RU2539809C1 - True horizon indicator - Google Patents

True horizon indicator Download PDF

Info

Publication number
RU2539809C1
RU2539809C1 RU2013142545/28A RU2013142545A RU2539809C1 RU 2539809 C1 RU2539809 C1 RU 2539809C1 RU 2013142545/28 A RU2013142545/28 A RU 2013142545/28A RU 2013142545 A RU2013142545 A RU 2013142545A RU 2539809 C1 RU2539809 C1 RU 2539809C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vessel
magnetic sensor
aircraft
plane
line
Prior art date
Application number
RU2013142545/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Николаевич Кочергин
Original Assignee
Игорь Николаевич Кочергин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Игорь Николаевич Кочергин filed Critical Игорь Николаевич Кочергин
Priority to RU2013142545/28A priority Critical patent/RU2539809C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2539809C1 publication Critical patent/RU2539809C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: true horizon indicator comprises two spherical sealed vessels placed inside the other, between which there is a supporting medium, where the inner vessel is fitted with a magnetic sensor consisting of similarly directed permanent magnets mounted on a flat support attached to the vessel. The indicator is fitted with pitch angle indicator elements and is in a suspended state in the outer vessel, fitted with a roll scale. The inner vessel is filled with air and the flat support with the magnetic sensor therein is mounted in the horizontal centre-line plane, on the axis of which a weight is placed and attached to the lower part of the spherical vessel, on the outer diametrical circle, which coincides with the plane of the support of the magnetic sensor, of which a bright-red line is deposited with thickness of 1.0-2.0 mm. The outer sealed spherical vessel has a working hole with diameter of about 1.5 mm and has a white line with thickness of about 2.0-3.5 mm on the horizontal diametrical circle.
EFFECT: simple design.
4 dwg

Description

Техническое решение относится к авиационной технике, летной эксплуатации воздушных судов, авиационному приборостроению, более конкретно к пилотажным приборам.The technical solution relates to aircraft, flight operation of aircraft, aircraft instrumentation, and more specifically to flight instruments.

Известна конструкция авиагоризонта см., например, книгу авт. О.И. Михайлов, И.М. Козлов, Ф.С. Гергель. Авиационные приборы, изд. «Машиностроение», 1977 г., стр.87-90, которая состоит из комбинации двух физических приборов: свободного трехстепенного гироскопа и физического маятника, точнее системы маятниковой коррекции, размещенных в едином корпусе, при этом корпус авиагоризонта жестко скреплен с объектом (планером самолета).The known construction of the horizon see, for example, the book of ed. O.I. Mikhailov, I.M. Kozlov, F.S. Gergel. Aircraft Instruments, ed. Mashinostroenie, 1977, pp. 87-90, which consists of a combination of two physical devices: a free three-degree gyroscope and a physical pendulum, more precisely, a pendulum correction system, housed in a single building, while the horizon horizon body is rigidly attached to an object (airplane glider )

Гироскопический авиагоризонт - это сложный прецизионный электромеханический дорогостоящий прибор ограниченного эксплуатационного ресурса, требующий источников специального электроснабжения, трудоемкий в необходимом периодическом техническом обслуживании и требующий постоянного внимания при эксплуатации в полете.Gyroscopic horizon is a complex precision electromechanical expensive device of limited operational life, requiring special power sources, time-consuming in the necessary periodic maintenance and requiring constant attention during flight operation.

Известно техническое решение по патенту SU №1831653 A3, МКИ G01C 17/00, 9/14 «Устройство для определения угловой ориентации объекта», содержащее два шарообразных герметичных сосуда, размещенных один в другом, между которыми находится поддерживающая среда тяжелого газа ксенона, внутренний сосуд снабжен магнитным датчиком, состоящим из одинаково направленных постоянных магнитов, установленных на плоской опоре ниже его центра масс, снабжен элементами индикации, заполнен легким газом гелием и находится во взвешенном состоянии во внешнем сосуде, который выполнен прозрачным, снабжен элементами индикации и регулировки и жестко скреплен с корпусом прибора и самолета.Known technical solution according to patent SU No. 1831653 A3, MKI G01C 17/00, 9/14 “Device for determining the angular orientation of an object”, containing two spherical sealed vessels placed one inside the other, between which there is a supporting medium of heavy xenon gas, an inner vessel equipped with a magnetic sensor consisting of identically directed permanent magnets mounted on a flat support below its center of mass, equipped with indication elements, filled with light gas with helium and in suspension in an external vessel, which th is transparent, is provided with display elements and adjustments and rigidly attached to the housing of the device and an airplane.

Устройство имеет инструментальные и технологические недостатки.The device has instrumental and technological disadvantages.

- для обеспечения однозначности индикации (пикирования или кабрирования, например, при выполнении самолетом фигур высшего пилотажа), внутренний сосуд должен обладать надежной остойчивостью во внешнем сосуде, для этого необходимо магнитный датчик размещать во внутреннем сосуде как можно ниже, а это приведет к уменьшению длины постоянных магнитов (магнитных стрелок), что может сказаться на нестабильности магнитного датчика при индицировании углов.- to ensure unambiguity of indication (diving or cabling, for example, when performing aerobatics), the inner vessel must have reliable stability in the outer vessel, for this it is necessary to place the magnetic sensor in the inner vessel as low as possible, and this will reduce the length of the constants magnets (magnetic arrows), which can affect the instability of the magnetic sensor when indicating angles.

Применение легкого и тяжелого газов создает значительные технологические и производственные трудности.The use of light and heavy gases creates significant technological and production difficulties.

- заполнение внутреннего сосуда легким газом - водородом нежелательно, при заполнении гелием уменьшается суммарная выталкивающая сила поддерживающей среды внутреннего сосуда, что требует ужесточения требований к массе других деталей.- filling the inner vessel with light gas - hydrogen is undesirable; when filled with helium, the total buoyancy force of the supporting medium of the inner vessel decreases, which requires toughening the mass requirements of other parts.

