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领航与导航
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《领航与导航》全套课件,领航与导航,领航,导航,全套,课件
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空中导航第一章绪论第一章绪论?日常生活中的导航问题：?在一个陌生的城市，想找到要去的地方，如果不问路的话，你常采用什么方法?实际上是要解决三个基本问题：定位、定向和确定行进时间。空中导航的概念?定义：使用飞机领航系统，引导飞机沿预定航线从地球表面的一点准确、准时、安全地飞至地球表面另一点的一门应用科学。?思考：要使飞行达到准确、准时、安全的目的，必须解决哪些问题?思考：与日常生活中遇到的导航问题有何共通和不同之处？1.空中导航的三个基本问题?1.定位：?导航的首要和基本问题，是确定应飞航向和飞行时间的基础；?可以采用的定位方法：目视，无线电，区域导航等；?定位后判断偏航，进而修正航向等参量。?2.确定应飞航向：?目的是修正风的影响，使飞机沿着预定的航迹飞行；?要根据飞行高度上风速、风向和预定航迹的关系确定实际应飞航向。?3.确定飞行时间：?目的是准确把握飞行进程，及时修正飞行速度，确保飞机能够准时到达目的地 ；?根据飞行计划的要求，利用航路检查点检查飞机的飞行进程，采取相应的措施消磨和吸收飞行时间。2.领航学研究的基本内容?导航基础理论：飞行时空的基本概念、基本导航元素及其测量、航空地图及其使用、导航定位方法、飞机在空气中的运动规律等；?导航设备设施理论：导航仪表、导航设施的基本工作原理和使用方法等；?导航方法：地标推测导航方法、无线电导航方法和现代区域导航理论；?空中导航的实施：空中导航的地面准备和空中实施的基本程序。3.空中导航的发展史?1)古代传说中的导航：?据说大约在公元前2600年，黄帝部落与蚩尤部落曾经在涿鹿发生大战，由于有指南车的指引，黄帝的军队在大风雨中仍能辨别方向，因此取得了战争的胜利。?2)天文导航（Celestial Navigation)?利用天文罗盘、六分仪等，根据日月星辰的位置关系测定飞机的位置和航向?郑和下西洋：“过洋牵星图” ，“惟观日月升坠，以辨东西，星斗高低、度量远近” 。?欧美早期航海中使用的六分仪天文导航的特点?优点?自主导航，隐蔽性好?抗干扰能力强?不受地域空域限制?设备简单，造价低?缺点?对民用航空而言，容易受到天气的影响?3)地标领航 （Piloting Navigation）?火堆、旗语、地标?要求：要求目视条件好（VIS，Ceiling），飞行前做好充分准备?局限性：严重依赖地理环境、天气状况，飞行时空小?4)推测（罗盘）领航(Dead-Reckonging Navigation)?指南针；计里鼓；14世纪的磁罗盘?1906年前后德国.安休兹博士陀螺罗盘?1909年，俄国什瓦斯基 偏流公式?1910年航空地图?利用地标、结合罗盘及其他基本航行仪表，对照航图，根据飞机当前位置，推测飞机未来位置的领航方法。?飞行时空进一步扩大，但依然受到地理环境、天气状况、基本领航仪表精度及功能的限制。?5)无线电领航（Radio Navigation)?根据无线电的传播特性，利用无线电领航设备进行定向、测距、定位，引导飞机飞行。?精度高；定位时间短，可以连续、适时的定位；能够在昼夜、复杂气象条件或缺少地标的条件现使用，大大扩大了飞行时空。?局限性：地面限制、电磁干扰?20世纪20年代出现，二战时期得到迅猛发展?测向系统：ADF、VOR、 ILS、 MLS（方位角、仰角、距离）?测距系统：DME?测向测距系统：VOR/DME， TACAN?测高系统：RA?测距差系统： OMEGA、LORAN?6)惯性导航INS（Inertial Navigation）?利用惯性元件测量飞机相对于惯性空间的加速度，在给定的初始条件下，利用导航计算机的积分运算，确定飞机的姿态、位置、速度，引导飞机飞行。?完全自主导航；不受气象条件和地面导航设施限制，隐蔽性好；系统校准后短时定位精度高。?定位误差随时间而不断积累，存在积累误差；成本高。?7)卫星导航?