IRS

autor: David Dosoudil

Většina letadel vyrobených za posledních 30-40 let má nějakou formu inerciální navigace - ty starší INS (mechanické, velmi přesné gyroskopy), ty novější IRS (optické, říká se tomu laser gyro, ale s gyroskopem to má pramálo společného, měří se principiálně rozdíl v čase který urazí světlo dvěma různými ale stejně dlouhými trasami, pokud je vystaveno zrychlení v příslušné ose).

INS byla svým způsobem samostatná jednotka poskytující navigační informace (v zásadě kde se letadlo nachází a jak doletět k dalšímu bodu), IRS je už mnohem modernější zařízení, které poskytuje ve spolupráci s FMC a ADC (Air Data Computer - združuje věechny pitot-static sondy, atd.) vstupy pro hodně širokou škálu zařízení v letadle - od rychloměru, přes navigační displej, až po třebas Yaw Damper. Protože už se nejedná o "levný" a nepřesný gyroskop jaký lze nalézt v klasických budících, netrpí v takové míře chybami o kterých mluvíš a tak není zpřesňování potřeba (vyjma to co běží automaticky).

IRS se alignuje pouze na zemi a poté je schopno poskytovat dostatečně přesné informace po velmi dlouhou dobu. Samozřejmě nic není dokonalé, principiálních i náhodných chyb vstupuje do procesu hodně a tak se jednak složitými algoritmy chyby eliminují a druhak se poloha zpřesňuje pomocí externích zdrojů - od GPS, přes různé pozemní radionavigační prostředky (primárně DME/DME, pak VOR/DME, LOC, atd.) až po např. zafixování správné polohy na dráze při přidání vzletového výkonu.

Jak do celého procesu vstupuje GPS záleží na letadle. V principu ale většinou platí, že pokud je GPS k dispozici (a to není vždy pravidlem, např. u nás má GPSku tak polovina letadel), využívá ji FMC pro zpřesnění dat přicházejících z IRS. IRS samotné ale GPSku nepotřebuje a všechny údaje je schopné poskytovat bez ní po celou dobu letu s dostatečnou přesností.

K těm údajům jako je deklinace, apod. - vše je součástí navigační databáze v FMC - každý navigační bod, fix, letiště, apod. má uložené informace o přesné poloze, nadmořské výšce, deklinaci a další údaje. IRS jako takové poskytuje všechny informace v TRUE, protože tak interně pracuje (align funkce je vlastně vpodstatě hledání zeměpisného severu po zadání souřadnic) a MAGNETIC se z toho vyrábí až přepočtem.

Jinak bych doodal ještě jednu věc, která nesouvisí ani tak s velkými letadly, jako s technologií různých kompasových budíků obecně.

Chronologicky ;o)

Na začátku byl klasický kompas - kdo se podle něj učil lítat ví, že je zatížený velkou nepřesností a pak hlavně dvěma zásadními chybami při zatáčkách a akceleraci.

Pak pár chytrých hlav dalo dohromady tzv. directional gyro, což byl vpodstatě jen gyroskop, který se roztočil, namířil na sever a on tam víceméně pořád ukazoval a letadlo se jakoby točilo kolem něj. Odpadly chyby jako u klasického kompasu, ale přibyly další související s principem gyroskopu jako takového, zemskou rotací, kvalitou gyra, pohyby letadla, apod. Tohle zařízení lze nalézt pořád v hodně typech letadel, od naších Zlínů po různé Cessny a Warriory a principiálně (i když mnohem přesnější a dokonalejší) i ve starších dopravácích. Podle mně je to také zařízení o kterém mluvíš z těch ruských letadel.

No a pak se staly dvě zásadní věci ;o) Někoho napadlo jak měřit magnetický kurz elektricky a na dálku, a jak spojit výhody obou zařízení a eliminovat jejich nevýhody a tak vzniklo HSI (gyrokompas). Pomocí senzorů (většinou v křídlech jak psal Kachna, aby byly daleko od ručivých zdrojů magnetického pole) se snímá magnetické pole a určuje tak magnetický kurz, který je řekněme dlouhodobou stálicí ve smyslu kvality a přesnosti a pomocí gyroskopu v přístroji se změřená magnetická hodnota stabilizuje gyroskopem a odpadají tak chyby klasického kompasu. V praxi je ten algoritmus samozřejmě komplikovaný, ale v zásadě je to tak, že je celé zařízení jakoby hlavně directional gyro, které je ale neustále jakoby kalibrované tím magnetickým senzorem, pokud poskytuje rozumná data (mimo např. prudké manévry) a hlavně jen o jakousi max. hodnotu za jednotku času a tak je výstup krásný plynulý a přesný pohyb ručičky. A protože nic není dokonalé (i takové HSI může ukazovat třebas o 180° mimo po pár ostrých zatáčkách nebo nedej bože akrobacii), tak existuje funkce, kterou se dá sladit gyro s kompasem rychleji. Jinak tyhle gyrokompasy mají většinou také jakousi indikaci, že pracují korektně ve formě jakési čárky nebo bodu, který neustále osciluje kolem středové hodnoty - to jak se sesoulaďují údaje z kompasu a gyroskopu.

