Systemy nawigacyjne samolotów F-16 Blok 52+ i MiG-29A Aircraft navigatin systems F-16 BLOCK 52+ and MiG-29A

S awomir Dygnatowski

Wy)sza Szko+a Oficerska Si+ Powietrznych

SYSTEMY NAWIGACYJNE SAMOLOTÓW

F-16 BLOK 52+ I MIG-29A

R8kopis dostarczono: marzec 2014

Streszczenie: Od swych narodzin lotnictwo plasuje si8 w czo+ówce aktualnego stanu techniki. Dotyczy to szczególnie urzBdzeF s+u)Bcych nawigacji i bezpieczeFstwu. Systemy nawigacyjne s+u)B do precyzyjnego okreMlenia po+o)enia samolotu w przestrzeni zarówno podczas lotów trasowych jak równie) pomagajB precyzyjnie podejMQ do lBdowania w ka)dych warunkach atmosferycznych. Obecnie rozwój urzBdzeF elektronicznych pozwala na wyposa)anie w bardzo dok+adne i nowoczesne systemy nawigacyjne nawet ma+ych samolotów sportowych. Dzisiejsze systemy i urzBdzenia nawigacyjne pomimo wysokiego skomplikowania i zbierania danych z wielu czujników podajB pilotowi precyzyjnB informacj8 w bardzo przyjazny sposób znacznie poprawiajBc komfort jego pracy. W zwiBzku ze specyfikB lotnictwa bojowego inne b8dB wymagania dla systemów przeznaczonych dla tych samolotów, a inne dla samolotów np. transportowych. W lotnictwie wojskowym, szczególnie w lotnictwie taktycznym, systemy nawigacyjne oprócz zapewnienia wysokiej dok+adnoMci nawigowania muszB zapewniaQ dok+adnB informacj8 do u)ycia precyzyjnego uzbrojenia, co cz8sto prowadzi do zintegrowania tych systemów z g+ównymi komputerami misji samolotów.

Artyku+ ten ma za zadanie przybli)yQ mo)liwoMci systemu nawigacyjnego samolotu F-16 Block 52+ w porównaniu do mo)liwoMci, równie) u)ytkowanego w naszych si+ach powietrznych, samolotu MiG-29 gdy) o jakoMci samolotu decydujB nie tylko osiBgi oraz rodzaje i mo)liwoMci przenoszonego uzbrojenia, ale równie) jakoMQ wyposa)enia awionicznego, w tym przede wszystkim mo)liwoMci systemu nawigacyjnego.

U)ytkowany obecnie w Polskich Si+ach Powietrznych F-16 jest najlepszym, pod wieloma wzgl8dami, samolotem w historii polskiego lotnictwa wojskowego. Na przyk+adzie opisanych w artykule systemów mo)na wyrabnie zobaczyQ, jak du)y post8p dokona+ si8 w technologii budowy systemów nawigacyjnych. RozwiBzania zastosowane w samolocie F-16 stanowiB dzisiaj standard, jeMli chodzi systemy nawigacyjne i zobrazowania informacji. Obecne technologie i miniaturyzacja urzBdzeF elektronicznych pozwalajB na instalowanie w samolotach nowoczesnych urzBdzeF nawigacyjnych pozwalajBc pilotowi, szczególnie samolotu jednomiejscowego, na bezpieczne i efektywne wykonywanie zadaF w nawet najbardziej skomplikowanej sytuacji taktycznej.

ReasumujBc samolot F-16 wyposa)ony jest w najnowoczeMniejsze systemy nawigacyjne, które umo)liwiajB wykonanie skomplikowanych zadaF bojowych w ka)dych warunkach atmosferycznych z u)yciem precyzyjnego uzbrojenia. Ponadto systemy te dostarczajB wszystkich niezb8dnych informacji nawigacyjnych w ka)dej fazie lotu równie) w trakcie wykonywania lotów ca+kowicie cywilnych, w przestrzeni kontrolowanej (podejMcia do lBdowania wed+ug procedur precyzyjnych i nieprecyzyjnych, holding) zwi8kszajBc tym samym bezpieczeFstwo realizowanych zadaF.

1. WPROWADZENIE

Od poczBtku powstania lotnictwo plasuje si8 w czo+ówce aktualnego stanu techniki. Dotyczy to szczególnie urzBdzeF s+u)Bcych do nawigacji i bezpieczeFstwu. Systemy nawigacyjne stosowane w lotnictwie s+u)B do precyzyjnego okreMlenia po+o)enia samolotu w przestrzeni, zarówno podczas lotów trasowych oraz pomagajB precyzyjnie podejMQ do lBdowania w ka)dych warunkach atmosferycznych. Obecnie rozwój urzBdzeF elektronicznych pozwala na wyposa)anie w bardzo dok+adne i nowoczesne systemy nawigacyjne nawet ma+ych samolotów sportowych. Dzisiejsze systemy i urzBdzenia nawigacyjne pomimo wysokiego skomplikowania i zbierania danych z wielu czujników podajB pilotowi precyzyjnB informacj8 w bardzo przyjazny sposób znacznie poprawiajBc komfort jego pracy. W zwiBzku ze specyfikB lotnictwa taktycznego, wymagania dla systemów tych samolotów b8dB inne jak dla innych samolotów np. transportowych. W lotnictwie wojskowym, szczególnie w lotnictwie taktycznym, systemy nawigacyjne oprócz zapewnienia wysokiej dok+adnoMci nawigowania muszB zapewniaQ dok+adnB informacj8 do u)ycia precyzyjnego uzbrojenia. Prowadzi to cz8sto prowadzi do zintegrowania tych systemów z g+ównymi komputerami misji samolotów.

