Avionika. Orlaivių padėties erdvėje nustatymo priemonės (1 dalis)

1.1. Bendrosios žinios apie orlaivių valdymą ir navigaciją

Orlaivių navigacija yra mokslas apie orlaivių valdymo būdus ir priemones skrendant iš vieno Žemės paviršiaus taško į kitą pagal erdvėje ir laike pasirinktą trajektoriją. Orlaivių navigacija reiškia lakūnų veiksmų visumą nustatant orlaivio vietą erdvėje, skrydį pagal pasirinktąją kelio liniją nurodytame aukštyje naudojant mažiausiai degalų ir saugų atskridimą į paskirties vietą nustatytu laiku. Daugumą šių sudėtingų veiksmų automatiškai ar pusiau automatiškai atlieka įvairaus sudėtingumo skrydžio valdymo sistemos. Skrisdami lakūnai turi atlikti daug kitų veiksmų: nuolat stebėti oro erdvę ir laiku išvengti susidūrimų su kitais orlaiviais, stebėti audros debesis ir nuspręsti, kaip juos apskristi, pranešti skrydžio valdymo tarnyboms apie tarpinių kelio taškų ir skrydžių valdymo regionų ribų praskridimo laiką, perduoti duomenis apie oro sąlygas, pranešti apie orlaivio navigacijos plano pasikeitimus ir perduoti kitus duomenis.

Atskristi į nurodytą vietą galima tik nustačius pradinę orlaivio vietą (vizualiai ar pagal prietaisus). Po to nustatoma skrydžio kryptis, atstumas iki nurodytos vietos, kelio greitis, patikslinamos degalų atsargos ir skaičiuojama, kada orlaivis atskris į nurodytą (paskirties) vietą.

Skrisdami lakūnai atlieka dvi pagrindines operacijas: orlaivio valdymą ir navigaciją. Orlaivio valdymas yra jo padėties ore palaikymas ar keitimas valdant skrydžio greitį ir aerodinamines valdymo plokštumas. Kai orlaivis yra gerai valdomas, lakūnui lengva jo padėtį erdvėje palaikyti stabilią ar ją pakeisti. Tada lakūnas gali nustatyti orlaivio vietą, pasirinkti skrydžio kryptį ir aukštį, susisiekti su skrydžio valdymo tarnybomis radijo ryšio priemonėmis. Tai vadinama orlaivio navigacija.

Orlaivio valdymas ir navigacija gali būti rankiniai, kai lakūnas pats atlieka navigacijos skaičiavimus ir aerodinamines plokštumas pats valdo lynais, ir automatiškas, kai navigacijos skaičiavimus ir aerodinaminių plokštumų valdymą atlieka automatinio valdymo įrenginiai.

1.2. Lėktuvų valdymas ir valdymo parametrai

Pradėjus domėtis aviacija, tuojau kyla klausimas, kaip lėktuvo sparnai ar sraigtasparnio mentės išlaiko sunkų orlaivį ore. Atsakyti į tai galima sužinojus pagrindinius oro srauto aptekėjimo apie šias orlaivio aerodinamines plokštumas dėsnius. Šie dėsniai yra bendri lėktuvams, sraigtasparniams ir kitiems panašiems orlaiviams, todėl toliau šiame poskyryje rašysime tik apie lėktuvus.

Pagal Bernulio dėsnį, dujoms (ar skysčiui) aptekant kūną, pavyzdžiui, sparną, jo paviršiuje slėgis bus mažesnis ten, kur srauto greitis yra didesnis. Sparnas ar kita aerodinaminė plokštuma orientuojama oro sraute taip, kad didesnis aptekėjimo greitis būtų viršuje (1a pav.). Didesnis slėgis iš apačios kelia plokštumą aukštyn, atsiranda visa aerodinaminė jėga R (1b pav.).

Avionika. Orlaivių padėties erdvėje nustatymo priemonės

1 pav. Keliamoji jėga

Slėgių sparno viršuje ir apačioje dydis priklauso nuo skrydžio greičio, oro tankio, sparno profilio formos, jo paviršiaus glotnumo, sparno orientacijos oro sraute (atakos kampo). Šių slėgių skirtumas vadinamas keliamosios jėgos koeficientu C arba atakos kampo koeficientu.

Didinant kampą tarp oro srauto ir plokštumos iki kritinės reikšmės, oro srautas virš plokštumos greitėja ir toliau apgaubia viršutinę plokštumos pusę, todėl aerodinaminė jėga didėja.

Kampas tarp oro srauto ir plokštumos, pavyzdžiui, sparno stygos, vadinamas atakos kampu α (angl. Angle of Attack, Angle of Incidence).

Keičiantis atakos kampui aerodinaminė jėga keičia savo dydį, vietą ir kryptį, ji nėra statmena nei oro srautui, nei sparno stygai. Kai atakos kampai α yra nedideli, patogiau išskaidyti visą aerodinaminę jėgą R į vertikaliąją ir horizontaliąją dedamąsias: faktinę sparno keliamąją jėgą Y, statmeną oro srautui, ir sparno pasipriešinimo jėgą P, sutampančią su oro srautu.

Skrendant tiesiai vienodame aukštyje pastoviu greičiu, keliamoji jėga yra lygi orlaivio sunkio jėgai. Oras priešinasi sparno ir viso orlaivio judėjimui, todėl variklio traukos jėga turi kompensuoti pasipriešinimą P. Lėktuvui aukštėjant, žemėjant, keičiant skrydžio kryptį ar greitį, šių keturių aerodinaminių jėgų balansas keičiasi. Skrisdamas vizualiai ar pagal prietaisus lakūnas turi žinoti, kokios turi būti šios aerodinaminės jėgos. Pavyzdžiui, sumažėjus skrydžio greičiui mažėjanti keliamoji jėga nebekompensuoja sunkio jėgos ir lėktuvas pradeda smukti. Kai žemė arti, lakūnas gali nespėti padidinti greičio (keliamosios jėgos), ir įvyks katastrofa. Esant mažam atakos kampui, keliamoji jėga gali būti mažesnė už sunkio jėgą ir gali prasidėti smuka. Padidinus atakos kampą iki kritinio (maždaug iki 20°), oro srautas pradeda atitrūkti nuo plokštumos, slėgis plokštumos viršuje didėja ir keliamoji jėga pradeda staigiai mažėti. Didinant variklio trauką, didėja skrydžio greitis ir oro pasipriešinimas auga proporcingai greičio kvadratui, todėl gali prasidėti lėktuvo konstrukcijos perkrovos. Pasipriešinimas staigiai pradeda didėti, atakos kampui artėjant prie kritinės reikšmės.

Aerodinaminių jėgų dydis priklauso ne tik nuo skrydžio greičio, bet ir nuo oro tankio (skrydžio aukščio). Kadangi keliamoji jėga ir pasipriešinimas didėja, didėjant atakos kampui, esti tik vienas optimalus atakos kampas, kada keliamosios ir pasipriešinimo jėgų santykis yra didžiausias.

