Системы координат и линии на поверхности земли

Подготовка полета и непосредственное его выполнение свя­заны с работой на карте. Перед полетом выбирается и проклады­вается маршрут, измеряются расстояния и направления, наме­чается система ориентиров для контроля полета, снимаются коор­динаты точек на земле, производится разметка маршрута. В полете используется карта для ведения визуальной ориентировки, навигационных определений и измерений с помощью различных навигационных систем и устройств.

При решении различных картографических и геодезических за­дач действительную поверхность Земли заменяют поверхностью эллипсоида вращения (эллипсоид Красовского) — фигурой, очерчиваемой эллипсом при вра­щении его вокруг малой оси. Элементы земного эллипсоида:

· большая полуось (ради­ус экватора) а = 6 378 245 м;

· малая полуось (расстоя­ние от плоскости экватора до полюса) b = 6356863 м;

· полярное сжатие:

Эллипсоид Красовского по­ложен в основу всех геодезиче­ских и картографических работ на территории РФ. При решении ряда навига­ционных задач в целях упро­щения вычислений Землю при­нимают за шар (R = 6371км), т.к. величина сжатия у полюсов является незначительной и составляет всего лишь 21,382км. Максимальные ошибки от замены эллипсоида шаром не превышают ± 0,5% в определении расстояния и в определении углов ± 12'.

Для определения положе­ния точки на земной поверхности применяются геодезическая, астрономическая, сферическая системы координат. Положение точки в каждой из названных систем координат определяется двумя координатами: широтой и долготой.

Нормальной сферической называется система коор­динат на сфере, ось вращения которой совпадает с осью вращения Земли, а сферические координаты связаны с геодезическими следующими соотношениями:

Радиус сферы принимается рав­ным 6373 км. Сферической широтой точки М называется угол φс, заключенный между плоскостью экватора и направлением в данную точку из центра земной сферы.

Сферической долготой называется двугранный угол , заключенный между плоскостями начального меридиана и ме­ридиана данной точки. Сферическая долгота может измеряться центральным углом, дугой экватора или дугой параллели в тех же пределах, что и геодезическая долгота.

При решении навигационных задач координаты точки на зем­ной поверхности могут быть выражены различными единицами измерения. Некоторые навигационные измерения и расчеты ведутся в угловых единицах (градусах, минутах и секундах). Для перехода от линейных единиц измерения к угловым используется известная зависимость

Δl = rΔλ

где Δl — длина дуги в линейных единицах;

r — радиус дуги;

Δλ — центральный угол, стягивающий эту дугу. Для земного шара (сферы) с радиусом, равным 6371000 м, угло­вые и линейные величины частей дуги большого круга (меридиана или экватора) связаны соотношениями:

1°= 111,2 км =111200 м; 1'= 1853 м; 1" = 30,9 м.

Они используются для перевода дуговых величин в линейные и обратно.

В комплексных навигационных системах используются нор­мальная сферическая, ортодромическая, и по­лярная системы координат.

Орто­дромическая система ко­ординат –сферическая система координат с произвольным расположением полюса. Ее экватор совме­щается с линией заданного пути (осью маршрута) и называется главной ортодромией, принимае­мой за ось У. Одна из координат отсчитывается по главной орто­дромии, вторая — по ортодромическому меридиану, принимаемо­му за ось X. Ортодромические координаты принято выражать в линейных величинах.

Местонахождение любой точки М в этой системе координат определяется двумя ортодромическими координатами х, у, выра­женными в километрах.

Ортодромическая система координат всегда располагается на земном шаре так, чтобы полеты выполнялись вблизи главной ортодромии, т. е. вблизи условного экватора. На небольших удалениях от главной ортодромии условные меридианы и параллели образуют практически прямоугольную сетку, которая позволяет применять для измерения ортодроми­ческого курса курсовые системы в режиме ГПК (гирополукомпас), а для решения навигационных задач в вычислительных ус­тройствах комплексных систем — формулы прямолинейной три­гонометрии. Допустимые удаления от главной ортодромии в маршрутном полете устанавливаются обычно в границах ±500 км. По мере удаления от главной ортодромии возрастают ошибки в измерении ортодромического курса.

