Navigacijos sistemos ir jų veikimas

Geopositionavimo sistema (GPS) yra technologija, kuri naudojama navigacijai. Mes dažniausiai naudojame GPS technologiją kasdien, be jokio antro įsivaizdavimo. Daugeliui žmonių žodis GPS tapo kolektyviniu. Tačiau GPS - tai yra kelių šiandien naudojamų pasaulinės navigacijos palydovų sistemų (GNSS) pavyzdys.

GPS veikimo principas

GPS ryšys veikia dėl kosminių palydovų, jų segmentą sudaro daugiau kaip 30 palydovų. Jie transliuoja radijo signalus valdymo ir stebėjimo stotims Žemėje ir tiesiogiai naudotojams, kuriems reikia tikslaus padėties nustatymo. GPS sistemos nustato naudotojo buvimo vietą analizuodamos laiką, per kurį signalas pasiekia imtuvą iš palydovo. GPS signalas pagrįstas laiku - tiksliau, tiksliu laiku, kai signalas paliko palydovą.

Pagrindiniai komponentai:

• Palydovai - Jie tarnauja kaip žvaigždės žvaigždyne.
• Antžeminės stotys - Jos seka ir valdo palydovus.
• Imtuvai - Imtuvai nuolat klauso signalų iš palydovų.

GPS imtuvas, esantis mobiliajame telefone arba navigatoriuje, gauna duomenų paketus iš kiekvieno jam pasiekiamo palydovo. Juose yra duomenų išsiuntimo laikas. GPS imtuvas sutikrina duomenų išsiuntimo ir gavimo laikus ir pagal tai nustato atstumą iki palydovo. Tiksliam vietos apskaičiavimui reikia bent kelių palydovų. Nustatęs skirtingų palydovų padėtį, GPS imtuvas įrenginyje gali parodyti mūsų buvimo vietą. Gaunama informacija atnaujinama kelis kartus per sekundę, todėl įrenginio ekrane galima nenutrūkstamai matyti savo padėtį ir judėjimo kryptį.

Alternatyvūs vietos nustatymo būdai

Nustatyti savo buvimo vietą galime ne tik turėdami turistinį ar automobilinį GPS imtuvą. Praėjo laikai, kai keliaudami orientavomės tik pagal kelio ženklus ir didelius popierinius žemėlapius. Šiais laikais net ir nebrangūs mobilieji telefonai padeda orientuotis nežinomoje vietoje.

Vietos nustatymas be GPS

• WLAN ryšys: Telefonas gali nustatyti buvimo vietą ir bevielio WLAN ryšio pagalba. Tam jis randa visus aplinkui esančius WLAN tinklo maršrutizatorius ir nuskaito jų vadinamuosius MAC adresus. Duomenis apie įrangos su šiais adresais buvimo vietą saugo tokios kompanijos kaip „Google“ bei mažiau žinoma „Skyhook“. Pagal šią informaciją ir signalo stiprumą įrenginys nustato buvimo vietą iki 20 metrų tikslumu. Kuo daugiau aplinkui WLAN ryšio šaltinių, tuo tikslesnis vietos nustatymas.
• Mobiliojo ryšio antenos: Tai trečias būdas - vietos nustatymas mobiliojo ryšio antenų pagalba. Tam telefonui reikia nustatyti, kur yra artimiausios GSM ryšio antenos. Kuo arčiau ir kuo daugiau antenų yra aplink mobilųjį telefoną, tuo tiksliau nustatoma mūsų buvimo vieta. Todėl miestuose šio vietos nustatymo paklaida yra apie 50 metrų, o užmiestyje - net iki trijų kilometrų. Tai pats netiksliausias vietos nustatymo būdas, užtat jis veikia tuneliuose bei požeminėse stovėjimo aikštelėse - ten, kur GPS ryšys visiškai nepasiekiamas.

GPS tipai ir pritaikymas

Pradėjus vis plačiau naudoti GPS privalumus, atsirado poreikis technologiją tobulinti ir ją pritaikyti skirtingose situacijose. Todėl atsirado daugiau skirtingų GPS tipų, kurie veikia tuo pačiu principu, tačiau kiekvienas jų skirtas skirtingiems poreikiams tenkinti.

