 земля, обозначенная коричневым цветом, находится сверху. Голубой цвет (небо) — снизу. Такое расположение земли и неба в корне противоречит врожденным понятиям человека о его положении в пространстве».
Начальник Института авиационно-космической медицины В. А. Пономаренко тоже не обошел вниманием злополучный прибор. В газете «Воздушный транспорт» в 1994 году он писал: «Напомню, что с введением авиагоризонта АГИ-1, имевшего так называемую прямую индикацию «силуэт самолета неподвижен, линия горизонта подвижна», в период 1952 — 1962 гг. произошло около 300 тысяч (!) случаев полной потери пространственной ориентировки в полете с различными последствиями для экипажа». К этому заметим, что именно АГИ-1 стоял на учебно-тренировочном самолете МиГ-15УТИ, на котором разбились Ю. А. Гагарин и В. С. Серегин.
Летчики-испытатели фирм «Камов» и «Яковлев» дали резко отрицательные оценки приборов АГ(ЗИ), заявив, что они совершенно не годятся в полетах, когда крен и тангаж меняются до предельных значений, а наши палубные летчики отказались летать в море на самолетах Як-36М с АГ(ЗИ).
Статистика выявила, что АГ(РИ) ни разу не стали причиной серьезных летных происшествий, а вот по АГ(ЗИ) статистика дает печальный перечень катастроф: 1) А-310 Аэрофлота под Междуречинском; 2) А-320 Армавиа в Сочи; 3) А-320 Gulfair в Бахрейне; 4) Ту-154 в Иркутске; 5) Боинг-737 в Шарм-эль-Шейхе; 6) Боинг-737 Аэрофлот-Норда в Перми, 7) Боинг-757 в Доминиканской Республике, и этот перечень можно продолжить.
Впрочем, летная практика выявила, что приборы АГД-1 все-таки имеют некоторые недостатки при выполнении, например, петли Нестерова и кренов, близких к 900. Об этом можно прочитать в статье заслуженного летчика-испытателя СССР В. К. Александрова «О видах индикации углов крена и тангажа».
Учитывая недостатки АГД-1, у нас был разработан и внедрен комбинированный АГ. В авиагоризонтах типа КАГ угол тангажа отображается с помощью шкалы тангажа, перемещающейся вверх-вниз, а угол крена обозначается подвижным силуэтом самолета.
В таблице указано, какие АГ и с какой индикацией установлены на некоторых отечественных ЛА.
Исследования показали, что даже для высококвалифицированных летчиков пилотирование по приборам с ЗИ затруднительно, а в некоторых случаях приводит к потере пространственной ориентировки. В итоге в 1976 году в СССР военные заявили, что с точки зрения безопасности полетов для маневренных самолетов целесообразно использовать АГ(РИ). В 1986 году Оперативно-тактические требования ВВС вообще запретили использование АГ(ЗИ) на маневренных самолетах. 
Но на тяжелые и гражданские ЛА этот вывод не распространялся. Считалось, что при крене до 200 в слепом полете можно пользоваться и АГ(ЗИ). Безусловно, это было ошибкой, так как эти ЛА в особых случаях могут иметь углы крена значительно больше 200. Данная ошибка пока не устранена. Между тем катастрофы по причине потери пространственной ориентировки летчиками продолжаются. Ежегодно происходят две-три катастрофы по этой причине.
В XXI веке механику в АГ постепенно заменяет электроника. В основу их принципа действия положено лазерное сканирование местности, что позволяет летчику видеть ее рельеф и свой подвижный самолет. Разработан также АГ под названием: «Пилотажный индикатор «летчик-самолет» (рисунок 3). На нем крен показывается наклоном крыльев макета самолета, а тангаж — наклоном фюзеляжа.
Сергей Елисеев.
