Глава 3. Автономные средства радионавигации
Автономными средствами радионавигации или радионавигационными устройствами (РНУ) называются устройства на борту ВС, базирующиеся на радиотехнических принципах измерения навигационных параметров и не требующих для своего функционирования дополнительного оборудования на земной поверхности. К ним относятся радиовысотомеры малых и больших высот (РВ), доплеровские измерители путевой скорости и угла сноса (ДИСС), бортовых радиолокационные станции БРЛС.
Радиовысотомеры.
Радиовысотомеры (РВ) предназначены для измерения истинной высоты полета, т.е. фактической высоты расположения ВС над земной поверхностью. В зависимости от диапазона измеряемых высот различают РВ малых и больших высот.
РВ малых высот измеряют высоты до 1500м. Они используются для управления ВС в вертикальной плоскости в системах захода на посадку и автоматической посадки. Сигнализируя экипажу момент достижения ВС установленной заданной (или опасной) высоты полета, а также в качестве одного из датчиков информации для системы сигнализации опасной скорости сближения с землей (ССОС).
РВ малых высот - основное навигационное средство получения информации об истинной высоте полета, в связи, с чем они устанавливаются на всех типах ВС.
РВ больших высот измеряют высоты до 30 км и используются для решения специальных задач. Во всех РВ в качестве носителя информации о высоте используются сигналы, отраженные земной поверхностью, а истинная высота определяется по времени запаздывания этих сигналов
th = 2H ист /c,
которое прямо пропорционально высоте полета. Для измерения высоты используют частотный и временной (импульсный) методы, которым соответствуют частотные и импульсные РВ.
Основные эксплутационно-технические характеристики РВ ГА представлены в таблице 4
Таблица 4
Принцип действия РВ больших высот.
Структурная схема РВ больших высот представлена на рис.32.
Рис.32 . Структурная схема РВ больших высот.
Принцип работы радиовысотомера больших высот основан на импульсном (временном) методе измерения расстояния, каковым в данном случае является истинная высота полета ВС. Основными устройствами РВ являются: приемо–передатчик, состоящий из передатчика (ПРД) и приемника (ПРМ); блок измерения (БИ), указатель высоты (УВ), предающая (А1) и приемная (А2) антенны, а также пульт управления (на схеме не указан).
Измерение высоты происходит следующим образом: синхронизатор блока измерения, определяет все временные процессы в РВ после его включения. Он запускает в работу передатчик и одновременно определяет начало отсчета времени схемой измерения временных интервалов в блоке измерения (БИ). Передатчик РВ излучает мощные импульсы ВЧ колебаний через передающую антенну А1.
Отраженные от земли сигналы принимаются приемной антенной А2 и поступают в приемник (ПРМ) РВ.
После усиления и преобразования в ПРМ отраженные низкочастотные сигналы подаются в БИ, где происходит измерение временного интервала между моментами излучения зондирующего и приема отображенного сигналов.
Измеренный временной интервал, равный
t h = 2H ист / с ,
где - t h – временной интервал;
Н ист. – истинная высота полета;
с – скорость распространения радиоволн.
в БИ преобразуется в показании высоты, отображаемой на указателе РВ. Таким образом, время th пропорционально истинной высоте полета Hист.
Следовательно, РВ больших высот не может измерить высоту меньше некоторого значения Hmin. Это минимальное значение Hmin, определяется минимальным временем запаздывание
th = τи,
где - τи длительность импульсных колебаний, излучаемых передатчиком (ПРД).
Таким образом, в РВ больших высот минимальное значение Hmin определяется выражением
Hmin =c ·τи / 2.
Так, если τи=2мкс, то Hmin=300м. В реальных РВ больших высот Hmin=300…500м.
Радиовысотомер РВ-18
В комплект высотомера РВ-18 водят:
приемопередатчик ПП-18-1, передающая и приемная антенны, блок измерения БИ-18-1М, пульт управления ПУ-М и указатель высоты.
Примечание: в общем случае комплект радиовысотомера может отличается от указанного наличием еще некоторых блоков.
Приемопередатчик состоит из передатчика, приемника (его высокочастотной части) и выпрямителя их питания. Передатчик предназначен для создания мощных импульсов сверхвысокочастотных колебаний, излучаемых передающей антенной по направлению к земле.
Отраженные от земли и принятые приемной антенной колебания высокочастотной частью приемника усиливаются и преобразуются в колебания промежуточной частоты, которые затем подаются на блок измерения.
Передающая и приемная антенны представляют собой полуволновые симметричные вибраторы (диполи).
Блок измерения включает в себя часть приемника высотомера, систему измерения временного интервала между моментами излучения зондирующего и приема отраженного импульсов, систему встроенного контроля исправности и калибровки радиовысотомера. Кроме того, в блоке измерения помещен узел, синхронизирующий импульсную работу всех блоков радиовысотомера.
