Trägheitsnavigationssystem (INS)/Trägheitsreferenzsystem (IRS)
Ein Trägheitsnavigationssystem (INS) wird bei einigen großen Flugzeugen für die Langstreckennavigation verwendet. Dies kann auch als Inertial Reference System (IRS) bezeichnet werden, obwohl die Bezeichnung IRS im Allgemeinen moderneren Systemen vorbehalten ist. Ein INS/IRS ist ein eigenständiges System, das keine Eingangsfunksignale von einer Bodennavigationseinrichtung oder einem Sender benötigt.
Das System leitet Lage-, Geschwindigkeits- und Richtungsinformationen aus der Messung der Flugzeugbeschleunigungen bei einem bekannten Startpunkt ab. Der Standort des Flugzeugs wird kontinuierlich durch Berechnungen aktualisiert, die auf den von INS-Beschleunigungsmessern erfahrenen Kräften basieren. Es werden mindestens zwei Beschleunigungsmesser verwendet, einer nach Norden und der andere nach Osten. Bei älteren Einheiten sind sie auf einer kreiselstabilisierten Plattform montiert.
Ein INS verwendet komplexe Berechnungen, die von einem INS-Computer durchgeführt werden, um aufgebrachte Kräfte in Positionsinformationen umzuwandeln. Ein Schnittstellensteuerkopf wird verwendet, um Startpositionspositionsdaten einzugeben, während das Flugzeug stationär auf dem Boden steht. Dies wird als Initialisierung bezeichnet. Von da an wird jede Bewegung des Flugzeugs von den eingebauten Beschleunigungsmessern erfasst und durch den Computer geleitet. Rückkopplungs- und Korrekturschleifen werden verwendet, um akkumulierte Fehler mit fortschreitender Flugzeit zu korrigieren. Der Betrag, um den ein INS in einer Stunde Flugzeit abfällt, ist ein Bezugspunkt für die Bestimmung der Leistung. Akkumulierter Fehler von weniger als einer Meile nach einer Flugstunde ist möglich. Eine kontinuierliche genaue Anpassung der kreiselstabilisierten Plattform, um sie parallel zur Erdoberfläche zu halten, ist eine Schlüsselanforderung, um akkumulierte Fehler zu reduzieren.
INS ist in das Flugmanagementsystem und das automatische Flugsteuerungssystem eines Verkehrsflugzeugs integriert. Wegpunkte können für einen vorbestimmten Flugweg eingegeben werden und das INS führt das Flugzeug nacheinander zu jedem Wegpunkt. Die Integration mit anderen NAV-Hilfsmitteln ist ebenfalls möglich, um eine kontinuierliche Korrektur und verbesserte Genauigkeit zu gewährleisten, ist jedoch nicht erforderlich.
Moderne INS-Systeme sind als IRS bekannt. Sie sind vollständig Festkörpereinheiten ohne bewegliche Teile. Laserkreisel mit drei Ringen ersetzen die mechanischen Kreisel in den älteren INS-Plattformsystemen. Dies eliminiert die Präzession und andere mechanische Gyro-Mängel. Die Verwendung von drei Festkörper-Beschleunigungsmessern, einer für jede Bewegungsebene, erhöht ebenfalls die Genauigkeit. Der Ausgang des Beschleunigungsmessers und des Kreisels wird in den Computer zur kontinuierlichen Berechnung der Position des Flugzeugs eingegeben.
Die modernste IRS-Integration ist das Satelliten-GPS. Das GPS ist an sich schon extrem genau. In Kombination mit IRS entsteht eines der genauesten verfügbaren Navigationssysteme. Das GPS wird verwendet, um das IRS zu initialisieren, sodass der Pilot dies nicht mehr tun muss. GPS speist auch Daten in den IRS-Computer ein, die zur Fehlerkorrektur verwendet werden. Gelegentliche Betriebsunterbrechungen und Höhenungenauigkeiten des GPS-Systems sind für IRS/GPS kein Problem. Das IRS funktioniert kontinuierlich und ist innerhalb der IRS-Einheit vollständig eigenständig. Sollte das GPS ins Stocken geraten, fährt der IRS-Teil des Systems ohne es fort. Die neueste elektronische Technologie hat die Größe und das Gewicht von INS/IRS-Avionikeinheiten erheblich reduziert. Die Abbildung zeigt eine moderne Mikro-IRS-Einheit, die auf jeder Seite etwa 6 Zoll misst.