Вам понравится
Борьба с авиационным шумом становится все более актуальной
13 Дек, 2020
Тепловая заметность как «ахиллесова пята» самолета
29 Ноя, 2020
ПВО: воздушная граница на замке
20 Янв, 2018
Добавить комментарий Отменить ответ
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
- Вперед Лучше отмерить совместно, чем отрезать самостоятельно
- Назад «Юнармия» представит патриотическое направление на конкурсе «Большая перемена»
НЕДАВНО
Новости Девчонки бросили вызов ребятам 30 Окт, 2023
Новости Дань уважения землякам 29 Окт, 2023
Новости Быстрее, выше, сильнее! 29 Окт, 2023
Новости Беспримерный подвиг летчика: девять сбитых самолетов в одном бою 29 Окт, 2023
Новости В Ульяновской ОТШ ДОСААФ России завершилась подготовка специалистов связи. 28 Окт, 2023
Новости Мой друг робот Алантим 31 Мар, 2019
Мнение Война на дорогах. Кто в ответе за человеческие жизни? 14 Апр, 2018
Вооружение и техника ППШ – автомат победителей 5 Май, 2017
Новости «Письма военных лет» 31 Мар, 2018
Новости ДОСААФ и пресса укрепляют взаимодействие 13 Мар, 2018
Авиагоризонт
Авиагоризонт – это один из бортовых приборов летательных аппаратов, который используется для индикации и определения наклонов, крена, тангажа самолета. Он позволяет выявить реальный угол наклона самолета относительно вертикальной плоскости. С помощью авиагоризонта пилотами проводится выравнивание и стабилизация машины в воздухе.
Авиагоризонт позволяет выполнять полеты с минимальной видимостью, при этом вести самолет в горизонтальной плоскости. Не все самолеты оборудованы авиагоризонтом, небольшие низкоскоростные модели рассчитаны на визуальное управление.
Классификация авиагоризонтов
Автономный авиагоризонт – это измерительный прибор, который изготовлен единой системой. К такой системе подводится только пневматическое или электрическое питание. Современные приборы данного типа имеют автономную батарею питания. Все же автономный авиагоризонт имеет связь с системой индикации и гигроскопическим датчиком, при отключении питания такие приборы могут эффективно работать в автономном режиме в течение нескольких минут.
Дистанционный авиагоризонт – это электромеханический прибор, который состоит из отдельных систем и агрегатов индикации полета. Измерительным прибором в таких авиагоризонтах выступает гировертикаль, а индикатором является указатель горизонта. Очень часто указатель горизонта выступает как сложная система индикации, которая может выполнять несколько навигационных функций. Установленные дистанционные авиагоризонты более точны, поскольку гировертикаль можно расположить непосредственно возле центра тяжести летательного аппарата, соответственно, и показания будут более точными.
Индикация авиагоризонтов
За принципом индикации, изменения углов наклона летательного судна различают два типа, а именно вид на самолет с земли «ВсЗ» и вид с самолета на землю «ВсВС».
Прямая система индикации, или ВсВС, более распространенная система, в основе которой ориентация самолета задается фоновым изображением, оно поворачивается по крену и тангажу машины. Данное фоновое изображение являет собой линию на границе голубого и коричневого цвета, раньше использовался черный и серый цвет. Сама линия выступает в качестве искусственного горизонта. Перед самим изображением прибора неподвижно крепится силуэт самолета. На лицевой панели авиагоризонта нанесена шкала, по которой и идет отсчет угла наклона аппарата. Угол наклона по тангажу определяется за счет пересечения силуэта самолета со шкалой движущегося фона. Каждая отметка шкалы отвечает за 10 или 5 градусов тангажа. Такая схема индикации применяется на вертолетах или маломаневренных самолетах.
Обратная индикация авиагоризонта или ВсЗ отображает угол крена и тангажа таким образом, будто самолет наблюдается с земли. Шкала и подвижный экран прибора имеют возможность перемещаться вниз или вверх. Крен аппарата определяется шкалой, которая нанесена по окружности самого корпуса авиагоризонта относительно силуэта самолета.
Существуют кинетические ограничения, в силу этого различают «невыбиваемый» и «выбиваемый» авиагоризонты. Процесс «выбивания» авиагоризонта происходит за счет совпадения осей поворота ротора, гироскопа с рамой подвеса. В этом случае гироскоп теряет степень свободы и ориентацию в пространстве. Поэтому в конструкцию вносится ограничение угла поворота рамки по тангажу. Современным прибором для невыбиваемости являются гиростабилизированная платформа, а также инерциальная система. Все же системы авиагоризонтов имеют ограничения угловой скорости.
