地球知识新

空中领航领航学概念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。解决问题：确定飞机的位置、航向、飞行时间领航学研究的基本内容①领航基础知识。地球、航图相关知识；基本领航元素的测算方法；飞机在风中的航行规律。②基本领航方法。地标领航、推测（罗盘）领航和无线电领航的基本方法；仪表进近的飞行程序和方法，仪表着陆系统实施进近的方法。③现代导航方法。卫星导航系统、惯性导航系统和飞行管理系统的基本原理，区域导航的实施程序和方法。④领航准备和空中实施。综合利用各种领航设备、进行领航准备和空中实施的程序和方法。领航发展史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。天文导航（CelestialNavigation)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：“过洋牵星图”，“惟观日月升坠，以辨东西，星斗高低、度量远近”。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地标领航（PilotingNavigation）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推测（罗盘）领航(Dead-ReckongingNavigation)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。无线电领航（RadioNavigation)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，二战时期得到迅猛反展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惯性导航INS（InertialNavigation）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。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。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，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：AreaNavigation）第一篇领航基础第一章地球及地图本章主要内容§1.1地球知识§1.2常用的航空地图§1.3基本地图作业一、地球的形状和大小§1.1地球知识返回大地坐标系的建立1954年北京大地坐标克拉索夫斯基椭球体、北京原点,a=6378.245kmb=6356.8631980年国家大地坐标系（西安坐标系）物理联合会推荐的参数、西安原点（泾阳县永乐镇）a=6378.140kmb=6356.755km椭球名称年代长半轴a/m扁率f附注德兰布尔180063756531:334.0法国白塞尔18416377397.1551:299.1528128德国克拉克188063782491:293.459英国海福特190963783881:297.0美国克拉索夫斯基194063782451:298.3前苏联1980年大地测量参考系统197963781401:298.257IUGG第17届大会推荐值WGS-84系统198463781371:298.257223563美国国防部制图局（DMA）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。大地坐标系的建立世界大地测量坐标系WGS－84（美国国防部制定）a=6378.137kmb=6356.752km推广WGS-84坐标系的重要意义：RNAV导航台地理位置精度要求主要机载导航设备均是基于WGS-84坐标系开发的全球定位系统GPS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WGS－84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3月3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4次会议关于采用世界地理坐标系（WGS－84）为国际民用航空未来导航标准坐标系的建议。地球运动地球自转昼夜变化改变地球表面的气压、气温、能见度，从而改变飞行时空条件和领航参数晨昏线、晨线、昏线晨昏线：白昼与黑夜在地球表面形成的交界线。晨线：沿着地球自转方向，由黑夜进入白昼所经过的晨昏线昏线：沿着地球自转方向，由黑夜进入白昼所经过的晨昏线晨昏线自东向西移动飞机早上6点从乌鲁木齐起飞，目的地北京，则飞机在飞行过程中______（相遇、追赶）_____（晨线、昏线）二.地理坐标(一)纬度1、赤道----赤道平面纬圈----纬线(表示某地点的东西方向)2、纬度：该纬线上任意一点与地心的连线同赤道平面的夹角，叫该地点的纬度。