- заполнение внутреннего сосуда гелием, а также последующее заполнение внешнего сосуда ксеноном вызывает значительные трудности, связанные с применением вытяжных герметичных камер, увеличение производственных помещений, затрат большого количества рабочего времени, применения специальных контролирующих приборов и др. мероприятий, что в итоге удорожает прибор и уменьшает их количественный выпуск.- filling the inner vessel with helium, as well as the subsequent filling of the outer vessel with xenon, causes significant difficulties associated with the use of exhaust hermetic chambers, an increase in production facilities, the cost of a large amount of working time, the use of special monitoring devices and other measures, which ultimately increases the cost of the device and reduces their quantitative release.

Трудность выхода из предаварийной или экстремальной ситуации полета для летчика, потерявшего (по неважно какой причине) контроль пространственного положения самолета или сомневающегося в правильности индицирования бортовых авиагоризонтов (такая ситуация реальна), заключается в том, что летчик не имеет возможности НЕМЕДЛЕННО! (обращается внимание - немедленно) в любой момент полета определить положение самолета в пространстве по крену и тангажу, относительно истинного горизонта Земли. В такой ситуации необходимо: либо провести анализ работы авиагоризонтов (или их отказа), либо попытаться найти (если видно) наземные или небесные ориентиры и оценить их, либо перейти на пилотирование по методу «дублирующих приборов». Методы эти сложные, требуют большого внимания, опыта применения, затрат времени, очень ограниченного в такой ситуации, большого профессионализма от летчика и не всегда кончаются благополучно.The difficulty in getting out of a pre-emergency or extreme flight situation for a pilot who has lost (no matter what reason) control of the spatial position of the aircraft or doubts about the correctness of indication of the flight horizons (such a situation is real), lies in the fact that the pilot does not have the opportunity IMMEDIATELY! (attention is drawn immediately) at any moment of flight to determine the position of the aircraft in space by roll and pitch, relative to the true horizon of the Earth. In such a situation, it is necessary: either to analyze the work of horizon indicators (or their failure), or try to find (if visible) land or celestial landmarks and evaluate them, or switch to piloting using the “duplicate instruments” method. These methods are complex, require great attention, application experience, time spent very limited in such a situation, great professionalism from the pilot and do not always end safely.

Проблема определения пространственного положения движущегося объекта, не находящегося в контакте с земной поверхностью и подверженного действию линейных и угловых ускорений вокруг двух взаимно пересекающихся перпендикулярных осей в горизонтальной плоскости, заключается в том, что наблюдатель (летчик), находящийся на этом объекте, например, в самолете в воздушном пространстве тропосферы Земли, может определить пространственное положение самолета, т.е. определить положение самолета по крену и тангажу, относительно вертикали места:The problem of determining the spatial position of a moving object that is not in contact with the earth's surface and is subject to linear and angular accelerations around two mutually intersecting perpendicular axes in the horizontal plane is that the observer (pilot) located on this object, for example, in an airplane in the airspace of the troposphere of the Earth, can determine the spatial position of the aircraft, i.e. determine the position of the aircraft by roll and pitch, relative to the vertical of the place:

- либо (только!) с помощью органов зрения, т.е. визуально;- either (only!) with the help of the organs of vision, i.e. visually;

- либо с помощью инструментальных средств.- either using tools.

Других способов определения пространственного положения самолета, в самом самолете, в технике нет и науке не известны!There are no other methods for determining the spatial position of the aircraft, in the aircraft itself, in technology and are not known to science!

Визуальная ориентация в пространстве возможна по земным и небесным ориентирам. В частном случае, в светлое время, при четкой «идеальной» линии горизонта на высоте, в горизонтальном прямолинейном установившемся полете в спокойной атмосфере визуально можно определить пространственное положение самолета по крену и тангажу с точностью 0+-3 угловых градуса. По небесным, относительно неподвижным, ориентирам: Солнцу, Луне, Полярной Звезде и др. светилам определить пространственное положение очень неудобно и не точно, необходимо одновременно учитывать много факторов: время суток, Северное, Южное полушарие, широту места, время года, поясное время и др., при этом видимость светила будет зависеть от курса самолета.Visual orientation in space is possible according to earthly and heavenly landmarks. In the particular case, in daylight, with a clear “ideal” horizon line at altitude, in a horizontal, steady, steady flight in a calm atmosphere, it is possible to visually determine the spatial position of the aircraft by roll and pitch with an accuracy of 0 + -3 angular degrees. According to celestial, relatively motionless, landmarks: the Sun, the Moon, the Polar Star and other luminaries, determining the spatial position is very inconvenient and not accurate, it is necessary to take into account many factors at the same time: time of day, Northern, Southern hemisphere, latitude, time of year, zone time, and etc., while the visibility of the star will depend on the course of the aircraft.

При потере пространственного положения самолета в условиях отсутствия видимости наземных и небесных ориентиров, что реально в каждом полете: ночь, облачность, туман, дождь, снегопад и т.п., невозможно! определить пространственное положение самолета по крену и тангажу до момента т.н. «сваливания», т.е. необратимого процесса беспорядочного движения (падения), которое длится несколько секунд до столкновения с землей и разрушения конструкции. Вывести самолет из падения практически невозможно. В качестве инструментальных средств определения пространственного положения самолета пригодны только гироскопические приборы: авиагоризонты, гировертикали, курсогировертикали. Это очень ответственные электромеханические приборы и системы, имеют много недостатков, методических и инструментальных ошибок, с которыми приходится мириться. В виду важности функции контроля пространственного положения самолета эти приборы всегда дублируют, троируют, охватывают системами контроля и к тому же самолет дополнительно снабжают резервным автономным каналом авиагоризонта.With the loss of the spatial position of the aircraft in the absence of visibility of landmarks and celestial landmarks, which is real in every flight: night, cloud cover, fog, rain, snowfall, etc., it is impossible! determine the spatial position of the aircraft by roll and pitch until the so-called "Stall", i.e. irreversible process of random movement (fall), which lasts several seconds before a collision with the ground and the destruction of the structure. It is almost impossible to get the plane out of the fall. Only gyroscopic instruments are suitable as instrumental tools for determining the spatial position of an aircraft: horizon, gyro-vertical, and course-vertical. These are very responsible electromechanical devices and systems, they have many shortcomings, methodological and instrumental errors that you have to put up with. In view of the importance of the function of controlling the spatial position of the aircraft, these devices always duplicate, triple, cover with control systems and, in addition, the aircraft is additionally equipped with a backup autonomous horizon horizon channel.