通过测量飞机与导航卫星的相关位置来解算领航参数?1957年10月，前苏联成功发射了世界上第一颗人造卫星。?1964年1月，美国海军成功研制出海军卫星导航系统“子午仪（Transit）卫星导航系统”，主要用于核潜艇的导航定位，1967年7月，部分导航电文解密，供民间商业应用，为远洋船舶导航和海上定位服务。?1973年，美国，GPS ?1978年，前苏联GLONASS?欧洲空间局1999年初正式推出Galileo导航卫星系统计划，预计于2008年建成，2010年全面投入民用。?中国的北斗系统，BDS?8)区域导航?惯性导航、卫星导航以及飞行管理计算机系统的不断发展，使得导航手段发生了根本的变化。?飞机无需局限于地面导航设施形成的航线逐台飞行，而是根据飞行管理计算机系统管理来自惯性导航系统、卫星导航系统、或地面导航设施的导航信息，编排更加灵活的短捷的希望航线，计算飞机的航线偏离信息，并通过与自动驾驶耦合，实现自动驾驶，引导飞机沿着最佳的飞行路径飞行，编排更加灵活的短捷的希望航线，计算飞机的航线偏离信息，并通过与自动驾驶耦合，实现自动驾驶，引导飞机沿着最佳的飞行路径飞行，从实践和设备上摆脱了地面导航设施的束缚，这种实施导航的方法称之为区域导航（RNAV：Area Navigation）第二章 地球知识第二章 地球知识主要内容2.1地球与定位地球与定位2.2地球与时间地球与时间2.3地球磁场地球磁场2.4航线航线2.1 地球与定位?1.地球?地球是一个两极稍扁、赤道略鼓的旋转椭球体?椭球的基本元素包括：极半径a，赤道半径b，扁率e=（b-a）/a ?我国从1982年后开始采用IAG1975年推荐的GRS75椭球数据,极半径6356.755km,赤道半径6378.140km,扁率1：298.26。?空中导航实施中为了便于计算通常将地球看作是一个半径6371.001km的正球体返回?上两页中，文字中的b,a和图中的不对应（赤道半径和极半径的表示方法矛盾）大地坐标系的建立?采用统一的坐标系是空中导航的需要采用统一的坐标系是空中导航的需要?世界大地测量坐标系世界大地测量坐标系WGS84（美国国防部制定）（美国国防部制定）a=6378.137km b=6356.752km?推广推广WGS-84坐标系的重要意义：坐标系的重要意义：?RNAV 导航台地理位置精度要求导航台地理位置精度要求?主要机载导航设备均是基于主要机载导航设备均是基于WGS-84坐标系开发的坐标系开发的?全球定位系统全球定位系统GPS的卫星星历数据和定位解都是以的卫星星历数据和定位解都是以1984年建立的世界大地测量坐标系年建立的世界大地测量坐标系WGS84作为坐标框架，目前已被普遍采用于工程测量和导航定位。作为坐标框架，目前已被普遍采用于工程测量和导航定位。1989 年年3 月月3 日，第十三届国际民航组织理事会日，第十三届国际民航组织理事会126 次会议，批准了新航行系统小组第次会议，批准了新航行系统小组第4 次会议关于采用世界地理坐标系（次会议关于采用世界地理坐标系（ WGS84）为国际民用航空未来导航标准坐标系的建议。）为国际民用航空未来导航标准坐标系的建议。20 世纪70年代早期,EUROCONTROL 在建设马斯特里希特高空管制中心，从比利时、德国和荷兰的多雷达信号经过处理后，雷达的轨迹显示出现了差异，经调查是不兼容坐标系统所致。WGS-84有成为全球标准椭球的趋势2.地球的定位?定位方式：?飞机在地球表面有两种定位方式：相对定位和绝对定位?相对定位以显著地标或无线电导航台为参照物，通过飞机和地标或导航台之间的相对位置关系确定飞机的位置。?绝对定位是以地理坐标即经纬网格确定飞机在地球表面上的位置。?地心地心：地球的中心。?极点极点：地球的自转轴与地球的交点，包括南极和北极。?大圆圈大圆圈：通过地心的平面与地球表面的割线。?小圆圈小圆圈：不通过地心的平面与地球表面的割线。?纬线圈纬线圈：与地轴垂直的平面与地球表面的割线。纬线指示东西方向。?赤道赤道：通过地心且与地轴垂直的平面与地球表面的割线。?经线圈：通过地轴的平面与地球表面的割线。?经线经线：经线圈被地轴分为两半，每一半都成为一条经线。经线指示南北方向。