Роль інерційних систем навігації в авіації

Використання інерціальних систем в авіації суттєво підвищило точність навігації, особливо в умовах відсутності наземних радіонавігаційних засобів. Далі коротко опишу принцип роботи інерційних систем та розгляну відмінності між INS (Inertial Navigation System) та IRS (Inertial Reference System), а також їх значення для авіації сьогодення.

Inertial Navigation System (INS)

INS — це попередник сучасних інерціальних систем, який використовувався для автономної навігації літаків, особливо до того як система GPS стала «публічною».

В основі роботи інерційних систем є визначення положення літака відносно початкової точки шляхом вимірювання прискорень, кутових швидкостей та інших параметрів. INS використовує систему механічних гіроскопів і акселерометрів.

Inertial Reference System (IRS)

Сучасні інерціальні системи перейшли від механічних до лазерних або волоконно-оптичних гіроскопів, що підвищило точність і надійність. Такою системою є IRS, що є наступником INS, в основі роботи якої використання лазерних гіроскопів та акселерометрів для визначення положення літака.

Тим не менше, головна відмінність між INS та IRS полягає в тому, що IRS не тільки забезпечує автономну навігацію, але й слугує джерелом даних для інших систем літака.

IRS є важливим для навігації, оскільки в деяких регіонах світу сигнали GPS можуть бути слабкими або недостатньо точними, подекуди присутнє таке явище як GPS Jamming та Spoofing. У таких випадках FMC автоматично перемикається з GPS на IRS для визначення позиції. Система також може використовувати наземні радіонавігаційні засоби, такі як DME та VOR, для підвищення точності, комбінуючи дані з IRS і дальніх навігаційних засобів.

IRS неможливо увімкнути в будь-який момент або будь-де. Система потребує ініціалізації (alignment), яка триває від 5 до 15 хвилин, залежно від широти місця розташування (ближче до екватора — час калібрування менше, коло полюса ж навпаки). Після задання координат на землі, IRS моніторить усі зміни положення літака, залежно від початкових координат.

Основним недоліком INS є накопичення похибки на великих відстанях, тому система потребує регулярної корекції. Якраз тут на допомогу приходять наземні радіонавігаційні засоби та GPS, які буквально коригують IRS.

Наскільки інерціальні системи потрібні сьогодні?

Тривалий час, поки світ більш-менш старався не воювати, ситуація була стабільною, і потреба в IRS все падала, система ставала більш резервною та постійно коригувалась даними GPS.

Однак згодом, особливо після 24.02, в окремих районах GPS стали то глушити, то ще щось (окремо про це в статті про GPS Jamming та Spoofing). Тому наявність повністю автономних систем стала все більш актуальною.

Залежність лише від радіонавігаційних засобів у віддалених районах, особливо над водою або вночі, є ризикованою. GNSS-приймачі можуть вийти з ладу або бути заблокованими, тому наявність на борту незалежних систем, таких як IRS або INS, надає пілотам більшу незалежність і безпеку.

Отож

Попри появу більш сучасних систем, інерціальні системи навігації, такі як INS та IRS, залишаються ключовими елементами бортових навігаційних комплексів сучасних літаків.

Вони забезпечують автономну навігацію, підвищують безпеку польотів і дозволяють пілотам зберігати контроль над літаком навіть у випадку відмови зовнішніх навігаційних засобів.