книги / Эксплуатация авиационного радиоэлектронного оборудования

направленным излучением антенны перемещается линия развертки на экране ЭЛТ. Изображение на экране маркируется метками по дальности и азимуту, что позволяет измерить координаты объекта.

Обобщенная структурная схема самолетного ответчика (рис. 4.2) про­ изводит прием сигналов запроса вторичного радиолокатора (ВРЛ) антенной А. Принятые сигналы через разделительный фильтр РФ, предназначенный для развязки передающего и приемного каналов по частоте, поступают в приемник Прм. Здесь они преобразуются, усиливаются и детектируются, пос­ ле чего направляются в устройство подавления (УПБЛ) сигналов, излучаемых по боковым лепесткам ДН антенны ВРЛ. УНБЛ представляет собой входной элемент блока шифратора БШ.

Отселектированные сигналы запроса, принятые в пределах главного ле­ пестка ДНА радиолокатора, через ограничитель загрузки 03 поступают на дешифратор Дш, а после декодирования — на шифратор координатного сиг­ нала ШК. Координатный код, полученный в ШК, управляет передатчиком Прд ответчика. Кроме того, в Дш определяется смысловое содержание кода запроса. Полученные при этом сигналы через делитель частоты запуска ДЧЗ подаются на шифратор информационных сигналов ШИ. Информационный код также поступает на Прд. Высокочастотные ответные сигналы, вырабо­ танные Прд, через антенну А излучаются в пространство. Для управления ШИ служит кварцевый калибратор КК. В шифраторе информационных сигналов

частоты (ИЧ), вычислительное устройство (ВУ) и индикатор (И). Конструк­ тивно элементы устройства объединены в 2 блока: высокочастотный (ВЧБ) и низкочастотный (НЧБ).

Принцип действия ДИСС (рис. 4.4) состоит в том, что две антенны, вхо­ дящие в устройство А-1, излучают сигнал /0 под углом Ф. Отраженный от зем­ ной поверхности сигнал на выходе первой антенны имеет доплеровский сдвиг

Приведенные выражения не учитывают, что лучи направлены к земле под углом у.

Состав ДИСС: два основных блока — высокочастотный (ВЧБ) и низко­ частотный (НЧБ), а также индикатор, на котором отображаются данные о

торый направляется в передающую антенну А-1 и служит опорным сигналом при выделении доплеровских частот в приемнике Прм.

Антенна А-1 имеет ДН, состоящую из трех или четырех лучей. Сигналы, соответствующие этим лучам, передаются одновременно или в определенной последовательности. Отраженные от земной поверхности сигналы принимают­ ся антенной А-2, имеющей такую же ДН, как и А-1, и аналогичный закон коммутации лучей ДН. Сигналы с А-2 поступают в Прм, где усиливаются и

преобразуются, в результате выделя­ ются доплеровские частоты сигналов, принятых по каждому из лучей ДН антенной системы или паре таких лучей.

Измеритель частоты ИЧ выраба­ тывает напряжения, пропорциональ­ ные доплеровским частотам, а также импульсные сигналы, частота повто­ рения которых ^д. Аналоговые сиг­ налы с ИЧ поступают на вычисли­ тельное устройство ВУ, которое вы­ числяет скорость и угол сноса для индикаторов и для ЦВМ навигаци­ онного комплекса (ЦВМ НК). На ЦВМ НК могут подаваться импульс­ ные сигналы непосредственно с ИЧ.

Назначение: обнаружение и определение дальности и азимута находя­ щихся в передней полусфере ВС опасных для полета зон активной грозовой деятельности и кучевой облачности с повышенной турбулентностью; получе­ ние радиолокационной карты земной поверхности перед ВС для ориентации

сушей. Указанная информация выдается экипажу ВС на визуальной системе электронной индикации или визуальном индикаторе ВИ.

Диапазон радиоволн, выделенный для работы МНРЛС, 3,2 см.

Состав МНРЛ: антенное устройство (антенна) А, передатчик и приемник (как правило конструктивно совмещены в одном блоке приемопередатчика), индикатор и пульт управления РЛ.

Антенна формирует ДН, соответствующую режиму функционального использования Р Л :

симметричную узкую ДН «карандашного» типа для обнаружения опас­ ных гидрометеообразований (режим «Метео»);

веерную или косекансквадратную ДН для обзора земной поверхности (режим «Земля»).