2.1 地球基本的点，线，圈：地球基本的点，线，圈：返回2.2地理坐标2.2地理坐标（1） 纬度纬度（LAT：Latitude）1）定义：地球表面上任意一点与地心的连线同赤道面的夹角称为该点的纬度 ，常用表示2）纬度表示方法：(1)）纬度表示方法：(1)N N3957 3957 (2) 3957N(3) N3957(4)LAT N3957(4)LAT N39571.1地球知识地球知识返回（2）经度（LONG：Longitude）（2）经度（LONG：Longitude）1）本初子午线：1）本初子午线：格林威治天文台原址中心的经线为本初子午线，本初子午线以东为东经，以西为西经2）经度经度：某条经线的经度，就是该地方经线平面和其始经线平面的夹角，叫该地方的经度，常用来表示。3）经度表示方法：(1)）经度表示方法：(1)E E1161911619 (2) 1161911619E (3) E116191619 (4)LONG E 11619116191.1地球知识地球知识返回(3)经纬度确定的地理位置经纬度确定的地理位置经线、纬线相互交织，构成了地球表面上的经纬网格，经线和纬线通过经纬度描述其度量值。地球表面上任意一点均有且仅有一条经线和一条纬线通过，因此通过经纬度可以唯一确定地球表面上点的位置。第十章 惯性导航系统第十章 惯性导航系统1 惯性导航系统组成和工作原理惯性导航系统组成和工作原理?1. 惯性导航系统定义惯性导航系统定义?定义：惯性导航系统利用惯性元件（加速度计）测量飞机相对与惯性空间的线运动和角运动参数，在给定的初始条件下，通过导航计算机的积分运算，确定飞机的姿态、方位、速度、位置，引导飞机沿区域导航航路飞行的领航系统。?优点：完全自主式的导航系统；系统校准后短时定位精度高。?缺点：存在积累误差，随时间定位精度逐渐降低。?2.分类分类：?平台式惯性导航系统（平台式惯性导航系统（水平导航）?加速度计和陀螺仪安装在12个三轴陀螺稳定平台上的惯性导航系统。?陀螺稳定平台?捷联式惯性导航系统捷联式惯性导航系统（水平导航和垂直导航）?将陀螺和加速度计直接固联于机体上的惯性导航系统。?数学平台3.惯性导航系统组成惯性导航系统组成功能：测定导航/姿态参数位置、地速、航迹角、偏航角、偏航距离以及俯仰角、倾斜角和航向等制导?组成组成?惯性导航组件INU完成导航参数的测量和计算?方式选择组件MSU选择系统的工作状态?控制显示组件CDU初始数值得引入、导航数据显示、告警等?备用电池组件BUALIGNALIGNDC FAILFAULTON DCON DCDC FAILFAULT4. 惯导的基本原理(一) 平台工作原理平台工作原理陀螺稳定平台是利用陀螺的稳定性和进动性直接或间接地使某一物体对地球或惯性空间保持给定位置或按照给定规律改变起始位置的一种陀螺装置（二）导航参数测量原理（二）导航参数测量原理?飞机位置计算原理?地速和航迹角SNEWEWSNtEWEWtSNSNGSGSTTKSGGSGSdtaGSdtaGS=+=tan2200? 位置dtGSYdtGSXtEWtSN=00+=+=tEWtSNdtRGSdtRGS0000sec（三）姿态参数测量原理（三）姿态参数测量原理?惯性导航组件中的陀螺仪确定导航坐标系，当飞机俯仰、倾斜或改变航向时，通过比较机体坐标系和导航坐标系，就可以得出俯仰角、倾斜角和航向5. 惯性导航系统的输入输出惯性导航系统的输入输出?导航参数导航参数：位置、地速、航迹角、偏航角、偏航距离、风向、风速等，通过显示器显示给飞行员或送到其他系统，比如水平状态指示器HSI，姿态指引仪ADI，无线电距离磁指示器RDMI ?飞机姿态参数飞机姿态参数：俯仰角、倾斜角和航向等,送到PFD（Primary Flight Display）、ND(NavigationDisplay)、PFD、ADI等供飞行员参考，送到自动驾驶系统，供飞管自动驾驶系统对飞行进行控制。?6. 惯导系统的精度及特点惯导系统的精度及特点?惯导系统精度：漂移误差0.001度/秒?惯导系统特点：?（1）自主式导航系统，全球、全天候导航?（2）系统校准后短时定位精度高?（3）体积小，精度高，操作简便，可与航道HSI,FDS交连直观显示飞机位置和飞行姿态。返回返回2 惯性导航系统操作程序惯性导航系统操作程序?飞行前?惯性导航系统的自校准?引入现在飞机位置（经纬度），对飞机进行校准?要求：校准过程中不能开车，移动。校准完成后不能断开惯性导航系统电源。?引进航路导航计划（9个航路点）?