Применение VOR

Бортовое оборудование. Бортовое оборудование для работы с радиомаяками VOR выпускается на протяжении десятилетий самыми разными фирмами и может выглядеть по-разному. На многих отечественных ВС устанавливается бортовое оборудование Курс-МП разных модификаций. На более современных ВС, а также на ВС зарубежного производства может использоваться и оборудование другого вида и с другим названием, но предназначенное для этих же целей.

Если говорить о той части бортового оборудования, с которой непосредственно работает пилот, то конечно, оно должно включать в себя как минимум пульт для установки частоты радиомаяка, и индикатор, для отсчета измеренного навигационного параметра. В качестве такого индикатора наиболее часто используется тот же радиомагнитный индикатор (РМИ), который был рассмотрен при описании радиокомпасной системы. Дело в том, что стрелки РМИ могут показывать не только информацию, полученную от АРК, настроенных на приводные радиостанции, но и от бортового оборудования VOR. Для этого на РМИ для каждой из двух стрелок имеется переключатель АРК-VOR (за рубежом ADF-VOR). В зависимости от положения переключателя на стрелки подается информация либо от АРК, либо от бортового оборудования VOR (рис. 5.14), при этом появляется соответствующая надпись.

В принципе, информация, отсчитываемая по РМИ, одинакова как при работе с АРК, так и при работе с VOR:

- напротив треугольного индекса – МК;

- напротив острого конца стрелки по внешней шкале – КУР;

- напротив острого конца стрелки по внутренней шкале – МПР;

- напротив тупого конца стрелки по внутренней шкале – МПС.

Но некоторая разница все же имеется.

При работе с АРК магнитный курс (от текущего меридиана) механически складывается с КУР и получается МПР тоже от текущего меридиана. Индицируемый МПС (напротив тупого конца стрелки) отличается от МПР ровно на 180º, следовательно, получается тоже отсчитанным от меридиана самолета.

При работе с VOR процесс получения этих же данных идет как бы в противоположном направлении. Непосредственно измеряется МПС (тупой конец стрелки) от меридиана радиомаяка. Следовательно, МПР (напротив острого конца) тоже оказывается от меридиана радиомаяка (отличается от МПС ровно на 180 º). Но ведь МК по-прежнему отсчитывается от текущего меридиана МС. Следовательно, когда от МПР механически вычитается МК, то полученный КУР оказывается неточным, так как МПР и МК отсчитаны от разных меридианов.

Рис. 5.14. Радиомагнитный индикатор

Разумеется, на небольших удалениях от радиомаяка с учетом невысокой точности измерения МПС и МК погрешностью определения КУР можно пренебречь. Тем более, что сам КУР в этом случае не очень-то и нужен.

Решение навигационных задач с помощью VOR. Поскольку при работе с VOR по РМИ отсчитываются практически те же параметры, что и при работе с АРК, с их помощью можно решать одни и те же навигационные задачи.

Для определения МС по пеленгам двух радиомаяков VOR необходимо (как и при определении по АРК) проложить на карте две ЛРПС в направлениях ИПС от этих радиомаяков. Но рассчитать эти ИПС гораздо проще, чем при использовании АРК. Ведь на РМИ уже индицируются МПС, отсчитанные о т меридианов этих радиомаяков. Только они магнитные, а на карте нужно проложить истинные. Следовательно, нужно к ним просто прибавить магнитные склонения в точках расположения этих радиомаяков.

ИПС=МПС+ΔМ.

Магнитное склонение в точке расположения маяка всегда известно, а угол схождения и вовсе учитывать не нужно. Ведь здесь не возникает необходимость перехода от одного меридиана к другому, как это было для АРК. МПС измерен от меридиана маяка и ЛРПС нужно прокладывать тоже от меридиана радиомаяка. А на каком меридиане находится ВС – не имеет значения.

Также проще выполнять контроль пути по дальности по боковому радиомаяку. Достаточно рассчитать ИПС и проложить ЛРПС на карте до пересечения ее с ЛЗП. После этого можно просто измерить пройденное и оставшееся расстояние.

