Современные методы аэронавигации, применяемые на воздушных линиях, далеко еще недостаточны для того, чтобы сделать воздушный транспорт независимым от многих условий, являющихся препятствиями к совершению успешных полетов. Пилот современного пассажирского аэроплана всецело зависит от земли, так как ориентировка ведется обычно по земным ориентирам (посадочные площадки, аэромаяки), в плохую же погоду, когда низко над землей плывут облака или стелется туман, ориентировка становится невозможной. Такая зависимость от земных ориентиров и от метеорологических условий делает невозможным полеты ночью над местностью, специально не оборудованной маяками, точно так же, как делает невозможным и дневные полеты над мало знакомой или неисследованной местностью. Сделать аэроплан независимым от земли, дать возможность пилоту определять точное направление полета, совершенно не видя земли, является одной из важнейших задач современной аэронавитации. Только в случае решения этой задачи коммерческий аэротранспорт сможет быстрыми шагами пойти вперед, распространив свою деятельность как на зиму, так и на ночь.
При дальних перелетах, при ночных перелетах и при перелетах через неисследованные местности в настоящее время применяются самые разнообразные методы аэронавигации. Ориентировку можно вести по компасу, по солнцу, по звездам, по специальным приборам и, наконец, по радио. Так как радио устанавливается теперь на большинстве пассажирских аэропланов, то, по всей вероятности, ориентировка по радио в будущем получит наибольшее распространение. Изложение принципов радиогониометрии, т.-е. способов ориентировки по радио, и является темой настоящей статьи.
Первый метод радиогониометрии состоит в следующем. Пилот, желающий определить местоположение своего аэроплана, посылает радио-сигналы. Последние улавливаются двумя или тремя земными радиостанциями, снабженными особыми приспособлениями (радио-пеленгаторами), позволяющими определять направление, по которому распространяются радио-волны. Каждая из радио-станций определяет это направление и полученные результаты тотчас же передает по телеграфу или телефону в ближайшую центральную радиостанцию. Последняя наносит направления на карту, определяет местоположение аэроплана путем засечки и немедленно сообщает об этом пилоту по радио... Слишком очевидны все неудобства подобного метода. Помимо ошибок, возможных в передаче с радиостанций на центральную станцию и с центральной станции на аэроплан, ошибок, происходящих благодаря неодновременности передачи сообщений, большое неудобство заключается в том, что с момента отправления пилотом сигналов до момента получения им сведений проходит довольно много времени. Поэтому, если указанным методом еще можно приблизительно определить местоположение аэроплана в данный момент, то почти невозможно определить направление и скорость его полета с достаточной для целей аэронавигации точностью.
Второй метод радиогониометрии основан на весьма простом принципе. На аэродромах, по пути или в стороне линии полета, устанавливаются "радио-маяки", т.-е. аппараты, беспрерывно и автоматически посылающие радио-сигналы. Эти сигналы принимаются на борту аэроплана радио-пеленгатором, состоящим из рамочной антенны, приемника и усилителя. Действие радио-пеленгатора показано на рис. 1. Если рамочная антенна СД расположена в направлении станции, посылающей сигналы (Р), то звуки, получаемые приемником, будут отличаться наибольшей слышимостью. Сигналы не воспринимаются совсем, когда рамка расположена перпендикулярно к направлению.
В промежуточных положениях рамки сила звуков меняется от нуля до своего максимума. На практике имеется целый ряд положений рамки, при которых сигналы совсем не воспринимаются, и найти положение, перпендикулярное к направлению радио-станции посылающей сигналы, можно, разделив угол между двумя крайними положениями рамки (С1Д1 и С2Д2) пополам. Пилот находит это положение, поворачивая рамочную антенну, и таким образом определяет направление, в котором лежит аэродром, посылающий радио-сигналы. Определив направление на два аэродрома, пилот наносит их на карте и в точке пересечения двух линий находит местоположение своего аэроплана в данный момент.
Второй метод не имеет недостатков первого и отличается простотой, однако, осуществление его на практике встретило большие затруднения. Благодаря тому, что размеры рамочной антенны на аэроплане весьма невелики и энергия, получаемая ею, очень мала, было необходимо установить на борту аэроплана хороший усилитель. Между тем рамочная антенна расположена в электрическом поле, образуемом электрической системой зажигания двигателя. Действие этого постороннего электрического поля сказывается в том, что в телефоне слышится сильный треск, при чем последний становится тем сильнее, чем совершеннее усилитель. Таким образом, мешающее действие зажигательной системы служило препятствием к усилению радиотелефонного приема, тогда как внешний шум; вызываемый работой двигателя, вращением винта, движением воздуха, дрожанием стоек, тросов и т. п. требовал, напротив, во что бы то ни стало его усиления.
Далее, на точность радиопеленгирования оказывало сильное влияние присутствие на аэроплане металлических масс. Ошибка была тем сильнее, чем меньше была длина волны, и поэтому первые опыты с радиопеленгированием происходили на длине волн от 15.000 до 24.000 метров, т.-е. на длине волн больших радиостанций.