依次引进航路点的经纬度坐标，人工编排飞行计划。?人工输入VOR/TAC台站的数据（9个）?经纬度坐标?频率?标高?磁差?检查航线数据?为防止编排的航线计划出错，可以使用遥控功能检查航线距离、待飞时间和航线角?飞行中工作在导航（NAV）方式，引导飞机沿预定航线飞行，向A/P、ADI输入飞机的俯仰、倾斜姿态和平台航向。当飞机失去导航能力或不再需要惯性导航系统提供数据时，可以使用ATT REF方式为飞机提供姿态参数。?滑行：监控真航迹角和滑行速度。?离场入航：选择起始航段?飞机沿预定航线飞行中，在航路点可以利用惯导系统自动转换航段，也可以人工转换航段。?为扰飞雷雨或强顶风区，可以利用惯导修改飞行计划?位置更新：随着飞行时间的增长，惯性导航将产生积累误差，每隔23小时需要通过引入检查点进行一次位置更新?VOR/DME?有精确坐标的位置点（NDB台、机场上空、显著地标等）?航站区域飞行：截获ILS前，可根据选定的电台提供非精密导航操作。?惯导的其他功能?顺逆风显示?平行航线飞行?距离现在航迹400nm的范围内，利用惯性导航系统可以执行平行偏离原航线飞行。使用自动驾驶仪时，飞机自动转向偏离航线的平行航迹上。?检查飞行中的航线数据?单独提供姿态基准信号第十三章 区域导航（第十三章 区域导航（RNAV：Area Navigation）?区域导航概述?VOR/DME，DME/DME区域导航?INS/IRS区域导航?GNSS区域导航?FMS(综合区域导航）1 区域导航概述区域导航概述?区域导航概念?区域导航是一种导航方式，它使航空器在台基导航设备信号的覆盖范围内，或在机载自主导航设备的能力范围内，或在两者的配合下，沿任意希望的路径飞行。?导航方式：导航方法，同时涉及航路及空域结构?台基导航设备：VOR、DME、GNSS?机载自主导航设备：INS、IRS?任意希望的路径（定位方法）：?航路点（waypoint，地理坐标）?航线坐标（飞机相对与计划飞行航线的位置）区域导航与传统导航的对比分析绝对法：地理坐标（飞机在地球上的绝对位置）相对法：相对与电台定位RNAV按照飞行计划转换到航线坐标，计算出向前方航路点的已飞距离或待飞距离及航迹偏离；所有计算在大圆航线上计算在地图投影平面上计算导航计算区域导航传统导航项目导航传感器RNAV计算机（包括导航数据库）无线电导航接收机机载设备VOR/DME 、DME/DME、INS/IRS、GNSSNDB、VOR、DME导航设施航路点脱离电台台址而自行定义的任何地理位置点电台逐台飞行航路结构?区域导航精度要求?RNP (Required Navigation Performance)：对于在规定的空域内运行所需要的导航性能的描述。RNP类型根据航空器至少由95的时间内预计能达到的导航性能精度的数值来确定。?基本RNAV?航迹跟踪精度：RNP4?航道宽度：10NM?对应的导航设备：公布距离小于100NM以内的VOR/VOR或VOR/DME台网?精密RNAV?RNP1?航道宽度：4NM?对应的导航设备：GNSS、INS?区域导航航路?固定航路?在该区域内永久的区域导航航路，只能由具备区域导航能力的飞机做RNAV运行。如L888航路，三亚飞行责任区RNP10航路，京沪平行航路?偶然航路?在该区域内公布的短期性RNAV航路?随机航路?非公布航路，在指定的随机RNAV区域内由飞行计划自行确定的航路?终端区（航站）航路?RNAV标准进场航线?RNAV进近程序?RNAV标准离场航线?RNAV等待程序?天津/滨海（2003年2月试飞，2004年2月19日生效）?北京/首都（2003年7月试飞，2006年使用）?拉萨/贡嘎（RNP进近2005.4.25）2 区域导航的基本工作原理区域导航的基本工作原理?基本原理:导航计算机单元?选定和编排飞行计划?修改飞行计划?计算大圆航线期望航迹?在地理坐标上定位?导航计算，输出导航参数VOR/DMEDME/DMEGNSS/INSTASALTMH飞行数据存储单元自动数据输入单元控制显示单元普通仪表电子移动式航图显示导航数据空中数据?1 输入数据 输入数据?导航数据库?硬数据硬数据（导航台的位置、标高、频率等）?关于航路点的软数据软数据?实时数据实时数据，从导航设备如GPS接收机、INS等来的实时导航数据；从空中传感器来的大气数据、空速、磁航向等实时数据；飞行中修改的飞行计划数据?