книги / Физические основы получения информации

Излучаемый антенной А, синусоидальный сигнал отра­ жается от неровностей земной поверхности.

Появление отраженного в направлении приемника сигна­ ла возможно только при наличии дискретных отражателей (не­ регулярностей) на поверхности земли.

Измеряя схемой датчика частоту Fn , определим скорость полета самолета:

V = 2cosp Fp-

А,

А2

Рис. 3.20. Структурная схема ДИСС

Из принятого антенной А2 отраженного сигнала в баланс­ ном смесителе (БС) (рис. 3.20) выделяется доплеровская час­ тота Fn , несущая информацию о скорости полета и равная раз­ ности частот излучаемого и принимаемого сигналов: F0 = / - / 0. После усиления в усилителе низкой частоты (УНЧ) сигнал посту­ пает на измеритель частоты (ИЧ), выдающий сигнал в вычисли­ те пьное устройство и на индикатор (Инд.). Такие однолучевые доплеровские измерители скорости полета имеют большие ошиб­ ки, вызванные угловым движением самолета по тангажу и крену.

Для повышения точности измерений антенны устанавли­ вают на гиростабилизированные платформы или применяют двухлучевые и многолучевые ДИСС.

3.4.3.Двухлучевой доплеровский измеритель скорости

иугла сноса

Схема ДИСС приведена на рис. 2.21.

В таких измерителях скорости антенны направляются под углом 0 к продольной оси в горизонтальной плоскости и под уг­ лом р = 70° от плоскости горизонта.

51

Рис. 3.21. Излучение двухлучевого ДИСС

При движении самолета с путевой скоростью Vn и рас­

пространении электромагнитной энергии в направлениях, не совпадающих с ее вектором, определяемая скорость

V\ = У„ cos (0 - УС),

У2 = У„ cos (0 + У С ),

где УС - угол сноса, или, с учетом введенного в рассмотрение угла а = 0 - УС,

У\ = V„ cos а , У2 =У„ cos (2 0 - а ) .

Из первого уравнения этой системы

1 к = - cos а

Подставляя Vn во второе уравнение системы, получим

= V] cos 20 + Vxsin 20 • tg a .

52

Отсюда

V2 - V. cos 20 tga = —-----!---------

sin 20

или

a = arctg V2 - V, cos 20 sin 20

В результате имеем

УС = 0 - а ;

cos а

Блок-схема двухлучевого ДИСС показана на рис. 3.22.

А2 ^ • /о + F,h

Л

Л + Fl)y

Ai

Рис. 3.22. Блок-схема двухлучевого ДИСС

Выражения с неизвестными Vn и УС решаются с помо­ щью вычислительного устройства.

3.4.4.Трехлучевой доплеровский измеритель скорости

иугла сноса

На рис. 3.23 представлена схема простейшего трехлучево­ го самолетного ДИСС с непрерывным излучением, неподвиж­

53

ной антенной системой и непосредственным преобразованием частоты отраженных сигналов в низкую частоту.

Для измерения средней доплеровской частоты можно ис­ пользовать сигналы числа пересечений нулевого уровня напря­ жения низкой частоты (счетчик числа «нулей»), точнее, счетчик числа импульсов, сформированных схемой ограничения и диф­ ференцирования.

Рис. 3.23. Структурная схема ДИСС

Достоинством системы с непрерывным излучением без модуляции является сосредоточенность спектра отраженного сигнала в пределах одной узкой полосы частот, что обеспечива­ ет полное использование энергии сигнала, а также сравнительно простое устройство передатчика, приемника и индикатора.

3.4.5.Доплеровский измеритель скорости и угла сноса

сдвойным преобразованием сигнала

Более высокую чувствительность имеет ДИСС (рис. 3.24), в котором основное усиление сигнала осуществляется на про­ межуточной частоте после первого преобразования частоты смесителем.

В схеме измерителя колебания с частотой / + / форми­

руются с помощью генератора опорной частоты (ГОЧ) и ба­ лансного модулятора (смесителя), в котором колебания гене­ ратора высокой частоты (ГВЧ) и ГОЧ смешиваются и после

54

Рис. 3.24. Схема ДИСС с двойным преобразованием сигнала (индекс п.ч - промежуточная частота)

фильтрации верхней боковой частоты подаются на балансный смеситель.

На выходе УПЧ в такой схеме включен синхронный де­ тектор, обеспечивающий второе преобразование низкочастотно­ го сигнала.

3.5. Системы посадки

Радиотехнические инструментальные системы посадки (СП) самолетов, называемые также радиомаячными, основаны на применении наземных радиомаяков и предназначены для обеспечения экипажей и систем автоматического управления информацией, используемой для расчета захода на посадку и осуществления безопасного снижения и посадки самолета. Наи­ большее распространение получили отечественные системы по­ садки СП-50, СП-68 и международная ILS, принципиально ма­ ло чем отличающиеся. В соответствии с решаемыми задачами в

55

СП выделяют три канала: глиссады, курса и маркерный (или канал дальности). В каждый канал входят наземный радиомаяк и бортовое оборудование. В состав наземного радиомаячного оборудования СП включены три маркерных, курсовой и глиссадный радиомаяки (рис. 3.25).