Если радиомаяк VOR расположен на ЛЗП впереди или сзади, удобно выполнять контроль пути по направлению при полете на или от радиомаяка. МПР и МПС рассчитывать не нужно, поскольку они уже индицируются на РМИ. Единственное, о чем необходимо помнить – что и МПР, и МПС на РМИ отсчитаны от меридиана радиомаяка, следовательно, и сравнивать их нужно с ЗМПУ, отсчитанным также от меридиана радиомаяка. Все остальное аналогично использованию радиокомпасной системы (МПР больше ЗМПУ – ВС слева, МПС большеЗМПУ – ВС справа и т.п.)

Автоматизированное выполнение полета по ЛЗП. На всех ВС, имеющих бортовое оборудование для работы с радиомаяками VOR, имеется возможность автоматизировать определение уклонения от ЛЗП при полете на или от радиомаяка. Это означает, что пилоту нет необходимости каждый раз отсчитывать с индикатора показания пеленга, чтобы сравнить их с заданным путевым углом. Прибор сам покажет сторону и величину уклонения.

На ВС зарубежного производства соответствующий режим работы оборудования обозначается OBS (Omni bearing selector). Используется специальный индикатор CDI (Course Deviation Indicator – индикатор отклонения от заданного путевого угла) (рис. 5.15).

Рис. 5.15. Course deviation indicator

С помощью кремальеры “OBS” пилот вращает шкалу CDI и устанавливает напротив треугольного индекса значение ЗМПУ линии заданного пути, проходящей через радиомаяк. Бортовое оборудование само определяет, выполняется полет на радиомаяк или от него, сравнивая направление на самолет с установленным путевым углом.

Если измеренный текущий радиал ВС (направление на ВС от радиомаяка) направлен примерно в ту же сторону, что и установленный ЗМПУ (находится от него в секторе ±90°), то предполагается, что полет выполняется от маяка и загорается надпись “FR” (from – от). В противном случае, когда направление на самолет противоположно установленному ЗМПУ (то есть лежит в секторе ±90° от ЗМПУ±180°), то загорается надпись “TO” (на) (рис. 5.16).

Рис. 5.16. Формирование сигналов “FROM” или “TO”

Следует подчеркнуть, что бортовое оборудование не может определить, в какую сторону на самом деле летит самолет. Оно только определяет, в каком направлении находится самолет: в том же, что и установленный путевой угол, или в противоположном. Например, если установлено значение ЗМПУ=50°, а направление на самолет (радиал) 60°, то гореть будет надпись «от» независимо от того, летит ВС от радиомаяка или развернулось и летит уже на маяк.

Для определения величины уклонения фактическое значение радиала сравнивается с тем его значением, при котором ВС находилось бы на ЛЗП (при полете от маяка этот радиал равен установленному ЗМПУ, а при полете на маяк ЗМПУ±180°). Напряжение, пропорциональное разности заданного и фактического радиалов поступает на CDI и вызывает отклонение вертикальной планки от центра прибора вправо или влево (рис. 5.17 и 5.18).

Рис. 5.17. Полет от радиомаяка

Рис. 5.18. Полет на радиомаяк

Показания этого индикатора можно интерпретировать следующим образом. Кружок в центре прибора – это ВС. Вертикальная планка – это ЛЗП. Если планка находится в левой части прибора (как на рис. 5.17), то ЛЗП находится слева от самолета, следовательно, самолет уклонился вправо от ЛЗП. Пилот должен уменьшить курс, довернув влево, и по мере приближения к ЛЗП планка будет приближаться к центру прибора. Таким образом, для следования по ЛЗП необходимо стремиться выдерживать вертикальную планку в центре.

Следует подчеркнуть, что величина отклонения планки соответствует не линейному (выраженному в километрах), а угловому отклонению самолета (в градусах). То есть, при полете от маяка – соответствует БУ, а на маяк – ДП. На зарубежных ВС максимальное отклонение планки соответствует величине БУ (ДП) 10°, следовательно, расстояние между двумя смежными точками на приборе соответствует 2° .Зная угловую величину уклонения и расстояние до маяка можно рассчитать и ЛБУ. Впрочем, величину БУ или ДП легко определить и отсчитав пеленг по РМИ, без использования CDI.