2. SYSTEM NAWIGACYJNY SAMOLOTU MIG-29

System nawigacyjny samolotu MiG-29 wchodzi w sk+ad optyczno-elektronicznego kompleksu celowniczo-nawigacyjnego OEPrNK. System nawigacyjny przeznaczony jest do nieprzerwanego, automatycznego okreMlenia i przekazywania do odpowiednich odbiorników (RLPK, wylicznika OEPrNK, SAU, urzBdzenia odpowiadajBcego oraz do wskabników pilota)owo-nawigacyjnych) parametrów, niezb8dnych do sterowania samolotem podczas zastosowania Mrodków ra)enia, lotu po trasie, wyjMcia na lotnisko oraz zajMcia do lBdowania.

System nawigacyjny samolotu MiG-29, jak i innych statków powietrznych, to kompleks po+Bczonych urzBdzeF pilota)owo-nawigacyjnych sk+adajBcy si8 z nast8pujBcych uk+adów:

- pok+adowych urzBdzeF radionawigacyjnych, - bezw+adnoMciowego uk+adu kursu i pionu, - uk+adu sygna+ów powietrznych.

System nawigacyjny samolotu przy wspó+pracy z VOR, systemem TACAN i ILS wypracowuje i przekazuje do SAU, SIeI, oraz do przyrzBdów pilota)owo-nawigacyjnych sygna+y, zapewniajBce sterowanie samolotem podczas wykonywania:

a) lotów po trasie wed+ug wczeMniej zaprogramowanych trzech PZK i trzech zaprogramowanych lotnisk;

b) powrotu na lotnisko startu lub jedno z dwóch zapasowych lotnisk lBdowania, z wyjMciem w stref8 dzia+ania radiolatarni lBdowania (Mcie)ki kursu i Mcie)ki zni)ania) przy odleg+oMci radiolatarni nawigacyjnej do 80 km od miejsca lBdowania;

zaprogramowane lotnisko (z w+Bczonym SAU przy automatycznym lub dyrektywnym zajMciu do lBdowania);

d) powtórnego zajMcia do lBdowania na zaprogramowane lotnisko.

2.1. PODSTAWOWE DANE TAKTYCZNO-TECHNICZNE SYSTEMU

NAWIGACYJNEGO SAMOLOTU MIG-29

1. Czas gotowoMci systemu do lotu:

a) przy skróconym przygotowaniu nie d+u)szy ni) 3 min;

b) przy pe+nym (nawigacyjnym przygotowaniu systemu) nie d+u)szy ni) 15 min. 2. B+Bd w okreMlaniu wspó+rz8dnych samolotu nie wi8kszy ni):

a) na zakresie autonomicznym przy skróconym przygotowaniu (zakres zliczania kursu podczas lotu) - 4% od przebytej drogi po ostatniej korekcji bez uwzgl8dnienia wiatru;

b) na zakresie autonomicznym przy pe+nym przygotowaniu (bezw+adnoMciowe zliczanie wspó+rz8dnych) - 8 km w ciBgu pierwszej godziny lotu;

c) na zakresie radio korekcji przy skróconym lub pe+nym przygotowaniu - 0,4% D±3 km.

2.2. ZASADA DZIA,ANIA SYSTEMU NAWIGACYJNEGO

I ROZWI.ZYWANIA ZADA/ NAWIGACYJNYCH

W czasie dzia+ania systemu nawigacyjnego ca+a niezb8dna informacja, otrzymywana z nadajników IK-WK, SWS i VOR lub TACAN, przekazywana zostaje do urzBdzenia wyliczajBcego. Na przyrzBdach pilota)owo-nawigacyjnych zobrazowane zostajB parametry zapewniajBce sterowanie samolotem na ró)nych etapach lotu. Pod wzgl8dem nawigacyjnym lot dzieli si8 na etapy, w czasie których samolot zostaje wyprowadzony w zadany punkt na podstawie aktualnej pozycji. W zale)noMci od typu radiolatarni nawigacyjnej, wykorzystanej przy zliczaniu wspó+rz8dnych bie)Bcego punktu po+o)enia, zliczanie mo)e byQ dokonywane nast8pujBcymi sposobami:

- autonomicznego zliczania bezw+adnoMciowego, - autonomicznego zliczania kursu,

- bezw+adnoMciowego zliczania z korekcjB wed+ug np.VOR, - zliczania kursu z korekcja wed+ug np. VOR.