Nuo pakilimo iki nutūpimo lėktuvas skrenda trajektorija (juda trimatėje erdvėje), keisdamas aukštį, skrydžio kryptį ir greitį. Lėktuvo trajektoriją valdo lakūnai arba skrydžio valdymo sistemos. Tai daroma valdymo plokštumomis. Skrendant pasirinktąja trajektorija, galimi du pagrindiniai lėktuvo valdymo būdai. Kol lėktuvas nėra reikiamoje trajektorijos vietoje arba kai jo padėtis erdvėje neatitinka reikalavimų, keičiama lėktuvo aerodinaminių valdymo plokštumų padėtis. Kai lėktuvas pradeda skristi pasirinktąja kryptimi nurodytame aukštyje reikiamu greičiu, valdymo plokštumų padėtys nekeičiamos arba keičiamos nedaug.

Lėktuvą, judantį ore, veikia aerodinaminės jėgos. Jų dydis priklauso nuo tokių oro savybių, kaip tankis, klampumas, drėgnumas ir spūdumas. Oro tankis trukdo judėti. Dėl to skiriasi lėktuvų valdymas arti žemės ir aukštai, kur oras išretėjęs. Kiekvieną lėktuvo ar kito orlaivio dalelę veikia Žemės trauka, visų dalelių sunkio jėgų atstojamoji sutelkta orlaivio masių centre MC (2 pav.). Kiekvieną aerodinaminės plokštumos paviršiaus tašką slegia oro srautas, šių jėgų atstojamoji sutelkta keliamosios jėgos centre. Analogiškai susidaro traukos ir pasipriešinimo jėgų centrai. Kai šių jėgų centrai ir masių centras nesutampa, atsiranda lėktuvą erdvėje sukantys momentai M. Momentus patogu nagrinėti lėktuvo išilginės ašies X, skersinės ašies Y ir vertikaliosios ašies Z atžvilgiu.

2 pav. Lėktuvo ašys ir šių ašių atžvilgiu veikiantys momentai

Lėktuvui skrendant, jis ne tik juda trimatėje erdvėje, bet dar keičia savo ašių orientaciją Žemės atžvilgiu. Kampas tarp išilginės orlaivio ašies ir horizonto vadinamas polinkiu (3 pav.). Jis yra teigiamas, kai išilginė ašis nukreipta į viršų nuo horizontaliosios plokštumos, ir neigiamas – kai nukreipta žemyn. Polinkio kampu nurodoma orlaivio padėtis horizonto atžvilgiu, o ne jo judėjimo kryptis. Atakos ir polinkio kampai nėra vienodi, nes oro srautas ne visada juda horizontaliai, o sparno styga (linija, jungianti labiausiai nutolusius priekinį ir galinį sparno taškus) nėra lygiagreti išilginei orlaivio ašiai.

Kampas tarp skersinės orlaivio ašies ir horizonto vadinamas posvyriu. Jis yra teigiamas, kai dešinysis sparnas yra žemiau. Posvyris atsiranda orlaiviui pasisukus apie išilginę savo ašį.

Lėktuvo posūkio kampas apie vertikaliąją ašį vadinamas pokrypiu. Valdant lėktuvo padėtį erdvėje, keičiamas greičio vektorius (skrydžio greitis ir kryptis).

Pokrypiu vadinamas orlaivio pasisukimo apie vertikaliąją ašį dydis. Orlaivio kursas yra kampas tarp pasirinktos linijos horizontaliojoje plokštumoje, pavyzdžiui, dienovidinio, ir orlaivio išilginės ašies.

Polinkis, posvyris, pokrypis ir atakos kampas yra pagrindiniai lėktuvo valdymo parametrai. Juos matuoja aviahorizontai, girovertikalės ir inercinės sistemos.

3 pav. Polinkis ir atakos kampas

Lėktuvų ir sraigtasparnių valdymas yra daug kuo panašus, bet valdymo įrenginiai skiriasi, todėl toliau sraigtasparnių neminėsime.

Lėktuvai valdomi aerodinaminėmis plokštumomis. Aerodinaminėms jėgoms veikiant plokštumą, lėktuvą veikia atitinkami momentai, jis keičia padėtį erdvėje ir juda reikiama kryptimi. Kai nereikia keisti lėktuvo padėties, valdymo plokštumos statomos į tokią padėtį, kad aerodinaminės jėgos jų neveiktų.

Kad lėktuvas galėtų skristi pastoviu greičiu vienodame aukštyje, turi būti jėgų ir momentų pusiausvyra. Jei lėktuvas savaime palaiko tokią padėtį arba po atsitiktinio trikdžio į ją sugrįžta, jis vadinamas statiškai stabiliu. Didelis lėktuvo statinis stabilumas nėra gerai, nes reikia didesnių momentų (didesnių plokštumų valdymo jėgų) jo padėčiai erdvėje pakeisti.

Lėktuvo stabilumas yra svarbus visų trijų ašių atžvilgiu, tačiau lemiamos reikšmės lėktuvo skrydžio stabilumui turi išilginis stabilumas, t. y. stabilumas skersinės ašies atžvilgiu (polinkio stabilumas). Kairioji ir dešinioji lėktuvo pusės yra beveik simetriškos, todėl masės ir keliamosios jėgos centrai nėra daug nutolę nuo išilginės ašies, nėra didelių posvyrio momentų ir jie nedaug keičiasi kintant skrydžio greičiui ir oro tankiui. Kitaip yra su išilginiu stabilumu. Tuščio ir pakrauto orlaivio masių centro vieta keičiasi, keliamosios jėgos centro padėtis priklauso nuo skrydžio greičio, oro tankio, atakos kampo ir kt. Masių centras gali būti ir prieš keliamosios jėgos centrą (sunkesnis priekis) ir už jo (sunkesnis galas). Dėl to atsiranda didelis polinkio momentas. Daugumos lėktuvų uodegoje yra mažesnė už sparnus horizontalioji plokštuma (stabilizatorius), kuri gerina išilginį stabilumą atsverdama polinkio momentą.

Šiuolaikinis lėktuvas turi daug aerodinaminių valdymo plokštumų. Jas galima suskirstyti į pirmines ir antrines. Visuose lėktuvuose yra trys pagrindinės pirminės valdymo plokštumos: eleronai, krypties ir aukščio vairai (4 pav.). Jos yra sparnų, kilio ir stabilizatoriaus tęsinys ir, būdamos neutralios padėties, netrukdo lėktuvo stabilumui. Pirminės plokštumos atlieka pagrindinį lėktuvo valdymą, keičiant jo padėtį erdvėje jo masės centro atžvilgiu.

4 pav. Lengvojo lėktuvo valdymo plokštumos

Kampinės lėktuvo padėtys keičiamos eleronais, krypties vairu ir aukščio vairu (stabilizatoriumi). Visos šios valdymo plokštumos atlieka dvi pagrindines funkcijas – valdo lėktuvą ir stabilizuoja jo padėtį. Valdant plokštumas, valdoma lėktuvo skrydžio trajektorija. Tada plokštumos juda lėčiau, bet didesniu intervalu. Stabilizuojant lėktuvo padėtį trajektorijoje, valdymo plokštumos juda greičiau, bet mažu intervalu.

