Bài giảng Dẫn đường và quản lý không lưu - Chương 3: Các phần tử dẫn bay và cách tính hướng bay - Hà Duyên Trung

DẪN ĐƯỜNG VÀ QUẢN LÝ KHÔNG LƯU (ET5290) TS. Hà Duyên Trung Bộ môn Điện tử Hàng không – Vũ trụ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Điện tử - Viễn thông Nội dung  Cơ sở lý thuyết – Kiến thức cơ bản về địa lý – Bản đồ và biểu đồ – Các phần tử dẫn bay và cách tính hướng bay – Tốc độ bay, độ cao, thước tính hàng không – Ảnh hưởng của gió trong khi bay  Các thiết bị trợ giúp dẫn đường trong hàng không – Tìm hiểu hệ dẫn bay, la bàn và hệ thống định vị toàn cầu GPS – Dẫn đường sử dụng phương pháp nhận địa tiêu – Hoạt động của đài VOR, DME, NDB  Các phương pháp bay và thực hành bay – Chuẩn bị bay và thực hành bay – Vô tuyến điện dẫn bay – Đảm bảo an toàn trong công tác dẫn bay – Đặc điểm dẫn bay trong các điều kiện bay khác nhau – Công tác dẫn bay trong vùng cực – Thiên văn học dẫn bay  Quản lý không lưu – Mô hình ATM và các hoạt động quản lý không lưu Việt Nam 2 Nội dung I. LA BÀN TỪ. II. HƯỚNG BAY VÀ CÁCH TÍNH. 4 I. LA BÀN TỪ • La bàn từ là dụng cụ quan trọng để chỉ hướng bay trên mặt địa cầu. • Có nhiều loại la bàn khác nhau. Mỗi loại có những đặc tính riêng. • 2 loại la bàn từ cơ bản: – La bàn từ đơn. – La bàn truyền xa. 5 1. La bàn từ đơn Dựa trên tính chất định hướng của kim nam châm treo tự do. Phao la bàn. Vỏ la bàn Bộ điều chỉnh độ lệch la bàn. Ưu điểm. Nhược điểm. La bàn từ đơn Nguyên lý làm việc Cấu tạo Ưu, nhược điểm 6 a) Nguyên lý làm việc. • Dựa trên tính chất định hướng của kim nam châm treo tự do sẽ chỉ kinh tuyến Nam châm. 7 b) Cấu tạo 1. Phao la bàn là hệ thống nam châm được từ hóa. 2. Vỏ la bàn là vạch chuẩn để đọc hướng. 3. Bộ bù sai độ lệch la bàn (bộ bồi hoàn từ). 8 c) Ưu và nhược điểm của la bàn từ đơn ƯU ĐIỂM Lắp trên tất cả các loại máy bay. Lắp đặt trực tiếp trên bảng đồng hồ bay của phi công. Không phụ thuộc vào hệ thống điện. Dụng cụ đo hướng bay cơ bản và đơn giản. 9 c) Ưu và nhược điểm của la bàn từ đơn Có nhiều sai lệch: • Sai lệch về độ nhạy. • Độ trì trệ của phao la bàn. • Sai lệch khi vòng, khi nghiêng và khi bay lên xuống. Độ chính xác không cao Nhược điểm 10 2. La bàn truyền xa 11 • Để khắc phục những nhược điểm của la bàn từ đơn (trực chỉ) người ta chế tạo ra một loại la bàn từ con quay được gọi là la bàn truyền xa hay la bàn điện. • Hệ thống la bàn này được sử dụng trên mọi vĩ tuyến của địa cầu. • Một số loại la bàn truyền xa như: ΓK-1 của Nga. N-1 của Mỹ • La bàn truyền xa có thể sử dụng như một la bàn từ hoặc la bàn con quay định hướng. 2. La bàn truyền xa • Tín hiệu hướng của la bàn truyền xa có thể cung cấp cho hệ thống lái tự động, Rada, máy điện toán dẫn đường tự đông, La bàn từ truyền xa kết hợp với la bàn vô tuyến 12 a) Cấu tạo la bàn truyền xa 1. Bộ truyền cảm từ. 2. Con quay định hướng. 3. Máy khuếch đại. 4. Đồng hồ chỉ hướng. 5. Sensin lắp lại của la bàn vô tuyến. 