Metoda autonomicznego zliczania bezw+adnoMciowego jest najdok+adniejszym sposobem wyznaczania pozycji statku powietrznego.

Autonomiczne zliczanie wspó+rz8dnych wed+ug pr8dkoMci rzeczywistej samolotu jest sposobem o mniejszej dok+adnoMci. Sposób ten stosuje si8 w razie krótkiego czasu przygotowania systemu nawigacyjnego do pracy (3 min). Przy autonomicznym zliczaniu wspó+rz8dnych (bez radio korekcji), w porównaniu z bezw+adnoMciowym, pojawiajB si8 wi8ksze b+8dy, wynikajBce z nieuwzgl8dnienia wiatru.

W celu zmniejszenia zakresu zadaF rozwiBzywanych przez urzBdzenie wyliczajBce, i uproszczenia wprowadzania informacji wyjMciowej przed lotem, wspó+rz8dne zliczane sB w umownym geograficznym uk+adzie wspó+rz8dnych, którego obszarem roboczym jest strefa ograniczona szerokoMciB i d+ugoMciB geograficznB. PoczBtek umownego uk+adu wspó+rz8dnych geograficznych znajduje si8 w lewym dolnym kBcie strefy.

Bezw+adnoMciowe zliczanie wspó+rz8dnych mo)liwe jest tylko po pe+nym (nawigacyjnym) przygotowaniu systemu nawigacyjnego.

System powietrznych sygna+ów- SWS - przeznaczony jest do ciBg+ego pomiaru ciMnienia ca+kowitego i statycznego z obu czujników OCP, wypracowania sygna+ów elektrycznych (proporcjonalnych do wysokoMciowo-pr8dkoMciowych parametrów lotu), a tak)e do przes+ania sygna+ów elektrycznych (proporcjonalnych do parametrów lotu), do urzBdzeF radionawigacyjnych samolotu (BRNO), SAU, OEPrNK, RLPK, SO oraz do paliwomierza. Uk+ad SWS jest to urzBdzenie analogowe, w którym bie)Bce wartoMci ciMnienia ca+kowitego i statycznego przekazywane sB do bloku parametrów powietrznych. Blok ten przekszta+ca dane parametry na proporcjonalne napi8cie i przesy+a do odpowiednich odbiorników.

Bezw+adnoMciowy uk+ad pionu i kursu - IK-WK - jest g+ównym nadajnikiem informacji pilota)owo-nawigacyjnej. Przeznaczony jest do pomiaru oraz ciBg+ego przesy+ania do przyrzBdów pilota)owo-nawigacyjnych (PNP, KPP), ILS oraz innych uk+adów i systemów samolotu wartoMci kata przechylenia, pochylenia i kursu, jak równie) sk+adowych bezwzgl8dnej pr8dkoMci liniowej w osi platformy )yroskopowej, wykorzystywanych do zliczania wspó+rz8dnych.

2.3. POK,ADOWE URZ.DZENIE RADIONAWIGACYJNE

Pok+adowe urzBdzenia radionawigacyjne - BRNO - przeznaczone sB do nawigowania samolotu po nakazanej trasie, tj.: wyjMcia w rejon lBdowania, wykonania manewru do lBdowania oraz zajMcia do lBdowania.

UrzBdzenia te zapewniajB:

a) wypracowanie oraz przesy+anie do odpowiednich wskabników sygna+ów odleg+oMci, azymutu, rzeczywistego i nakazanego kursu samolotu, a na zakresie powrotu i manewru do lBdowania dodatkowo sygna+ów odchylenia od nakazanej wysokoMci; b) wypracowanie i przes+anie do SAD oraz do odpowiednich wskabników sygna+ów,

zapewniajBcych zajMcie do lBdowania wed+ug ILS zarówno na lotniska zaprogramowane jak i niezaprogramowane;

c) wprowadzenie i kontrole na ziemi dwóch wariantów programu, przy czym ka)dy z nich zawiera wspó+rz8dne trzech PZK, trzech lotnisk i trzech radiolatarni w umownym uk+adzie wspó+rz8dnych geograficznych, jak równie) numery kana+ów kodowo-cz8stotliwoMciowych trzech radiolatarni nawigacyjnych i trzech lBdowisk, a tak)e kursy DS zaprogramowanych lotnisk;

d) wybór z pulpitu sterowania numeru (lotniska) oraz radiolatarni korekcji z wybranego przed lotem wariantu programu;

e) r8czny wybór kana+u kodowo-cz8stotliwoMciowego radiolatarni nawigacyjnej i radiolatarni lBdowania oraz typu radiolatarni;

f) r8czne w+Bczenie zakresu lBdowania.

W sk+ad pok+adowych urzBdzeF radionawigacyjnych wchodzi RSBN oraz cyfrowy autonomiczny wylicznik nawigacyjny.