导航计算机在完成导航计算的过程中，需要用到导航数据库的数据。2.导航计算导航计算导航计算机在接收到各个传感器传来的定位信息后，进行逻辑判断和算法优化，得出飞机准确的位置，然后与计划航线数据进行比较，计算出导航参数，如应飞航向、预达时刻、已飞/未飞距离、偏航距离、地速、航迹角、偏航角等。3.输出数据且制导输出数据且制导制导制导：导引和控制飞行器按一定规律飞向目标或预定轨道的技术和方法。飞机制导包括对起飞、爬升、巡航、下降及进近着陆全过程实施自动控制，使到达机场时间的误差仅为几秒，极大减少了飞行员的工作负荷2.2 地球与时间本节主要内容本节主要内容:时间与时刻的含义日界线日出、日没和天亮、天黑时刻时间的测量时间与时刻的含义日界线日出、日没和天亮、天黑时刻时间的测量1.时间与时刻时间与时刻(一一)时间的含义时间的含义时刻时刻：航空把事件发生的瞬间称为时刻。起飞时刻、落地时刻、预计到达下一定位点、报告点、检查点的时刻、航班时刻表。如：飞机起飞时刻为10时45分(10:45或1045)时间时间：两时刻之间的间隔称为时间。飞行实耗时间、续航时间。如：飞机从北京到上海飞行时间是1小时33分(01:33或1.33)返回1218(二)时间的量度(二)时间的量度1、时间的基本单位是：、时间的基本单位是：日日真太阳日真太阳日:真太阳连续两次经过上中天的时间间隔，一年中的真太阳日长短不等，使用不便。真太阳连续两次经过上中天的时间间隔，一年中的真太阳日长短不等，使用不便。平太阳日平太阳日: 以均匀速度运行在天球赤道上且与地球公转同周期的以均匀速度运行在天球赤道上且与地球公转同周期的假想假想点称为点称为平太阳；平太阳；平太阳连续两次经过上中天的时间间隔，即地球相对平太阳自转一周的时间叫做平太阳连续两次经过上中天的时间间隔，即地球相对平太阳自转一周的时间叫做平太阳日平太阳日2、平太阳时、分、秒、平太阳时、分、秒2.时间系统及换算时间系统及换算?（一）（一）地方时地方时 Local Time（1）定义）定义：以当地经线正对太阳的时刻为正午12时，当地经线正背太阳的时刻为0时，太阳连续两次上中天的时间间隔为24小时，这样确定的时间称为地方时(LTLocal Time)。思考：地方时的优缺点？长途飞行采用地方时是否方便？?（2）地方时的换算）地方时的换算?地方时实际上是观测者所在的子午线的时间，不同地方的观测者都有自己的与他人不同的时间。?位于东边的观测者总是先看到太阳，因此东边的地方时总是比西边的地方时早 ，不同经线上的地方时之差等于经度差对应的时间差，换算时注意“东加西减东加西减”。?地方时与经度的关系24h1h4min1min4sec1sec360 15 1 15 1 15 ?例：例： 已知锦州（E12107）的地方时是10：07，求此时北京（E11619）的地方时。?（二）（二）区时区时(ZTM(ZTMZone Time)Zone Time)（1）区时的定义：（1）区时的定义：?中央经线；?从西经7.5到东经7.5（经度间隔为15）为零时区；从零时区的边界分别向东和向西，每隔经度15划一个时区,东、西各划出12个时区；?东十二时区与西十二时区相重合，全球共划分成24个时区。?相邻两时区的区时相差1小时，东边时区的区时总比西边时区的区时早 ，区时之差等于时区序号之差返回?例例某飞机北京20：00起飞，求起飞的东十一区时刻和西五区时刻?(2)实际的区时实际的区时?时区界线原则上按照地理经线划分，但在具体实施中，为了便于使用，往往根据各国的政区界线或自然界线来确定。?非标准时区（半时区等）?我国采用北京所在的东八时区的区时作为法定时间，称为北京时间。思考：北京时是否是北京的地方时？?（三）（三）世界时世界时和和协调世界时协调世界时（1）在国际通讯、航空及科学记录等领域，需要统一的时间标准，国际上规定采用零时区的区时作为全世界共同使用的时间系统，称为世界时（UTUniversal Time） ，也叫格林威治时间(GMTGreenwich Mean Time)。（2）由于地球自转速度存在着周期性、不规则的变化和长期变慢的区时，每年大约要比原子时慢1秒钟，国际天文学会和国际无线电咨询委员会于1971年开始决定采用“协调世界时” （UTCCoordinated Universal Time），协调世界时采用原子秒长。