INS

[Schorsch]

Es ist keineswegs Ansichtsache ob es sich um INS oder IRS handelt. Es sind grundlegend verschiedene Systeme.
Das INS ist ein Inertial Navigation System mit mechanischen Gyros (in aller Regel drei Rate Gyros) und 2 Beschleunigungsmessern (bei denen sich kraftkompensierte Pendel Accelerometer bewährt haben). Das System hat IMMER ein eigenes Bedienpanel mit dem navigiert wird (also z.B. Waypoints erstellt werden) und das magnetic Heading wird durch ein Fluxvalve geliefert.

Ein IRS hingegen stellt ein Inertial Reference System dar welches auf 3 Ringlasern und ebenfalls 2 Beschleungungsmessern basiert. Das System stellt im gegensatz zum INS kein Navigationssystem dar, sondern lediglich eine Referenz zur Flugzeug Lage. Es versorgt verschiedene Instrumente (z.B. HSI, ADI oder auch Wetterradar) mit Informationen über die Flugzeugposition. Die eigentliche navigation übernimmt das FMS welches über eine MCDU bedient wird. Hier können Waypoints programmiet werden und diverse Funktionen, wie voreingestellte Company Routes, ausgeführt werden. Das Mag Heading kann das System auch ohne ein Fluxvalve ermitteln. Zudem wird das IRS permanent mit Referenzsignalen von z.B. GPS und VOR verglichen. Zudem ist es heute üblich AIRS, also Kombination von Air Data Computer und IRS, einzusetzen.

Natürlich gibt es immer noch zahlreiche Luftfahrzeuge die mit dem alten INS fliegen.

However, ich habe zwei Fragen zum IRS:
Kennt jemand ein System das autark (also ohne Update während des Fluges) eine niedrigere Abweichung als ca. 2nm/h erzielt?

Ist es zur Zeit mit einem System möglich ein Align auch nördlicher als 78° nördlicher Breite durchzuführen?

Ich halte die Unterscheidung zwischen INS und IRS eher für eine Frage der Systemgrenze. Nehme ich FMS und IRS zusammen, hab ich auch ein INS. Gebe ich der lustigen Bedieneinheit für die Kreisel einen eigenen Namen, dann ist der Kreisel auch nur noch IRS.

Abweichung: Ist nicht 1nm/h eigentlich der Industriestandard?
N78°: Wieso nicht? Das Kreiselprinzip sollte ja überall gelten, und einem System aus Laserringkreiseln sollte es eigentlich egal sein. Oder?

 

[Hirsch]

..N78°: Wieso nicht? Das Kreiselprinzip sollte ja überall gelten, und einem System aus Laserringkreiseln sollte es eigentlich egal sein. Oder?

Naja, wenn man ein INS in seiner theoretischen Grundform betrachtet, gibt es Probleme, wenn man in Polnähe kommt, da sich dann eine nachgeführte (kreiselstabilisierte) Plattform von Prinzip her unendlich schnell drehen würde. Aber ich denke, 78° zählen nicht als echte Polnähe.
Praktisch gesehen kann man das aber (und macht es auch schon ewig) mit diversen Tricks überwinden, insofern sollte es tatsächlich kein Problem (mehr) darstellen, über 78° das INS zu nutzen.
Möglicherweise gab es Probleme, wenn man die initiale Selbstausrichtung des Systems nach dem Einschalten in diesen Breitengraden hat machen wollen, wenn das rechnerische Koordinatensystem mit dem Gradnetz der Erde übereinstimmte. Daher hat man ja wohl ein "freies" Koordinatensystem genutzt, dass gegenüber dem Erdsystem verdreht ist und so in Polnähe nicht an die Grenzen stößt (dafür allerdings woanders...). Allerdings gibt es nun noch die "freie-Azimut-Technik", die überall korrekte Ergebnisse liefern soll, aber erheblich mehr Rechenaufwand bedingt.

78° n.Br. ist allerdings eine praktische Grenze für normale GPS-Anwendungen, da das verwendete UTM-Gitter als Koordinatensystem nur bis 78° definiert ist. Nördlicher geht es halt nicht mehr (die Darstellung im gewohnten Koordinatensystem wohlgemerkt, die Satelliten und das Funktionsprinzip kann natürlich mit diesen Regionen umgehen!). Möglicherweise kommt daher die Vermutung, dass man nördlicher als 78° nicht agieren könnte. Praktisch dürfte das aber nur eine Rolle spielen, sofern man in diesem Moment das GPS nutzen möchte, beispielsweise in einem komplexen Navigationsrechner, und nicht allein ein INS.

 

[Niaboc_2808]

Also bei den 73 bzw. 78° beziehe ich mich auf Herstellerangaben. Ein Align ist bei nur bis 78° zugelassenen Systemen nördlich dieses Limits nicht möglich, da das IRS diese Eingabe nicht zulässt. Die von mir genannten 2nm/h sind ebenfalls Herstellerangaben und man kann das ganze auch via MCDU im Flugzeug auslesen. Bei der 747-400 ist sogar stellenweise bei einigen Operatorn ein System verbaut, dass eine größere Abweichung aufweist.
1nm hört sich schon besser an, ich muss aber zugeben, dass mir spontan kein System bekannt ist.