а) Сферическая система координат. б) Ортодромическая система координат

Полярная система аакоокоординат

Полярная система координат применяется при определении или коррекции местонахождения самолета с помощью радиотехнических или радиолокационных средств. Положение точки определяется двумя координатами: азимутом А и горизонтальной дальностью ГД. Азимут — это угол, заключенный между северным направлением меридиана, проходя­щего через исходную точку, и направлением на точку наблюдателя МС. Горизонтальной дальностью называется расстояние на земной поверхности от исходной точки до точки наблюдателя МС.

ЛИНИИ ПУТИ И ЛИНИИ ПОЛОЖЕНИЯ САМОЛЕТА НА ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМНОЙ СФЕРЫ

Самолет в полете перемещается по некоторой траектории, под которой понимается пространственная кривая, описываемая его центром масс.

Место самолета (МС) – точка на земной поверхности, в которую проецируется центр масс само­лета и над которой в данный мо­мент времени находится самолет в полете.

Линией пути называется проекция траектории движения самолета на земную поверхность. В самолетовождении нашли при­менение следующие основные ли­нии пути: ортодромия и локсо­дромия.

Ортодромиейназывается линия кратчайшего расстояния между двумя точками на поверхности земной сферы. Ортодромия является частью дуги большого круга . Частными слу­чаями ортодромии являются меридианы и экватор. Ортодромия пересе­кает меридианы под различными углами.

Локсодромией называется линия, пересекающая меридианы под одинаковыми углами. Она является линией пути при вы­держивании в полете постоянного текущего значения путевого угла. На поверхности земной сферы лок­содромия представляет собой про­странственную логарифмическую спираль, которая оборачивается вокруг земного шара, с каждым оборотом приближаясь к полю­сам. Локсодромия длиннее ортодромии, за исключением тех слу­чаев, когда она совпадает с меридианами или экватором, которые являются одновременно ортодромиями и локсодромиями. Самолет в полете в общем случае движется по сложной прост­ранственной кривой линии. Линия, описываемая центром масс са­молета при его движении в пространстве, называется траекто­рией полета.

При решении большинства задач самолетовождения рассмат­ривают не пространственную траекторию полета самолета, а ее проекцию на поверхность Земли, которую называют линией пути. Различают заданную и фактическую линии пути.

Линией заданного пути (ЛЗП) называется проекция заданной траектории полета на земную поверхность. Заданная траектория полета определяется и высотой полета.

Линией фактического пути (ЛФП) называется проек­ция фактической траектории полета на земную поверхность. Од­ной из основных задач самолетовождения является выполнение полета таким образом, чтобы фактическая траектория совпадала с заданной.

Маршрут полета – линия заданного пути, проведенная на карте.

Траектория полета самолета задается не только маршрутом, но и высотой полета. Проекция траектории полета самолета на вертикальную плоскость называется профилем полета. Он может быть заданным и фактическим. Обычно перед полетом задается или выбирается профиль полета с учетом условий и характера полетного задания.

Авиационные карты

Картой называется условное сплошное изображение земной по­верхности или отдельных ее частей на плоскости, выполненное по определенному закону. Это изображение может выполняться в различных масштабах в зависимости от практических потребностей. При построении карт и работе с ними приходится иметь дело с масштабом длин и мас­штабом площадей.

Масштабом длин называют отношение бесконечно малого от­резка на карте к соответствующему ему отрезку на местности. Масштабом площадей называют отношение бесконечно малой пло­щади на карте к соответствующей ей площади на местности. Решение задач самолетовождения в большинстве случаев требует знания масштаба длин, или просто масштаба. Различают числен­ный, графический и натуральный масштабы.

Численный масштаб имеет вид дроби, знаменатель кото­рой указывает степень уменьшения длин. Например, масштаб 1/500000 означает, что одному сантиметру на карте соответствуют 500 000 см (5 км) на местности. Более мелким считается тот мас­штаб, у которого знаменатель выражается большим числом.

Графический масштаб строится на карте для измерения расстояний с помощью циркуля-измерителя или линейки.

Масштаб карты в общем случае величина переменная. Однако под южной рамкой карты подписывается только одно значение масштаба. Это так на­зываемый главный или общий масштаб, представляющий со­бой степень общего уменьшения Земли до размеров глобуса.

Способ перенесения поверхности земного эллипсоида или зем­ной сферы на плоскость называется картографической про­екцией. Все картогра­фические проекции, применяемые в авиационной картографии, де­лятся на следующие группы:

1. Цилиндрические, в которых параллели нормальных сеток изображаются параллельными прямыми, а меридианы — равноот­стоящими параллельными прямыми, перпендикулярными паралле­лям.