（3）航空应用中，协调世界时与世界时的差别可以忽略思考：气象报文中采用的是哪种时间？国内飞行时候应该如何换算？?法定时（Legal Time）：国家以法律形式规定的时间系统?夏令时DT（Daylight Time）：夏季将标准时间提前一个小时左右?（四）（四）国际日期变更线（日界线）国际日期变更线（日界线）国际经度会议规定以180经线为日界线，又叫国际日期变更线或改日线。为照顾日界线国家的时间保持一致，日界线不是严格意义上的180经线。飞越日界线时：从东向西，增加一天；从西向东，减少一天。返回?例例某飞机预定15日6时从北京（东八区）起飞飞经上海、东京过日界线飞往旧金山（西八区），空中飞行时间8小时，求飞机到达旧金山的当地日期和时刻？（两种方法）飞行中测量时间的仪器飞行中测量时间的仪器(一一)机械航空时钟机械航空时钟1 、飞行时钟、飞行时钟2 、领航时钟、领航时钟(二二)电子时钟电子时钟可显示格林威治平时(GMT)、航程时间(ET)和精确计时时间(CHR)。日出（Sun rise）日落（SunSet），天亮（Dawn）天黑（Dusk）?天亮：太阳中心上升到地平线以下7的瞬间(晨光始）。?天黑：太阳中心下降到地平线以下7的瞬间（昏影终）。?日出：太阳上边缘接近地平线的瞬间。?日落：太阳上边缘下降到地平线以下的瞬间。77时间换算例题?例例查出某年某月某日北京（11625E）1955天黑（地方时），乌鲁木齐（8735E）2011（地方时）天黑。从北京天黑到乌鲁木齐天黑间隔几小时几分：?A016B. 21120C240D154第三节 地球磁场第三节 地球磁场本节主要内容本节主要内容:地球磁场的构成要素地球磁场的构成要素 ；地磁要素的变化地磁要素的变化地球磁场（Geomagnetic Field）?磁北极(74.9N,101W)?磁南极(67.1S,142.7E)?地球磁极由东向西有规律的缓慢的移动。地球磁场地球磁场（一）（一）磁差磁差（VAR/MVMagnetic Variation）1、真经线:指向地理南北的方向线2、真经线:指向地理南北的方向线2、磁经线磁经线：自由磁针所指的南北方向线3、：自由磁针所指的南北方向线3、磁差磁差：磁经线北端偏离真经线北端的角度，叫磁差或磁偏角。磁经线北端偏离真经线北端的角度，叫磁差或磁偏角。偏东为正，偏西为负偏东为正，偏西为负。4、磁差的表示4、磁差的表示：MV-2； VAR2W：MV-2； VAR2W5、5、等磁差曲线等磁差曲线1.1地球知识地球知识1.地球磁场的构成(三要素 ）返回返回地磁北极地磁北极返回等磁差曲线等磁差曲线（二）（二）磁倾磁倾（Magnetic Dip）磁针北端与水平面的交角，通常以磁针北端向下为正值，向上为负值范围：090（三）（三）磁感应强度磁感应强度即某地点的磁力大小的绝对值，是一个具有方向（磁力线方向）和大小的矢量。返回地球表面的磁场受到各种因素的影响而随时间发生变化。地磁要素长期有规律的变化称为世纪变化世纪变化，其中磁差变化对空中导航的精确性产生较大影响。磁差世纪变化的年平均值称为磁差年变率磁差年变率。磁差年变率在航图或磁差图中予以标明，空中导航实施当中应当根据航图或磁差图上注明的磁差年份和磁差年变率予以修正。2.地磁要素的变化第四节 航线第四节 航线(一)(一)航线与航迹航线与航迹飞机从地球表面一点到另一点的预定的航行路线叫航线航线。飞机实际在空中飞过的轨迹在地球表面的投影叫航迹航迹。(二)(二)航线构成航线构成：起点、转弯点、终点起点、转弯点、终点，有时还包括检查点航路点检查点航路点等，一般分为：1、目视航线2、仪表航线1、目视航线2、仪表航线1.1地球知识地球知识?上页中航线的构成航线航线返回返回(三)航线的两个要素航线角和航线距离1、航线角和航线距离1、航线角航线角（Course）（Course）(1)从航线起点的经线北端顺时针量到航线（航段）去向的角度，范围：0360(2)种类：真航线角(TC)磁航线角(MC)(3)MC=TC-(MV)(1)从航线起点的经线北端顺时针量到航线（航段）去向的角度，范围：0360(2)种类：真航线角(TC)磁航线角(MC)(3)MC=TC-(MV)1.1地球知识地球知识NMNTMCTCM返回思考：航图上标注的为真航向角还是磁航向角？