Populiariausi GPS tipai:

• Pagalbinė GPS (A-GPS): Naudojama tose vietovėse, kurių signalai pasiekiami sunkiau dėl aukštų medžių ar pastatų. A-GPS tipas plačiai naudojamas išmaniuosiuose telefonuose, kuriuose informacija apie buvimo vietą tampa prieinama pagalbos skambučių dispečeriams. Ši technologija leidžia įrenginiams prisijungti prie sistemos net tada, kai signalas yra ypač silpnas.
• S-GPS: Leidžia vienu metu iš telefono perduoti ir balso duomenis, ir GPS signalus. Tai ypač naudinga ekstremaliose situacijose, pavyzdžiui, greitosios pagalbos automobiliams nustatyti objekto buvimo vietą vykstant skambučiui.
• D-GPS (diferencinė GPS): GPS patobulinimas, leidžiantis geriau nustatyti tikrąją objekto ar asmens buvimo vietą.

Globalios navigacijos palydovų sistemos (GNSS)

GPS sistema sukurta ir vystoma Jungtinėse Amerikos Valstijose. Tačiau be GPS egzistuoja ir kitos pasaulinės navigacijos palydovų sistemos:

• Glonass: Rusų navigacijos sistema, pradėta kurti dar 1976 metais. Ji veikia taip pat, kaip amerikiečių GPS ir pradžioje taip pat buvo skirta kariniams tikslams. Panašus ir „Glonass“ veikimo tikslumas. Šis ryšys ir toliau tobulinamas.
• Galileo: Europos Sąjungos kuriama navigacijos sistema. Jos tikslas - sumažinti priklausomybę nuo amerikietiškojo GPS ryšio bei padidinti tikslumą. „Galileo“ pradėta diegti 2003 metais, o 2013-aisiais jau turėtų veikti pilnu pajėgumu. Šią sistemą sudarys 30 kosminių žemės palydovų, kurių dėka koordinatės galės būti nustatomos maždaug keturių metrų tikslumu.
• Compass (Beidou): Šią navigacijos sistemą kuria Kinija. Ji turėtų būti pabaigta 2015 metais ir veikti visame pasaulyje. „Compass“ naudos net 35 kosminius žemės palydovus. Tai jau antroji Kinijoje sukurta navigacinė sistema.

Navigacijos istorija ir raida

Navigacija vadinama visa tai, kas mums padeda nustatyti savo padėtį erdvėje ir joje orientuotis.

• Nuo senovės: Švyturiai navigacijoje naudojami nuo neatmenamų laikų.
• Nuo viduramžių: Viduramžiais jūrininkai jau naudojo kompasą ir popierinius žemėlapius.
• Nuo 1730-ųjų: 1730-aisiais metais išrastu sekstantu galima nustatyti koordinates pagal dangaus šviesulius.
• Nuo 1900-ųjų: Kai Henrikas Hercas atrado radijo bangas, jos buvo panaudotos ir navigacijai.
• Nuo 1978-ųjų: GPS ryšys pradėtas naudoti net 1978-aisiais metais ir pradžioje buvo skirtas tik kariniams JAV tikslams.
• Nuo 2000-ųjų: Technologija tapo prieinama viešam naudojimui, o bėgant metams tobulėjo ir buvo naudojama vis plačiau.
• Nuo 2007-ųjų: Pirmasis telefonas, nustatantis savo padėtį bevielio WLAN tinklo pagalba, buvo pirmosios kartos „Apple iPhone“.

Navigacijos taikymo sritys ir funkcionalumas

Navigacija palengvina kasdienybę daugelyje profesijų ir veiklų. Šiais laikais GPS tapo neatsiejamu žemdirbystėje, geodeziniuose matavimuose, tolimųjų reisų vairuotojų darbo įrankiu.

Vietų paieška ir informacija

• Turėdami GPS įrenginį, galime nesunkiai susirasti, pavyzdžiui, artimiausią degalinę. Tam daugelyje navigatorių yra dideli lankytinų vietų sąrašai. Panašiai veikia mobiliuosiuose telefonuose diegiamos mažytės programėlės.
• „Wikitude“: Ši programėlė puikiai parodo, kaip galima suderinti GPS imtuvo, interneto ir fotoaparato galimybes. Įjungę fotoaparatą ir nukreipę į pastatą, pamatysime visą informaciją apie jį.
• Turistiniai GPS imtuvai: Šie įrenginiai tampa vis populiaresni tarp turistų, dviratininkų ir sportininkų. Jie suteikia daugiau informacijos apie vietovę nei automobiliniai navigatoriai. Jie gali parodyti vietovių aukštį, pėsčiųjų, dviratininkų kelius bei kitus objektus.