Eleronai yra įtaisyti išilgai sparnų galinės briaunos, arčiau sparnų galų. Eleronais keičiamas lėktuvo skrydžio kursas: sukant kabinos vairaratį (valdymo vairą, šturvalą), posvyris, eleronai suderintai lenkiasi į priešingas puses. Sparno, kurio eleronas palenktas į viršų, keliamoji jėga sumažėja, kito sparno – padidėja. Veikiant šioms dviems jėgoms, lėktuvas sukasi apie išilginę ašį (daro posvyrį). Bendroji lėktuvo keliamoji jėga tampa nebevertikali, atsiradusi jos horizontalioji dedamoji keičia lėktuvo pokrypį (kursą). Eleronai valdomi rankiniu būdu lynais, kurie eleronus jungia su kabinos vairaračiu. Jei reikia, vairaračio poslinkio jėga stiprinama jėgos pavaromis (hidrauliniais ar elektromechaniniais stiprintuvais). Valdant skrydžio trajektoriją automatiškai, eleronų jėgos pavaras valdo autopilotai ar kitos automatinio valdymo sistemos.

Krypties (posūkio) vairu kartu su kiliu palaikomas lėktuvo pokrypio (kurso) stabilumas. Valdant krypties vairą, palaikomas arba nedaug keičiamas lėktuvo pokrypis. Valdoma pedalais arba automatiškai, pasukant krypties vairą į kairę ar į dešinę. Atsiradusi aerodinaminė jėga suka lėktuvo uodegą į kairę ar į dešinę ir lėktuvo „nosis“ sukasi. Norint daugiau keisti pokrypį (keisti kursą), naudojami eleronai. Dar krypties vairas naudojamas kompensuojant slydimą, lėktuvui darant posūkį, tada jo ir eleronų valdymas būna suderintas. Krypties vairas valdomas rankiniu būdu lynais, kurie krypties vairą jungia su kabinos pedalais, jei reikia, pedalų poslinkio jėga stiprinama jėgos pavaromis. Valdant skrydžio trajektoriją automatiškai, krypties vairo jėgos pavarą valdo autopilotai ar kitos automatinio valdymo sistemos. Dėl oro srauto nevienodumo, variklių traukos netolygumo ir kitų veiksnių atsiranda lėktuvo krypavimai (virpėjimai) kelių laipsnių intervale, todėl didesniuose lėktuvuose krypties vairo valdymo schemoje būna automatiškai veikiantys krypavimų slopintuvai.

Aukščio vairu, traukiant vairalazdę į save ar stumiant nuo savęs, keičiamas lėktuvo polinkis. Taip palaikomas reikiamas lėktuvo skrydžio aukštis ir greitis (greitis mažinamas didinant polinkį). Šiuo vairu keičiamas skrydžio aukštis kylant ir leidžiantis. Traukiant vairalazdę į save, aukščio vairo galinė briauna kyla. Oro srautas pradeda spausti aukščio vairą žemyn, dėl to lėktuvo uodegos keliamoji jėga mažėja. Kadangi sparnų keliamoji jėga nekinta, „pasunkėjus“ uodegai, lėktuvas pradeda suktis apie skersinę ašį ir jo polinkis didėja (jo „nosis“ kyla aukštyn).

Stumiant vairalazdę nuo savęs, aukščio vairas lenkiamas žemyn, vairo plokštumos keliamoji jėga didėja, uodega kyla ir lėktuvo polinkis mažėja. Aukščio vairas valdomas taip pat, kaip ir kitos pirminės valdymo plokštumos.

Antrinės aerodinaminės valdymo plokštumos (5 pav.) yra priešsparniai, užsparniai, stabilizatorius, oro ir žemės aptakai, povairiai. Jos pirmiausia skirtos padėti valdyti lėktuvą pirminėmis plokštumomis, jomis gerinamas lėktuvo stabilumas ar valdumas atitinkamais skrydžio momentais.

5 pav. Didelio lėktuvo valdymo plokštumos

Antrinės plokštumos gerina ir kitas lėktuvo charakteristikas, pavyzdžiui, priešsparniais ir užsparniais didinant sparno keliamąją jėgą sumažėja kilimo ir tūpimo greitis, dėl to trumpėja riedėjimo kelias taku.

Oro aptakai yra nedidelės aerodinaminės plokštumos ant sparno viršaus. Juos pakeliant, didinamas posvyrio momentas, lenkiantis sparną žemyn, Oro aptakai veikia kartu su eleronais, todėl eleronai gali būti mažesni, jiems valdyti reikia mažesnės jėgos.

Stabilizatorius yra horizontali aerodinaminė plokštuma lėktuvo uodegoje. Jis gerina išilginį lėktuvo stabilumą, kai dėl degalų eikvojimo keičiasi centruotė, vežami skirtingo svorio kroviniai ar kai skrendant labai keičiasi lėktuvą veikiančios aerodinaminės jėgos. Lengvieji lėktuvai turi nevaldomą stabilizatorių, kurio galinėje dalyje yra aukščio vairas, arba turi tik aukščio vairą. Pastaruoju atveju aukščio vairas atlieka ir stabilizatoriaus funkciją. Didesniųjų lėktuvų stabilizatorius valdomas (perstatomas) automatiškai, jis veikia kartu su aukščio vairu: daugiau palenkus aukščio vairą nuo neutraliosios padėties, automatiškai prasideda stabilizatoriaus perstatymas, kol aukščio vairas vėl grįžta į aptakią padėtį stabilizatoriaus atžvilgiu. Dėl to aukščio vairas gali būti mažesnis, jam valdyti reikia mažesnės jėgos ir jis niekada neatsilenkia iki kraštinės padėties (visada lieka eigos atsarga).

Jei nebūtų stabilizatoriaus, didelio lėktuvo aukščio vairą tektų daryti didelį ir jam valdyti reikėtų galingų jėgos pavarų. Stabilizatoriui valdyti galingų jėgos pavarų nereikia. Jis ne lenkiamas, kaip aukščio vairas, o perstatomas rankiniu būdu arba automatiškai. Stabilizatoriaus judėjimo intervalas yra maždaug 15–19 laipsnių.

Atsižvelgiant į visų valdymo plokštumų padėtį ir variklio trauką, susidaro sparno ir uodegos plokštumų jėgų momentai. Jie palaiko lėktuvą reikiamoje padėtyje erdvėje arba ją keičia, sukdami lėktuvą apie jo išilginę, skersinę ar vertikaliąją ašis. Lėktuvų valdymo sistema yra įrenginių ir prietaisų visuma, skirta stabilizuoti lėktuvo padėtį erdvėje arba ją keisti rankiniu būdu ar automatiškai. Valdant lėktuvą, palaikomas ar keičiamas (valdomas) jo polinkis, posvyris ir pokrypis, sparno keliamoji jėga ir lėktuvo greitis. Valdant reikia atsižvelgti į tai, kad lėktuvas turi šešis laisvės judėjimo erdvėje laipsnius. Jis gali judėti trijų koordinačių ašių kryptimis ir apie jas suktis.