2、航线距离2、航线距离航线起点到终点间的地面长度称为航线距离，等于各航段长度之和单位：公里(KM)、海里(NM)、英里（SM）1NM1.852KM=1.15SM课堂练习距离单位换算距离单位换算90英里180海里60公里323733020614578320 MC20-44 2 MVTC92 120 64 300 60 9090116 116 航线角换算航线角换算1.大圆航线（1.大圆航线（Great Circle Line）（一）定义：定义：以通过两航路点间的大圆圈线作为航线的叫大圆航线大圆航线。（二）特点：特点：大圆航线上各点的真航线角不相等真航线角不相等，通常以起点处的经线北端顺时针测量至航线去向的夹角确定大圆航线的航线角。对于确定的两个点，大圆航线的航线距离最短大圆航线的航线距离最短。飞行中一旦确定大圆航线的起点和终点，大圆航线便被唯一确定（经圈和赤道除外）。（一）定义：定义：以通过两航路点间的等角线作为航线的就叫等等角航线角航线。（二）特点：特点：等角航线上各点的航线角相等航线角相等，但它的距离一般都比大圆航线长长。2.等角航线2.等角航线（Rhumb Line）3. 大圆航线和等角航线的应用大圆航线和等角航线的应用?大圆航线距离最短，但需要不断改变航线角飞行，操作负荷大；等角航线距离较大圆航线长，但飞行过程中不需改变航线角，操作方便。?近程飞行，可选用等角航线；远程飞行中，通常将大圆航线根据实际情况分成几个航段，每一航段按等角航线飞行?现在大中型飞机上的导航设备都使用大圆航线，而小型飞机（如Y5,TB等）受导航设备限制只能使用等角航线。4. 极地航线极地航线?极地航线是指穿越极地区域的大圆航线大圆航线，一般沿经线方向飞行。极地区域是指北（南）纬78度以北（南）的区域。?北极地区的盛行西风一般强度较弱，再加上北极航线更接近大圆航线、航程较短，可以消除技术经停，节省燃油，减少起降费用，并增加有效负载。?现代星基通信、导航和监视技术的应用，解决了极地地区磁罗盘无法正常工作、地面导航设施稀少、通讯覆盖薄弱等极地地区飞行的技术困难。返回NMD)cos(coscossinsincos)cot(sin)csc(tancoscot2211122121601211221：终点的地理坐标为起点的地理坐标+=DTC返回TCTCDTCseccos)(sec)(60)2/45tan(ln)(tan1212212均=+=?返回第三章 航空地图第三章 航空地图?（一）地图（一）地图?将地球表面上全部或部分地形、地物根据一定的数学法则、按一定的比例尺缩绘到平面上就形成了地图。?（二）航空地图（二）航空地图?航空地图是供航空使用的各种专用地图的统称。?航空地图突出飞行要素，如机场、导航台、磁差线、特殊区域和障碍物，并标出地面高程、障碍物高度以及安全高度等?航空地图根据用途和导航方法分为通用航空地图通用航空地图和特种航图特种航图。?通用航空地图通用航空地图主要用于各种飞行的目视空中导航，为专用航图补充目视资料，进行各种训练以及制定飞行计划，应当标绘地球表面主要人文和自然地理特征，标绘有机场、导航设施、空中交通服务系统、禁区、危险区、限制区、重要障碍物和其它航空资料。?特种航图特种航图包括航路图、区域图、标准仪表进场图、标准仪表离场图、仪表进近图、目视进近图、精密进近地形图、机场图、机场地面活动图、停机位置图、机场障碍物型图、机场障碍物型图、机场障碍物型图等十三种。?飞行中常用的航图包括普通航空地图、航路图、仪表进近图、机场图、机场障碍物型图等五种。1 航空地图特征航空地图特征?地图三要素：地图三要素：比例尺、地图符号比例尺、地图符号和和投影方法投影方法称为地图的三要素。?1.比例尺比例尺地图比例尺就是地图上线段的长度与地面上相对应的实际长度的比值。地图比例尺常用数字比例尺数字比例尺、文字比例尺文字比例尺和图图解比例尺解比例尺三种形式?为了适应不同飞行的用途需求，需要各种大小比例尺的航图。?空中导航中通常把比例尺大于1：500,000的地图称为大比例尺航图大比例尺航图，比例尺小于1：1,000,000称为小比例尺航图小比例尺航图。?大比例尺航图大比例尺航图涵盖地面范围小，但对于地形地物和航空要素的描述比较详细，适用于通用航空飞行、设计飞行程序、研究地点、障碍物和净空情况等；?小比例尺航图小比例尺航图所涵盖地面范围要大，但对于地形、地物和航空要素的描述比较简略，适用于远程航线飞行、规划航线、制定飞行计划等。