Пульт управления (рис.33) обеспечивает включение и выключение высотомера, управление его работой и контроль работы.
Указатель высоты УВ-18-4 (рис.34а) имеет шкалу грубого отсчета с ценой деления 1 км и шкалу точного отсчета с ценой деления 20 м, а также кнопку-ручку «Контроль» для подкалибровки его показании по показаниям более точного цифрового указателя УВ-18-2М.
Все органы управления высотомером и контроля его работы расположены на его пульте управления. Выключатель «Вкл. изд.- Выкл. изд.» (включено изделие — выключено изделие) предназначен для включения и выключения электропитания высотомера. Сигнальная лампа «Изд. вкл.» горит при включенном электропитании.
Рис.33. Пульт управления радиовысотомера РВ-18
Выключатель «Вкл.ПРД - Выкл.ПРД» обеспечивает включение и выключение передатчика, о работе которого сигнализирует горение лампы «ПРД вкл.». Во избежание включения передатчика
Рис. 34. Радиовысотомер РВ-18
а ) - стрелочный указатель высоты УВ-18; б ) - цифровой указатель высоты УВ-18
до прогрева ламп в нем имеется реле времени с задержкой включения передатчика на
1…3 мин.
Выключатель «Контроль - Выкл.» служит для включения высотомера в режим контроля (проверки) его работоспособности. В этом режиме на вход приемника подаются импульсы передатчика, задержанные с помощью линии задержки на определенное время и ослабленные до нужной величины. В результате указатели должны отработать высоту, соответствующую времени задержки импульсов.
Сигнальная лампа «Захват» горит, когда высотомер показывает измеряемую высоту. После его включения высотомер некоторое время работает в режиме поиска отраженных импульсов, лампа «Захват» не горит и показания указателей не соответствуют истинному значению высоты. После «захвата» отраженных импульсов системой измерения на указателях отрабатывается измеряемая высота и горит сигнальная лампа «Захват».
Переключатель «Автомат.- Ручн.», ручка «Частота» и кнопка «Отсчет» относятся к системе управления отсчетом высоты на цифровых указателях. Для удобства отсчета (а при необходимости — и фотографирования) показаний цифровых указателей эти показания фиксируются, т. е. цифры табло на определенное время «останавливаются». Фиксация показаний может осуществляться автоматически или вручную в зависимости от положения переключателя «Автомат.- Ручн.». При положении переключателя «Автомат.» показания указателей фиксируются автоматически с периодом 1,5—4,5 с; который можно регулировать ручкой «Частота». Если указанный переключатель находится в положении «Ручн.», то для фиксации показаний используют кнопку «Отсчет» (при нажатой кнопке показания цифровых указателей остаются неизменными)
На стрелочном указателе УВ-18-4 отработка измеряемой высоты производится непрерывно, независимо от ее отработки цифровыми указателями.
Перед полетом работоспособность радиовысотомера проверяют его включением, а также в режиме «Контроль». Перед включением высотомера нужно органы управления на его пульте установить в следующие положения: выключатель «Вкл. изд. - Выкл. изд.» — в положение
«Выкл. изд.»; выключатель «Вкл. ПРД-Выкл. ПРД» — в положение «Выкл. ПРД»; переключатель «Автомат.- Ручн.» — в положение «Ручн.»; выключатель «Контроль-Выкл.» — в положение «Выкл.» Следует помнить, что на земле высотомер нельзя включать, когда вблизи его передающей антенны находятся люди.
Для включения высотомера нужно включить бортовой автомат защиты цепи его питания и выключатель «Вкл. изд. - Выкл. изд.» на пульте установить о положение «Вкл. изд.», в результате должна загореться сигнальная лампа «Изд. вкл.».
Через 1…5 мин выключатель «Вкл. ПРД-Выкл. ПРД» следует установить в положение «Вкл. ПРД» — должна загореться сигнальная лампа
«ПРД вкл.»
Проверка работоспособности высотомера производится в режиме «Контроль» на земле перед вылетом, а также при необходимости в полете. Для включения указанного режима нужно выключатель «Контроль-Выкл.» на пульте управления установить в положение «Контроль», вследствие чего не позже чем через 5с должна загореться сигнальная лампа «Захват» и стрелочный указатель УВ-18-4 должен отработать высоту 20 000 ± 2 000м (допускаются колебания стрелки указателя в пределах ± 20м). После этого нужно проверить показания цифрового указателя, для чего необходимо нажать на кнопку «Отсчет», удерживая ее в течение времени, необходимого для снятия отсчета. Разность показаний цифрового и стрелочного указателей не должна превышать 25м. Если эта разность больше указанной величины, то необходимо произвести калибровку стрелочного указателя по данным цифрового. Для этого нужно нажать кнопку «Контроль» на стрелочном указателе и поворотом нажатой кнопки установить его показания равными отсчету по цифровому указателю.