Тем не менее проблема контроля пространственного положения самолета существует.Nevertheless, the problem of controlling the spatial position of the aircraft exists.

Физическая основа действия индикатора истинного горизонта основана на установленной заявителем закономерности геомагнитного поля Земли, которая заключается в том, что свободная магнитная стрелка, выполненная в виде отрезка прямой линии, устанавливается не только в плоскости магнитного меридиана Земли, но и по касательной к магнитной силовой линии магнитного поля Земли, равнодействующей напряженности магнитного поля Земли, точнее ее горизонтальной составляющей H, которая доминирует на поверхности Земли. (Вертикальная составляющая Z напряженности магнитного поля Земли - наклонение оказывает существенное влияние на наклон магнитной стрелки только в районах геомагнитных полюсов Земли радиуса по поверхности порядка 1200 км). Магнитная силовая линия магнитного поля Земли непрерывно и плавно огибает поверхность Земли и практически не изменяется по величине в интервале высот тропосферы до 12000 метров, поэтому магнитная сила горизонтальной напряженности магнитного поля Земли будет стабильно удерживать свободный магнитный датчик, состоящий из одинаково направленных параллельных магнитов (магнитных стрелок), укрепленных на плоской опоре, в горизонтальной плоскости, касательной к магнитной силовой линии магнитного поля Земли, т.е. параллельно поверхности Земли в точке высоты места, проходящей через горизонтальную плоскость опоры магнитного датчика. Таким образом, в подвижном объекте, плоская опора магнитного датчика будет искусственным истинным неподвижным горизонтом относительно двух взаимно пересекающихся перпендикулярных осей в горизонтальной плоскости в корпусе внешнего сосуда. Т.е. наблюдатель (летчик) определяет положение самолета в пространстве относительно неизменного горизонтального стабильного положения опоры свободного магнитного датчика. Цель разработки - упрощение технологии изготовления прибора, уменьшение производственных издержек и снижение стоимости прибора.The physical basis for the operation of the true horizon indicator is based on the regularity established by the applicant of the Earth's geomagnetic field, which consists in the fact that a free magnetic arrow, made in the form of a straight line segment, is set not only in the plane of the Earth’s magnetic meridian, but also along the tangent to the magnetic field Earth’s field, the resultant magnetic field of the Earth, more precisely its horizontal component H, which dominates the Earth’s surface. (The vertical component Z of the Earth's magnetic field - the inclination has a significant effect on the slope of the magnetic needle only in areas of the Earth's geomagnetic poles with a radius of about 1200 km on the surface). The magnetic field line of the Earth’s magnetic field continuously and smoothly envelopes the Earth’s surface and practically does not change in magnitude in the range of tropospheric heights up to 12,000 meters, therefore, the magnetic force of the Earth’s horizontal magnetic field strength will stably hold a free magnetic sensor, consisting of equally directed parallel magnets (magnetic arrows) ), mounted on a flat support, in a horizontal plane tangent to the magnetic field of the Earth’s magnetic field, i.e. parallel to the Earth’s surface at a point in elevation passing through the horizontal plane of the support of the magnetic sensor. Thus, in a moving object, the flat support of the magnetic sensor will be an artificial true stationary horizon relative to two mutually intersecting perpendicular axes in a horizontal plane in the body of the external vessel. Those. the observer (pilot) determines the position of the aircraft in space relative to the constant horizontal stable position of the support of the free magnetic sensor. The development goal is to simplify the manufacturing technology of the device, reduce production costs and reduce the cost of the device.

Поставленная цель достигается тем, что внутренний сосуд заполнен воздухом, в нем плоская опора с магнитным датчиком установлена в горизонтальной диаметральной плоскости, по оси которой размещен грузик, скрепленный с нижней частью шарового сосуда, по внешней диаметральной окружности его, совпадающей с плоскостью опоры магнитного датчика, нанесена линия ярко-красного цвета толщиной 1,0-2,0 мм, а внешний герметичный шаровой сосуд имеет технологическое отверстие порядка 1,5 мм, снабжен по горизонтальной диаметральной окружности линией белого цвета толщиной 2,0-3,5 мм, а в качестве поддерживающей среды для внутреннего сосуда применен этиловый спирт или лигроин, причем во внешнем сосуде имеется пузырек воздуха.This goal is achieved by the fact that the inner vessel is filled with air, in it a flat support with a magnetic sensor is installed in a horizontal diametrical plane, the axis of which is placed a weight fastened to the lower part of the ball vessel, on its outer diametrical circle, coinciding with the plane of the support of the magnetic sensor, a bright red line with a thickness of 1.0-2.0 mm is drawn, and the external sealed ball vessel has a technological hole of about 1.5 mm, is equipped with a white line along the horizontal diametrical circle colors with a thickness of 2.0-3.5 mm, and ethanol or naphtha was used as a supporting medium for the inner vessel, and there is an air bubble in the outer vessel.

На представленных иллюстрациях показано.The illustrations shown are shown.

Фиг.1. Внешний вид лицевой части индикатора истинного горизонта, вид по направлению полета.Figure 1. Appearance of the front of the indicator of the true horizon, view in the direction of flight.