不同比例尺地图的应用航线飞行：不同比例尺地图的应用航线飞行： 1:1,000,000 1:2,000,000 1:3,000,0001:1,000,000 1:2,000,000 1:3,000,000通用航空和特殊任务飞行：通用航空和特殊任务飞行： 1:500,000 1:1,000,0001:500,000 1:1,000,000?（一）地物（一）地物?地物包括自然地物和人工地物。?各种地物根据其可依比例尺描述的精细度分为：全依比例尺半依比例尺不依比例尺2.地图符号地图符号（二）地形（二）地形?地球表面高低起伏的形态称为地形?为了计算和比较地球表面各点的高低形态，需要建立统一的高程控制网，我国高程的起算面是黄海平均海水面。地形在地图上的表示地形在地图上的表示:描述各点的地形通常有三种方法：标高点、等高线和分层着色法。（1）标高点标高点：标高点是一些选定的特殊地点，如山峰、山脊的顶点，其位置用一小黑点或黑三角表示，旁边注明该地点的标高数值01461705170517051020Ah1Bh10h2h4h6h8h1（2）等高线等高线（3）分层着色法分层着色法在两条等高线之间，从低到高，由浅到深分别图上不同的颜色，以表示不同的高度。3.投影方法投影方法?一、地图投影地图投影就是利用一定的数学法则把地球表面上的经纬线网表示到平面上4. 航空特征航空特征?航空特征是专门用来反映航空用户的航空需求，向航空用户提供机场位置、跑道方位、机场净空、障碍物、通信导航设施的呼号、频率、位置、磁差、航路航线结构、飞行情报区、飞行管制区、特殊区域等航空信息。返回返回返回1 0 k m 0 1 0 2 0 3 0 4 0 k m 返回标高点标高点全依比例尺不依比例尺全依比例尺不依比例尺半依比例尺半依比例尺?(一)地图投影地图投影利用一定的数学法则把地球表面上的经纬线网表示到平面上3 常用的地图投影常用的地图投影( , )( , )Ff x y =?1. 地图投影的失真地图投影的失真?由于地球椭球体表面是曲面，而地图通常是要绘制在平面图纸上，因此制图时首先要把曲面展为平面，然而球面是个不可展的曲面，即把它直接展为平面时，不可能不发生破裂或褶皱。由于地球椭球体表面是曲面，而地图通常是要绘制在平面图纸上，因此制图时首先要把曲面展为平面，然而球面是个不可展的曲面，即把它直接展为平面时，不可能不发生破裂或褶皱。?失真分类失真分类?长度失真长度失真 地表无限小线段投影到平面上，长度的伸长或缩短?角度失真角度失真 地表无限小圆投影到平面上，其上任意一点到圆心的直线与经线坐标轴的夹角产生的变化?面积失真面积失真 地表无限小圆投影到平面上，其面积发生的变化思考：航图绘制中应当使哪种失真尽量小？rrXYXY微分圆变形椭圆地图失真的原理地图失真的原理2. 地图投影的分类地图投影的分类（一）按失真性质分?等角投影等角投影是指任何点上两微分线段组成的角度投影前后保持不变，角度失真为零。 便于测量方位。?等距投影等距投影是指为沿某一特定方向的距离，投影前后保持不变，即沿着该特定方向长度比为1 便于测量距离。?等积投影等积投影是指某一微分面积投影前后保持相等政区、人口密度、土地利用、森林和矿藏分布以及其他自然和经济地图。?任意投影任意投影：存在三种失真，但三种失真都控制在较小的范围内。（二）按投影面的形状分圆柱投影、圆锥投影、方位投影（三）按投影与球面的位置关系分：正轴投影、横轴投影、斜轴投影3 常用的地图投影常用的地图投影?1墨卡托投影墨卡托投影（等角正圆柱投影）投影原理：（等角正圆柱投影）投影原理：设想地球为一透明球体，球心置一点光源，将圆柱投影面沿赤道与地球相切，地球上的经纬网格投影到圆柱面上墨卡托投影绘制的世界地图墨卡托投影绘制的世界地图?墨卡托投影墨卡托投影特点特点：?经线相互平行，间隔相等；纬线垂直于经线，越向两极，间隔越大；?赤道上无任何失真；?地图等角，不等积，不等距（不能用统一的比例尺量取航线距离）?面积失真随纬度增加明显变大。?大圆航线凸向两极；等角航线是直线（任意两点相连的直线为等角航线）。?用途用途：?赤道附近领航；海上领航； 世界时区图；卫星轨迹图?绘制较长距离的等角航线时的辅
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