Есть ли у современных самолетов ИНС (инерциальная навигационная система)?

Короткий ответ

В самолетах по-прежнему используются инерциальные навигационные системы, потому что ИНС автономна, для ее работы не требуется никакой внешней поддержки, она предоставляет больше информации и в краткосрочной перспективе является более точной, чем GNSS. Планов по прекращению использования нет.

Наоборот, для некоторых операций требуется INS. Например, B787 не может летать без хотя бы одного сотрудника IRU. См. основной перечень минимального оборудования B787 MMEL , пункт 21-01-01, стр. 182.

Обычным решением для аэронавигации является использование INS, часто обновляемой GNSS для сдерживания дрейфа, при условии, что сигнал GNSS доступен, точен и надежен (профессиональные приемники GNSS могут определить их надежность ).

^{Объединение датчиков GPS/INS, источник}

Подробности

Хотя INS имеет несколько недостатков, а именно время начального выравнивания и дрейф, она также обладает уникальными возможностями:

• ИНС автономна, положение определяется без внешней совместной поддержки.

• Положение INS может обновляться 1000 раз в секунду.

• INS предоставляет информацию о местоположении, как и GNSS, а также ориентацию (отношение), скорость вращения и соответствующие ускорения. В краткосрочной перспективе эти данные очень точны. Например, демпфер рыскания использует мгновенные данные о движении для противодействия крену по-голландски.

• INS обеспечивает направление на истинный север.

С другой стороны, глобальные навигационные спутниковые системы ( ГНСС ):

• В отличие от инерциальных навигационных систем ( ИНС ), их работа зависит от множества факторов, включая космические аппараты, наземные станции, антенны или солнечную активность.

• Сигналы GNSS могут быть заблокированы, изменены или заглушены.

• GNSS обновляется с низкой скоростью (например, один или 10 раз в секунду, то есть с шагом более 20 м для авиалайнера со скоростью 0,85 Маха) из-за сложных вычислений, необходимых для извлечения и обработки слабого радиосигнала GNSS.

• Самая известная GNSS, американская Navstar GPS, представляет собой военную систему, финансируемую и управляемую ВВС США.

• Хотя GPS фактически всегда точен для гражданского использования, следует помнить, что Министерство обороны США не дает на это никаких гарантий. Эксплуатационные характеристики Navstar GPS для службы SPS (гражданская) допускают 72 минуты в день (2σ / 95-й процентиль) с DOP > 3, то есть более 17 м по горизонтали и 37 м по вертикали . В течение этих 72 минут ошибка не ограничена.

В области авиации GNSS и INS все больше и больше связаны с воздушными данными и магнитометрами, что называется слиянием данных и датчиков, позволяющим использовать лучшее из каждой системы, перекрестно проверять результаты и обнаруживать отказ датчиков.

Пример из жизни: Без инерциального датчика в автомобильном «GPS-приемнике» (точнее: навигационной системе с помощью GPS) навигационная система была бы беспомощна на перекрестках с круговым движением. Мгновенная точность приемника GPS, его низкая частота обновления и отсутствие определения ориентации не позволили бы ему правильно определить фактическое положение и ближайший съезд с кольцевой развязки.

Чтобы ответить на конкретный вопрос о 787, да.

Согласно этой статье

Обзор авионики Boeing 787

Rockwell Collins предоставляет систему индикации в кабине экипажа, средства управления пилотом... Система отсчета Земли (инерциальная навигация)....

В более общем смысле почти все крупные летающие объекты (насколько мне известно) все еще имеют ИНС. Это может быть связано с возрастом самолетов, потому что это просто пришло из того времени, когда это было передовым. В более новом случае они все еще используются для перекрестной проверки точности GPS, вы можете найти больше в этом ответе (и опасно близком обмане).

Абсолютно. Как межконтинентальные гражданские самолеты, так и военные самолеты оснащены обновленными твердотельными системами INS, использующими кольцевые лазерные гироскопы для определения местоположения и навигации.

Современные самолеты имеют «инерциальную систему отсчета», которая имеет набор гироскопов и акселерометров и используется для подачи всех систем, которым нужны эти данные.

Положение, скорость его изменения и ускорения (вертикальное ускорение соответствует нагрузке на крыло, поперечное ускорение приближается к боковому скольжению) используются для:

• Индикатор отношения, очевидно.
• Также индикатор курса.
• Защита по тангажу и крену на самолетах, у которых она есть (Aribus, начиная с A320, Boeing, начиная с 777 и некоторых других).
• Автопилот и демпфер рыскания. Высота и курс слишком медленно реагируют на изменения в управляющем сигнале, поэтому для этих режимов также требуется положение и ускорение в качестве промежуточных ориентиров.
• Законы о полетах. На Airbus даже ручное управление выбирает нагрузку на крыло и скорость крена, а фактическое отклонение поверхности управления рассчитывается компьютером, поэтому ему нужны значения нагрузки на крыло (вертикальное ускорение) и значения пространственного положения.

Позиция комплексная. Это означает, что он накапливает ошибку с течением времени. Однако никогда не бывает большой ошибки за короткое время. Он также может обновляться с высокой скоростью, обычно от 100 до 1000 раз в секунду.

С другой стороны, GNSS (например, GPS) не накапливает ошибки, так как не полагается на предыдущее измерение при выполнении следующего, но имеет более низкую скорость обновления, обычно только 1 раз в секунду, и колеблется вокруг фактического положения с переменная ошибка, величина которой может быть оценена лишь в ограниченной степени.

Поэтому объединение двух систем дает некоторые преимущества:

• INS интерполирует положение, обеспечивая более высокую скорость обновления для автопилота, поэтому он может более точно следовать заданному маршруту.
• Поскольку каждая система имеет разные типы ошибок, их перекрестные ссылки обеспечивают более высокую точность, чем любая система по отдельности.
• INS обеспечивает резервный вариант в случае сбоя GNSS (который может дать сбой или потерять точность по внешним причинам). Это особенно важно при выполнении процедур требуемых навигационных характеристик (RNP) . Они находятся в местах с ограниченным просветом местности, таких как узкие долины. Если GNSS дает сбой, INS дает достаточно времени, чтобы безопасно выбраться за пределы местности (и отклониться), прежде чем она накопит слишком много ошибок.