Авиагоризонт
Авиагоризонт (АГ, англ. Attitude Indicator) — гироскопический прибор для измерения и индикации экипажу углов крена и тангажа, соответствующих пространственному положению ЛА относительно горизонтальной плоскости.
Различают автономные и дистанционные авиагоризонты.
- В автономном авиагоризонте гироскопический датчик вертикали и индикатор горизонта выполнены единым агрегатом.
- В дистанционном АГ гироскопический датчик вертикали (гировертикаль) и индикатор горизонта выполнены в виде отдельных агрегатов. При этом один датчик может обслуживать несколько индикаторов. Применение дистанционного авиагоризонта позволяет расположить датчик вертикали максимально близко к центру тяжести летательного аппарата, что позволяет уменьшить погрешности прибора.
По принципу индикации крена различают авиагоризонты «вид с земли на воздушное судно (ВсЗ)» и «вид с воздушного судна на землю (ВсВС)». Авиагоризонты ВсЗ и ВсВС отличаются подвижностью основных элементов лицевой части силуэта ВС и изображения неба-земли и разделяющей их линии искусственного горизонта:
- В авиагоризонте ВсЗ подвижным относительно пилота, находящегося на своём рабочем месте в кабине ВС, является силуэт ВС.
- В авиагоризонте ВсВС подвижным относительно пилота, является изображение неба-земли и линия искусственного горизонта.
Вид индикации — «вид с земли на воздушное судно (ВсЗ)».
Конструктивное исполнение — автономный.
Авиагоризонт АГК-47Б (АГК-47ВК) — комбинированный и состоит из трёх приборов в одном корпусе: гироскопического авиагоризонта,гироскопического указателя поворота и указателя скольжения.
В модификации АГК-47ВК усилена конструкция указателя поворота и расширен диапазон измерения угловой скорости поворота ЛА вместо 4 град/c в АГК-47Б до 18 град/c. Конструкция гироскопического горизонта и указателя скольжения остались прежними.
Устанавливался на вертолётах Ми-2,Ка-26,Ми-4, Ми-6, Ми-10 и самолётах Ан-2, Ил-14, Ли-2.
Вид индикации — «вид с земли на воздушное судно (ВсЗ)».
Конструктивное исполнение — автономный. Ввиду отсутствия дополнительной следящей рамы, рабочий диапазон углов тангажа ограничен углами 80 градусов.
Авиагоризонт АГБ-3К-модификация авиагоризонта АГБ-3, которая отличается наличием встроенной арматуры красного подсвета для освещения лицевой части прибора и окраской элементов индикации.
Установлен на самолётах Як-40,Ил-62, вертолёте Ми-8 и др.
Вид индикации — «вид с земли на воздушное судно (ВсЗ)».
Конструктивное исполнение — дистанционный. Комплект авиагоризонта состоит из центральной гировертикали (агр. 458) и индикаторов горизонта (с одной гировертикали может быть запитано до трёх индикаторов).
В полёте с таким авиагоризонтом не возникает затруднений даже у начинающего пилота.
Установлен на самолётах Л-29, Л-39, Як-18Т, Ан-12, Ил-18, Ту-134 и многих других.
На больших угловых скоростях (4. 6 рад/с) не использовался.
Вид индикации — «вид с земли на воздушное судно (ВсЗ)».
Конструктивное исполнение — автономный.
Устанавливается на самолётах Як-52М, Як-152, Як-130, вертолёте Ми-34.
Вид индикации — «вид с воздушного судна на землю (ВсВС)».
Конструктивное исполнение — автономный.
Устанавлен на самолётах Аккорд -201, СМ-94,а также на вертолёте Ка-226
Вид индикации — по крену «вид с воздушного судна на землю (ВсВС)», и перевёрнутый по тангажу.
Конструктивное исполнение — автономный.
Для освоения лётчиком требует дополнительной наземной подготовки, поскольку перевёрнутая индикация тангажа в сочетании с обратной индикацией по крену затрудняет распознавание пространственного положения самолёта.
Устанавливался на самолётах МиГ-15, МиГ-17, МиГ-19, Су-7, Ту-124, Як-18А, Як-50 и др.
