книги / Эксплуатация авиационного радиоэлектронного оборудования

Рис. 2.15. Структурная схема АРК

значения 0 и 180° в зависимости от знака cjp. Этот сигнал содержит всю необходимую для работы следящей системы информацию.

Обобщенная структурная схема АРК (рис. 2.15) содержит рамочную ан­ тенну РА и гониометр ГМ, сигнал с которых подается на фазосдвигающий уси­ литель ФУ, а затем на балансный модулятор БМ. Модулирующее опорное на­ пряжение создает генератор ГОН. В контуре сложения КС образуется сумма напряжений с канала рамки и ненаправленной антенны. А. Огибающая сум­ марного сигнала выделяется на выходе приемника Прм с помощью фильтра Ф.

После фильтра Ф сигнал частоты QMсдвигается по фазе на 90 и подается на управляющую обмотку двухфазного асинхронного электродвигателя ЭД, обмотка возбуждения которого питается от ГОН. Когда ырот -- 0, ЭД останав­ ливается, что свидетельствует о том, что плоскость ротора совпадает с направ­

ние фазы (ррОТ на 180' приводит к изменению направления вращения ЭД на обратное. В результате обеспечивается однозначный отсчет КУР. Второе ну­ левое положение «диаграммы направленности» ротора является неустойчи­ вым и достаточно небольшого изменения КУР при рыскании ВС или из-за помех, чтобы стрелка указателя АРК установилась на истинное значение

Автоматический радиокомпас АРК-15 состоит из антенной системы, объе­ диняющей рамочную и ненаправленную антенны; блока приемника, в который входят основные элементы тракта обработки сигналов (модули высокой, проме­ жуточной и низкой частот и синтезатор частот, а также рассмотренный ранее

2.4. РАДИОВЫСОТОМЕРЫ

Радиовысотомеры малых высот предназначены для определения истин­ ной текущей высоты полета ВС от 0 до 1500 м в системах захода на посадку и автоматической посадки. РВ выдают информацию не только о текущей высо­ те полета, но и о достижении ВС установленной высоты принятия решения. Эта информация поступает на индикаторы РВ и в вычислитель системы управ­ ления ВС.

Принцип действия РВ малых высот (рис. 2.16) основан на частотном мето­

раторе ЧМГ. Антенна А-1 служит для изучения сигнала в сторону земной по­ верхности. Отраженный сигнал частоты / 2 с антенны А-2 поступает на ба­ лансный смеситель БС, куда подается также часть мощности зондирующего сигнала. Запаздывание отраженного сигнала на время tH = 2 Шс, где Н —

Для определения Н необходимо измерить Fp. С этой целью сигнал после БС (преобразованный сигнал) усиливается в усилителе разностных частот УРЧ и поступает на измеритель частоты ИЧ, с которого снимается напряже­ ние и (/) £//, пропорциональное высоте полета.

В зависимости от построения тракта обработки преобразованного сигнала различают широко-и узкополосные РВ малых высот.

Точность определения высоты в РВ малых высот характеризуется сред­ ней квадратической погрешностью, которая (при измерении разностной часто­ ты) может быть оценена из выражения аИ МхоР, где aF — средняя квад­

ратическая погрешность измерения разностной частоты. Это выражение не учитывает нестабильности масштабного коэффициента

М, 0,12сТы Щ - \

приводящей к дополнительной погрешности, так как в РВ имеется специаль­ ное устройство для автоматического поддержания постоянства коэффициента М 1. Чем меньше Л4г, тем меньше и погрешность оИ. Для уменьшения Д11

используют ЧМ с большой девиацией частоты.

Основные причины снижения точности РВ малых высот — шумы на вхо­ де измерителя частоты и шум самого сигнала, а также погрешность смещения.

Погрешность смещения вызвана искажением спектра Gv преобразованного сигнала при изменении коэффициента обратного рассеяния /Сп.р в зависи­ мости от угла падения радиоволны. Истинной высоте Н соответствует мини­ мальная частота спектра Fp0. Средняя частота спектра, измеряемая в РВ, не совпадает с FpQ, что является причиной систематической, т. е. поддающей­ ся учету, погрешности. Однако изменение характера подстилающей поверх­ ности (например, переход от суши к морю) приводит к искажению формы оги­ бающей спектра и смещению его средней частоты. Возникает погрешность сме­ щения, учесть которую невозможно, если неизвестен характер подстилаю­

щей поверхности (зависящей от растительности, уровня волнения моря и т. п.).

Радиовысотомер РВ-5 относится к числу широкополосных радиовысото­ меров малых высот с системой фильтров. В состав РВ-5 входят: антенное уст-

тель постоянного тока; Ген—генератор; ЧМГ—частотно-модулированный генератор; И

ройство, приемопередатчик, объединяющий высокочастотную головку, усили­ тель разностной частоты, генератор и устройства усиления и контроля, 1 или 2 указателя высоты и высокочастотный кабель, суммарная длина которого не должна превышать 9 м. Кроме того, в РВ-5 имеется барометрическое реле, выключающее РВ на высоте, большей 3850 м над уровнем моря.