Фиг.2. Индикатор истинного горизонта, вид сверху, разрез по горизонтальной диаметральной плоскости.Figure 2. True horizon indicator, top view, section along the horizontal diametrical plane.

Фиг.3. Индикатор истинного горизонта, вид сбоку, разрез по вертикальной продольной плоскости.Figure 3. True horizon indicator, side view, section along the vertical longitudinal plane.

Фиг.4. Схема устройства модифицированного индикатора истинного горизонта.Figure 4. Scheme of the device of the modified true horizon indicator.

Фиг.5. Взаимное расположение элементов индикации, индикатора истинного горизонта, при горизонтальном полете.Figure 5. The relative position of the display elements, the indicator of the true horizon, with horizontal flight.

Позиции на чертежах.Positions in the drawings.

1. - внутренний сосуд.1. - the inner vessel.

2. - верхняя полусфера внутреннего сосуда.2. - the upper hemisphere of the inner vessel.

3. - нижняя полусфера внутреннего сосуда.3. - lower hemisphere of the inner vessel.

4. - шкала углов тангажа.4. - pitch angle scale.

5. - величины углов пикирования.5. - values of diving angles.

6. - величины углов кабрирования.6. - the values of the angles of the pitching.

7. - перегородка, опора магнитного датчика.7. - partition, support of the magnetic sensor.

8. - магнитный датчик.8. - magnetic sensor.

9. - грузик.9. - a weight.

10. - линия ярко-красного цвета.10. - a line of bright red color.

11. - внешний сосуд.11. - an external vessel.

12. - флянец.12. - a flange.

13. - шкала кренов.13. - roll scale.

14. - линия белого цвета.14. - line of white color.

15. - технологическое отверстие.15. - technological hole.

16. - жидкостная среда.16. - liquid medium.

17. - пузырек воздуха.17. - air bubble.

18. - полуоси.18. - half shafts.

19. - корпус.19. - housing.

20. - коническая передача.20. - bevel gear.

21. - рукоятка.21. - handle.

Устройство и технология изготовления индикатора истинного горизонта. См. фиг.1, 2, 3. Внутренний герметичный шаровой сосуд 1 выполнен из двух шаровых полусфер легкого прочного пластичного немагнитного материала, скрепленных между собой при нормальных атмосферных условиях, причем верхняя полусфера 2 с наружной стороны имеет светло-коричневый цвет, а нижняя полусфера 3 имеет светло-синий цвет, обе полусферы снабжены круговыми линиями шкалы углов тангажа 4 с интервалом 10 угловых градусов, в разрывах этих линий нанесены величины углов пикирования 5 и кабрирования 6. Нижняя полусфера 3 в экваториальной плоскости снабжена горизонтальной плоской перегородкой 7, придающей жесткость внутреннему шаровому сосуду, она же является опорой магнитного датчика 8 - одинаково направленных постоянных магнитов (магнитных стрелок). К внутренней поверхности нижней полусферы 3 по вертикали из центра перегородки опоры магнитного датчика 8 прикреплен грузик 9. Обе полусферы, при нормальных атмосферных условиях, совмещают по экваториальной плоскости перегородки 7 и герметично соединяют между собой. На готовый внутренний сосуд 1 по диаметральной горизонтальной окружности, совпадающей с плоскостью перегородки 7 опоры магнитного датчика 8, с внешней стороны нанесена линия 10 ярко-красного цвета толщиной 1,0-2,0 мм. Масса готового внутреннего сосуда 1 должна быть равна, или несколько меньше, выталкивающей силы вытесненной жидкостной среды 16 внешнего сосуда 11. Внутренний диаметр внешнего шарового сосуда 11 больше внешнего диаметра внутреннего шарового сосуда 1 ориентировочно на 3-8 мм. Внешний шаровой сосуд 11, являющийся одновременно корпусом прибора, выполнен из двух полусфер прозрачного прочного пластичного немагнитного материала, например, органического стекла, снабженных по диаметральной плоскости флянцами 12. Одна из полусфер (лицевая) с наружной стороны снабжена по флянцу 12 шкалой кренов 13, а с внутренней стороны по диаметральной горизонтальной плоскости, перпендикулярной плоскости флянцев 12, снабжена линией 14 белого цвета, толщиной порядка 2,0-3,5 мм, другая полусфера в верхней части имеет технологическое отверстие 15 диаметром порядка 1,5 мм и снабжена узлом крепления к конструкции самолета (на фигуре не показан).The device and manufacturing technology of the true horizon indicator. See Figs. 1, 2, 3. The inner sealed ball vessel 1 is made of two ball hemispheres of lightweight strong plastic non-magnetic material bonded together under normal atmospheric conditions, the upper hemisphere 2 on the outside having a light brown color and the lower hemisphere 3 has a light blue color, both hemispheres are provided with circular lines of the pitch angle scale 4 with an interval of 10 angular degrees, in the breaks of these lines are the values of the diving angles 5 and the pitching 6. The lower hemisphere 3 in the equatorial plane of sleep It is bent by a horizontal flat partition 7, which gives rigidity to the inner ball vessel, and it is also a support of the magnetic sensor 8 — identically directed permanent magnets (magnetic arrows). A weight 9 is attached vertically to the inner surface of the lower hemisphere 3 vertically from the center of the partition wall of the support of the magnetic sensor 8. Both hemispheres, under normal atmospheric conditions, are aligned along the equatorial plane of the partition 7 and hermetically connected to each other. On the finished inner vessel 1 along a diametrical horizontal circle coinciding with the plane of the partition 7 of the support of the magnetic sensor 8, a bright red line 10 with a thickness of 1.0-2.0 mm is applied on the outside. The mass of the finished inner vessel 1 should be equal to, or slightly less, the buoyancy force of the displaced fluid 16 of the outer vessel 11. The inner diameter of the outer ball vessel 11 is larger than the outer diameter of the inner ball vessel 1 by 3-8 mm. The outer ball vessel 11, which is also the body of the device, is made of two hemispheres of a transparent strong plastic non-magnetic material, for example, organic glass, equipped with flanges 12 along the diametrical plane. One of the hemispheres (front) is provided on the outside with a roll scale 13, and on the inside, along a diametrical horizontal plane perpendicular to the plane of the gloss 12, it is provided with a white line 14, a thickness of the order of 2.0-3.5 mm, the other hemisphere in the upper part has a technological hole e 15 with a diameter of the order of 1.5 mm and is equipped with a mount to the aircraft structure (not shown in the figure).