Коэффициент усиления антенны при такой ДН изменяется по закону, близкому к cosec2P, где Р — угол в вертикальной плоскости, отсчитываемый от продольной оси симметрии ДНА. Это позволяет уменьшить зависимость мощности отраженных сигналов от дальности и получить равноконтрастное изображение местности на экране индикатора.

Конструкция антенны МНРЛС представляет собой параболоид враще­ ния с диаметром 200... 1160 мм (в зависимости от типа ВС), в фокальной плос­ кости которого находится облучатель. Для получения «веерной» ДН вво­ дится отклоняющий электромагнитную энергию подвижный козырек или до­ полнительный отражатель специального профиля из армированного гори­ зонтальными проводниками стекловолокна. Для перехода на «веерную» ДН меняют поляризацию излучаемых колебаний с вертикальной (при которой до­ полнительный отражатель не оказывает влияния на ДН) на горизонтальную.

конструкции антенных устройств.

Излучающая часть такой антенны представляет комбинацию излучаю­ щих волноводов, обобщенная ДН которых имеет огибающую параболической формы, но значительно меньший уровень боковых лепестков, чем параболи­ ческие антенны.

Схема питания волноводов состоит из делителей мощности в отношении 1:1, выполненных в виде Е- и Н-тройников, и служит для распределения энергии между волноводами, образующими излучающую часть.

Механизм поворота и стабилизации антенны (МПСА) служит для управ­ ления сканированием антенны в горизонтальной плоскости, а также для накло­ на ее в вертикальной плоскости. Сканирование антенны осуществляется авто­ матически, а наклон антенны изменяется по желанию экипажа с помощью ручных органов установки антенны. Устройство стабилизации предназначено для поддержания луча ДН в выбранном положении при эволюциях ВС. При­ меняются система раздельной стабилизации по осям, при которой ось азиму­ тального поворота антенны поддерживается вертикальной при угловых коле­ баниях ВС, и косвенная система стабилизации, при которой совмещение луча с горизонтальной плоскостью достигается перемещением его в верти­

шума приемников МНРЛ 8 дБ. Улучшение стабильности несущей частоты и увеличение длительности излучаемых импульсов позволяют сузить полосу пропускания приемника. Для повышения чувствительности в МНРЛС поуледних выпусков применяют кварцевую стабилизацию частоты гетеродина и малошумящий входной каскад на арсениде галлия. Эти меры позволяют уменьшить коэффициент шума приемника до 5 дБ.

Временная автоматическая регулировка усиления (ВАРУ) повышает коэффициент усиления на больших дальностях и обеспечивает независимый от дальности уровень сигнала на выходе приемника. Применение ВАРУ осо­ бенно целесообразно при обзоре земной поверхности узкой ДНА.

Для сжатия динамического диапазона входных сигналов с тем, чтобы приблизить его к динамическому диапазону управляющих напряжений ЭЛТ применяется логарифмическая амплитудная характеристика усилителя про­ межуточной частоты приемника.

Видеоусилитель МНРЛ предназначен для усиления видеосигналов до уровня, необходимого для работы ЭЛТ или другого типа выходного устрой­ ства радиолокатора. В ряде МНРЛ в видеоусилителе осуществляется ограни­ чение сигналов по уровню для приведения всех сравнительно слабых сигна­ лов к одному, а сильных к другому уровню. Такой видеоусилитель имеет специальную амплитудную характеристику с двумя уровнями ограничения fpnc 4.5) и называется трехтоновым. Он обеспечивает получение на экране индикатора изображения с тремя световыми тонами, соответствующими отсут­ ствию сигнала, слабым и сильным сигналам, отраженным от земной поверхно­ сти. Выделение среди облачности зон, опасных для полета, обеспечивается тем, что амплитудная характеристика видеоусилителя изменяется таким образом, что сильные сигналы от области грозовой активности при усилении подавля­ ются. При такой амплитудной характеристике область грозовой активности отображается на индикаторе в виде темного участка, окруженного яркими зонами, соответствующими отражениям от облачности Такая индикация на- ♦ывается контурной.

Индикатор МНРЛ — основной источник информации о навигационной обстановке для экипажа ВС.