На многих ВС отечественного производства для работы с радиомаяками VOR используется бортовое оборудование КУРС-МП (например, КУРС-МП-2, КУРС-МП-70). Оно имеет двоякое назначение. При заходе на посадку оно работает с радиомаячными системами посадки (ILS, СП). Применение его для этих целей будет рассмотрено в другой части данного учебного пособия. Но это же оборудование может быть использовано для выполнения полета на или от радиомаяка VOR. Принцип его работы в этом случае аналогичен рассмотренному режиму OBS, но с некоторыми особенностями.

ЗМПУ устанавливается на отдельном пульте, называемом «Селектор курса» (рис. 5.19). Это название, присвоенное разработчиками оборудования, является неправильным, поскольку на селекторе с помощью кремальеры устанавливается не курс, а путевой угол (course). Переключатель в центре этого пульта должен обычно находиться в нижнем положении. В этом случае загораются табло «от» или «на» в зависимости от соотношения установленного ЗМПУ и текущего радиала, аналогично тому, как в режиме OBS на зарубежных ВС. Но здесь имеется и дополнительная возможность.

Допустим ВС выполняло полет от радиомаяка и вертикальная планка правильно показывала сторону уклонения от ЛЗП (вправо или влево). Если ВС развернется в обратную сторону и будет выполнять полет на радиомаяк, для него «право» и «лево» поменяются местами, то есть, если самолет находился справа, то после разворота в обратную сторону он будет слева. Но бортовое оборудование КУРС-МП не знает, в какую сторону на самом деле летит ВС и по-прежнему будет считать, что выполняется полет от радиомаяка. Поэтому планка будет показывать сторону уклонения как и раньше, то есть ровно наоборот по сравнению с фактическим уклонением. Но абсолютная угловая величина уклонения будет индицироваться правильно. Для правильной индикации стороны уклонения следовало бы изменить установленный ЗМПУ на 180°. Но в КУРС-МП можно в такой ситуации поступить проще – поставить переключатель в верхнее положение. При этом загорится табло «на» и индикация станет правильной.

Рис. 5.19. Селектор курса в оборудовании Курс-МП

При использовании CDI, да и вообше VOR и других РНС, необходимо учитывать, от какого именно меридиана отсчитывается ЗПУ, а от какого – пеленг.

Предположим пилот хочет выполнить полет с использованием CDI от пункта САНУЛ на VOR КОТЛАС (рис.5.20).

Рис. 5.20. Определение ЗМПУ для установки на OBS

Для этого на OBS необходимо установить ЗМПУ. Первое, что приходит в голову – установить ЗМПУ=62, поскольку именно это значение указано в начале участка маршрута. Но это неверно, поскольку данное значение ЗМПУ указано от меридиана, проходящего через САНУЛ. А для правильной работы системы необходимо, чтобы ЗМПУ отсчитывался от того же меридиана, от которого измеряется пеленг, то есть от магнитного меридиана Котласа.

Разумеется, можно «перевести» ЗМПУ от меридиана САНУЛ к меридиану Котласа, используя, например, мнемоническое правило (для этого к значению 62 нужно прибавить магнитное склонение в САНУЛ, прибавить модуль угла схождения меридианов и вычесть магнитное склонение в Котласе). Но в данном случае в таком расчете нет необходимости. Ведь на карте указан и обратный путевой угол (из Котласа в САНУЛ), равный 244. А этот ЗМПУ как раз и отсчитан от магнитного меридиана Котласа, который нам нужен. Правда, это ЗМПУ «обратно», а нам нужно «туда». Но направления «туда» и «обратно», если они отсчитаны от одного и того же меридиана, различаются ровно на 180° . Поэтому для полета на Котлас на OBS нужно установить 64 (то есть 244-180). Это и будет направление нашей ЛЗП, отсчитанное от магнитного меридиана Котласа. После его установки на CDI появится флажок «НА» и планка будет показывать, с какой стороны находится заданная нами ЛЗП.