В одну из полусфер помещают внутренний шаровой сосуд 1, совмещают ее с другой полусферой и герметично и прочно соединяют их флянцы 12, через технологическое отверстие 15 заполняют оставшийся внутренний объем внешнего сосуда жидкостной средой 16, например, этиловым спиртом или лигроином, оставляя пузырек воздуха 17, который необходим для объемной компенсации жидкостной среды в эксплуатационном интервале температур от -60 до +50 град.C, после чего технологическое отверстие 15 надежно закрывают. Жидкостная среда 16 толщиной слоя порядка 1-3 мм равномерно распределяется между внутренним и внешним сосудами.The inner ball vessel 1 is placed in one of the hemispheres, combined with the other hemisphere, and their flanges 12 are tightly and firmly connected; through the technological hole 15, the remaining internal volume of the external vessel is filled with liquid medium 16, for example, ethyl alcohol or naphtha, leaving an air bubble 17, which is necessary for volumetric compensation of the liquid medium in the operating temperature range from -60 to +50 degrees C, after which the technological hole 15 is reliably closed. The liquid medium 16 with a layer thickness of the order of 1-3 mm is evenly distributed between the inner and outer vessels.

Внутренний сосуд 1 должен находиться во внешнем сосуде 11 во взвешенном свободном состоянии. Линия 10 ярко-красного цвета должна занимать среднее положение за линией 14 белого цвета и не должна быть видна. См. фиг.5.The inner vessel 1 must be in the outer vessel 11 in a suspended free state. Line 10 of bright red should be in the middle position behind line 14 of white and should not be visible. See FIG. 5.

В паспорте прибора делают следующую запись, например: «Горизонтальное положение объекта с точностью 0-1 угл. град, по тангажу и крену соответствует 55 град С.Ш. 37 град В.Д.». Это означает, что если линия 10 ярко-красного цвета совпадает с линией 14 белого цвета и к тому же полностью закрыта линей 14 белого цвета, то объект (самолет) имеет положение в пространстве в интервале углов 0÷1 угл. град, по тангажу и крену, относительно естественного горизонта, т.е. горизонтально поверхности земли в географической точке 55 град С.Ш. и 37 град В.Д., т.е. в месте изготовления индикатора истинного горизонта. Это означает, что точность соответствует данной географической местности, это указание необходимо для грамотного применения прибора.The following record is made in the instrument passport, for example: “The horizontal position of the object with an accuracy of 0-1 ang. hail, pitch and roll corresponds to 55 hail S.Sh. 37th Grade V.D. ” This means that if the line 10 of bright red color coincides with the line 14 of white color and also completely closed the line 14 of white color, then the object (plane) has a position in space in the range of angles 0 ÷ 1 angle. hail, pitch and roll, relative to the natural horizon, i.e. horizontally of the earth’s surface at a geographical point 55 degrees S.Sh. and 37 degrees V.D., i.e. at the place of manufacture of the true horizon indicator. This means that the accuracy corresponds to a given geographical area, this indication is necessary for the proper use of the device.

Для абсолютного большинства воздушных трасс Восточного полушария Земли, в интервале географических широт приблизительно от 45 до 80 град Северного полушария Земли, индикатор истинного горизонта будет обеспечивать истинную, достаточно точную (+, -2,5 угл. град, при лицевой части индикатора истинного горизонта 80-100 мм) и удобную для визуальной оценки индикацию пространственного положения самолета, в любой момент полета от разбега до пробега. без прикасания к нему.For the vast majority of air routes in the Eastern Hemisphere of the Earth, in the range of geographical latitudes from approximately 45 to 80 degrees of the Northern Hemisphere of the Earth, the true horizon indicator will provide true, fairly accurate (+, -2.5 angular degrees, with the front of the true horizon indicator 80 -100 mm) and an indication of the spatial position of the aircraft, convenient for visual assessment, at any moment of flight from take-off to run. without touching it.

Однако для протяженных полетов в меридиональном направлении, из Северного полушария в Южное, например, из Мурманска в Антарктиду, а также для воздушных трасс Западного полушария Земли, особенно в высоких широтах в Северном полушарии Земли, ошибки индикатора истинного горизонта могут быть заметными в связи с изменениями величины горизонтальной составляющей равнодействующей магнитного поля Земли и близости Северного геомагнитного полюса Земли (островная территория Канады). Для компенсации этих ошибок и удобства пользования предусмотрена модификация индикатора истинного горизонта, представленная на фиг.4. В ней задняя полусфера внешнего сосуда 11 лишена узла крепления к конструкции самолета, индикатор истинного горизонта снабжен полуосями 18, в горизонтальной плоскости, по центру внутреннего сосуда перпендикулярно продольной оси, которыми он закреплен в корпусе 19. Угловое положение внешнего сосуда 11 по тангажу можно изменять вручную в полуосях 18, посредством конической зубчатой передачи 20 рукояткой 21, при этом люфт внешнего сосуда 11 не допускается. Корпус 19 снабжен узлом крепления к конструкции самолета.However, for extended flights in the meridional direction, from the Northern Hemisphere to the Southern, for example, from Murmansk to Antarctica, as well as for air routes of the Western Hemisphere of the Earth, especially at high latitudes in the Northern Hemisphere of the Earth, errors in the true horizon indicator may be noticeable due to changes the horizontal component of the resultant magnetic field of the Earth and the proximity of the North geomagnetic pole of the Earth (island territory of Canada). To compensate for these errors and ease of use, a modification of the true horizon indicator is provided, as shown in FIG. 4. In it, the rear hemisphere of the outer vessel 11 is deprived of the attachment point to the aircraft structure; the true horizon indicator is equipped with half shafts 18 in the horizontal plane, in the center of the inner vessel perpendicular to the longitudinal axis, with which it is fixed in the housing 19. The angular position of the outer vessel 11 in pitch can be changed manually in the semiaxes 18, by means of a bevel gear 20 by the handle 21, while the backlash of the external vessel 11 is not allowed. The housing 19 is equipped with a mount to the aircraft structure.