Aerodinaminių plokštumų jėgos pavarų valdymas lynais – gana sudėtingas, jiems reikia geros techninės priežiūros. Yra lėktuvų su elektriniu jėgos pavarų valdymu (angl. Fly by Wire). Vietoje lynų pavaras valdo kabinos vairuose įtaisytų padėties daviklių signalai.

Lėktuvo padėtį erdvėje nurodo jo polinkio, posvyrio ir pokrypio (kurso) kampai, o padėtį oro srauto atžvilgiu – atakos ir slydimo kampai. Keičiant lėktuvo padėtį erdvėje ir variklio trauką, kinta navigacijos elementai: skrydžio aukštis, greitis, kursas, nuonaša ir kt. Padėtį erdvėje ir navigacijos elementus matuoja avionikos įrenginiai ir prietaisai. Žinodamas navigacijos ir valdymo elementus, lakūnas pats valdo skrydžio trajektoriją, arba avionikos įrenginių signalai naudojami automatiškam valdymui. Didesniuose lėktuvuose yra daug įrenginių ir prietaisų, rodančių lėktuvo valdymui ir navigacijai reikalingą informaciją. Tai aviahorizontai, girovertikalės, aukščiamačiai, skrydžio greičių matuokliai, atakos kampo ir perkrovų matuokliai, slydimo matuokliai, lėktuvo valdymo plokštumų padėčių rodikliai ir kt. Tačiau vien tokių prietaisų negana, nuolatinis jų stebėjimas vargina lakūnus. Valdant lėktuvą, kyla daug netikėtų situacijų, lakūnai turi suspėti į jas reaguoti. Antrinės aerodinaminės plokštumos gerina lėktuvo charakteristikas, bet lėktuvo valdymas yra dar patikimesnis, greitesnis ir lengvesnis, naudojant automatinius skrydžio trajektorijos ir variklių valdymo įrenginius.

1.3. Orlaivių navigacija

Linija, kuria juda skrendančio orlaivio masių centras, vadinama skrydžio trajektorija. Skrendant į paskirties vietą, orlaivis turi judėti pasirinktąja trajektorija, nenukrypdamas erdvėje ir laike daugiau nei leidžiama. Lakūnai turi žinoti ne tik orlaivio padėtį erdvėje ar oro srauto atžvilgiu (valdymo elementus), bet ir jo vietą (jo koordinates), skrydžio aukštį, kryptį ir greitį, orlaivio padėtį antžeminių taškų atžvilgiu ir kitus duomenis, kurie vadinami navigacijos elementais.

Paprasčiausia yra lėtai ir žemai skrendančio orlaivio navigacija, kai matomumas yra geras ir galima orientuotis stebint žemę (vizualiai). Tada užtenka pačių paprasčiausių navigacijos prietaisų – aukščio, greičio ir kurso matuoklių. Atrodo, kas gali būti paprastesnio taip skrendant: pažiūri į žemėlapį, pasuki orlaivį reikiama kryptimi ir skrendi pagal kompasą. Iš tiesų taip nėra. Šoninis vėjas neša orlaivį į šalį nuo pasirinktosios krypties, magnetinis kompasas – labai netikslus, todėl reikia stebėti iš anksto žinomus antžeminius orientyrus – geležinkelį, plentą, upę, ežerą. Gali tekti nuo vieno orientyro iki kito skristi keičiant skrydžio kryptį, tada orlaivio kelias pailgėja.

Vizualiai skraidyti leidžiama tik esant geram matomumui aplink orlaivį ir reikiamam atstumui nuo orlaivio iki debesų apačios (pado). Tokie aukščio ir matomumo reikalavimai vadinami vizualiosiomis skrydžio taisyklėmis VST (angl. VFR, Visual flight rules). Skrisdamas pagal VST lakūnas gauna daug vizualios informacijos, bet pagrindiniai prietaisai jam reikalingi.

Kai skrydžio aukštis yra didesnis ar meteorologinės sąlygos – blogesnės, skraidoma laikantis skrydžių pagal prietaisus taisyklių SPT (angl. IFR, Instrument flight rules). Skrisdamas pagal SPT, lakūnas pasikliauja tik navigacijos ir valdymo prietaisais. Reikalinga informacija gaunama matuojant orlaivį supančio oro slėgį, orlaivio orientaciją Žemės magnetiniame lauke, naudojant giroskopinius prietaisus. Faktinės orlaivio vietos ir skrydžio krypties nustatymo tikslumas labai pagerėjo, pradėjus naudoti radijo navigacijos priemones – radijo kompasą ADF (angl. Automatic Direction Finder), radijo navigacijos imtuvą VOR (angl. Very High Frequency Omni Directional Radio Range), atstumo matavimo aparatūrą DME (angl. Distance Measuring Equipment), palydovines navigacijos sistemas GNSS (angl. Global Navigation Satellite System), tikslaus tūpimo sistemą ILS (angl. Instrument Landing System) ir kt.

Orlaivių navigacijos priemones galima skirstyti į tris rūšis – matuojančias kampus, matuojančias nuotolius ir matuojančias greičius. Orlaivių navigaciją pagal naudojamas navigacijos priemones galima skirstyti į šias pagrindines šakas – prietaisų navigaciją, radijo navigaciją, inercinę navigaciją, šviesos navigaciją ir automatinį skrydžio trajektorijos valdymą.

Prietaisų navigacija žinoma nuo pat orlaivių atsiradimo. Paprasčiausi prietaisai tada buvo barometriniai aukščiamačiai, magnetiniai kompasai, skrydžio greičio matuokliai ir laikrodis. Šie prietaisai yra nesudėtingi ir patikimi, bet juos naudojant orlaivio vietos nustatymo tikslumas blogėja ilgėjant skrydžio nuotoliui (laikui), magnetiniai kompasai nebeveikia didesnėse platumose.

Šiuolaikiniuose orlaiviuose yra daug tikslesnių valdymo ir navigacijos įrenginių, bet išliko ir senesnieji. Jie dažniausiai naudojami kaip atsarginiai. Radijo navigacijos priemonių yra visuose orlaiviuose, daugumos jų veikimui reikalingi antžeminiai įrenginiai. Radijo navigacijos priemonių tikslumas ir veikimo nuotolis priklauso nuo naudojamų radijo dažnių, moduliacijos, antžeminių įrenginių ir orlaivio tarpusavio padėties, ir kitų radiotechninių parametrų. Radijo navigaciją galima skirstyti į keturias pagrindines grupes – tolimąją, artimąją, palydovinę ir tūpimo. Radijo navigacijos priemonės patikimai ir tiksliai veikia esant blogam matomumui, dieną ir naktį, žemynuose ir vandenynuose. Pagrindinės šių priemonių savybės, tinkamos navigacijai, yra pastovus radijo bangų sklidimo greitis ir jų sklidimas trumpiausiu keliu nuo siųstuvo iki imtuvo.

