航務員碎碎念

慣性導航系統, 是利用高速旋轉的陀螺 (因其具有很大的慣性, 不會輕易隨著飛機的運動而變動), 作為空間中一個不動的參考點, 進而計算出飛機現在的位置. 不過目前多以雷射陀螺儀取代傳統陀螺儀.

飛機在三度空間中運動, 共有六個自由度 (三個直線, 三個旋轉). 直線上運動可由 IRS上的直線加速度計量得, 經過積分, 就可得到速度, 在經一次積分, 就能得到位置的資料了. 至於旋轉軸上的運動, 則是利用雷射陀螺儀量得. 雷射陀螺儀所量得的是角速度資料, 經積分可得旋轉角度, 而經微分可得角加速度資料.

慣性導航一直是航空界非常重要的導航方法, 在過去這樣的系統被稱做 "慣性導航系統" (Inertial Navigation System, INS), 因為它的確負起引導飛機航向目標的重責大任, 不管是駕駛艙內的顯示, 或是下給自動駕駛的指令, 都是由 INS 所提供.

但慣性系統最大的一個缺點, 就是它的誤差會隨著飛行時間而累積, 即使是像 747-400 上的新系統, 飛行十幾個鐘頭後, 誤差也可能達到 20-30浬. 這樣的誤差是無法接受的, 所以過去的 INS , 會利用導航電台定位方法, 去修正位置的誤差.

新一代的飛機上, 將導航的任務交給了飛行電腦 FMC, 由 FMC 縱整 IRS, GPS, 及導航台定位的資料, 提供駕駛艙的顯示, 及下命令給 Autopilot 來操縱飛機飛往目的地. 慣性系統就此退居幕後, 其所提供的資料僅供 FMC使用, 因此改稱為 "慣性參考系統".

不過可別因此貶低了 IRS 在 747-400 上的地位, 因為除了提供位置的資料外, 飛機的姿態, 機頭指向 (Heading), 航向 (Track), 對地速度等等重要的飛行參數, 也都是靠 IRS 來提供. 還有一點非常重要, IRS 是唯一不必使用外界資訊的導航方法. 利用電台或衛星導航, 還有可能碰到這些系統停工, 甚至太陽黑子活動的影響, 只有 IRS 可以在這種情況下, 不間斷的提供導航資料.

IRS 在使用前有一個非常重要的動作, 稱為 Align. 在 Align 的過程中, 飛機必需靜止於地面上, 輸入飛機所在位置的經緯度, 讓 IRS作一個類似歸零的動作, 之後 IRS 才能正常運作, Align 過程所需的時間, 依所在的緯度而不同, 緯度越高, 所需時間越久, 以台灣的位置來說, 一般要 6,7 分鐘.

在 Align 過程中, IRS 會量出地球的自轉方向, 及地心引力的方向, 如此才能定出座標軸的方向. 此外 Heading 及所在緯度也可一併量出. 此時配合所輸入的經緯度座標及從大氣電腦所得的高度, 就可定出原點, IRS 就可以開始工作了. (IRS 所自行量出的緯度資料, 可用來驗證輸入的位置資料是否正確) .