2. Конические, в которых параллели нормальных сеток изобра­жаются дугами концентрических окружностей, а меридианы – ра­диусами этих окружностей.

3. Поликонические проекции, в которых параллели нормальных сеток изображаются дугами разноцентрических окружностей, а ме­ридианы — сложными кривыми, симметричными относительно среднего прямолинейного меридиана.

4. Азимутальные проекции, параллели нормальных сеток кото­рых являются концентрическими окружностями, а меридианы — радиусами этих окружностей.

НОМЕНКЛАТУРА КАРТ И КЛАССИФИКАЦИЯ АВИАЦИОННЫХ КАРТ

Номенклатура ─система обозначений в картографии каждого листа карты. В основу обозначений положена схема разграфки карт, т. е. система деления карты на отдельные листы. В практике применяют две системы разграфки карт: между­народную (для карт масштаба 1: 1 000 000 и крупнее) и прямо­угольную (для карт мелких масштабов). В международной разграфке общая карта делится на от­дельные листы так, что рамками (гра­ницами) листов служат меридианы и параллели. При прямоугольной раз­графке общая карта делится на ли­сты, имеющие форму прямоугольника. Рамка такого листа не совпадает с ме­ридианами и параллелями.

Международная разграфка и номен­клатура карты масштаба 1:1000 000 выполнены следующим образом. Вся поверхность земного шара от эква­тора к северу и к югу до широт 88° делится на 22 пояса в каждом полу­шарии. Каждый пояс занимает по ши­роте 4° и обозначается буквой латинского алфавита А, В, С и т. д. от экватора к полюсам. Районы северного и южного полюсов от 88 до 90° широты изображаются на отдельных листах, обозначенных буквой Z. Одновременно по­верхность земного шара делится на 60 колонок. Каждая колонка занимает 6° по долготе и обозначается арабскими цифрами от 1 до 60. Счет ведется от меридиана 180° на восток. В результате такого деления получаются листы карт размером 4° по широте и 6° по долготе.

Таким образом, номенклатура листа карты масштаба 1: 1 000 000 состоит из буквы латинского алфавита и номера, на­писанного арабскими цифрами, например: N-37

(г. Москва).

Разграфка карт масштаба 1:500 000 получается делением листа карты масштаба 1: 1 000 000 на четыре равные части, каждая из которых обозначается заглавной буквой русского ал­фавита: А, Б, В, Г.

Лист карты масштаба 1:500 000 имеет размеры 2° по широте и 3° по долготе. Номенклатура листа такой карты состоит из номенклатуры листа карты масштаба 1: 1000 000 и заглавной буквы русского алфавита, например: N-37-Б. Разграфка листов карт масштаба 1:200 000 получается путем деления листа карты масштаба 1: 1 000 000 на 36 равных частей (6 рядов и 6 колонок), которые нумеруются римскими цифрами от I до XXXVI.

Л

Лист карты масштаба 1: 200 000 занимает 40' по широте и 1° по долготе. Номенклатура листа такой карты состоит из номенклатуры листа карты масштаба 1: 1000 000 с добавле­нием соответствующего номера, написанного римскими цифрами, например: N-37-XIV

Для получения листов карты масштаба 1: 100 000 лист карты масштаба 1: 1

000 000 делят на 144 равные части (12 рядов и 12 колонок), которые нумеруются арабскими цифрами от 1 до 144. Лист карты масштаба

1:100 000 имеет размеры 20' по ши­роте и 30' по долготе.

Номенклатура листа карты масштаба 1:100 000 состоит из но­менклатуры листа карты масштаба 1:1000 000 и соответствующего номера, написанного арабскими цифрами, например: N-37-75.

Для карты масштаба 1: 50 000 каждый лист карты масштаба 1: 100 000 делится на четыре равные части, которые обознача­ются заглавными буквами русского алфавита А, Б, В, Г. Номен­клатура листа карты масштаба 1: 50 000 складывается из номен­клатуры листа карты масштаба 1: 1000 000, номера соответствую­щего листа карты масштаба 1: 100 000 и буквы, обозначающей лист карты масштаба 1:50 000, например: N-37-75-A .