W zale)noMci od zakresu pracy system nawigacyjny wypracowuje nast8pujBce informacje:

a) na zakresie "NAWIGACJA":

- nakazany kurs do PZK (lotniska); - odleg+oMQ do dane go PZK (lotniska);

- azymut wzgl8dem radiolatarni RSBN (z radiokorekcjB); b) na zakresie "POWROT":

- nakazany kurs do strefy manewru lBdowania (punkt trzeciego lub czwartego zakr8tu) z radiokorekcjB lub nakazany kurs do Mrodka DS lotniska lBdowania bez radiokorekcji;

- odleg+oMQ do Mrodka DS;

- wyliczony azymut wzgl8dem Mrodka DS lotniska lBdowania; c) na zakresie "LkDOWANIE":

- rzeczywisty kurs samolotu; - kurs lBdowania;

- odleg+oMQ do poczBtku DS; - KKR ARK.

2.4. ZAKRESY PRACY SYSTEMU NAWIGACYJNEGO

System nawigacyjny samolotu mo)e pracowaQ na takich zakresach pracy jak: "NAWIGACJA", "POWRÓT", "LkDOWANIE", "POWTÓRNE ZAJlCIE" oraz "POWRÓT NA NIEZAPROGRAMOWANE LOTNISKO".

W latach 2003-2004 doposa)ono samoloty MiG-29 w urzBdzenia niezb8dne do pe+nienia dy)urów w Zintegrowanym Systemie OP. By+y to systemy nawigacji, identyfikacji i +BcznoMci, tj.:

- cywilny (komercyjny) system nawigacji satelitarnej GPS Trimble 2101 (rys.1. i rys.2.);

- wojskowy system nawigacji obszarowej TACAN TCN 500 firmy Rockwell Collins (odpowiednik radzieckiego RSBN);

- system nawigacji i lBdowania wg cywilnych Mrodków nawigacyjnych VOR/ILS ANV-241 MMR firmy Rockwell Collins;

- system identyfikacji IFF SC10D2 SupraMl i interrogator SB14 E/A, oba firmy Radwar;

Rys. 1. Odbiornik GPS Trimble 2101 zastosowany w samolocie MiG-29

ród"o: foto Tomasz JADCZAK

Rys. 2. Umieszczenie odbiornika GPS w kabinie samolotu MiG-29

ród"o: foto Tomasz JADCZAK

Systemy nawigacyjne zosta+y zintegrowane przez interfejs TGR-29 z przyrzBdami analogowymi i celownikiem. Zachowano przy tym wszystkie oryginalne rosyjskie systemy nawigacji. Drobniejsze modyfikacje obj8+y zabudow8 Mwiate+ antykolizyjnych firmy Hella i wyskalowanie przyrzBdów w miarach anglosaskich. W nast8pstwie modernizacji zamontowano pulpit nawigacyjny EP-6A (rys. 3), który umo)liwia zintegrowanie wszystkich urzBdzeF nawigacyjnych samolotu i korzystanie z cywilnych pomocy

nawigacyjnych np. ILS czy VOR. Informacja z tego urzBdzenia jest mo)liwa do odczytania na przyrzBdach nawigacyjnych samolotu. Ponadto system nawigacyjny mo)e byQ korygowany za pomocB np. radiolatarni VOR.

Rys. 3. Pulpit ATM w kabinie samolotu Mig-29

ród"o: foto. Tomasz JADCZAK

System nawigacyjny samolotu MiG-29 w wersji przed „g+8bokB” modernizacjB pozwala na bezpieczne wykonywanie zadaF nawigacyjnych i bojowych w ka)dych warunkach pogodowych. Ubogie zobrazowanie wymaga jednak od pilota poMwi8cenia du)ej uwagi na pilotowanie (np. utrzymanie miejsca w strefie), szczególnie w skomplikowanych strukturach powietrznych przestrzeni kontrolowanych (niemo)liwoMQ wykonania lotu wed+ug nakazanych radiali, co powa)nie mo)e utrudniQ utrzymanie si8 w np. holdingu), gdzie brak pe+nego zobrazowania powa)nie utrudnia wykonanie zadaF.

3. SYSTEMY

NAWIGACYJNE

SAMOLOTÓW

F-16

BLOK

52+

U)ytkowany obecnie w Polskich Si+ach Powietrznych F-16 jest najlepszym, pod wieloma wzgl8dami, samolotem w historii polskiego lotnictwa wojskowego. O jakoMci maszyny decydujB nie tylko osiBgi oraz rodzaje i mo)liwoMci przenoszonego uzbrojenia, ale równie) jakoMQ wyposa)enia awionicznego, w tym przede wszystkim mo)liwoMci systemu nawigacyjnego. Artyku+ ten ma za zadanie przybli)yQ mo)liwoMci systemu

nawigacyjnego samolotu F-16 Block 52+ w porównaniu do mo)liwoMci, równie) u)ytkowanego w naszych si+ach powietrznych, samolotu MiG-29.