Inercinės navigacijos priemonės veikia autonomiškai, matuodamos orlaivio pagreičius, atsirandančius dėl negravitacinių jėgų poveikio – variklių traukos, oro pasipriešinimo, keliamosios jėgos ir kt. Šios navigacijos priemonės yra brangios, bet tiksliai veikia visose platumose, neatsižvelgiant į oro sąlygas, todėl naudojamos didesniuose orlaiviuose. Prieš skrydį patikslinus ar iš naujo nustačius tikslias orlaivio vietos koordinates, inercinė sistema gali toliau matuoti orlaivio koordinates, nustatyti jo padėtį erdvėje, matuoti orlaivio greičius ir nuskristą kelią, bet jos tikslumas blogėja didėjant skrydžio laikui.

Šviesos ir kitos vizualinės navigacijos priemonės naudojamos oro uostuose. Tai įvairūs žiburiai ir signalinės sistemos, signalinės raketos, spalvoti dūmai ir kt. Jos skirtos lakūnams orientuotis, kai orlaiviai kyla, tupia ar rieda takais, kada kitos navigacijos sistemos nebeveikia. Šviečiančios navigacijos priemonės yra ir orlaiviuose, tai – navigacijos šviesos, išorės apšvietimo žiburiai ir blykstės.

Automatiniam orlaivio skrydžio trajektorijos valdymui erdvėje ir laike naudojamos skrydžio valdymo sistemos. Valdymo ir navigacijos signalus jos gauna iš pilnutinio ir statinio slėgių sistemos prietaisų, giroskopinių įrenginių, inercinių, radijo ir palydovinių navigacijos sistemų. Navigaciniai skaičiavimai, visų sistemos navigacijos priemonių veikimo suderinimas, orlaivio skrydžio pagal pasirinktąją programą valdymas vyksta automatiškai. Yra įvairaus sudėtingumo orlaivio automatinio valdymo sistemų – autopilotų, komandinių, automatinio ir programinio trajektorijos valdymo. Paprasčiausi yra autopilotai, kurie tik stabilizuoja orlaivio padėtį erdvėje. Automatinio valdymo sistemos ne tik stabilizuoja orlaivio padėtį erdvėje, bet atlieka nesudėtingus trajektorijos keitimo manevrus. Naudodamas kompiuterines trajektorijos valdymo sistemas, lakūnas tik stebi skrydžio eigą. Komandinės valdymo sistemos automatiškai apdoroja visą orlaiviui valdyti reikalingą informaciją, o lakūnui reikia pačiam valdyti orlaivį pagal jos nurodymus.

Didesniuose orlaiviuose yra bent kelios vienodos navigacijos priemonės. Vienai sugedus, kita dar veikia. Tuos pačius navigacijos elementus gali matuoti keli skirtingais principais veikiantys įrenginiai. Naudojant juos kartu, vienų trūkumus gali kompensuoti kiti, dėl to lakūnai gali gauti tikslesnius navigacijos duomenis.

Pagrindinė navigacijos priemonių paskirtis – orlaivio įgulai teikti tikslią informaciją apie orlaivio vietos koordinates, jos dar gali matuoti skrydžio aukštį, kryptį ir greitį. Dėl navigacijos priemonių netobulumo ir kitų priežasčių skrisdamas orlaivis daugiau ar mažiau nukrypsta nuo pasirinktosios trajektorijos, todėl sakoma, kad jis skrenda faktine trajektorija. Jos projekcija Žemės paviršiuje vadinama faktine kelio linija TMG (angl. Track Made Good arba Track Actualy Flown). Faktinės ir pasirinktosios trajektorijų (kelio linijų) nesutapimo dydis matuojamas nuokrypomis vertikaliojoje ir horizontaliojoje plokštumose bei laike. Be trajektorijos duomenų, lakūnams nurodomas laikas, kada jie turi atskristi į paskirties vietą ir į tarpinius kelio taškus. Daugelio navigacijos priemonių veikimo nuotolis ar laikas yra riboti, todėl reikia laiku pradėti naudoti kitas priemones.

1.4. Navigacijos parametrai

Orlaivio vietos koordinatės, jo padėtis erdvėje, skrydžio kryptis ir greitis vadinami navigacijos ir valdymo parametrais. Pagrindiniai navigacijos parametrai yra:

skrydžio aukštis (absoliutusis, tikrasis, standartinis), skrydžio lygis;
orlaivio greitis (prietaisinis, kalibruotasis, tikrasis, ekvivalentinis, Macho, vertikalusis ir kelio);
orlaivio kursas (tikrasis, magnetinis, sąlyginis);
orlaivio vietos koordinatės, radijo švyturio pelengas (azimutas), kelio kampas (pasirinktasis ir faktinis), nuskristas kelias, laikas (išvykimo, atvykimo ar vėlavimas), orlaivio padėtis kito objekto atžvilgiu (arba objekto padėtis orlaivio atžvilgiu) ir kt.

Valdyti orlaivį rankiniu būdu ar automatiškai, išlaikant jį pasirinktojoje trajektorijoje, galima tik žinant reikalingus navigacijos ir valdymo parametrus. Juos matuoja navigacijos ir valdymo priemonės.

Navigacijos parametrus galima nustatyti dviem pagrindiniais būdais:

1. Žinant pradinę orlaivio vietą ir nuolat matuojant jo skrydžio kryptį ir greitį lakūnas pats ar navigacijos priemonės automatiškai skaičiuoja nuskristą kelią ir nustato faktinę orlaivio vietą. Dėl to šis navigacijos būdas vadinamas išvestiniu skaičiavimu DR (angl. Dead reckonning). Šio navigacijos būdo privalumas yra naudojamų navigacijos priemonių autonomiškumas, antžeminių navigacijos priemonių nereikia. Deja, praradus pradinę informaciją ar net trumpai sutrikus faktinių duomenų nustatymo procesui, tolesnė navigacija dažniausiai negalima ar galima tik su didelėmis paklaidomis. Žinomiausios navigacijos priemonės, kurias naudoja lakūnai, nustatydami faktinius navigacijos parametrus pradinės vietos atžvilgiu, yra inercinės sistemos INS, Doplerio matuokliai, magnetinės ir giroskopinės navigacijos priemonės, oro duomenų kompiuteriai ar net paprasčiausieji barometriniai prietaisai. Naudojant šias priemones, navigacijos tikslumas blogėja ilgėjant skrydžio laikui, nes kaupiasi navigacijos parametrų matavimo paklaidos.

2. Bet kuriuo skrydžio momentu, nustatant faktinę orlaivio vietą ir matuojant kitus navigacijos parametrus, tiesiogiai gaunama reikalinga navigacijos informacija. Šiuo atveju naudojami pilnutinio / statinio slėgių sistemos prietaisai ir radijo navigacijos priemonės – GPS imtuvai, radijo kompasai ADF, navigacijos ir tūpimo sistema VOR/ILS, atstumo matuokliai DME ir kt. Jokių pradinių duomenų nereikia ir jokie skaičiavimai pradinės vietos atžvilgiu nedaromi, tačiau reikia matuoti orlaivį supančio oro slėgį ir temperatūrą ar gauti signalus iš antžeminių įrenginių arba palydovų. Navigacijos tikslumas nuo skrydžio laiko nepriklauso, bet blogėja orlaiviui esant toliau nuo antžeminių navigacijos įrenginių.