В последнее время появились радио-приемники, не обладающие указанными недостатками, достаточно мощные и способные усиливать исключительно радио-сигналы, посылаемые радио-станциями, оставляя без усиления посторонние звуки, возбужденные мешающим действием зажигания моторов. С одним из таких радио-приемников "Радио-Л.Л." были произведены недавно весьма удачные опыты при перелете из Парижа в Раба (расстояние 1.980 км) на целиком металлическом аэроплане Бреге, снабженном мотором Лоррен в 450 л. с. с двумя магнето. Рамочная антенна, имеющая в стороне 0,5 м, была расположена на расстоянии 3 м от мотора, и ориентировка производилась при весьма неблагоприятных условиях, безлунной ночью, причем аэронавигаторы пользовались "радио-маяками", установленными на аэродромах в Орли, Бордо, Тулузе, Алжире и Казабланке. Эти станции посылали волны нормальной длины (1100—1400 м). Все аэронавигационные задачи, благодаря хорошо сконструированному прибору, решались быстро и точно.
Чтобы лучше представить, как производится радио-ориентировка, вообразим, что мы летим из Парижа в Бордо. Вылетев из Парижа, навигатор начинает слушать сигналы, посылаемые радио-станцией Бордо, и поворачивая рамку, ищет положение, в котором эти сигналы рамкой не воспринимаются. Линия, перпендикулярная к плоскости рамки, установленной в таком положении, и дает искомое направление полета. Остается, очевидно, следовать этому направлению по компасу, определив угол между осью компаса и осью аэроплана, совпадающей с найденным направлением. На практике всегда имеется боковой ветер, и необходимо поэтому считаться с его действием. Действительно, допустим, что аэроплан вылетел из Парижа и по радио верно взял направление (рис. 2, положение 1). Через некоторое время ветер отнесет его в положение 2, и направление придется определять заново. В конце концов вместо того, чтобы лететь из Парижа в Бордо по прямой линии, аэроплан полетит по гораздо более длинному пути. Очевидно, необходимо внести какие-то поправки в радио-ориентировку, другими словами, учесть влияние ветра. Ветер в нашем случае, как показывает рис. 3, дует с запада на восток. Навигатор, отыскав по радио направление линии Бордо-Париж и определив угол между этой линией и осью магнитной стрелки, наносит свои наблюдения на кусочек картона и передает его пилоту.
Допустим, что найденный угол равен 217°. Пилот ставит ось аэроплана под углом в 217° к оси магнитной стрелки. Навигатор тотчас же снова делает ориентировку на радио-маяк. Если вновь найденный им угол равен 217°, это значит, что аэроплан летит по правильному пути и ветер не сносит его в сторону. Если же угол равняется, например, 219°, то аэроплану необходимо свернуть немного вправо. Требуется лишь определить величину этого отклонения. Навигатор пишет на кусочке картона несколько больший угол, например, 225° и передает его пилоту. Последний ставит аэроплан под новым углом к оси компаса, и если внесенная поправка оказывается слишком большой, последующее определение направления даст меньший угод, например, 216°. Тогда навигатор передает пилоту новое указание: 220°. После нескольких таких манипуляций можно точно определить угол, под которым аэроплан должен лететь, чтобы линия его полета между Парижем и Бордо была прямой. Этот угол будет, допустим, равняться 218°. Через четверть часа можно сделать проверку: изменились ли сила и направление ветра или нет, и в соответствии с полученными результатами исправить угол полета аэроплана.
Другая задача аэронавигации, — определение скорости полета аэроплана, также легко решается путем радио-пеленгирования (рис. 4). Аэроплан, летящий из Парижа в Бордо, ищет, например, в 8 час. вечера, направление радиостанции Тулузы. В этот момент он находится в точке Р1. В 8 ч. 10 мин. вечера (т.-е. спустя ¹/6 часа), находясь в точке Р2 он проделывает ту же самую операцию. Расстояние Р1Р2 определяется по карте. Зная расстояние и время, в которое это расстояние было покрыто аэропланом, легко определить скорость полета.
Теперь, посмотрим, как при помощи радиопеленгирования решается задача определения местонахождения аэроплана. Допустим, что при перелете из Парижа в Бордо пилот потерял ориентировку и ему необходимо определить местонахождение своего аэроплана. Для этой цели он должен определить три направления (рис. 5). В 9 час. вечера он находит, например, направление на станцию С (Тулуза), в 9 ч. 3 м. определяет направление на станцию В (Бордо) и в 9 ч. 6 м. — направление на станцию А (Париж). Произведенные измерения необходимо, привести к одному моменту, а именно к 9 ч. 6 м. Для этого направление на станцию С перемещается параллельно самому себе (пунктирная линия) на величину СС1, отложенную в направлении полета и равную расстоянию, пройденному аэропланом за 6 минут. Точно так же переносится и направление на станцию В, при чем отрезок ВВ', отложенный в направлении полета, и равен расстоянию, пройденному аэропланом за три минуты. Сделав указанные исправления, получим на карте, треугольник, заштрихованный на рисунке. Центр этого треугольника и определит местонахождение аэроплана в данный момент.
Таким образом, мы видим, что сложные задачи аэронавигации при помощи радиопеленгирования решаются легко и быстро. Окончательная победа радио в аэронавигации произойдет тогда, когда будут найдены способы автоматической посадки аэроплана на землю, т.-е. такой посадки, при которой пилоту не надо будет видеть земли.
Инж. К. Кирпичников.