Samolot F-16 Block 52+ wyposa)ony jest w nast8pujBce urzBdzenia i systemy nawigacyjne:

- zintegrowany system nawigacyjny GPS/INS (Global Positioning System/ - Inertial Navigation System);

- wielofunkcyjny odbiornik nawigacyjny MMR (Multi Mode Receiver), - system TACAN (Tactical Air Navigation);

- centrala danych aerodynamicznych FES (Flight Environment System), - system nawigacji wed+ug rzebby terenu DTS (Digital Terrain System).

UrzBdzenia i systemy wykorzystywane g+ównie podczas lotów na zastosowanie bojowe to:

- zintegrowany system nawigacyjny GPS/INS, - pok+adowa stacja radiolokacyjna,

- radiowysokoMciomierz,

- system nawigacji wed+ug rzebby terenu DTS.

DostarczajB informacji nawigacyjnych do systemu zarzBdzania uzbrojeniem lub umo)liwiajB wykonanie podejMcia na mo)liwie najmniejszej wysokoMci w rejon celu – zaliczone sB do grupy Awioniki.

W+aMciwa grupa urzBdzeF nawigacyjnych (Navigation Systems). SB to: - centrala danych aerometrycznych,

- wielofunkcyjny odbiornik nawigacyjny MMR,

- pok+adowy interrogator-transponder CIT systemu identyfikacji „swój-obcy” (AIFF – Advanced Identification Friend or Foe System),

- system przyrzBdów pilota)owo-nawigacyjnych.

W F-16 zainstalowany jest ponadto pok+adowy terminal MIDS (Multifunction Information Distribution System). Ze wzgl8du na wspólny zakres cz8stotliwoMci pracy integruje on w jednym bloku prac8 dwóch systemów:

- systemu wymiany informacji taktycznej (czyli Link-16), - pok+adowej cz8Mci systemu bliskiej radionawigacji TACAN.

3.1. ZINTEGROWANY SYSTEM NAWIGACYJNY GPS/INS

EGI (Embedded GPS INS) - zintegrowany system GPS/INS jest to odporny na zak+ócenia system nawigacyjny, synchronizowany wed+ug czasu UTC, który zapewnia okreMlenie po+o)enia, pr8dkoMci i kierunku samolotu w przestrzeni w ka)dych warunkach pogodowych.

EGI sk+ada si8 z dwóch elementów: - systemu nawigacji inercjalnej INS; - systemu nawigacji satelitarnej GPS. GotowoMQ systemu do pracy:

- max. do 4 minut w trybie normalnego uruchamiania; - 30 sekund w trybie QRA.

System nawigacji satelitarnej GPS jest systemem nieautonomicznym, jednak zapewniajBcym bardzo wysokB dok+adnoMQ okreMlania parametrów nawigacyjnych.

Jego Mcis+a wspó+praca z INS umo)liwia uzyskanie wysokiej dok+adnoMci z jednoczesnym zapewnieniem autonomicznoMci tab. 1.

Tablica 1

Dok adno78 systemów nawigacji GPS/INS

PARAMETR GPS INS

Dok+adnoMQ okreMlenia po+o)enia 50 stóp 0.8 nm/h lotu

Dok+adnoMQ okreMlenia pr8dkoMci _{w ka)dej osi} 0.1 stóp/s 2.5 stopy/s w osi X, Y _{2.0 stopy/s w osi Z}

AutonomicznoMQ nie tak

ród"o: Lockheed Martin The Pilot's Guide (Final)

GPS/INS wypracowuje dane nawigacyjne, takie jak: bie)Bce aktualne po+o)enie geograficzne, przyspieszenie, pr8dkoMQ, wysokoMQ, przechylenie i pochylenie samolotu oraz kurs magnetyczny i rzeczywisty.

Rys. 4. Giroskopy laserowe s+u)Bce do pomiaru wartoMci przyspieszeF dzia+ajBcych na samolot

ród"o: Lockheed Martin The Pilot's Guide (Final)

Dane te przedstawione sB na wskabniku HUD, wskabniku sytuacji horyzontalnej, sztucznym horyzoncie oraz przekazywane do komputera misji MMC (Modular Mission Computer) w celu wykorzystania przez inne systemy, np. radar pok+adowy FCR. Podstawowe elementy sk+adowe systemu to: platforma giroskopowa, blok nawigacji inercjalnej oraz odbiornik nawigacji satelitarnej (wszystkie te elementy umieszczone sB we wspólnej obudowie rys. 4.) oraz antena GPS i elektroniczny system anteny GPS rys. 5.

Rys. 5. Giroskopy laserowe s+u)Bce do pomiaru wartoMci przyspieszeF dzia+ajBcych na samolot

ród"o: Lockheed Martin the Pilot's Guide (Final)

3.2. WIELOFUNKCYJNY ODBIORNIK NAWIGACYJNY MMR

Odbiornik MMR wspó+pracuje z naziemnymi elementami systemu bliskiej radionawigacji VOR (VHF Omnidirectional Range) oraz systemu lBdowania wed+ug przyrzBdów ILS (Instrument Landing System). Umo)liwia on pilotowi:

- prowadzenie samolotu po trasach przelotowych wed+ug radiolatarni VOR, - wykonanie podejMcia do lBdowania w systemie ILS.