Установка индикатора истинного горизонта на самолет. Индикатор истинного горизонта относится к т.н. несъемному оборудованию самолета. Прибор не требует периодических проверок и его технический ресурс устанавливают равным или кратным межремонтному ресурсу планера самолета, после чего его утилизируют ввиду неремонтопригодности и дешевизны.Setting the true horizon indicator on the plane. The true horizon indicator refers to the so-called fixed aircraft equipment. The device does not require periodic inspections and its technical resource is set equal to or a multiple of the overhaul life of an airplane glider, after which it is disposed of due to unrepairability and low cost.

Индикатор истинного горизонта устанавливают сверху средней части лобового стекла кабины, при этом надо добиться минимального влияния на него электрических и магнитных полей от всего работающего оборудования самолета. Кроме того, самолет должен находиться на горизонтальной площадке, давление во всех шинах шасси должно быть нормальное, величина центровки самолета должна соответствовать средней величине эксплуатационного интервала центровок САХ для данного типа самолета. Статический покой. При выполнении всех вышеперечисленных условий индикатор истинного горизонта надежно прикрепляют к конструкции планера самолета, так, чтобы линия 10 ярко-красного цвета была в середине линии 14 белого цвета и полностью закрыта (фиг.5, «A»). Указанное взаимное расположение линии 10 ярко-красного цвета и линии 14 белого цвета соответствует тому, что самолет находится в горизонте, т.е. конструкция планера самолета параллельна поверхности земли (горизонтальной площадке, на которой он находится), что и требуется от индикатора истинного горизонта.The true horizon indicator is set on top of the middle part of the cockpit windshield, while minimizing the impact of electric and magnetic fields on it from all the working equipment of the aircraft. In addition, the aircraft should be on a horizontal platform, the pressure in all tires of the landing gear should be normal, the centering of the aircraft should correspond to the average value of the operational interval of the alignment of the MAR for this type of aircraft. Static peace. When all of the above conditions are met, the true horizon indicator is securely attached to the structure of the airplane glider, so that line 10 of bright red color is in the middle of line 14 of white color and is completely closed (Fig. 5, “A”). The indicated mutual arrangement of line 10 of bright red color and line 14 of white color corresponds to the fact that the plane is in the horizon, i.e. the design of the airframe is parallel to the surface of the earth (the horizontal platform on which it is located), which is what is required from the true horizon indicator.

Работа прибора. Магнитный датчик 8, скрепленный перегородкой 7 с внутренним свободным шаровым сосудом 1, будет устанавливаться и стабильно неподвижно удерживаться горизонтальной составляющей Н магнитного поля Земли независимо от величины скорости и эволюции в пространстве внешнего сосуда 11 (самолета). Грузик 9 придает внутреннему сосуду 1 необходимую остойчивость, чем достигается однозначность определения углов. Жидкостная среда 16 является не только поддерживающей, но и смазывающей средой между сосудами, а малый объем жидкости и малое ее количество (масса) не позволяют проявляться т.н. увлечению, присущему жидкостным приборам, что положительно влияет на стабильность индикации.The operation of the device. A magnetic sensor 8, fastened by a partition 7 with an internal free spherical vessel 1, will be installed and stably motionlessly held by the horizontal component H of the Earth’s magnetic field regardless of the magnitude of the speed and evolution in space of the external vessel 11 (aircraft). The weight 9 gives the inner vessel 1 the necessary stability, thereby achieving the uniqueness of determining the angles. The liquid medium 16 is not only a supporting, but also a lubricating medium between the vessels, and a small volume of liquid and its small amount (mass) do not allow the so-called manifestation. enthusiasm inherent in liquid devices, which positively affects the stability of the display.

Индикатор истинного горизонта позволяет немедленно, в любой момент полета (от отрыва от ВПП до касания ВПП), дать летчику достоверную информацию о положении земли, относительно произвольного положения самолета в пространстве. Неподвижная, в любой момент полета, линия ярко-красного цвета 10 - это поверхность земли, поэтому прибор имеет индикацию «ВИД С САМОЛЕТА НА ЗЕМЛЮ», что удобно для летчика, т.к. ему легче и привычнее «перенести» взгляд с индикатора истинного горизонта на землю или в то место, где должна быть земля (при «слепом» полете), что особенно важно в экстремальной ситуации.The true horizon indicator allows you to immediately, at any time during the flight (from separation from the runway to the touch of the runway), give the pilot reliable information about the position of the earth, relative to the arbitrary position of the aircraft in space. Fixed, at any moment of flight, the line of bright red color 10 is the surface of the earth, therefore the device has an indication “VIEW FROM THE PLANE TO THE EARTH”, which is convenient for the pilot, because it is easier and more habitual for him to “shift” his gaze from the indicator of the true horizon to the earth or to the place where the earth should be (with a “blind” flight), which is especially important in an extreme situation.