Если после пролета Котласа необходимо лететь и дальше на восток по той же трассе Р30, то необходимо просто установить ЗМПУ=38, указанный на карте. Ведь это и есть путевой угол от меридиана ППМ Котлас, где и установлен радиомаяк. После пролета радиомаяка загорится надпись «ОТ».

Если не учитывать от какого меридиана что отсчитывается, то трудно обеспечить точную навигацию. Иногда приходится слышать от пилотов, что, мол, при полете от VOR лечу точно по ЛЗП, а когда настраиваюсь на VOR, расположенный впереди, получается, что самолет якобы уклонился. При этом пилоты грешат на погрешности наземного оборудования. Мол, радиомаяк неправильно установлен. Что ж, иногда бывает и так. Но чаще причина в том, что пилот использовал не то значение ЗМПУ, которое нужно.

С помощью CDI можно выполнить вписывание (interception) в новую ЛЗП. Предположим, что по каким-то причинам после пролета САНУЛ поступило указание диспетчера сойти со своей трассы, вписаться в трассу Р22 (на участок ПАНУС- Котлас) и дальше следовать на Котлас уже по ней.

Для этого пилот устанавливает для новой ЛЗП ЗМПУ=48 (подумайте, почему) и планка на CDI уйдет далеко вправо. Ведь самолет пока на старой трассе и оказался далеко слева от новой ЛЗП. Затем пилот выполняет разворот вправо, чтобы с выбранным углом выхода (например, 40-50) выйти на новую трассу Р22. По мере приближения к ней вертикальная планка будет смещаться к центру прибора (ЛБУ уменьшается) и пилот может плавно вписаться в новую ЛЗП.

Такого рода процедуры приходится часто выполнять при полете по аэродромным схемам.

Кстати, не следует путать похожие слова interception (вписывание) и intersection (пересечение). Словом intersection обозначают точки на маршруте, которые заданы путем пересечения ЛЗП с ЛРПС (линией пеленга или радиала). Такой точкой является, например, пункт MATIX на рис.5.12).

Индикатор горизонтальной обстановки. Более удобным, чем CDI, является другой вид индикаторов – индикатор горизонтальной обстановки Horizontal Situation Indicator (HSI). На нем индицируется не только отклонение от ЛЗП, полученное с помощью VOR, но и магнитный курс. Индикатор может использоваться не только при полете по маршруту, но и при заходе на посадку по системе ILS. В этом случае он будет показывать отклонение от заданной траектории не только в горизонтальной, но и в вертикальной плоскости. Навигация при заходе на посадку будет рассмотрена в другой части данного учебного пособия.

На рис. 5.21 изображены основные элементы HSI.

Рис. 5.21. Общий вид индикатора навигационной обстановки

Рассмотрим основные элементы данного прибора.

1 – корпус индикатора HSI;

2- NAV FLAG - «флажок», который появляется в случае, если сигнал от VOR (или от ILS при заходе на посадку) отсутствует;

3 – LUBBER LINE - играет роль треугольного индекса, напротив которого отсчитывется магнитный курс на шкале. Кстати, в центре прибора изображен силуэт самолета, продольная ось которого как раз направлена по этому индексу;

4 – HEADING WARNING FLAG – «флажок», появляющийся в случае, когда показаниям курса верить нельзя;

5 – COURSE BEARING POINTER – показывает ЗМПУ(или посадочный путевой угол, задаваемый ILS), установленный пилотом с помощью кремальеры 11;

6 – TO/FROM INDICATOR FLAG – показывает «на» или «от»VOR выполняется полет;

7 – DUAL GLIDE SLOPE POINTER – указатель отклонения от глиссады (траектории снижения) при заходе на посадку; когда информация об отклонении от глиссады отсутствует, этот указатель исчезает;

8 – GLIDE SLOPE SCALES - шкала отклонений от глиссады;

9 –HEADING SELECTOR KNOB – кремальера установки заданного курса (аналогичен курсозадатчику в УГР); заданный курс устанавливается на шкале 10 указателем 14;

10 – COMPASS CARD – вращающаяся шкала, на которой отсчитывается курс;

11- COURSE SELECTOR KNOB – кремальера установки ЗМПУ (его показывает указатель 5);

12 – COURSE DEVIATION BAR – планка, показывающая угловое уклонение от ЛЗП (аналогично CDI);

13 – COURSE DEVIATION SCALE – шкала боковых отклонений; при использовании VOR диапазон отклонений ±10°, при заходе по ILS =±2,5° ;

14 – HEADING BUG - указатель заданного курса, который устанавливается пилотом с помощью кремальеры 9.