Informacje nawigacyjne wypracowane przez odbiornik MMR to: obrazowane sB kolejno na (rys. od 6 do 8):

- wskabniku sytuacji horyzontalnej EHSI (Electronic Horizontal Situation Indicator),

- wskabniku przeziernym HUD (Head-Up Display),

- lampce informujBcej o momencie przelotu nad poszczególnymi markerami systemu ILS.

Pilot ma informacj8 o:

- fakcie odbioru lub braku odbioru sygna+ów od naziemnych radiolatarni, - kursie na radiolatarni8,

- odchyleniu od zadanego kursu podczas lotu po trasie lub podejMcia do lBdowania,

- odchyleniu od optymalnej p+aszczyzny zni)ania podczas podejMcia do lBdowania,

- fakcie wykonywania lotu „do” lub „od” radiolatarni, - momencie przelotu nad radiolatarniB VOR,

- momentach przelotu nad markerami systemu ILS.

Dok+adnoMQ okreMlania parametrów nawigacyjnych przez odbiornik MMR jest uzale)niona od dok+adnoMci wspó+pracujBcych radiolatarni systemów VOR i ILS.

Dok+adnoMQ pracy radiolatarni systemu ILS jest okreMlona w odpowiednich wymaganiach technicznych dla tego systemu i kszta+tuje si8:

- dla wyznaczania optymalnej p+aszczyzny kursu w procesie podejMcia do lBdowania na poziomie ±4,1 m,

- dla wyznaczania optymalnej p+aszczyzny zni)ania w procesie podejMcia do lBdowania na poziomie ±0,4 m.

Rys. 6. Schemat funkcjonalny odbiornika nawigacyjnego MMR

Rys. 7. Kabina samolotu F-16 C

Rys. 8. Kabina samolotu F-16 C - informacje wyMwietlane na HUD w nawigacyjnym trybie operacyjnym NAV

ród"o: Lockheed Martin the Pilot's Guide (Final)

3.3. SYSTEM TACAN

System TACAN (rys. 9.) umo)liwia pilotowi powrót na lotnisko i zajMcie do lBdowania z wykorzystaniem sygna+ów radiolatarni TACAN. Ponadto TACAN +Bczy w sobie mo)liwoMci dwóch systemów cywilnych: VOR i DME (Distance Measuring Equipment), zapewniajBc:

- ogólnokierunkowy pomiar azymutu w stosunku do radiolatarni naziemnej, - pomiar odleg+oMci do radiolatarni naziemnej,

- identyfikacj8 radiolatarni,

- pomiar odleg+oMci od innego statku powietrznego.

TACAN nale)y do systemów odleg+oMciowo-namiarowych, wykorzystuje w kanale pomiaru odleg+oMci te same impulsy i cz8stotliwoMci co klasyczny DME.

Dok+adnoMQ okreMlania azymutu w systemie TACAN jest nie gorsza ni) ±1°, a dok+adnoMQ okreMlania odleg+oMci (tak jak w DME) jest na poziomie ±0,1 mili morskiej. Zasi8g dzia+ania systemu, rozumiany jako zasi8g odbioru sygna+ów od radiolatarni naziemnej, zale)y oczywiMcie wprost proporcjonalnie od wysokoMci lotu samolotu.

Rys. 9. Dystrybucja informacji w systemie TACAN

ród"o: Lockheed Martin The Pilot's Guide (Final)

3.4. CENTRALA DANYCH AEROMETRYCZNYCH FES

yród+em sygna+ów dla centrali danych areometrycznych jest zestaw czujników dokonujBcych pomiaru parametrów, takich jak: temperatura powietrza zewn8trznego, ciMnienie ca+kowite i statyczne powietrza, kBt natarcia. Na podstawie tych parametrów oraz po+o)enia przestrzennego samolotu centrala dokonuje obliczenia i przekazuje na odpowiednie wskabniki nast8pujBce parametry (rys. 10.):

- pr8dkoMQ przyrzBdowB samolotu, - liczb8 Macha,

- pr8dkoMQ wznoszenia lub opadania, - kBt natarcia,

- kBt Mlizgu,

- wysokoMQ barometrycznB.

Najwa)niejszym elementem jest procesor danych powietrznych (Central Air Data Computer), który odpowiada za przekszta+cenie informacji wejMciowych na zrozumia+y format i przekazanie ich do innych systemów pok+adowych samolotu.