Структурная схема РВ-5 представлена на рис. 2.18. Радиовысотомер выдает на указатели высоты и в САУ напряжение, пропорциональное высоте полета, и сигнал отказа аппаратуры. Кроме того, в САУ выдается сигнал го­ товности, разрешающей использовать данные о высоте полета. В указателе высоты имеется схема получения и выдачи сигналов о достижении ВС задан­ ной высоты принятия решения.

Основные параметры радиовысотомера РВ-5 имеют следующие значе­

В основу работы РВ положен принцип следящего измерителя с постоянной

А/ — полоса частотной модуляции; ТИ — длительность рабочего хода модуля­

ции.

Частота биений FQ поддерживается постоянной, что обеспечивается кон­ туром стабилизации частоты. Сигнал частоты FQ поступает на усилитель, уси­ ление которого регулируется при измерении высоты и не зависит от уровня сигнала. Управление усилением осуществляется из экспоненциального пре­ образователя. Частота F6 сравнивается с f 0 — переходной частотой частот­ ного дискриминатора. Если FQ Ф F0t на выходе дискриминатора формирует­ ся сигнал ошибки, под действием которого меняется длительность рабочего хода модулирующего напряжения. При этом обеспечивается равенство F6 =

F0, и, как следует из формулы для FQ:

т. е. длительность рабочего хода модулирующего напряжения Тм пропорцио­ нальна измеряемой высоте.

Погрешность измерения из-за нестабильности полосы Af уменьшается за счет применения двух СВЧ резонаторов высокой добротности, настроен­

2.5. РАДИОСИСТЕМЫ ДАЛЬНЕЙ НАВИГАЦИИ

Радиосистемы дальней навигации (РСДН) предназначены для определе­ ния местоположения ВС на расстояниях в несколько тысяч километров или в пределах всего земного шара (глобальные РСДН). Работают в диапазонах километровых и мириаметровых (длинных и сверхдлинных) волн, где требуе­ мая дальность действия обеспечивается с помощью сигналов поверхностных волн. Для перспективных спутниковых систем выделен участок дециметро­ вого диапазона (длина волны 20 25 см).

Состав РСДН; опорные передающие радиостанции и бортовое оборудо­ вание ВС. Отсутствие радиопередающего устройства на борту ВС снимает ог­ раничения на пропускную способность системы, т. е. на максимальное число потребителей, которые одновременно могут получать навигационную информа­ цию от опорных станций РСДН.

Опорные станции (ОС) предназначены для формирования навигационных сигналов, по которым определяется местоположение ВС и других объектов. Различают РСДН с наземными ОС и с ОС на искусственных спутниках Земли (спутниковые радионавигационные системы). Наземные ОС располагаются в РНТ. В спутниковых РНС требуется точное определение местоположения НИСЗ в момент измерения навигационного параметра ВС.

Бортовое оборудование ВС предназначено для приема, усиления и обра­ ботки сигналов ОС для определения навигационного параметра и последую­ щего вычисления координат ВС. Полностью автоматизированная бортовая аппаратура ВС выдает экипажу и в ЦВМ навигационного комплекса необхо­ димые для самолетовождения данные: координаты и путевую скорость ВС, информацию для управлении плановым индикатором навигационной обста­ новки, расчетное время полета до заданного пункта маршрута и другую ин­ формацию, объем .которой зависит от типа бортовой аппаратуры. В составе бортового оборудования предусматривается процессор (или специализиро­ ванная ЦВМ) для обработки данных и проведения необходимых расчетов.

Типы РСДН отличаются видом навигационного параметра — дальности или разности дальности ОС системы, используемого для определения место­ положения потребителя. В зависимости от вида навигационного параметра различают дальномерные и разностно-дальномерные РСДН.

Дальномерные РСДН создают сетку линий положения (ЛП), представляю­ щих собой окружности, в точке пересечения которых находится искомое место ВС1 (рис. 2.19). В пассивной системе, в которой время прохождения сигнала от ОС до ВС iD~ cD, где с — скорость распространения радиоволн,

a D — дальность до ОС, измеряется на ВС по сигналу, излучаемому в опре­ деленный момент ОС, необходимы эталоны времени на ОС и на ВС. По пер­ вому эталону задается момент излучения сигнала, а по второму отмечается момент приема этого сигнала. При наличии расхождения АТ эталонов вре­ мени измерение времени tD содержит погрешность, равную АТ В результа­

те получения по измерению времени прихода сигнала дальность (квазидаль­ ность) тем больше отличается от действительной, чем меньшей стабильнотью обладают эталоны времени. Эталоны времени ОС обладают настолько вы­ сокой стабильностью, что вносимой ими погрешностью можно обычно прене­ бречь. Тогда требование на стабильность бортового эталона времени ВС оп­ ределяется интервалом времени между его коррекциями (например, по систе­ ме единого времени). Если коррекция производится перед вылетом ВС и тре­ буется, чтобы погрешность AD сАГ за время полета Т П= 5 ч не превы­ шала 100 м, то стабильность эталона должна быть не хуже

= А О /сТ п ^г-Ю -п .