3、纬度表示方法(1)φN39°57(2)39°57′N(3)N39°57(4)LATN39°57′§1.1地球知识Ecuador“经度78度27分8秒”“纬度0度0分0秒”返回返回（二）经度1、经圈、经线、起始经线2、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。§1.1地球知识3、经度表示(1)λE116°19′(2)116°19′E(3)E116°19′(4)LONGE116°19′(三)地理位置与地理坐标的对应返回返回返回大致在什么纬度上，飞机可以始终追及晨昏线？地球磁场（GeomagneticField）磁北极(74.9ºN,101ºW)磁南极(67.1ºS,142.7ºE)地球磁极由东向西有规律的缓慢的移动。地磁场三要素：磁差（VAR/MV—MagneticVariation）磁倾（MagneticDip）（磁力线切线同水平面的夹角）地磁力（地球磁场对磁体的作用力）三、地球磁场（一）磁差1、真经线:指向地理南北的方向线2、磁经线：自由磁针所指的南北方向线3、磁差：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。4、磁差的表示：MV-2°；VAR2°W5、等磁差曲线§1.1地球知识返回地磁北极（二）磁倾：磁针的轴线与水平面的夹角范围：0°～90°（三）地磁力：地球磁场对磁体的作用力（四）地磁要素的变化1、世纪变化和磁差年变率2、周年变化和周日变化§1.1地球知识返回四、航线(一)定义：飞机从地球表面一点到另一点的预定的航行路线叫航线。(二)航线构成：起点、转弯点、终点1、目视航线2、仪表航线§1.1地球知识航线返回返回(三)航线的两个要素——航线角和航线距离1、航线角(1)范围：0～360°(2)种类：真航线角(TC)磁航线角(MC)(3)MC=TC-(±MV)2、航线距离单位：公里(KM)、海里(NM)、英里（SM）1NM＝1.852KM=1.15SM§1.1地球知识NMNTMCTC△M航线角：从航线起点的经线北端顺时针量到航线(航段)去向的角度。MC＝TC－MV返回返回等磁差曲线磁差的计算：计算公式：MV2＝MV1＋(Y2-Y1)×年变率试计算重庆地区今年磁差：1960年磁差为﹣1.5°,年变率为-0.8′。MV(2008)=﹣1.5°+(2008-1960)×(﹣0.8′)≈﹣2°返回课堂练习距离单位换算公里60海里180英里90323733020614578TCMV－2°＋4°-4°－20°MC320°92°120°64°300°60°90°116°结束§1.1地球知识航线角换算(四)大圆航线和等角航线1、大圆航线以通过两航路点间的大圆圈线作为航线的叫大圆航线。2、等角航线以通过两航路点间的等角线作为航线的就叫等角航线。3、大圆航线和等角航线的应用§1.1地球知识大圆航线与等角航线对比大圆航线距离最短，但飞行过程中需要借助罗盘不断改变航线角飞行；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。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，这样既可以减少不必要的麻烦，同时也能得到较好的经济效益。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Y－5,TB等）受导航设备限制只能使用等角航线。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第二节时间与时刻一、时间与时刻定义时刻：航空把事件发生的瞬间成为时刻。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时间：两时刻之间的间隔成为时间飞行实耗时间、续航时间二、时间与经度24h1h4min1min4sec1sec360°15°1°15´1´15´´•地方时Localtime世界各地的人都习惯于把太阳处于正南方（即太阳上中天）的时刻定为中午12点，但此时正好背对着太阳的另一地点（在地球的另一侧），其时刻必然应当是午夜0点。如果整个世界统一使用一个时刻，则只能满足在同一条经线上的某几个地点的生活习惯。所以，整个世界的时刻不可能完全统一。这种在地球上某个特定地点，根据太阳的具体位置所确定的时刻，称为“地方时”。所以，真太阳时又叫做“地方真太阳时”（地方真时），平太阳时又叫做“地方平太阳时”（地方平时）。地方真时和地方平时都属于地方时。以当地经线正背太阳为零点，正对太阳为12点所确定的时刻已知上海（121°28´E）和拉萨（91°07´E），当上海的地方时为0900，拉萨的地方时？区时（ZTM－ZoneTime）1884年国际经度会议时区的划分：以零度经线为基准，每差15度确定一条主经线，主经线左右各7.5°定义为一个时区，以主经线的地方时作为全时区共同使用的时间，称为该时区的区时。全球划分为24个时区。同一时区内区时与地方时最大相差半小时。优点：符合当地人们的作息习惯，便于国际飞行换算：时间差＝区号差东早西晚东加西减向东飞越日界线时间减一天，向西飞越日界线时间加一天返回返回某飞机