В настоящее время установлен на самолётах Як-52 и Ан-28, а также используется в качестве резервного на отдельных экземплярах самолёта Як-18Т (устанавливается вместо ЭУП-53).
В 1957 г. в ЛИИ была проведена работа по оценке поведения авиагоризонта АГИ-1 в режиме штопора, а в 1960 г. — лётные исследования режимов сваливания и штопора в приборном полёте.
Вид индикации — «вид с воздушного судна на землю (ВсВС)».
Конструктивное исполнение — автономный.
Устанавливался на самолёте Ту-144.
Перед установкой на самолет, прибор был проверен в ЛИИ на летающей лаборатории на базе самолёта Е-6У (МиГ-21У), в том числе при выполнении фигур сложного пилотажа и штопора.
Вид индикации — «вид с воздушного судна на землю (ВсВС)».
Конструктивное исполнение — автономный.
Устанавлен на экземпляре самолёта Як-18Т 36 серии, выставленного на МАКС 2007
Гировертикаль
Гировертикаль — датчик пространственного положения, выдающий углы крена и тангажа как для индикации на дистанционном авиагоризонте, так и для работы других систем — автопилота, РЛС и других. На отечественных ВС в основном устанавливаются гировертикали отечественного выпуска серий ЦГВ (центральная гировертикаль) или МГВ (малогабаритная гировертикаль). Зачастую (например, на Ан-72/Ан-74/Ан-148) МГВ устанавливается возле центра масс самолёта (в районе центроплана), но, например, на Ту-154 все три МГВ установлены на одной раме в первом техотсеке (в носу).
Выключатель коррекции
Выключатель коррекции (ВК) предназначен для отключения коррекции гировертикали при эволюциях самолёта (разворотах или продольных ускорениях), когда вектор силы тяжести не вертикален.
Как работает авиагоризонт
Есть два варианта:
Либо банально ставится маятник в том или ином виде- приводящий гироскоп в плоскость горизонта.
Либо используется так называемая инерциальная курсовертикаль/инерциальная навигационная система, в который в принципе реализован тот же маятник, только имеющий длину равную радиусу Земли (маятник Шулера) и реализующийся математически.
17-дек-2007 08:48 pm
Либо банально ставится маятник в том или ином виде- приводящий гироскоп в плоскость горизонта.
Имел возможность разбирать авиагоризонт с пневматическим приводом (которые и сегодня в изобилии стоят на малых самолетах). Там действительно реализован принцип маятника, с одни существенным дополнением — всего сделано четыре маятниковых клапана, которые приоткрываются, если ось отклоняется от вертикали, создавая реактивный момент, противоположный углу наклона за счет вырывающейся из клапана струи воздуха. Такая вот простая и эффективная автоматизация.
17-дек-2007 09:34 pm
Один из вариантов маятниковой коррекции.
17-дек-2007 10:13 pm
Да, но чтобы использовать физический маятник не должно быть никаких ускорений. Обычно физическим маятником выставляют гироскоп перед его запуском, т.е. на земле.
18-дек-2007 05:07 am
Физический маятник применялся ранее на мало маневренных самолетах.
В случае с жидкостными маятниками, коррекцию на вираже отключают, а коэффициент усиления корректирующего сигнала между датчиком момента подвеса и жидкостным маятником мал. Так что кратковременные линейные ускорения мало влияют на ошибку определения вертикали.
В обоих случаях наиболее точные показания идут в режиме горизонтального равномерного полета.
В БИНСе начальная выставка математической платформы производится по сигналам акслерометров, углы ориентации считаются интегрированием сигналов с датчиков угловой скорости+ учет угловых скоростей облета и вращения Земли.
З.Ы. А если не секрет, то где вы работаете?
18-дек-2007 07:06 am
Не секрет, но название долго выговаривать. 🙂 А по сути: мы как раз занимаемся разработкой БИНСов для наших военных и гражданских самолетов. Правда, я сам занимаюсь гироскопами, потому в БИНСах пока слаб.
18-дек-2007 03:33 pm
А короткое название есть у фирмы?
Или хотя бы местонахождение укажите, я примерно в курсе, что где находится.;-) Т.к. сам на этой ниве тружусь.