Skrydžio trajektoriją lakūnai planuoja iki skrydžio, įvertindami ar turimos navigacijos priemonės leis palaikyti būtiną trajektorijos tikslumą. Skrendant matuojami navigacijos ir valdymo parametrai, nustatomos orlaivio nuokrypos nuo pasirinktosios trajektorijos erdvėje ir laike. Jei šios nuokrypos viršija nustatytas ribas, lakūnai arba automatinė skrydžio valdymo sistema keičia orlaivio valdymo plokštumų padėtį ir variklio trauką, kol nuokrypos sumažėja ir orlaivis grįžta į pasirinktąją trajektoriją. Skrendant maršrutu, orlaivio nuokrypų nuo pasirinktosios trajektorijos dydis, pavyzdžiui, jūrmylėmis, priklauso nuo navigacijos priemonių tikslumo ir lakūno veiksmų valdant orlaivį (pilotavimo technikos).

Duomenys apie skrydžio aukštį, greitį, skrydžio kryptį, orlaivio aukštėjimo ar žemėjimo greitį yra vieni reikalingiausių orlaivių navigacijoje. Jų nežinodami lakūnai negali skristi net pačiu paprasčiausiu orlaiviu. Šiuos duomenis rodantys prietaisai yra matomiausioje vietoje – tiesiai prieš lakūnus.

Skrydžio aukštis yra vertikaliai išmatuotas atstumas tarp žemės ar kokio nors kito atraminio paviršiaus ir orlaivio. Skrydžio aukščius matuoja barometriniai aukščiamačiai, radiotechninės, inercinės, palydovinės ir kitos aukščio matavimo priemonės. Atsižvelgiant į atraminį lygį, orlaivių navigacijoje naudojami absoliutusis, tikrasis ir standartinis skrydžio aukščiai (6 pav.).

6 pav. Orlaivio skrydžio aukščiai

Absoliutusis aukštis (angl. Absolute Altitude) yra orlaivio aukštis nuo žemės paviršiaus, virš kurio jis skrenda. Tikrasis aukštis (angl. True Altitude) matuojamas nuo vidutinio jūros lygio MSL (angl. Mean Sea Level). Skrendant neaukštai, matuojamas absoliutusis ar tikrasis orlaivio aukštis, nes orlaivis gali susidurti su aukštomis antžeminėmis kliūtimis. Šių kliūčių aukščiai nurodomi žemėlapiuose ir navigacinėse duomenų bazėse. Skrendant virš tarptautiniais susitarimais nustatyto pereinamojo aukščio, matuojamas standartinis orlaivio aukštis, nes antžeminių kliūčių nebėra ir svarbu tik išvengti orlaivių susidūrimų ore. Standartinis aukštis arba aukštis pagal slėgį (angl. Pressure altitude) matuojamas nuo įsivaizduojamo standartinio lygio, kuriame atmosferos slėgis lygus 1013 hPa (760 mm Hg). Nuo standartinio atraminio lygio visa oro erdvė suskirstyta į 1000 pėdų pločio skrydžio lygius FL (angl. Flight Level).

Kita navigacijos parametrų grupė yra skrydžio greičiai. Sparno keliamosios jėgos dydis, aerodinaminių plokštumų valdymo efektyvumas ir perkrovos dėl oro pasipriešinimo priklauso nuo orlaivio judėjimo greičio ore ir oro tankio. Prietaisinis greitis IAS (angl. Indicated Air Speed), proporcingas oro pasipriešinimui, leidžia spręsti apie keliamąją jėgą ir orlaivio aerodinaminių valdymo plokštumų efektyvumą. Šis greitis matuojamas net pačiuose lengviausiuose orlaiviuose, bet nuskristo kelio žinant šį greitį apskaičiuoti negalima. Vietoje prietaisinio greičio IAS didesniuose orlaiviuose matuojamas kalibruotasis greitis CAS (angl. Calibrated Air Speed), kuris yra tikslesnis už IAS, nes įvertinamos oro slėgio matavimo paklaidos. Skrendant didesniu kaip 400 km/val. greičiu pradeda didėti oro spūdumas (suspaudžiamumas), todėl kartu su IAS (ar CAS) pagal sudarytas lenteles galima apskaičiuoti ekvivalentinį greitį EAS (angl. Equivalent Air speed). Orlaivio judėjimo greitis Žemės atžvilgiu vadinamas kelio greičiu GS (angl. Ground Speed), kuris naudojamas skaičiuojant nuskristąjį kelią. Jei nėra vėjo, tikrasis orlaivio judėjimo greitis TAS (angl. True Air Speed) jį supančio oro atžvilgiu yra lygus kelio greičiui GS. Tikrasis greitis TAS matuojamas koreguojant IAS oro tankio signalu, nes oro tankis priklauso nuo skrydžio aukščio ir oro temperatūros. Skraidant motorinėmis oro transporto priemonėmis, į vertikalųjį oro masių judėjimą nekreipiama dėmesio, tada tikrasis greitis TAS yra orlaivio greitis jam judant horizontaliai jį supančio oro atžvilgiu. Jei yra vėjas, žinant TAS, nuskristą kelią gana tiksliai galima apskaičiuoti, žinant vėjo kryptį ir greitį. Kadangi IAS proporcingas tik oro pasipriešinimui, jį žinant negalima spręsti apie optimalų keliamosios jėgos ir oro pasipriešinimo santykį, tai svarbu taupant degalus. Išmatavus Macho greitį M (garso greičio santykį su TAS) galima skristi ekonomiškiau. Orlaiviui kylant, tupiant ar keičiant skrydžio aukštį, matuojamas aukščio kitimo tempas arba vertikalusis greitis VS (angl. Vertical Speed).

Greičiai IAS, CAS, TAS ir M matuojami orlaivį supančio oro atžvilgiu. Kelio greitis GS matuojamas Žemės atžvilgiu radiotechniniais ar inerciniais metodais, nes skrendantį orlaivį supa tik oras. Vertikalusis greitis VS matuojamas orlaivį supančio oro atžvilgiu arba įvertinant orlaivio padėties kitimo greitį inertinėje erdvėje inercinėmis sistemomis.

Kursas (angl. heading) yra kryptis, į kurią nukreipta išilginė orlaivio ašis. Kursas matuojamas nuo atraminės krypties, pavyzdžiui, tikrojo ar magnetinio orlaivio vietos dienovidinio. Jei nėra vėjo, kursas sutampa su greičio vektoriumi (kelio linija arba keliu). Kelio linijos kryptis (padėtis) Žemės paviršiuje nurodoma kelio kampu (angl. Track Angle) atraminės krypties atžvilgiu. Kad orlaivis skristų pasirinktuoju keliu pučiant šoniniam vėjui, reikia orlaivį nedaug pasukti į vėjo pusę, atsižvelgiant į jo kryptį ir greitį. Tada išilginė orlaivio ašis nebesutampa su pasirinktąja kelio linija ir susidaro kampas tarp orlaivio išilginės ašies ir faktinės kelio linijos, kuris vadinamas nuonaša δ (angl. Drift, Drift Angle). Nuonašą matuoja inercinės navigacijos sistemos ir Doplerio matuokliai. Jei nuonašos kampas pasirinktas teisingai, orlaivis juda pasirinktąja kelio linija.