Монохроматические индикаторы с темновой индикацией на ЭЛТ с по­ слесвечением применяются наиболее широко. В них используется секторная развертка луча ЭЛТ Каждому уровню сигнала соответствует своя яркость свечения изображения. Для определения степени опасности гидрометеообраювания необходимо сравнить на экране все градации яркостей. Этот недоста­ ток устраняют применением контурной индикации.

Телевизионный тип развертки луча ЭЛТ также используется в МНРЛС. В индикаторах этого типа осуществляются предварительное накопление не­ скольких реализаций принимаемого сигнала, запись обнаруженного сигнала в цифровой форме в запоминающее устройство, считывание записанной ин­ формации и отображение ее на экране ЭЛТ со скоростью, достаточной для восприятия стабильного изображения.

Калибрационные метки дальности и азимута также формируются в инди­ каторном устройстве.

Новое направление в развитии индикаторов МНРЛС состоит в переходе от развертки типа «дальность — азимут» в полярных координатах к разверт­ ке типа «угол — дальность» в прямоугольной системе координат, что позволя­ ет реализовать многофункциональный индикатор и воспроизводить инфор­ мацию, хранящуюся в блоке памяти. Наметилась тенденция создания на ба­ зе цифровой обработки информации индикаторов МНРЛ с цветным изобра­ жением.

Метеонавигационная РЛ «Гроза» — основной тип РЛ, устанавливаемых на ВС, предназначена для обнаружения областей активной грозовой деятель­ ности с определением наиболее опасных для полета зон грозового фронта и об­ зора земной поверхности. Он устанавливается на большинстве ВС гражданс­ кой авиации. В зависимости от типа ВС применяют следующие модификации радиолокатора: «Гроза-154, -62, -26, -42» и др.

Состав МНРЛ «Гроза»: антенный блок; блок стабилизации и управле­ ния антенной; приемопередатчик; индикатор, а также вспомогательные уст­ ройства, предназначенные для коммутации основных блоков аппаратуры.

Размещение блоков РЛ на борту ВС:

антенный блок в носовом отсеке под обтекателем жестко закреплен на специальном кронштейне;

приемопередатчик и блок стабилизации управления антенной монтируют на единой амортизационной раме;

индикатор устанавливается в кабине экипажа; он совмещен с блоком уп­ равления радиолокатора.

Различные модификации МНРЛ «Гроза» включают: один индикатор и один приемопередатчик; два индикатора и один приемопередатчик; один индика­ тор и два приемопередатчика. При этом назначение, принцип действия и схе­ мы МНРЛ остаются без изменения.

Основные режимы работы МНРЛС «Гроза» — «Земля», «Метео», * Кон­ тур» и «Снос».

Режим «,Земля* используется для получения радиолокационной карты местности. Форма ДН веерная. Для того чтобы амплитуда отраженных сиг­ налов не зависела от дальности до объекта, используются ВАРУ и логариф­ мический УПЧ. Видеоусилитель в этом режиме трехтоновый. Для коррек ции искажений радиолокационного изображения, вызываемых отличием го­ ризонтальной дальности от наклонной и расширением отметок на экране от удаленных целей малоразмерных объектов вследствие конечной ширины ДН антенны, применяется гиперболическая развертка луча на экране индика­ тора.

Режим «Метео» служит для обнаружения и определения координат гидро­ метеообразований. Радиолокационное изображение представляет собой гори­ зонтальный разрез грозовой облачности плоскостью полета и позволяет ка­ чественно судить о степени опасности гидрометеообразований. Опасными принято считать те из них, которые обнаруживаются на дальностях свыше 100 км, так как факт их обнаружения свидетельствует о сильной турбулент­ ности атмосферы в этих образованиях. В режиме «Метео» ось антенны гиростабилизирована. При малых амплитудах сигналов логарифмическая ампли­ тудная характеристика УПЧ остается линейной.

Режим «Контур» позволяет оценить степень опасности гидрометеообра­ зований. Обработке подвергаются сигналы, отраженные от образований, на­

Слабым сигналам соответствует линейный участок амплитудной характе­ ристики УПЧ, а сильным — логарифмический, кроме того, видеоусилитель в этом режиме ограничивает сильные сигналы, пришедшие, например, от зон с сильной грозовой активностью. Поэтому сигналы, амплитуда которых превышает уровень ограничения в приемном тракте, не дают изображения на экране индикатора МНРЛС, и гидрометеообразование на этом экране имеет контур, по ширине которого можно оценить интенсивность осадков, а следо­ вательно, и турбулентности. Чем выше градиент осадков в облачности, тем уже контур ее изображения.