Для карты масштаба 1: 25 000 каждый лист карты масштаба 1: 50 000 в свою очередь разбивается на четыре равные части, которые обозначаются строчными буквами а, б, в, г. Для получения листа карты масштаба 1: 2 000 000 общую карту делят на пояса и колонки. Пояса обозначаются за­главными буквами русского алфавита, а колонки нумеруются римскими цифрами.

Номенклатура карт масштаба 1: 50 000

Номенклатура карт масштаба 1: 25 000

Счет поясов ведется к югу от северной ши­роты 76°, а колонок — на восток от западной долготы 12°. Лист такой карты имеет размеры 12° по широте и 18° по долготе (зани­мает девять листов карты масштаба 1:1000 000), а его номен­клатура состоит из буквы русского алфавита и номера, написан­ного римскими цифрами, например: A-III (г. Мурманск).

Для полимаршрутных карт масштаба 1:2 000 000 принята прямоугольная разграфка. Пояса общей карты обозначены за­главными буквами русского алфавита со штрихами, а колонки — римскими цифрами. Листы полимаршрутной карты нарезаются так, что на каждом из них изображается значительно больший район, чем на листе обычной карты масштаба 1 : 2 000 000, т. е. с перекрытием. Номенклатура листа полимаршрутной карты состо­ит из буквы русского алфавита со штрихом и римской цифры, например: Б'—III (г. Мурманск, Москва, Киев).

Номенклатура листов карты масштаба 1: 4 000 000 состоит из заглавной буквы русского алфавита, обозначающей пояс, и араб­ской цифры, обозначающей номер колонки, например: А-2 (г. Москва). Лист такой карты имеет размеры 24° по широте и 36° по долготе (занимает четыре листа карты масштаба 1: 2 000 000).

Авиационные карты по своему предназначению подразделяются на:

· полетные карты (маршрутные (навигационные), бортовые, района цели);

· специальные карты (радионавигационные, магнитные, с сеткой ПВО, искусственных препятствий, ориентиров коррекции, гравиметрические);

· справочные карты (консультативные, часовых поясов, звездного неба, метеорологические, магнитных склонений и др.)

По форме представления картографической информации авиационные карты могут быть аналоговыми (бумажными) или электронными.

Полетные карты являются основными для решения задач навигации, боевого применения и входят в обязательный комплект полетной документации экипажей ВС.

Полетные карты в экипаже должны иметь командир, помощник командира, штурман.

Бортовые карты хранятся на борту самолета и должны охватывать район радиусом не менее максимальной практической дальности полета. В большинстве случаев в качестве бортовых используются карты масштабов 1: 2000000 и 1 : 4000000

Карты целей — крупномасштабные карты в проекции Гаусса. Применяются для определения координат целей, ориентиров коррекции, других объектов, привязки и дешифрирования фотоснимков, ориентировки в полете при выводе самолетов на заданные цели, площадки десантирования.

Специальные карты предназначены для решения навигационных задач по данным измерений, полученных главным об­разом с помощью радиотехнических средств (например, РСДН).

Справочные карты — это карты для различных справок, необходимых при планировании и подготовке полетов. К ним относятся карты аэродромных узлов, карты магнитных склонений, часовых поясов, метеорологические карты, карты звездного неба и др.

Рабочие карты предназначены для сокращения времени на подготовку штурманом-руководителем предложений командиру для принятия им решения на боевые действия (полеты) и личной подготовки к постановке задачи, а также для разработки полетных заданий и программ полета.

Полетные карты	Бортовые карты	Карты целей	Специальные карты	Справочные карты
1: 200 000 1: 500 000 1: 1 000 000 1: 2 000 000 1: 4 000 000	1: 1 000 000 1: 2 000 000 1: 4 000 000	1: 50 000 1: 100 000 1: 200 000 1: 500 000	1: 2 000 000 1: 4 000 000	1: 4 000 000 1: 5 000 000 1: 10 000 000 1: 40 000 000

ЗАНЯТИЕ №2

УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Характеристика района полетов: границы, физико-географический характер местности, площадные и линейные ориентиры. Рельеф местности. Основные высоты. Искусственные препятствия и их высоты. Климатические, метеорологические и орнитологические особенности.

2. Воздушные трассы. Средства связи и РТО полетов, полигоны, зоны техники пилотирования, маршруты полетов.

3. Цель и методика изучения радиотелеграфной азбуки.