13 a) Cấu tạo la bàn truyền xa 1. Bộ truyền cảm từ – Là một la bàn từ tính của hệ thống. – Được đặt ở xa các từ trường cố định trên máy bay (Các loại máy bay cánh thường đặt ở đầu mút cánh, trực thăng đặt ở đuôi máy bay) – Hệ thống định hướng từ thường cấu tạo bằng 3 cuộn dây cảm ứng từ, mỗi cuộn nằm 1 góc 1200. Khi có dòng điện chạy qua sẽ được từ hóa => coi như nam châm vĩnh cửu, có hướng là kinh tuyến từ. – Trên nắp bộ truyền cảm hướng có bộ bù sai. 14 a) Cấu tạo la bàn truyền xa 2. Con quay định hướng – Là bộ phận ổn địn hướng của la bàn chỉ. – Khi hệ thống hoạt động theo chế độ la bàn từ, số chỉ trên la bàn được ổn định không như la bàn từ đơn (phi công phải tính hướng chỉ trung bình) 15 a) Cấu tạo la bàn truyền xa 3. Máy khuếch đại – Là trung tâm thu và phát tín hiệu của hệ thống la bàn. – Các tín hiệu từ bộ truyền cảm hoặc con quay đến đều được thu và khuêch đại theo từng băng tần riêng cho các bộ phận khác của hệ thống. 16 a) Cấu tạo la bàn truyền xa 4. Đồng hồ chỉ hướng – Là bộ phận chỉ hướng chính của hệ thống la bàn. – Được đặt trực tiếp trên bảng đồng hồ trong buồng lái của phi công. – Máy móc trong đồng hồ chỉ hướng thu phát tất cả các dữ kiện từ: con quay định hướng, bộ truyền cảm từ, bộ điều chỉnh độ lệch để chỉ hướng bay ổn định chính xác. – Đồng thời cung cấp tín hiệu đường bay cho Radar, máy tính dẫn đường tự động, lái tự động. 17 La bàn vô tuyến kết hợp 18 3. Bảng điều khiển hệ thống la bàn 19 3. Bảng điều khiển hệ thống la bàn • Gồm có: – Núm điều chỉnh vĩ độ (Đặt vĩ độ ở vị trí đang bay). – Các chế độ sử dụng khi cần. • Trước khi bay cần kiểm tra kĩ càng • Thường đặt vị trí làm việc của hoa tiêu. • Bảng điều khiển hệ thống tùy theo hình thức la bàn và vị trí điều khiển có các chế độ khác nhau: khi là la bàn cảm ứng từ, la bàn con quay, la bàn thiên văn. Sử dụng chế độ nào đặt vào chế độ đó. 20 4. Con quay và la bàn con quay a) Con quay Con quay tự do 21 a) Con quay • Con quay là bộ phận cơ bản của nhiều đồng hồ bay trong hàng không. • Các thiết bị bay thường áp dụng nguyên tắc hồi chuyển của con quay để chế tạo đồng hồ bay: Đồng hồ đo độ vòng,trượt,vị thế( chỉ đường chân trời giả),chỉ hướng • Tùy theo công dụng mà người ta dùng con quay ba mặt tự do hoặc con quay hai mặt tự do. 22 b) Cấu tạo con quay • Con quay gồm: 1 Roto (khối hình trụ) có trục chính, giá treo và đế. • Con quay có trục chính song song với mặt đất: con quay mặt phẳng ngang. • Con quay có trục chính vuông góc với mặt đất: con quay thẳng đứng. 23 b) Cấu tạo con quay Roto: • Tính chất cơ bản: • Có sức nặng với tỉ trọng đúng cỡ. • Có tốc độ quay thật nhanh. 