Naja, ich möchte mich nicht über Bezeichnungen streiten, aber ein INS ist definitv kein IRS, da es eben die von mir aufgeführten Unterschied hat. Und wenn eine Airline sich zwischen einem der beiden Systemen entscheiden muss, reden wir hier über einen 6-7 stelligen Preis Unterschied. Das mach pro Flugzeug ganz schön was aus ;)

 

[phantomas2f4]

Abweichung: Ist nicht 1nm/h eigentlich der Industriestandard?
N78°: Wieso nicht? Das Kreiselprinzip sollte ja überall gelten, und einem System aus Laserringkreiseln sollte es eigentlich egal sein. Oder?

Hallo !

Nach einer Stunde Flugzeit kommen unsere F4`s normalerweise so mit 0,3 -0,5 nm Ablage zurück.

KLaus

 

[Misato]

...............Die von mir genannten 2nm/h sind ebenfalls Herstellerangaben und man kann das ganze auch via MCDU im Flugzeug auslesen. Bei der 747-400 ist sogar stellenweise bei einigen Operatorn ein System verbaut, dass eine größere Abweichung aufweist....

@Niaboc
Abweichung FRA-NYC => ca 180 ft bis max 350 ft (B747-430)
Gruß Misato

 

[Schorsch]

@Niaboc
Abweichung FRA-NYC => ca 180 ft bis max 350 ft (B747-430)
Gruß Misato

Das ist allerdings gestützt und nicht die Performance des INS/IRS allein. 180ft sind knapp 55m, das kommt an die Genauigkeit eines mit GPS unterstützten Systems ran.

 

[n/a]

Hallo,

nicht nur die großen Flieger sind mit INS ausgestattet: Auch die Grob 120A des Airline Training Center Arizona (ATCA) in Arizona, auf denen die Bundeswehr ihre Grundschulung durchführt, arbeitet mit einem Laser-INS. Die Grob 120 der Kanadier und auch der Israelis sind hingegen nicht mit diesem System ausgestattet.
;)

 

[Wolfgang]

However, ich habe zwei Fragen zum IRS:
Kennt jemand ein System das autark (also ohne Update während des Fluges) eine niedrigere Abweichung als ca. 2nm/h erzielt?

Ist es zur Zeit mit einem System möglich ein Align auch nördlicher als 78° nördlicher Breite durchzuführen?

Hi,

oberes Limit bei einem Standard IRS lässt sich nach der Faustformel 3+3T
berechnen. T ist gleich Time in Navigate.
Heisst: Auf einem einzelnen Leg (nicht zwei aufeinander folgenden) darf die
maximale Abweichung 33 NM nach 10 Stunden betragen. Andernfalls muss die
IRU gewechselt werden. Die Abweichung ist normalerweise allerdings
bedeutend niedriger.

Spezielle, für RNP 10 (10 NM horizontale Genauigkeit) certifizierte IRUs haben Limits,
die etwa 50% niedriger sind.

Oberhalb von 80° N und S (früher 78°) wandeln die IRUs True North nicht mehr nach Magn North um.
Heisst, alle Systeme, ausser dem Wiskey Compass zeigen bzw arbeiten nur noch mit True North.

Alignments in Polnähe sind mit speziellen IRUs (und waren früher auch mit dafür ausgelegten INUs) möglich.
Hier wird auf die rechnerische Ermittlung des Breitengrades (Messung der Erd - Rotationsgeschwindigkeit)
wärend des Aligments verzichtet, die Besatzung darf bei der Positionseingabe keine
Fehler machen, da die IRU sich jetzt darauf verlässt. Nur interessant für
das amerikanische Militär, da sonst niemand, ausser vielleicht Polarforscher
dort landet.

Theoritisch könnte eigentlich fast jedes IRS auch oberhalb von 80° aligned
werden, die Bestimmung des Breitengrades würde aber ewig dauern.
Ausserdem ist es für die zivile Luftfahrt nicht sinnvoll.

Gruss:

Wolfgang

 

[rechlin-lärz]

Hallo,

ein weiterer Vorteil liegt darin, dass ein INS sowohl Navigations- als auch Lageinformationen liefert.

In den schweizerischen und österreichischen F-5 ist ein analoges INS (LN-33) eingebaut. Bis 2003 flogen die Mirage III-RS Aufklärer ebenfalls mit obigem System. Dieses Litton-System enthält noch mechanische Teile (Kreisel...). Der Nachteil liegt darin, dass die Wartung relativ aufwändig und teuer ist.

Ich nehme an, wenn du von einem alten System sprichst, meinst du ein mechanisches INS (mit raumstabiler Plattform, Kreiseln und Beschleunigungsmesser), im Gegensatz zu den heute modernen Laserkreiseln.

lg

Tiger F-5

Zur Veranschaulichung einmal ein paar Fotos einer mechanischen Plattform, Litton LN-3, aus einer F-104G.