Kelionės duomenų kaupimas ir dalijimasis

Telefonas su GPS imtuvu gali nuolatos rinkti duomenis apie mūsų praeitą ar pravažiuotą atstumą, laiką, greičius, maršrutus. Vėliau šią informaciją galime peržiūrėti, persikelti į kompiuterį. Kelionės duomenų kaupimas praverčia ir tuomet, kai nukeliautais maršrutais norime pasidalinti su kitais. Pavyzdžiui, „TomTom“ GPS imtuvai ir navigacijos programos gali nuolatos rinkti duomenis apie mūsų keliones. Tai gali padėti kitiems vairuotojams išvengti spūsčių ir kitų kliūčių kelyje. Tačiau nei telefonų, nei navigatorių gamintojos neturi teisės naudoti šių duomenų ne pagal paskirtį, arba perduoti tretiesiems asmenims.

Papildomos funkcijos ir programėlės

• „Geotagging“: Nuotraukų bei filmų failuose saugoma daug informacijos apie aparatūrą, kuria jie buvo padaryti, įvairius nustatymus, sąlygas. Išpopuliarėjus GPS imtuvams, atsirado galimybė prie šios informacijos pridėti ir vietos žymę. Tai vadinama „Geotagging“. Pavyzdžiui, fotografuodami fotoaparatu, visuomet žinosime, kurioje vietoje padarėme nuotrauką. Tai patogu, bet ir pavojinga.
• „Geocaching“: Tai žaidimas GPS imtuvų turėtojams, primenantis lobių ieškojimą. Jo taisyklės paprastos: žaidėjas kur nors paslepia nedidelę dėžutę su keliais nedideliais daiktais, bloknotu ir pieštuku. GPS imtuvu nustatęs slėptuvės koordinates žaidėjas jas kartu su nedidele užuomina paskelbia svetainėje www.geocaching.com. Kitas „Geocaching“ žaidėjas, suradęs lobį, gali paimti vieną iš rastų daiktų, tačiau turi pakeisti jį kitu. Be to, jis turi pasirašyti įdėtame bloknote.
• Sporto žaidimai: Jei telefoną su GPS turime ne tik mes, bet ir keli mūsų draugai, galime išbandyti sportinį žaidimą „Fastfoot Challenge“ (adresas internete - www.fastfoot.mobi). Tam reikia į aparatus įdiegti nedidelę „Fastfoot“ programėlę.
• „Foursquare“ ir „Gowalla“: Programėlėmis „Foursquare“ ir „Gowalla“ galime pranešti draugams, kai apsilankome bare, kino teatre ar kitoje vietoje. Už tai tose vietose galime gauti įvairių nuolaidų ir akcijų.
• „Google Latitude“: Tai mobiliesiems telefonams ir kompiuteriams skirta paslauga, leidžianti dalintis savo buvimo vieta su pasirinktais žmonėmis. „Latitude“ iš karto įdiegta telefonuose su „Google Android“ sistema.

Sekimo sistemos

• Artimųjų, darbuotojų sekimas: Mobilieji telefonai leidžia sekti savo artimuosius, pavyzdžiui, vaikus, sutuoktinį ar darbuotoją. Beje, tam net nebūtinas GPS imtuvas. Šio būdo paklaida mieste - apie 50 metrų, užmiestyje - iki 12 kilometrų. Užklausos siunčiamos bei atsakymai gaunami SMS arba MMS žinutėmis. Tokiam sekimui būtinas sekamojo asmens sutikimas. Ši paslauga yra mokama.
• GPS sekimas: Jei norime dar tiksliau žinoti savo vaiko, sutuoktinio, ar pavaldinio vietą, galime įsigyti vadinamąją GPS „blakę“ (angl. GPS „Tracker“). Šie įrenginiai paprastai būna labai nedideli ir turi lizdą mobiliojo ryšio kortelei. Jei norime sužinoti, kur šiuo metu yra GPS siųstuvas, siunčiame SMS žinutę į įrenginį ir gauname atsakymą su koordinatėmis arba nuorodą į vietą žemėlapyje. GPS „blakės“ montuojamos ir į automobilius. Jos seka automobilį, kai juo naudojasi kiti asmenys. Jūsų automobilyje, motocikle, gyvūnėlyje sumontuotas sekiklis priima šiuos duomenis ir persiunčia juos mobiliuoju ryšiu (SIM kortele) neapdorotu pavidalu į mūsų serverį. Kurdamas objektą naudotojas turi nukreipti savo įrenginį į IP ir prievadą, nurodytą Įrenginio nustatymai (skirtukas Hardware).