Rys. 10. Wskabniki systemu Flight Environment

ród"o: Lockheed Martin the Pilot's Guide (Final)

3.5. SYSTEM NAWIGACJI WED,UG RZE<BY TERENU DTS

System nawigacji wed+ug rzebby terenu DTS (rys. 11.) umo)liwia podejMcie w rejon celu lub omini8cie znanej wczeMniej strefy np. niebezpiecznej lub zasi8gi naziemnych zestawów przeciwlotniczych. Przed planowanym lotem, dane o rzebbie terenu w rejonie lotu – w postaci mapy cyfrowej (Digital Flight Map – DFM) – sB wpisane do pami8ci przenoMnej (Advanced Data Transfer Cartrige), którB nast8pnie wsuwa si8 do z+Bcza przesy+u danych (Advanced Data Transfer Unit – ADTC) w kabinie samolotu, skBd poprzez magistral8 danych (standard MIL STD-1553) sB przesy+ane do odpowiednich urzBdzeF awioniki. Pilot w czasie lotu ma mo)liwoMQ wyboru jednego z pi8ciu rodzajów pracy:

Terrain Referenced Navigation (TRN) – system bada korelacje pomi8dzy mierzonB

wysokoMciB, a zapisanB w mapie cyfrowej i wypracowuje wspó+czynnik dok+adnoMci odwzorowania wykorzystywany w innych rodzajach pracy systemu. Stosowany w nawigacji równie) w przypadku braku przez d+u)szy czas sygna+u przez GPS.-

Predictive Ground Collision Avoidance System (PGCAS) – system porównuje

bie)Bce wskazania w p+aszczybnie pionowej i poziomej z danymi o rzebbie terenu oraz danymi o przeszkodach zapisanymi w ADTC. W wyniku porównania, system ostrzega pilota o przeszkodach terenowych bBdb mo)liwej kolizji z ziemiB, wyMwietlajBc na HUD znacznik Pull-Up oraz sygna+ dbwi8kowy „Pull-Up, Pull-Up”.

Rys. 11. System nawigacji wed+ug rzebby terenu DTS

ród"o: Lockheed Martin the Pilot's Guide (Final)

Data Base Terrain Following (DBTF) – system umo)liwia pilotowi sterowanie

samolotem po nakazanej trasie, kierujBc nim zgodnie ze znacznikami zmiany wysokoMci umieszczonymi na HUD, utrzymujBc lot na sta+ej nakazanej wysokoMci nad terenem (Terrain Clearance Height TCH), ustalonej wczeMniej przez pilota.

Obstacle Warning/Cueing (OW/C) – system wykorzystujBc baz8 danych

o przeszkodach zapisanB w ADTC oraz aktualne po+o)enie samolotu w p+aszczybnie pionowej i poziomej, ostrzega pilota o zbli)ajBcych si8 przeszkodach na trasie lotu samolotu, wyMwietlajBc na wyMwietlaczu HUD informacj8 „OBSTACLE” i wskazujBc kierunek przeszkody (rys. 12.).

Passive Ranging – system umo)liwia pilotowi wyznaczenie naziemnego celu,

a system okreMla odleg+oMQ skoMnB do niego, emitujBc przy tym minimalnB iloMQ energii elektromagnetycznej.

Rys. 12. Wskabnik HUD w rodzaju pracy OW/C i PGCAS

ród"o: Lockheed Martin The Pilot's Guide (Final)

Opisane systemy nawigacyjne znajdujBce si8 na pok+adzie samolotu F-16, zapewniajB pilotowi pe+nB i bardzo dok+adnB informacj8 nawigacyjnB w ka)dej fazie lotu. StopieF wykorzystania pok+adowych systemów nawigacyjnych zale)y oczywiMcie od charakteru aktualnie wykonywanego lotu (zadania) i jego etapu. Inny b8dzie w przypadku lotów treningowych na zastosowanie bojowe, inny podczas przelotów pomi8dzy lotniskami w przestrzeni kontrolowanej, a jeszcze inny w przypadku realizacji realnej misji bojowej.

Kolejne systemy nabierajB znaczenia tylko w specyficznych etapach lotu, np. podczas: - VOR – przelotów po trasach z wykorzystaniem cywilnych pomocy

radionawigacyjnych, lotów w przestrzeni kontrolowanej,

- ILS – wykonywania podejMcia do lBdowania na lotniskach wyposa)onych w ten system,

- TACAN – podejMQ nieprecyzyjnych g+ównie do lotnisk wojskowych.

Odmiennego znaczenia nabierajB pok+adowe systemy nawigacyjne w warunkach lotu na zastosowanie bojowe Wspomniane wczeMniej systemy nawigacyjne wykorzystywane g+ównie do lotów typowo nawigacyjnych schodzB na plan dalszy. Znaczenia podstawowego nabierajB zaM systemy o zastosowaniach stricte wojskowych umo)liwiajBce: - precyzyjne dotarcie do miejsca wykonania zadania (zintegrowany system

GPS/INS),

- jeMli to konieczne wykonanie tego podejMcia w sposób maksymalnie skryty (radiowysokoMciomierz i funkcje radaru pok+adowego umo)liwiajBce lot wed+ug rzebby terenu),

- uzyskiwanie w trakcie wykonywania misji bojowej wszelkiej dost8pnej informacji

o nowych, wykrytych obiektach stanowiBcych zagro)enie – ich lokalizacji w obszarze naszego dzia+ania (system wymiany informacji taktycznej Link-16),

- identyfikacj8 w ka)dej chwili innych obiektów jako „swój” lub „obcy” z wykorzystaniem specjalnie szyfrowanych sygna+ów zapytaF i odpowiedzi.