Равномерный горизонтальный прямолинейный установившийся полет в спокойной атмосфере можно рассматривать как динамический покой, в этом случае для большинства воздушных трасс Восточного полушария Земли в диапазоне широт Северного полушария Земли ориентировочно 55÷15-20 град, широкая линия 14 белого цвета будет закрывать тонкую линию 10 ярко-красного цвета, это значит, что самолет находится «в горизонте».A uniform horizontal straight steady flight in a calm atmosphere can be considered as dynamic rest, in this case for most of the air routes of the Eastern hemisphere of the Earth in the latitude range of the Northern hemisphere of the Earth approximately 55 ÷ 15-20 degrees, a wide line 14 of white color will cover a thin line 10 brightly red, this means that the plane is "in the horizon."

При переходном режиме полета, только тангаж (пикирование или кабрирование), линия 14 белого цвета будет располагаться параллельно линии 10 ярко-красного цвета, выше или ниже.In the transition mode of flight, only pitch (dive or pitching), the white line 14 will be parallel to the bright red line 10, higher or lower.

При координированном полете, только крен (левый или правый), линия 14 белого цвета будет пересекать линию 10 ярко-красного цвета в центре.In a coordinated flight, only the roll (left or right), the white line 14 will cross the bright red line 10 in the center.

При выполнении виражей с набором высоты или снижением, линия 14 белого цвета будет располагаться выше или ниже линии 10 ярко-красного цвета и находиться под углом к ней.When performing turns with climb or decrease, the white line 14 will be located above or below the bright red line 10 and be at an angle to it.

Индикатор истинного горизонта является, по существу, независим контролером бортовой системы автоматического управления (САУ), ее независимой обратной связью. Линия 14 белого цвета повторяет эволюции самолета, заданные САУ.The true horizon indicator is essentially an independent controller of the on-board automatic control system (ACS), its independent feedback. White line 14 repeats the evolution of the aircraft given by self-propelled guns.

Если ночью, в сложных метеоусловиях, при прохождении многослойной облачности, летчик не видит линии 10 ярко-красного цвета, значит на борту все хорошо, а при выполнении эволюции в этих условиях, летчик не допускает больших рассогласований линии белого цвета 14, относительно линии 10 ярко-красного цвета.If at night, in difficult weather conditions, when passing through a multi-layer cloud, the pilot does not see the line 10 of bright red color, then everything is fine on board, and when performing evolution under these conditions, the pilot does not allow large discrepancies of the white line 14, relative to line 10, bright -of red color.

Выдерживание (считывание) углов по тангажу и крену по индикатору истинного горизонта выполняют редко, как правило, только в экстремальной ситуации, например, при отказе гироскопических приборов при взлете в наборе высоты с креном ночью в тумане, чтобы не допустить выхода самолета на закритические углы полета.Sustaining (reading) the pitch and roll angles by the true horizon indicator is rarely performed, as a rule, only in an extreme situation, for example, when gyroscopic devices fail during take-off during a climb with a roll at night in fog to prevent the aircraft from reaching supercritical flight angles .

Достигаемая эффективность.Achievable effectiveness.

1. Создан новый пилотажный прибор, имеющий существенные преимущества по многим характеристикам по сравнению с применяемыми гироскопическими приборами авиагоризонтами и гировертикалями, а именно:1. A new aerobatic instrument has been created, which has significant advantages in many characteristics compared to the gyroscopic instruments and gyroscopes and gyro-verticals used, namely:

- в надежности.- in reliability.

- автономности.- autonomy.

- в отсутствии специального электроснабжения.- in the absence of special power supply.

- в постоянстве действия.- in constancy of action.

- в простоте пользования в полете.- in ease of use in flight.

- в отсутствии органов управления.- in the absence of controls.

- в простоте технической эксплуатации.- in the simplicity of technical operation.

- не требующего периодического технического обслуживания.- not requiring periodic maintenance.

- имеющего больший технический ресурс.- having a greater technical resource.

- в простоте производства и оснастки.- in the simplicity of production and equipment.

- в стоимости прибора, и др. характеристикам.- in the cost of the device, and other characteristics.

2. Летчик имеет возможность в любой момент полета наверняка знать: где находится земля. Степень доверия летчика к индикатору истинного горизонта значительно больше, чем к гироскопическим приборам гировертикалям и авиагоризонтам.2. The pilot has the opportunity at any time during the flight to know for sure: where is the land. The degree of confidence of the pilot in the indicator of the true horizon is much greater than in gyroscopic instruments and gyro-verticals and horizons.

3. В случае возникновения экстремальной ситуации в полете (отказ двигателей, пожар, выход из строя электроснабжения и др.), повлекшей выход из строя всех авиагоризонтов, при выполнении полета в сложных метеоусловиях, то индикатор истинного горизонта позволяет пилотировать самолет в штурвальном режиме (без автопилота и САУ) на вынужденную посадку, запасной аэродром или в пункт назначения с благополучным завершением полета.3. In the event of an emergency in flight (engine failure, fire, failure of power supply, etc.), which caused the failure of all the horizon, when flying in difficult weather conditions, the true horizon indicator allows you to pilot the plane in helm mode (without autopilot and self-propelled guns) to an emergency landing, alternate aerodrome or to the destination with a successful completion of the flight.

4. Существенно повышается безопасность полетов, что особенно важно для гражданской авиации.4. Significantly increases flight safety, which is especially important for civil aviation.

5. Возникает возможность снизить стоимость штатного оборудования самолета за счет исключения ряда оборудования, например, для самолета первого класса: третьей резервной гировертикали, ее вторичного источника специального электроснабжения, выключателя коррекции коммутирующей, защитной арматуры, электрокоммуникаций и разъемов; резервного авиагоризонта с тем же оборудованием. А это: исключение полетной массы самолета на 100-200 кг, увеличение емкости аккумулятора, увеличение места в технических отсеках самолета, упрощение трудоемкого и длительного технического обслуживания оборудования, а в итоге уменьшение издержек эксплуатации самолета.5. There is an opportunity to reduce the cost of the standard equipment of the aircraft by eliminating a number of equipment, for example, for a first-class aircraft: third backup gyro-vertical, its secondary source of special power supply, switch for correction of switching, protective fittings, electrical communications and connectors; backup horizon with the same equipment. And this: the exclusion of the flight weight of the aircraft by 100-200 kg, an increase in the battery capacity, an increase in space in the technical compartments of the aircraft, simplification of labor-intensive and lengthy maintenance of equipment, and, as a result, reduction in aircraft operating costs.