Рис. 3.25. Размещение радиомаяков системы посадки ILS

Дальний маркерный (ДМРМ), средний (СМРМ) и ближ­ ний (БМРМ) радиомаяки излучают вверх кодированные сигна­ лы. В момент пролета самолета над радиомаяком эти сигналы принимаются бортовым маркерным радиоприемником. По сиг­ налам приемника экипаж определяет тип маяка и, следователь­ но, дальность до взлетно-посадочной полосы аэродрома. Фор­ мирование в пространстве линий посадочного курса и линии планирования (снижения) - глиссады осуществляется с помо­ щью курсового и глиссадного радиомаяков (КРМ и ГРМ).

Система инструментальной посадки самолетов работает в ультракоротковолновом (УКВ) диапазоне радиоволн. Это обес­ печивает помехоустойчивость, возможность реализации узких диаграмм направленности антенн.

Заход на посадку с прямой является самым экономичным способом и применяется для всех воздушных судов, когда рель­ еф местности и воздушная обстановка позволяют снижаться с

56

маршрута визуально (по ВПП) на высоту, равную высоте входа в глиссаду (рис. 3.26).

При непрерывном радиолокационном контроле за движе­ нием в процессе снижения заход на посадку с прямой допуска­ ется и в случае, если пролетаемая местность не видна.

Рис. 3.26. Траектория снижения самолета (ТВГ, ТГП - соответственно точка входа в глиссаду и в горизонтальный полет; ТЫС - точка начала слежения)

Для захода на посадку с прямой командир воздушного судна по указанию диспетчера начинает снижение с исходной высоты на расстоянии 80-100 км до аэродрома посадки. Сниже­ ние выполняется на скорости, рекомендованной руководством по летной эксплуатации (РЛЭ) для данного типа самолета, и вертикальной скорости с расчетом подхода к аэродрому за 25-30 км на высоте горизонтального полета, равной высоте вхо­ да в глиссаду.

При достижении заданной высоты скорость полета посте­

2 км выпускаются шасси и закрылки и выполняется маневр вы­ хода на предпосадочную прямую.

После входа в глиссаду самолет переводится в режим снижения с расчетной вертикальной скоростью и скоростью планирования согласно РЛЭ.

ДМРМ, СМРМ и БМРМ должны быть пройдены на высо­ тах, указанных в схеме для данного аэродрома.

57

3.5.1. Канал глиссады

Для указания экипажу снижающегося самолета плоскости планирования предназначены глиссадные радиомаяки.

ГРМ располагается на расстоянии 240-280 м от начала ВПП и на расстоянии 120-170 м от осевой линии ВПП. ГРМ до­ пускает установку угла глиссады 2-4°

В канале глиссады используется классический равносиг­ нальный метод. Равносигнальное направление образуется на пе­ ресечении лепестков от верхней и нижней антенн и совпадает с глиссадой. Обе антенны излучают сигналы одной несущей час­ тоты, отличающиеся частотами модуляции: FMBверхнего ле­

пестка и FMHнижнего. Диаграмма направленности ГРМ в вертикальной плоскости показана на рис. 3.27.

Рис. 3.27. Диаграмма направленности ГРМ

Пересечение плоскости планирования с вертикальной плоскостью посадочного курса образует линию планирова­ ния - глиссаду, по которой экипаж должен пилотировать само­ лет при посадке (снижении). ГРМ работает в дециметровом диапазоне волн. На рис. 3.28 приведена структурная схема пе­ редатчика радиомаяка.

УВЧ-генератор вырабатывает радиосигнал несущей час­ тоты. С выхода этого генератора высокочастотные колебания поступают на два модулятора.

В модуляторах осуществляется амплитудная модуляция колебаний с частотой модуляции сигнала верхней антенны (Ай) и сигнала нижней антенны (Л„).

После усилителей мощности радиосигналы поступают на антенны. Лепестки диаграмм направленности верхней и нижней

58

антенн накладываются друг на друга, образуя равносигнальную зону, в которой интенсивности электромагнитных полей этих антенн равны.

Рис. 3.28. Структурная схема передатчика ГРМ

Сигналы ГРМ принимаются бортовым приемником, с по­ мощью которого определяется величина угла и сторона откло­ нения снижающегося самолета относительно заданной глисса­ дой плоскости планирования. Функциональная схема самолет­ ного глиссадного радиоприемника показана на рис. 3.29.

Рис. 3.29. Структурная схема глиссадного радиоприемника

С помощью фильтров низкой частоты сигналы круговых частот

разделяются и затем поступают через выпрямители на индика­ тор - плановый навигационный прибор. ПНП стоит на выходе курсового и глиссадного приемников и объединяет их в один

59

указатель с двумя стрелками. Горизонтальная стрелка указывает

глиссаду, а вертикальная - заданный КРМ посадочный курс.

При отклонении самолета от плоскости снижения мощ­ ность принимаемых антенной сигналов частоты 150 или 90 Гц становится неодинаковой и на выходе приемника вырабатыва­ ется сигнал информации.

Временные диаграммы сигналов канала глиссады системы посадки приведены на рис. 3.30 (а и б соответственно).

Рис. 3.30. Формирование сигналов канала глиссады

Отклонение стрелки ПНП, пропорциональное разности напряжений с частотами 150 и 90 Гц, указывает пилоту направ­ ление на глиссаду.

3.5.2. Канал курса

Канал курса системы посадки служит для выдачи в пило­ тажно-навигационный комплекс и на индикаторы пилотов сиг­

60