Navigacija aviacijoje

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.

Orlaivio valdymas ir navigacija

Atskristi į nurodytą vietą galima tik nustačius pradinę orlaivio vietą (vizualiai ar pagal prietaisus). 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.

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.

Aerodinaminės jėgos ir skrydžio principai

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.

Bernulio dėsnis:

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. Didesnis slėgis iš apačios kelia plokštumą aukštyn, atsiranda visa aerodinaminė jėga R. Slėgių sparno viršuje ir apačioje dydis priklauso nuo skrydžio greičio, oro tankio, sparno profilio formos, jo paviršiaus glotnumo, sparno orientacijos oro sraute (atakos kampo).

Atakos kampas:

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. 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. 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).

Aerodinaminės jėgos ir momentai:

Kiekvieną lėktuvo ar kito orlaivio dalelę veikia Žemės trauka, visų dalelių sunkio jėgų atstojamoji sutelkta orlaivio masių centre MC. 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.

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. 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. Kampas tarp skersinės orlaivio ašies ir horizonto vadinamas posvyriu. Jis yra teigiamas, kai dešinysis sparnas yra žemiau. Lėktuvo posūkio kampas apie vertikaliąją ašį vadinamas pokrypiu. 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.

Lėktuvų valdymo sistemos

Lėktuvų ir sraigtasparnių valdymas yra daug kuo panašus, bet valdymo įrenginiai skiriasi. 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. 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).

Pirminės valdymo plokštumos:

Šiuolaikinis lėktuvas turi daug aerodinaminių valdymo plokštumų. Jos galima suskirstyti į pirmines ir antrines. Visuose lėktuvuose yra trys pagrindinės pirminės valdymo plokštumos: eleronai, krypties ir aukščio vairai. Jos yra sparnų, kilio ir stabilizatoriaus tęsinys ir, būdamos neutralios padėties, netrukdo lėktuvo stabilumui. 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.

• Eleronai: 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, jei reikia, vairaračio poslinkio jėga stiprinama jėgos pavaromis.
• Krypties (posūkio) vairas: 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.
• Aukščio vairas: 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.

Antrinės valdymo plokštumos:

Antrinės aerodinaminės valdymo plokštumos 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.

• Oro aptakai: 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: 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.

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.

Iššūkiai ir ateities perspektyvos

Tikslus laiko matavimas yra šiuolaikinės navigacijos pagrindas. Bet koks laiko matavimo nuokrypis, net ir menkiausias, tiesiogiai virsta vietos nustatymo paklaida. Tuo pačiu metu GPS turi didelių apribojimų. Palydovų signalai gali būti trikdomi arba klastojami, todėl ginkluoto konflikto metu jie tampa pažeidžiami priešo veiklos. Sistema taip pat neveikia efektyviai nei po vandeniu, nei po žeme, o tai jau daugelį metų kelia didelį iššūkį povandeniniams laivams. Branduoliniai laikrodžiai ateityje galėtų išspręsti šią problemą, įgalindami vadinamąją inercinę navigaciją, pagrįstą laiku, greičiu ir judėjimo kryptimi, be išorinių signalų. Tačiau pagrindinis iššūkis išlieka pakankamai ultravioletinės spinduliuotės generavimas, kad būtų galima „sužadinti“ torio-229 branduolį ir panaudoti jo stabilias vibracijas kaip laiko standartą. Naujasis kiniškas kristalas puikiai atitinka šią koncepciją.

tags: #mazoji #navigacija #kas #tai