 

[rechlin-lärz]

Deckel einmal abgenommen:

 

[rechlin-lärz]

Ansicht 2:

 

[rechlin-lärz]

Ansicht 3:

 

[rechlin-lärz]

ein Kreisel:

 

[rechlin-lärz]

weitere Ansicht:

 

[rechlin-lärz]

Deckelinnenseite mit Heizung und Lüfter:

 

[Schorsch]

Zur Veranschaulichung einmal ein paar Fotos einer mechanischen Plattform, Litton LN-3, aus einer F-104G.

Danke.
Das Ding war damals "das Neuste des Neusten".
Viele strategische Bomber hatten schlechtere Navigationssysteme.

 

[Niaboc_2808]

Hi,

oberes Limit bei einem Standard IRS lässt sich nach der Faustformel 3+3T
berechnen. T ist gleich Time in Navigate.
Heisst: Auf einem einzelnen Leg (nicht zwei aufeinander folgenden) darf die
maximale Abweichung 33 NM nach 10 Stunden betragen. Andernfalls muss die
IRU gewechselt werden. Die Abweichung ist normalerweise allerdings
bedeutend niedriger.

Spezielle, für RNP 10 (10 NM horizontale Genauigkeit) certifizierte IRUs haben Limits,
die etwa 50% niedriger sind.

Oberhalb von 80° N und S (früher 78°) wandeln die IRUs True North nicht mehr nach Magn North um.
Heisst, alle Systeme, ausser dem Wiskey Compass zeigen bzw arbeiten nur noch mit True North.

Alignments in Polnähe sind mit speziellen IRUs (und waren früher auch mit dafür ausgelegten INUs) möglich.
Hier wird auf die rechnerische Ermittlung des Breitengrades (Messung der Erd - Rotationsgeschwindigkeit)



Theoritisch könnte eigentlich fast jedes IRS auch oberhalb von 80° aligned
werden, die Bestimmung des Breitengrades würde aber ewig dauern.
Ausserdem ist es für die zivile Luftfahrt nicht sinnvoll.

Gruss:

Wolfgang

Die Formel 3+3T habe ich zwar auch noch kennen gelernt, aber die Limits sind bei neueren IRUs, wie du schon sagst, wesentlich enger.

Interessant, dass die Systeme theoretisch auch den Breitengrad an den Polen ermitteln könnten. Dass man die Present Position und das Heading manuell eingeben kann ist klar, mir ging es nur darum, ob die Systeme auch automatisch "alignen" können, z.B. nur mit ARP (Airport Reference Point).

An den Polen mit MagHeading zu navigieren wäre auch nicht wirklich sinnvoll:D

 

[Wolfgang]

Hi Niaboc,

verstehe mich bitte nicht miss. Ich schrieb in Polnähe, nicht an den Polen.
Da müssen auf jeden Fall noch messbare Erdrotationsgeschwindigkeiten vorhanden sein.
Kennt man ja, Kinderkarussel ganz innen oder ganz aussen.

Das grösste "IRS" steht übrigens im süddeutschen Raum und misst die Verschiebung
bzw Neigungsänderung der Erdachse, und das um Millimeter.
Der Ringlaser hat hier allerdings eine Schenkellänge von ca. 10 Metern.
Die Rechenkapazität ist auch "leicht" höher. :-)

Die ersten IRUs waren teilweise grottenschlecht, schlechter als jede INU.
Da kam es sehr oft vor, dass nach einem längeren Oceanic Flight der FMC
eine grosse Difference zwischen IRS und Radio Position festgestellt hat und
die Besatzung aufforderte, eine der beiden Positionen zu bestätigen.

Brauchbar wird das IRS eigentlich dadurch, dass drei Anlagen eingebaut sind und deren Fehler gemittelt wird.

Es gibt auch noch genug Flugzeuge, auf die die alte Regel 3+3T noch zutrifft.
Hier ist es billiger, ein GPS nachzurüsten anstelle neuer IRUs.
Wenn ich richtig informiert bin, ist an den genaueren IRUs nicht viel anders als an den normalen,
sie sind nur ausgesucht und certifiziert. Und das kostet Zeit und Geld.

Ist dann billiger, Multimode Receivers einzubauen.

Gruss:

Wolfgang

 

[Wolfgang]

So, ich habe mir mal die Mühe gemacht und nachgeschaut.

ADIRU HG1050AE09 (Honeywell)
Limit 10 Stunden single flight: 17,85 NM
Limit: 10 Stunden 2 consecutive flights: 12,75 NM

Gruss:

Wolfgang

 

[Niaboc_2808]

Hey Wolfgang,

sehr aufschlussreich, danke!!! Also wird erst mit der vollen Verfügbarkeit von Galileo das gute "alte" GPS eine echte Konkurrenz bekommen;)