Режим «Снос» предназначен для грубого измерения угла сноса самолета. Измерение основано на эффекте Доплера, который проявляется в амплитуд­ ной флуктуации сигнала на выходе приемного тракта, вызванной биениями между отдельными составляющими доплеровского спектра сигнала. Частота биений зависит от скорости полета и курсового угла. При совпадении путевой линии с осью ДН частота биений будет минимальной (единицы герц). На экране индикатора частота биений характеризует частоту яркостной моду­ ляции линий развертки. Угол сноса определяют при ручном перемещении антенны по минимуму частоты яркостной модуляции и отсчитывают по азиму­

Основные технические параметры МНРЛ «Гроза»

Отдельные модификации РЛ «Гроза», устанавливаемые на различных типах ВС, по своим техническим параметрам отличаются незначительно.

Радиолокатор Л 813 «Контур» предназначен для установки на легкие са­ молеты местных воздушных линий и тяжелые вертолеты и представляет со­ бой импульсный радиолокатор (РЛ) со сканирующей в азимутальной пло­ скости антенной и индикатором «Азимут — дальность». В нем использует­ ся цифровая обработка информации по низкой частоте. Применение в индика­ торе ЭЛТ с накоплением обеспечивает высокую яркость радиолокационного изображения, что позволяет вести наблюдения без защитного тубуса в усло­ виях мешающего освещения в кабине ВС.

Состав РЛ «Контур»:

антенна типа щелевая решетка, осуществляющая излучение СВЧ им­ пульсов и прием отраженных сигналов в секторе сканирования ДН ±45° по азимуту относительно строительной оси ВС;

приемопередатчик на монтажной раме, обеспечивающий генерирование СВЧ импульсных сигналов, преобразование СВЧ импульсов, отраженных от объектов в сигналы промежуточной частоты, их усиление и детектирование, а также поддержание постоянства значения промежуточной частоты путем авто­ матической подстройки частоты гетеродина;

индикатор на монтажной раме, в котором производятся выработка син­ хронизирующих сигналов, формирование четырех масштабов дальности, на­ копление и запоминание принимаемых сигналов и их отображение на экра­ не ЭЛТ в виде яркостных отметок;

волноводный тракт, осуществляющий передачу СВЧ энергии, а также подключение приемопередатчика к антенне в рабочих режимах и передатчика на поглощающую нагрузку при проведении проверок;

система встроенного контроля, обеспечивающая оценку энергопотенциа­

плоскости горизонта. Степень опасности гидрометеообразований для полета определяется по трем градациям яркости изображения. Увеличение яркости изображения метеообъекта на экране индикатора соответствует повышению его опасности для полета ВС.

Режим «Контур» позволяет выделить самую опасную зону гидрометео­ образований. Для этого сигнал, индицируемый третьей градацией по яркости, меняет амплитуду от нуля до наибольшего значения с периодом 1 с, что обес­ печивает на экране мигающее изображение опасной зоны.

Для сохранения неизменного уровня отраженного сигнала независимо от дальности до грозовой зоны в этом режиме используется временная авто-

матическая регулировка усиления. Закон изменения в зависимости от даль­ ности выбран таким, что обеспечивает практическое постоянство амплитуды сигналов, принимаемых от одного и того же объекта при изменении дальности до него от 50 60 до нескольких километров.

Основные эксплуатационно-технические характеристики

4.3.ДОПЛЕРОВСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛИ СКОРОСТИ

ИУГЛА СНОСА |ДИСС]

Классификация ДИСС основана на числе измеряемых составляющих векгора скорости и на виде излучаемых ДИСС колебаний. В зависимости от чис­ ла составляющих вектора скорости различают доплеровские измерители векгора полной скорости и измерители путевой скорости и угла сноса. По виду излучения различают ДИСС с излучением непрерывных немодулированных или частотно-модулированных колебаний и ДИСС с излучением импульсных колебаний.

ДИСС измеряют вектор горизонтальной скорости и угол сноса ВС или продольную и поперечную составляющие этого вектора. Наибольшее при­ менение находят на самолетах, где используются в качестве основного датчи­ ка автономной навигационной системы счисления пути.

Доплеровские измерители вектора полной скорости применяют для управ­ ления полетом ВС в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Наибольшее применение находят они на вертолетах. В некоторых типах таких ДИСС воз­ можно измерение высоты полета.