Такая стабильность может быть обеспечена только с помощью атомных стандартов частоты (времени).

В общем случае расстояние D от ВС до /-й ОС связано с известными коор­ динатами ОС (Xf, Kf, Zt) и искомыми координатами ВС (х, у ,2 ) выражением

D t = У ( Х , - х ) * + ( К , - - у ) * -| ( Z i - г )* + с Д Г

Для нахождения трех координат, характеризующих пространственное поло­ жение ВС, и поправки его бортового эталона АТ необходимо провести измере­ ния четырех дальностей до четырех ОС. Если бортовой эталон времени ВС об­ ладает необходимой стабильностью, то для определения местоположения ВС достаточно трех измерений. Три измерения необходимы и тогда, когда тре­

1 При местоопределении в пространстве вместо линий положения ис­ пользуют поверхности положения, представляющие собой в дальномерной системе сферы с центром в точке расположения ОС и радиусом, равным дальности до ОС.

Рис. 2.22. Структурная схема бортового оборудования Omega:

мяти; УВВ — устройство ввода / вывода сигналов; ф и V — курс и скорость ВС; БИУ — блок индикации и управления

сигнал, характеризующий разность фаз фр2 и фр1, содержащий информацию •об искомой разности расстояний:

Dp D2--D^\

<Рр —Фр2—фр1 (w0/c) Dp ■- Dp2n/KQ.

Врезультате вычисления фр неизвестная начальная фаза ЭГ исключается,

инестабильность ЭГ не влияет на конечный результат при условии, что на­ чальная фаза остается постоянной на интервале формирования (|р. Искомая разность дальностей определяется как

Dр=-фр Я.0/2лг Мфр ,

где М — масштабный коэффициент.

Значение фр определяет одну линию положения. Для нахождения вто­ рой линии положения и местоположения ВС необходимо провести аналогич­ ные измерения по другой паре ОС (в структурной схеме бортового оборудова­ ния для этого необходимо добавить еще один ИФ, одно УСФ, а также вычис­ лить, местоположения).

Принцип действия бортового оборудования Omega при определении даль­

Компенсации начальной фазы эталонного генератора не требуется при высокой его стабильности.

Структурная схема бортовой аппаратуры Omega (рис. 2.22) включает три основных блока: антенный, обработки сигналов, индикации и управления.

Две рамочные антенны взаимно перпендикулярны, и их выходы коммути­ руются с помощью антенной матрицы УОС. ДНА — управляются с целью по­ лучения максимального значения сигнала от опорной станции. Вынесенные к рамочным антеннам предварительные усилители повышают чувствительность приемника. Устройство обработки информации построено по многоканально­ му принципу и состоит из приемника, ЦВМ с устройством ввода — вывода « набором программы и эталонного генератора.

Цифровая ЭВМ вычисляет взаимно корреляционную функцию огибаю­ щей принятого сигнала и его аппаратурного аналога, измеряет разность фаз сигналов на основных частотах и на частотах с целью определения линии положения и устранения неоднозначности. В ЦВМ также решается задача коррекции измеряемых фаз согласно программе, учитывающей суточные и ло­ кальные изменения условий распространения радиоволн.

Глава 3

РАДИОСИСТЕМЫ И БОРТОВАЯ АППАРАТУРА ПОСАДКИ

3.1. НАЗНАЧЕНИЕ, СОСТАВ, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Радиомаячные системы посадки (РСП) обеспечивают получение на борту ВС и выдачу экипажу и системе управления полетом информации о значении и знаке отклонения ВС от номинальной траектории снижения (ТС), а также для определения момента пролета характерных точек на траектории захода на посадку или текущей дальности.

Классификация РСП осуществляется по диапазонам радиоволн. Системы посадки метрового диапазона включают наземное и бортовое оборудование.

Наземное оборудование РСП формирует зоны излучения, где информатив­ ные параметры сигналов изменяются при отклонении точки приема относи­ тельно номинальной, ТС как горизонтальной, так и в вертикальной плоскос­ тях, а также зон излучения, отмечающих определенные точки на ТС или обеспечивающих определение расстояния до начала взлетно-посадочной поло­ сы (ВПП).

Бортовое оборудование РСП выдает в систему управления полетом и на индикаторы пилотов сигналы, пропорциональные угловым отклонениям ЛА от номинальной ТС, а также при пролете характерных точек ТС.

В соответствии с решаемыми задачами в РСП выделяют три канала: курса, глиссады и маркерный (или дальности). В каждый из каналов входят наземный РМ и бортовое оборудование.

Канал курса предназначен для получения информации об угловых откло­ нениях ВС от оси ВПП и состоит из курсового радиомаяка (КРМ) и курсового приемника (КРП) с устройством обработки сигналов.