Hláška IRS NAV ONLY

autor: David Dosoudil

Pokud se ta hláška objevuje přímo ve scratchpadu (dolní řádek) v CDU a zní "IRS NAV ONLY", tak to nastává v případě, kdy se letadlo pohybuje v prostoru, kde nejsou na zemi dostupná (a v rádiovém dosahu) radionavigační zařízení DME nebo VOR/DME. Důsledkem tohoto stavu je, že poloha letadla není průběžně zpřesňována automatickým laděním těchto radiomajáků a tak závisí pouze na tom, co vypočítá tzv. IRS tripple mix - algoritmem "průměrovaná" poloha, kterou dodávají 3 nezávislé IRS instalované v letadle, případně zpřesněná GPS, pokud je FMC v PEGASUS variantě.

K tomu jak to všechno funguje - pro podrobnější studium doporučuju aspoň Wikipedii, jinak bych se tu upsal

Stručně řečeno: IRS (Inertial Reference System) je zařízení, které dokáže na základě zadaných počátečných souřadnic, samočinným vnitřním nastavením při kterém rozpozná kde je sever (true) a poté sledováním akcelerace letadla v jednotlivých osách průběžně počítat aktuální zeměpisnou polohu bez jakýchkoliv dalších informací zvenčí. Principem je tzv. laser gyro, kde se využívá jevu "zpoždění světla" při akceleraci v nějaké ose, podrobněji by to bylo na dlouhé povídání...Protože je ale tento princip zatížený některými chybami, není neomylný a tak v průběhu letu dochází jednak k postupné lineární degradaci a taky různým pravidelným oscilacím kolem správné polohy. Výsledkem je stále se zvětšující odchylka generované polohy narůstající s délkou letu - proto je potřeba řešit průběžné zpřesňování. To se řeší jednak tím, že IRS jednotky jsou 3 zcela samostatné a z každé se bere poloha zvlášť a ty se vzájemně porovnávají a z výsledku se produkuje výsledná tripple mix poloha v FMC. Druhak se využívají vnější zdroje, kterými se dá velmi přesně výsledná poloha průběžně zpřesňovat - FMC tak automaticky (pokud není naladěná frekvence ručně na panelu) průběžně ladí externí radionavigační zařízení (ideálně co nejvíce kolmo k trati) a z výpočtu na základě známé polohy z navigační databáze a přijaté DME vzdálenosti a/nebo VOR radiálu upravuje to co produkuje IRS. Prioritou jsou DME/DME, poté VOR/DME a nakonec LOC. U PEGASUS verze se taky přidávají GPS přijímače (a mají společně s LOC vyšší prioritu než DME/DME). Zpřesnění nastává také při vzletu - v okamžiku aktivace autothrottle se zaktualizuje poloha v FMC podle prahu dráhy (proto je nutné mít v FMC zadanou správnou ze které se startuje a také v případě intersection takeoff zvolit v TAKE OFF page příslušný offset od prahu dráhy). Samozřejmě ne vždy je externí zpřesňování ku prospěchu věci - signál může být nepřesný, nebo špatný - je tak možné jednak zakázat konkrétní radiomaják, nebo zcela všechny updaty a taky v případě nějaké zjištěné nesrovnalosti "vymazat" (PURGE) všechny úpravy od počátku letu v FMC právě podle těchto externích referencí.

FMC z hlediska výpočtu polohy je třeba monitorovat - občas něco naladit ručně, zjistit radiál a DME z přístrojů a porovnat se zadáním téhož ve FIX page. Tohle se dělá také při stoupání a před klesáním, jestli nedochází k tzv. MAP shift. Také pokud není nutné, nepoužívat ruční ladění VOR/DME při letu po trati - jinak je nefunkční ono automatické používané pro zpřesňování. S tím jak FMC produkuje polohu výše uvedeným způsobem taky souvisí různá omezení - jako např. není povoleno používat LNAV pro nalétnutí lokalizéru, pouze HDG SEL nebo HOLD. Díky možnému map shiftu totiž LNAV může začít točit do osy dříve, než skutečně nalétne lokalizér (který leží ve skutečnosti jinde). Chyby po několika hodinách letu můžou být v řádu jednotek NM, zejména v oblastech, kdes jak jsi psal se ti objeví uvedené hláška.