24 c) Cách lắp ráp con quay - Trục Roto có thể vòng ( quẹo) hoặc nghiêng được. - Đồng hồ vị thế ( chân trời), la bàn chỉ hướng dùng cách lắp thông dụng. - Trục Roto chỉ có thể nằm nghiêng. - Đồng hồ đo sự vòng( quẹo) và trượt dùng cách lắp giới hạn. Cách lắp thông dụng Cách lắp giới hạn Có 2 kiểu lắp ráp dùng trong đồng hồ bay. 25 d) Tính chất của tác động hồi chuyển • Những tính chất cơ bản của tác động hồi chuyển (tiến động con quay) : – Tính định trục trong không gian (tính vững chắc) – Hồi chuyển thật. • Khi nắm vững các đặc tính trên có thể sử dụng con quay trong các phương tiện dẫn bay một cách tin cậy. 26 Tính định trục trong không gian • Một con quay hồi chuyển trong hoạt động tự do trong tất cả ba trục sẽ duy trì hướng trục quay của nó không phụ thuộc vào định hướng của khung bên ngoài. 27 Tính định trục trong không gian • Nếu trục quay của Roto lắp theo cách thông dụng. Khi Roto quay với tốc độ nhanh (30-40 nghìn vòng/phút) thì trục chính roto của con quay vẫn giữ nguyên vị trí ttrong không gian. 28 Hồi chuyển thật 29 Hồi chuyển thật • Tính chất tiến động thật này được ứng dụng vào việc điều chỉnh đồng hồ con quay theo ý muốn của trục quay. • Hầu hết con quay định hướng đều được trang bị núm vặn để tạo ra các lực đó. • Sự cọ sát trong các ổ bi con quay có thể xảy ra cùng tác động và tạo ra một hồi chuyển không tránh khỏi => khi chế tạo cần loại bỏ ma sát. 30 e) La bàn con quay 31 e) La bàn con quay • La bàn con quay hồi chuyển cho phép chỉ hướng bắc như một chiếc la bàn. • Nhưng thay vì hiện tượng từ tính, nó chứa bên trong một con quay hồi chuyển, nghĩa là một chiếc đĩa quay nhanh. Trục quay của chiếc đĩa giữ một hướng cố định. • Chiếc đĩa (hay còn gọi là Roto) của con quay hồi chuyển được duy trì chuyển động nhờ vào một mô-tơ điện. Trục của Roto, theo nguyên lý của con quay hồi chuyển, luôn chĩa về cùng một hướng. Nếu tàu biển hoặc máy bay đổi hướng, la bàn con quay hồi chuyển vẫn cứ chỉ hướng bắc mà thôi. 32 Các sai sót của la bàn con quay • Sai sót chủ yếu gây ra bởi sự hồi chuyển, nhất là khi con quay được dùng như một la bàn chỉ hướng. • Hồi chuyển thật được tạo ra trong con quay với những sai sót ở bất kì tốc độ nào. • Sự hồi chuyển biểu kiến do dự quay của trái đất được điều chỉnh trên bảng điều khiển của la bàn. 33 II.HƯỚNG BAY VÀ CÁCH TÍNH • Phương: Là một hướng trong không gian từ một điểm này đến điểm khác không tính đến khoảng cách giữa chúng. • Phương tự nó không làm nên một góc, nhưng trong hàng không thường được định theo góc độ từ một phương chuẩn. 34 II.HƯỚNG BAY VÀ CÁCH TÍNH 35 II.HƯỚNG BAY VÀ CÁCH TÍNH 36 II.HƯỚNG BAY VÀ CÁCH TÍNH TN MN CN Hướng trục dọc mũi máy bay VAR DEV CH MHTH 37 II.HƯỚNG BAY VÀ CÁCH TÍNH • Hướng bay thật TRUE HEADING (TH) là góc giữa kinh tuyến thật (kinh tuyến địa lý) và trục dọc mũi máy bay theo chiều thuận kim đồng hồ tính từ 00 - 3600. 38 II.HƯỚNG BAY VÀ CÁCH TÍNH 39 Ví dụ • TH=138; VAR = -10; DEV=3. • Cách tìm hướng bay la bàn: 40 Ví dụ • Giải ví dụ trên theo công thức liên xô cũ UK=138,M=+10,=+3. Tìm MK và KK. – TH(NK): Hướng thực. – MH(MK): Hướng từ. – VAR(∆M): Độ lệch thiên. – CH (KK) - Hướng la bàn. – DEV(∆K) Độ lệch la bàn. 41 MK=HK- (±∆K) = 130 – (+100)= 1280 KK=MK- (±∆K) = 1280 – (+30)= 1250