Komputerowe modelowanie charakterystyk cewek elektrycznych dedykowanych dla lotniczych nahełmowych systemów celowniczych z metodą magnetyczną

W artykule omówiono znaczenie nahełmowych systemów celowniczych w zwiększeniu bezpieczeństwa lotu oraz skuteczności wykonania zadania bojowego w zakresie tzw. osiągania przewagi w powietrzu. Przedstawiono wybrane systemy nahełmowe stosowane w rozwiązaniach zagranicznych i krajowych, wykorzystujące metodę magnetyczną. Zaprezentowano oryginalną, autorską metodę wyznaczania położenia kątowego hełmu pilota z wykorzystaniem pola magnetycznego z jednej cewki płaskiej i rachunku kwaternionowego. Cennym elementem są podane zależności matematyczne opisujące charakterystyki pola magnetycznego generowanego przez wybrane typy cewek elektrycznych (cewka płaska, cewka Helmholtza / Anti-Helmholtza). Sposób modelowania zilustrowano wynikami badań symulacyjnych wartości indukcji i zakrzywienia pola magnetycznego modelu cewki płaskiej o zadanej liczbie zwojów oraz jej weryfikacji eksperymentalnej dla cewki zbudowanej w ITWL.

Paper presents the importance of the helmet-mounted cueing systems in the field of flight safety increasing and mission execution effectiveness. There are presented the selected helmet systems used in the foreign and domestic solutions, utilizing the magnetic method. An original method of pilot’s helmet angular position determination utilizing the magnetic field from single flat coil and quaternion calculus is presented. The valuable elements are given mathematical relationships describing the characteristics of the magnetic field generated by selected types of electric coils as well as the results of simulation tests and the laboratory experimental verification of a flat coil model (designed in the Air Force Institute of Technology - AFIT) with a given number of coils.