Для проверки работы системы отсчета в автоматическом режиме необходимо переключатель «Автомат. - Ручн.» установить в положение «Автомат», вследствие чего цифры, обозначающие высоту на цифровом указателе, периодически в течение некоторого времени не должны изменяться. Поворачивая ручку «Частота», нужно убедиться, что это приводит к изменению частоты “отсчета”.
После проверки радиовысотомера в режиме «Контроль» необходимо включить режим измерения высоты, установив выключатель
«Контроль - Выкл.» в положение «Выкл.».
Перед выключением высотомера следует убедиться, что его органы управления установлены в исходное положение, а для выключения нужно выключатели «Вкл. ПРД-Выкл. ПРД» и «Вкл. изд. - Выкл. изд.» установить в положения соответственно «Выкл. ПРД» и «Выкл. изд.».
В полете для получения возможно точных данных о высоте электропитание высотомера необходимо включить не менее чем за 10 мин до его использования в таком же порядке, как и перед проверкой. Если используется стрелочный указатель, то необходимо периодически производить его подкалибровки по цифровому указателю, как было указано выше.
Показания высотомера следует считать верными, когда на его пульте управления горят сигнальные лампы «Изд. Вкл.», «ПРД Вкл.» и «Захват». Следует помнить, что даже при кратковременном выключении высотомера с помощью выключателя «Вкл. изд.- Выкл. изд.» или бортового автомата защиты сети его передатчик после повторного включения будет работать только через 1—3 мин. Поэтому в случае необходимости кратковременного выключения пользуются выключателем «Вкл. ПРД-Выкл. ПРД», т.е. отключая, только передатчик.
Если имеются сомнения в правильности показаний высотомера, то его работоспособность можно проверить в полете в режиме «Контроль» в порядке, который изложен выше.
В случае полного отказа радиовысотомера для восстановления его работоспособности нужно проверить исправность бортовых элементов защиты цепей его питания, а также заменить предохранители, расположенные на передней панели блока измерения БИ-18-1М.
Проверка работоспособности высотомера производится в режиме «Контроль» на земле перед вылетом, а также при необходимости в полете. Для включения указанного режима нужно выключатель «Контроль - Выкл.» на пульте управления установить в положение «Контроль», вследствие чего не позже чем через 5с должна загореться сигнальная лампа «Захват» и стрелочный указатель УВ-18-4 должен отработать высоту
20 000±2 000м (допускаются колебания стрелки указателя в пределах ±20м).
После этого нужно проверить показания цифрового указателя, для чего необходимо нажать на кнопку «Отсчет», удерживая ее в течение времени, необходимого для снятия отсчета. Разность показаний цифрового и стрелочного указателей не должна превышать 25м. Если эта разность больше указанной величины, то необходимо произвести калибровку стрелочного указателя по данным цифрового. Для этого нужно нажать кнопку «Контроль» на стрелочном указателе и поворотом нажатой кнопки установить его показания равными отсчету по цифровому указателю. Для проверки работы системы отсчета в автоматическом режиме необходимо переключатель «Автомат. - Ручн.» установить в положение «Автомат», вследствие чего цифры, обозначающие высоту на цифровом указателе, периодически в течение некоторого времени не должны изменяться. Поворачивая ручку «Частота», нужно убедиться, что это приводит к изменению частоты “отсчета”.
После проверки радиовысотомера в режиме «Контроль» необходимо включить режим измерения высоты, установив выключатель «Контроль - Выкл.» в положение «Выкл.».
Перед выключением высотомера следует убедиться, что его органы управления установлены в исходное положение, как перед его включением, а для выключения нужно выключатели
«Вкл. ПРД-Выкл. ПРД» и «Вкл. изд. - Выкл. изд.» установить в положения соответственно «Выкл. ПРД» и «Выкл. изд.».
В полете для получения возможно точных данных о высоте электропитание высотомера необходимо включить не менее чем за 10 мин до его использования в таком же порядке, как и перед проверкой. Если используется стрелочный указатель, то необходимо периодически производить его подкалибровки по цифровому указателю, как было указано выше.
Показания высотомера следует считать верными только в том случае, когда на его пульте управления горят сигнальные лампы «Изд. Вкл.»,
«ПРД Вкл.» и «Захват». Следует помнить, что даже при кратковременном выключении высотомера с помощью выключателя «Вкл. изд. - Выкл. изд.» или бортового автомата защиты сети его передатчик после повторного включения будет работать только через 1…3 мин. Поэтому в случае необходимости кратковременное выключение следует производить только выключателем «Вкл. ПРД - Выкл. ПРД».
Если имеются сомнения в правильности показаний высотомера, то его работоспособность можно проверить в полете в режиме «Контроль» в порядке, который изложен выше.
В случае полного отказа радиовысотомера для восстановления его работоспособности нужно проверить исправность бортовых элементов защиты цепей его питания, а также заменить предохранители, расположенные на передней панели блока измерения БИ-18-1М.