Tikrasis kursas TK (angl. TH, True Heading) yra kampas horizontaliojoje plokštumoje tarp atraminės krypties nuo orlaivio į geografinę šiaurę (orlaivio tikrojo dienovidinio TD) ir orlaivio išilginės ašies projekcijos horizontaliojoje plokštumoje (7 pav.). Geografinė arba tikroji šiaurė labai gerai matoma žemėlapyje, bet orlaivio prietaisais jos vietą ar kryptį į ją nustatyti sudėtinga. Žemėlapiuose nurodomos kelio taškų ir kitų vietų koordinatės (platuma ir ilguma) ir tikrieji kursai į juos. Tikrąjį kursą matuoja inercinės sistemos INS ir palydovinės navigacijos priemonės GPS. Inercinės sistemos yra sudėtingos, brangios, todėl yra tik dideliuose orlaiviuose.

7 pav. Magnetinis ir tikrasis kursai

Visuose senesniuose orlaiviuose nebuvo, o dabar tik mažuose nėra navigacijos priemonių, kurios tiesiogiai matuotų tikrąjį kursą. Todėl navigacijoje greta tikrojo kurso dažniau naudojamas magnetinis kursas MK (angl. MH, Magnetic Heading). Jis matuojamas kaip ir tikrasis, tik ne nuo geografinio, o nuo magnetinio dienovidinio MD. Magnetinis dienovidinis yra linija, jungianti šiaurinį ir pietinį Žemės magnetinius polius. Magnetinio Žemės poliaus vieta nesutampa su geografinio poliaus vieta. Žemės magnetinio lauko ašis pakrypusi į Žemės sukimosi ašį 11,5° kampu. Šiaurinis magnetinis Žemės polius yra šiaurės rytų Kanadoje, apie 1 600 km nuo Šiaurės ašigalio. Jo vieta kasmet nedaug keičiasi. Dėl to kurio nors Žemės paviršiaus taško magnetinis dienovidinis bendruoju atveju nesutampa su geografiniu. Kampas tarp jų ΔM turi kelis pavadinimus: variacija, magnetinė nuokrypa, magnetinė deklinacija. Tada TK = MK ± ΔM. Kai magnetinio dienovidinio šiaurinis galas yra į rytus (dešiniau) nuo tikrojo, magnetinė nuokrypa yra teigiama ir žymima raide E. Vakarinė (neigiama) nuokrypa žymima raide W. Kiekvienas Žemės paviršiaus taškas turi savąją magnetinę nuokrypą. Mažose ir vidutinėse platumose magnetinė nuokrypa yra keli laipsniai. Vilniaus ir daugumos kitų Lietuvos vietų magnetinė nuokrypa šiuo metu yra beveik +5°, tik pajūryje, pavyzdžiui, Palangoje, ji yra +4°.

Žinant vietos magnetinę nuokrypą, skrydžio magnetinį kursą (ar kitas kryptis) galima perskaičiuoti į tikrąjį.

Orlaivio magnetinį kursą matuoja prietaisai, jautrūs Žemės magnetiniam laukui, pavyzdžiui, paprastasis magnetinis kompasas ar indukcinis daviklis. Atliekant skaičiavimus, magnetinį kursą matuoja radionavigacijos priemonės ir inercinės sistemos. Kai orlaivis skrenda nekeisdamas magnetinio kurso, jo padėties linija yra loksodromė – kreivė, kertanti magnetinius dienovidinius vienodu kampu. Matuojant kursą magnetiniais kompasais ar indukciniais davikliais, atsiranda paklaidų dėl pašalinių (ne Žemės) magnetinių laukų poveikio ir kitų veiksnių. Kryptis, kurią rodo magnetinis kompasas, vadinama kompaso dienovidiniu KD. Kampas tarp kompaso dienovidinio ir orlaivio išilginės ašies vadinamas kompaso kursu KK (angl. CH, Compass Heading).

Kompaso kurso nuokrypa nuo magnetinio kurso (kompaso paklaida) vadinama magnetine deviacija ΔK. Ji didėja, kai kompasas yra arti įmagnetintų orlaivio dalių ar netoli laidų, kuriais teka didelės nuolatinės srovės. Deviacijos dydis gali būti net keli laipsniai. Šis dydis kinta atsižvelgiant į tai, kaip yra pasisukęs orlaivis Žemės magnetinio lauko atžvilgiu. Konkretaus orlaivio magnetinio kompaso deviacijos dydį išmatuoti sudėtinga, šiuo metu magnetiniai kompasai yra antraeilės navigacijos priemonės, todėl jų deviacijos dydis nebematuojamas ir lakūnai jo nežino. Skrendant nėra svarbu, nuo kokio dienovidinio ar kitos atraminės linijos matuoti orlaivio kursą. Galima pasirinkti kitą atraminę liniją, vadinamą sąlyginiu dienovidiniu, pavyzdžiui, kilimo tako vidurio liniją, ir jos atžvilgiu matuoti kursą. Žinant kampą tarp sąlyginio ir magnetinio dienovidinių, skrendant galima naudoti tas pačias navigacijos priemones. Kai skrendama ortodrome (trumpiausiu keliu tarp dviejų kelio taškų), sąlyginiu dienovidiniu galima pasirinkti pačią ortodromę. Jei kampas tarp magnetinio dienovidinio MH ir ortodromės yra φ, ortodrominis kursas OH = MH ± φ.

Orlaivio vieta taip pat yra navigacijos parametras. Yra keli labiausiai paplitę orlaivio vietos nustatymo būdai. Orlaivio vietą galima apskaičiuoti žinant skrydžio kursą, greitį ir laiką. Yra navigacijos priemonės, pavyzdžiui, inercinės ar palydovinės navigacijos sistemos, kurios tiesiogiai matuoja orlaivio vietą. Orlaivio vietą galima surasti žinant atstumus iki kelių taškų Žemės paviršiuje, kurių koordinatės žinomos.

Tokiu būdu veikia artimosios radionavigacijos sistema DME ir tolimosios radionavigacijos sistema „Loran-C“. Palydovinės navigacijos priemonės GPS orlaivio vietą nustato matuodamos atstumus iki kelių Žemės palydovų, kurių koordinatės matavimo momentu tiksliai žinomos. Jei žinomos kelių taškų, esančių Žemės paviršiuje, koordinatės, orlaivio vietą galima nustatyti žinant kryptis į juos. Kryptis matuoja radijo kompasai ADF ir VOR imtuvai. Orlaivio vietą galima surasti žinant kryptį į Žemės paviršiaus tašką ir atstumą iki jo. Taip veikia radionavigacijos sistemos VOR/DME ir TACAN. Žinant skrydžio kryptį, orlaivio vieta nustatoma skaičiuojant nuskristą kelią nuo pradinio taško, šiam tikslui naudojamos inercinės ir Doplerio sistemos.