При развороте ВС шкала прибора вращается, как и у РМИ, что позволяет отсчитать текущий курс. Можно кремальерой 9 установить желаемое значение курса и развернуть ВС так, чтобы совпали указатель текущего курса 3 и указатель 14, играющий ту же роль, что и курсозадатчик в УГР.

Если ВС находится в зоне действия радиомаяка VOR, то кремальерой 11 можно установить указатель 5 на ЗМПУ, с которым нужно лететь на радиомаяк или от него. Бортовое оборудования автоматически определит, на или от радиомаяка выполняется полет. Это будет отображено флажком 6.

Если ВС находится на ЛЗП, то планка отклонений 12 составит одно целое с указателем 5 и будет изображать ЛЗП, на которой и находится силуэт самолета в центре прибора. При уклонении ВС от ЛЗП планка 12 (средняя часть этой ЛЗП) будет отклоняться вправо или влево.

Так, по рис.5.21 можно видеть, что текущий МК=175, установлен ЗМПУ=205, полет выполняется на радиомаяк, ВС находится справа от ЛЗП, но приближается к ней (ведь курс больше ЗМПУ, да и так наглядно видно, что нос силуэта самолета направлен в сторону ЛЗП). Указатель заданного курса установлен на значение 120.

HSI, выпускаемые разными фирмами и устанавливаемые на различных типах ВС, могут отличаться друг от друга. На них может выводиться и дополнительная информация от других датчиков (удаление до радиомаяка DME, путевая скорость, стрелка МПР и МПС аналогично РМИ и пр.), а отклонение может определяться не только по VOR, но и с помощью спутниковой навигационной системы.. Некоторые из таких индикаторов показаны на рис. 5.22.

Рис. 5.22. Индикаторы горизонтальной обстановки

На ВС со «стеклянной кабиной», где информация отображается не электромеханическими приборами, а на дисплеях системы отображения информации, пилот сам может выбирать, что именно и в каком виде будет отображаться на дисплеях. Одним из вариантов является синтезированное бортовым компьютером изображение, аналогичное HSI. Это обеспечивает пилоту такой вид информации, к которому он привык на ВС с электромеханическими приборами. Такое изображение HSI можно видеть в нижней части рис.5.23, на котором приведен многофункциональный индикатор Garmin 1000, устанавливаемый, в частности, на самолетах Cessna-172, DA-40, DA-42.

Рис. 5.23. Синтезированное изображение HIS на дисплее Garmin 1000

Предполетная проверка VOR. Для предполетной проверки правильности работы бортового оборудования на аэродроме могут быть установлены специальные точки (VOR Ground Checkpoints), обозначенные на рулежной дорожке или перроне, для которых в сборниках аэронавигационной информации опубликованы значения радиалов от радиомаяков (а, возможно, и дальностей от дальномерных радиомаяков). При установке ВС в такую точку пилот должен сверить радиал на РМИ с опубликованным значением.

Также на зарубежных аэродромах, обычно американских, могут быть установлены специальные тестовые радиомаяки VOT (VOR test facility). Они предназначены не для навигации, а только для проверки оборудования, потому что у них фазы опорного и переменного сигналов одинаковы по всем направлениям и соответствуют радиалу 360. Поэтому, настроившись на частоту VOT и находясь в любом месте аэродрома пилот должен убедиться, что измеренный по РМИ радиал (показания тупого конца стрелки РМИ) составляет 360°, а острый конец, разумеется, показывает 180°. Расхождение не должно превышать 4°. Такую проверку можно провести и с помощью CDI. Для этого кремальеру OBS вращают в любую сторону до тех пор, пока вертикальная планка CDI не установится в центр прибора. При этом на шкале должно оказаться значение 0 (если индицируется FROM) или 180 (если TO).