Claims (1)

Индикатор истинного горизонта, содержащий два шаровых герметичных сосуда, размещенных один в другом, между которыми находится поддерживающая среда, где внутренний сосуд снабжен магнитным датчиком, состоящим из одинаковонаправленных постоянных магнитов, установленных на плоской опоре, скрепленной с сосудом, снабжен элементами индикации по углам тангажа и находится во взвешенном состоянии во внешнем сосуде, который жестко скреплен с планером самолета, выполнен прозрачным, снабжен шкалой кренов, отличающийся тем, что внутренний сосуд заполнен воздухом, в нем плоская опора с магнитным датчиком установлена в горизонтальной диаметральной плоскости, по оси которой размещен грузик, скрепленный с нижней частью шарового сосуда, по внешней диаметральной окружности его, совпадающей с плоскостью опоры магнитного датчика, нанесена линия ярко-красного цвета толщиной 1,0-2,0 мм, а внешний герметичный шаровой сосуд имеет технологическое отверстие диаметра порядка 1,5 мм, снабжен по горизонтальной диаметральной окружности линией белого цвета толщиной порядка 2,0-3,5 мм, а в качестве поддерживающей среды для внутреннего сосуда применен этиловый спирт или лигроин, причем во внешнем сосуде оставлен пузырек воздуха. The true horizon indicator, containing two sealed ball vessels placed one inside the other, between which there is a supporting medium, where the inner vessel is equipped with a magnetic sensor, consisting of unidirectional permanent magnets mounted on a flat support fixed to the vessel, equipped with indication elements at pitch angles and is in suspension in the outer vessel, which is rigidly attached to the glider of the aircraft, made transparent, equipped with a roll scale, characterized in that the inner vessel for filled with air, in it a flat support with a magnetic sensor is installed in a horizontal diametrical plane, the axis of which is a weight fastened to the bottom of the ball vessel, along its outer diametrical circle, coinciding with the support plane of the magnetic sensor, a bright red line is drawn with a thickness of 1 , 0-2.0 mm, and the external sealed ball vessel has a technological hole with a diameter of about 1.5 mm, is equipped along a horizontal diametrical circle with a white line with a thickness of about 2.0-3.5 mm, and as a support alive environment for internal vessel used ethanol or ligroin, wherein in the outer vessel by a bubble of air.
RU2013142545/28A 2013-09-18 2013-09-18 True horizon indicator RU2539809C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013142545/28A RU2539809C1 (en) 2013-09-18 2013-09-18 True horizon indicator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013142545/28A RU2539809C1 (en) 2013-09-18 2013-09-18 True horizon indicator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2539809C1 true RU2539809C1 (en) 2015-01-27

Family

ID=53286650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013142545/28A RU2539809C1 (en) 2013-09-18 2013-09-18 True horizon indicator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2539809C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1719889A1 (en) * 1990-01-31 1992-03-15 Институт машиноведения Уральского отделения АН СССР Horizon indicator
RU2207514C1 (en) * 2002-01-10 2003-06-27 ОАО "Ульяновское конструкторское бюро приборостроения" Flight director
US20070182590A1 (en) * 2006-02-06 2007-08-09 Trutrak Flight Systems Inc. Flight information system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1719889A1 (en) * 1990-01-31 1992-03-15 Институт машиноведения Уральского отделения АН СССР Horizon indicator
RU2207514C1 (en) * 2002-01-10 2003-06-27 ОАО "Ульяновское конструкторское бюро приборостроения" Flight director
US20070182590A1 (en) * 2006-02-06 2007-08-09 Trutrak Flight Systems Inc. Flight information system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nebylov Aerospace Sensors
Funaki et al. Outline of a small unmanned aerial vehicle (Ant-Plane) designed for Antarctic research
RU2647344C2 (en) Take-off and landing display system of the aircraft
Johnston et al. Time and navigation: The untold story of getting from here to there
RU2539809C1 (en) True horizon indicator
US3289475A (en) Blind flight without gyros, methods and instruments
Ng et al. Flight Systems and Control
Nagabhushana Aircraft instrumentation and systems
Safonova et al. Measurements of gondola motion on a stratospheric balloon flight
Neves et al. Centennial 1922–2022: First Transoceanic Flight with Autonomous Aerial Navigation
Chorley Seventy years of flight instruments and displays
US20180148193A1 (en) Visual tool for pilots
US2017900A (en) Combination magnetic compass and level indicator
CN214930680U (en) Flight attitude visual model
Pleter Directions, Azimuths, Horizon
Harris Ground Studies for Pilots: Flight Instruments & Automatic Flight Control Systems
Bradley The History and Development of Aircraft Instruments-1909 to 1919
Pačes et al. A precise altitude difference measurement system for terrain mapping: and application in a ducted-fan powered airplane
Stewart Modern developments in aircraft instruments
Gratton The Meteorological Research Flight and its predecessors and successors
Warner et al. Discussion:“Principles of Long–Distance Air Navigation”(Willson, Robert W., and Hersey, Mayo D., 1923, Trans. ASME, 45, pp. 841–877)
Office of the Chief of Naval Operations All-Weather Flight Manual
Frediani Aerotecnica M&S 100 Years Ago: Air Navigation and Debate Between Airship and Airplane
Moody The pfund sky compass
Williams Air Navigation Systems Chapter I. Astronomical Navigation in the Air 1919–1969