Žinant tik vieną kurį nors navigacijos parametrą, orlaivio vietos nustatyti negalima. Galimi atvejai kai, orlaiviui skrendant, navigacijos parametras ilgai lieka toks pat. Pavyzdžiui, einant į šiaurę pagal turistinį kompasą, teoriškai galima eiti iki pat magnetinio poliaus ir kompasas vis rodys tą pačią kryptį, t. y. nueitas kelias yra padėties linija, kurioje kompaso rodmenys – vienodi. Skrendant visą laiką vienodu nuotoliu nuo kokio nors taško Žemės paviršiuje, pavyzdžiui, Kauno oro uoste esančio DME atsakiklio, orlaivio padėties linija bus apskritimas. Naudodamas magnetinį kompasą lakūnas gali skristi visą laiką tuo pačiu kursu, t. y. toks navigacijos parametras, kaip kursas šioje linijoje nekinta. Orlaivių navigacijoje padėties linija vadinama geometrinė taškų vieta, kuriuose matuojamas orlaivio navigacijos parametras nekinta. Žinant tik vieną padėties liniją, orlaivio vietos nustatyti negalima. Orlaivio vieta yra dviejų padėčių linijų susikirtimo taške.

Skrendant orlaivio koordinates galima nustatyti pagal žemės paviršiuje išdėstytus radijo navigacijos švyturius, kurių vietos tiksliai žinomos. Orlaivio radijo navigacijos priemonės matuoja antžeminių radijo švyturių azimutus ar atstumus iki jų (8 pav.). Patogiausia skristi į radijo švyturį ar nuo jo. Matuojant kelių radijo švyturių azimutus ar atstumus iki jų, galima apskaičiuoti orlaivio vietos koordinates. Automatinės valdymo sistemos tą atlieka automatiškai.

8 pav. Kurso kampai ir azimutai

Radijo švyturio santykinis azimutas RB (angl. Relative Bearing) yra kampas horizontaliojoje plokštumoje tarp orlaivio išilginės ašies ir krypties į tą radijo švyturį.

Radijo švyturio azimutu orlaivio atžvilgiu vadinamas kampas horizontaliojoje plokštumoje tarp orlaivio dienovidinio šiaurinės krypties ir krypties į antžeminį radijo švyturį. Azimutą galima matuoti ir nuo magnetinio MN, ir nuo geografinio TN dienovidinių. Tada jis atitinkamai vadinamas magnetiniu (MB arba QDM) ir tikruoju (TB) radijo švyturio azimutu. Brėžiant krypčių nuo orlaivio į švyturį (ar nuo švyturio į orlaivį) linijas žemėlapiuose, radijo švyturio azimutas QDM dažniausiai perskaičiuojamas į tikrąjį orlaivio azimutą švyturio atžvilgiu QTE ar magnetinį orlaivio azimutą švyturio atžvilgiu QDR (jie skiriasi 180°), matuojant juos nuo atitinkamų švyturio dienovidinių MN ar TN. Orlaivio azimutu radijo švyturio atžvilgiu (QDR ar QTE) vadinamas kampas horizontaliojoje plokštumoje tarp atitinkamo švyturio dienovidinio šiaurinės krypties ir krypties į orlaivį.

Orlaivyje antžeminių radijo švyturių azimutus matuoja navigacijos imtuvai VOR, o jų santykinius azimutus – radijo kompasai ADF laipsniais nuo 0 iki 360. Žinant bent dviejų antžeminių švyturių azimutus ar santykinius azimutus, galima rasti orlaivio vietą. Didesniųjų oro uostų skrydžių valdymo tarnybos naudoja pelengatorius, kurie nustato orlaivio kryptį (pelengą), priimdami jame veikiančios radijo stoties signalus. Pelengo reikšmė pranešama lakūnams.

Orlaivio vietą galima rasti ne tik matuojant kampus tarp jo išilginės ašies ir krypties į radijo švyturius ar matuojant kampus tarp švyturio dienovidinio ir krypties į orlaivį, bet taip pat matuojant atstumus D iki kelių radijo švyturių, arba tų atstumų skirtumus. Toliau šie matavimų duomenys apdorojami ir naudojami nustatant orlaivio padėties linijas.

Orlaivio kelio greitis, atstumai ar atstumų skirtumai iki švyturių ir kampai matuojami radijo navigacijos priemonėmis. Pagal paskirtį šias priemones galima suskirstyti į keletą grupių: matuojančias kampus (orlaivio radijo kompasai, azimutų matuokliai ir antžeminiai radijo pelengatoriai), atstumus (toliamačiai su antžeminiais atsakikliais), atstumų skirtumus (navigacijos sistemos „Loran-C“), kelio greitį (Doplerio greitmačiai).

Kryptis į antžeminius švyturius matuojančių radijo navigacijos priemonių imtuvai priima šių radijo švyturių signalus ir pagal juos nustato kryptį (kampą) į tuos švyturius. Radijo švyturys yra radijo siųstuvas, jo vieta yra tiksliai žinoma. Orlaivio padėties linija, naudojant kampus matuojančias radijo navigacijos priemones, yra tiesė, einanti per švyturį ir orlaivio vietą.

Naudojant atstumus matuojančias radijo navigacijos priemones, orlaivio padėties linija yra vienodų nuotolių apskritimas, kurio centre yra antžeminis radijo švyturys. Apskritimo spindulys lygus išmatuotajam atstumui tarp švyturio ir orlaivio. Dabar naudojamos orlaivių navigacijos priemonės, kurios matuoja atstumus ne iki antžeminių švyturių, o iki dirbtinių Žemės palydovų. Jos vadinamos palydovinės navigacijos priemonėmis GPS. Naudojant palydovines navigacijos priemones, orlaivio vieta yra ne padėties linija, o sfera, kurios centre yra palydovas. Sferos spindulys lygus išmatuotam atstumui.

Atstumų skirtumus matuojančių navigacijos priemonių padėties linijos horizontaliojoje plokštumoje atrodo kaip hiperbolės, kurios židiniuose A ir B yra antžeminiai radijo siųstuvai. Atstumas D tarp stočių vadinamas baze. Orlaivio vietos V taške stočių atžvilgiu nustatomas vienodas atstumų skirtumas D_A – D_B (9 pav.).

9 pav. Padėties linijos matuojant atstumų skirtumus

Laikas taip pat yra navigacijos parametras. Dažniausiai naudojamas tarptautinis laikas UTC. Orlaivių išskridimas ar atskridimas gali būti nurodytas vietiniu laiku. Skrendant svarbus ir kelio laikas, skirtas nuskristi nuo vieno kelio taško į kitą.

Straipsnis parengtas įgyvendinant Europos socialinio fondo bei Švietimo ir mokslo ministerijos remiamą projektą „Mokslininkų vietinio ir tarptautinio bendradarbiavimo skatinimas bei kompetencijų ugdymas“.

Išsamesnė informacija apie šį projektą: http://is.mokslasplius.lt/apie-projekta/.