4. PODSUMOWANIE

PodsumowujBc, systemy nawigacyjne samolotu F-16 dostarczajB wszystkich niezb8dnych informacji nawigacyjnych z bardzo du)B dok+adnoMciB w ka)dej fazie lotu przy wykonywaniu lotów zarówno typowo „cywilnych”, lotów w przestrzeni kontrolowanej (holdingi, podejMcia do lBdowania wg procedur precyzyjnych i nieprecyzyjnych). Umo)liwiajB ponadto wykonywanie skomplikowanych zadaF bojowych w ka)dych warunkach atmosferycznych z u)yciem precyzyjnego uzbrojenia. Ka)dy z tych systemów spe+nia inne funkcje oraz charakteryzuje si8 odmiennymi w+aMciwoMciami potrzebnymi w danej fazie lotu.

Na przyk+adzie opisanych powy)ej systemów mo)na wyrabnie zobaczyQ, jak du)y post8p dokona+ si8 w technologii budowy systemów nawigacyjnych. RozwiBzania zastosowane w samolocie F-16 stanowiB dzisiaj standard, jeMli chodzi systemy nawigacyjne i zobrazowania informacji. Obecne technologie i miniaturyzacja urzBdzeF elektronicznych pozwalajB na instalowanie w samolotach nowoczesnych urzBdzeF nawigacyjnych pozwalajBc pilotowi, szczególnie samolotu jednomiejscowego, na bezpieczne i efektywne wykonywanie zadaF w nawet najbardziej skomplikowanej sytuacji taktycznej.

Bibliografia

1. Brzuzek A., Pawlik A., Rypluki A.: Systemy nawigacyjne samolotu F-16 blok 52+ Si+a w ró)norodnoMci.

2. Za+Bcznik do instrukcji sygnatura WLOP 176/94, Pulpit nawigacyjny EP-6A opis i zastosowanie. 3. Samolot MiG-29 Instrukcja Techniki Pilotowania, sygnatura WLOP 179/94.

4. Lockheed Martin the Pilot's Guide (Final0).

AIRCRAFT NAVIGATIN SYSTEMS F-16 BLOCK 52+ AND MIG-29A

Summary: Navigation is the determination of position and direction on or above the surface of the Earth. Avionics can use satellite-based systems (such as GPS and WAAS), ground-based systems (such as VOR or LORAN), or any combination thereof. Navigation systems calculate the position automatically and display it to the flight crew on moving map displays. Older avionics required a pilot or navigator to plot the intersection of signals on a paper map to determine an aircraft's location; modern systems calculate the position automatically and display it to the flight crew on moving map displays.

Avionics are the electronic systems used on aircraft, artificial satellites, and spacecraft. Avionic systems include communications, navigation, the display and management of multiple systems, and the hundreds of systems that are fitted to aircraft to perform individual functions. These can be as simple as a searchlight for a police helicopter or as complicated as the tactical system for an airborne early warning platform.

The F-16 Fighting Falcon is a lightweight, compact fighter aircraft designed for air superiority performing a wide range of military missions ranging from air defense to air-to-ground strike missions. In air-to-air engagements the F-16 is highly maneuverable and in the air-to-surface role the aircraft has demonstrated the capability to accommodate any guided and unguided weapon such as laser guided bombs and a variety of air-to-surface missiles. It carries internally a 20mm M61A1 gun for close-in air-to-air engagements. Besides, the F-16 block 52+ is able to carry the AIM-9X Sidewinder missile and can be armed with the medium-range AIM-120 AMRAAM missile. To deliver precision guided munitions the Falcon can accommodate the LANTIRN targeting/navigation pod system, as well as the LITENING and the most recent Sniper XR. The targeting and navigation pods have provided day and night, all-weather strike capability to the F-16 aircraft fleet all along its service life. The F-16 block 52+ multi-role fighter can fly deep inside enemy territory, deliver precision guided munitions in non-visual conditions and defend itself against enemy aircraft even in day and night, adverse weather.

Avionics research and development is evolving rapidly, and system designers must keep up-to-date on customer demands, regulatory requirements and overall business conditions. Increasingly, the focus of avionics development is shifting from system hardware to software in order to expedite the system’s benefits to market. Embedded and software content is driving innovation which means new opportunities for avionics system development and partnership models for the development lifecycle. A software-centric approach to avionics development makes life easy and can open many doors, including increased interdependency from availability of parts (obsolescence); increased flexibility in collaboration (global partnerships); and faster time to market (certification along with environmental clearance).