Доплеровские измерители скорости с излучением непрерывных немодули-

рованных колебаний обладают наибольшей энергетической эффективностью, т. е. максимально используют излучаемую мощность. В таком ДИСС отсут­ ствует эффект слепых высот, свойственный всем ДИСС с периодической мо­ дуляцией и приводящий к пропаданию входного сигнала при высотах полета, на которых время распространения сигнала кратно периоду модуляции или величине, жестко связанной с этим периодом. Кроме того, ДИСС с непрерыв­ ными немодулированными колебаниями наиболее просты по схемотехническо­ му исполнению.

Доплеровские измерители с частотной модуляцией имеют меньшую (на 6 дБ) по сравнению с ДИСС с немодулированными колебаниями энергетиче­ скую эффективность, однако применение частотной модуляции при относи­ тельной простоте аппаратуры позволяет уменьшить требования к развязке передающего и приемного трактов ДИСС.

Антенная система ДИСС, работающих в режиме непрерывного излучения, состоит из двух отдельных передающей и приемной антенн, расположенных в одной плоскости и строго ориентированных относительно продольной оси ВС. Электрическая ось антенной системы совпадает или параллельна строитель­ ной (продольной) оси ВС с точностью не хуже ± 0,15°, а плоскость АС долж­ на совпадать с горизонтальной плоскостью с точностью не хуже dt 0,5° Столь высокие требования к точности установки АС — следствие того, что она является измерительным элементом ДИСС, и установочные углы лучей АС входят в уравнения, определяющие измеряемые скорость и угол сноса.

Плоские волноводно-щелевые антенны представляют собой ряд расположен­ ных в одной плоскости волноводов, в обращенных наружу стенках которых прорезаны щелевые отверстия, через которые излучается электромагнитная энергия. Число волноводов и их длина зависят от допустимых размеров АС, площадь которой обычно не превышает 0,2...0,4 м2 (длина антенны вдоль продольной оси ВС около 450 мм, а общий размер передающей и приемной антенн в поперечном направлении — около 500 мм).

В большинстве ДИСС антенную систему выполняют неподвижной и жестко связанной с корпусом ВС, помещают в вырез и обшивке фюзеляжа и закрывают снаружи радиопрозрачным обтекателем. В некоторых образ­ цах ДИСС обтекатель поставляется вместе с ВЧБ для уменьшения погреш­

применение АС с ДН «карандашной» формы и с низкочастотными ДН. Для антенн с «карандашными» лучами ширина ДН лежит в пределах 3... 6

Передатчики когерентных ДИСС обладают высокой стабильностью час­ тоты генерируемых колебаний, низким уровнем шумов генераторов и высо­ кой виброустойчивостью. Необходимость этих мер определяется высокими требованиями к точностным характеристикам ДИСС.

Генераторные приборы в передатчиках — это магнетроны, клистроны н полупроводниковые приборы. Высокая эффективность режима непрерывного излучения позволяет использовать генераторные приборы с мощностью 0,1 5 Вт. При этом существенно сокращаются масса и габаритные размеры пере­

датчика. Для уменьшения потерь энергии в волноводном тракте передатчики (а также и приемники) объединяются в АС в единый ВЧ блок. Эти потери имеют особое значение в ДИСС из-за малой излучаемой мощности и высокой часто­ ты излучаемых колебаний (потери в волноводах на длине волны 2,3 см, соот­

ковым генератором и умножителем частоты или с генератором несущих коле­ баний на лавино-пролетных диодах или на диодах Ганна. Первая из этих

Другие схемы более просты, имеют низкий уровень шума, высокую безотказность и дополнительно обладают приемлемым (до 5 %) к.п.д. В этих схемах для стабилизации частоты применяют высокодобротный внешний контур. Такие передатчики должны дополнительно обеспечивать необходи­ мый индекс модуляции, иметь минимальную паразитную амплитудную моду­ ляцию и допускать изменение (вобуляцию) частоты модуляции.

Передатчик ДИСС с частотной модуляцией использует либо клистронные, либо полупроводниковые генераторы, частотная модуляция осуществляется изменением напряжения на отражательном электроде клистрона или питаю­ щих напряжений диодов. При умножении частоты частотная модуляция про­ изводится изменением напряжения смещения одного из умножительных дио-