Доплеровский измеритель путевой скорости и угла сноса дисс-зп
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени академика С.П. КОРОЛЕВА
Кафедра ЭАТ
Отчет по лабораторной работе:
Выполнил: студент группы 3501
Константинов А.В.
Преподаватель: Кучеров А.С.
Самара 2013
ДОПЛЕРОВСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПУТЕВОЙ СКОРОСТИ И УГЛА СНОСА ДИСС-ЗП
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Унифицированный доплеровский измеритель ДИСС-ЗП предназначен для непрерывного автоматического определения путевой скорости (W) и угла сноса (УС) самолета и выдачи их в навигационное вычислительное устройство НВУ-БЗ, указатель скорости УСВП-К и плановый навигационный прибор ПНП-1.
Система ДИСС-ЗП обеспечивает измерение параметров в диапазонах:
путевой скорости 200—1300 км/ч
угла сноса ±20°
Средняя квадратичная погрешность измерения:
путевой скорости ±0,35%
угла сноса ±15%
Значения измеряемых параметров в режиме самоконтроля:
путевой скорости 860—960 км/ч
угла сноса ±0°30'
Потребляемая мощность: по сети переменного тока115 В 400 Гц 600 В-А
по сети постоянного тока 27 В Вт
Масса системы без кабелей 67 кг
ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ И РАЗМЕЩЕНИЕ
В комплект аппаратуры ДИСС-ЗП входят высокочастотный узел, электронный блок, блок вычислителей, блок питания, пульт управления и распределительная коробка. Высокочастотный узел состоит из антенного, радиопередающего и радиоприемного устройств. В электронный блок входят блок частотомеров, синхронизатор, генератор контроля и схема включения режима «Память».
Высокочастотный узел смонтирован на общей трубчатой раме и установлен в нижней части фюзеляжа между шпангоутами № 3—5. Там же находится вентилятор обдува. Электронный блок, блок вычислителей и блок питания установлены в первом техническом отсеке с правой стороны, на средней полке этажерки оборудования, между шпангоутами № 6—8.
Пульт управления (рис. 3.1) установлен на верхнем электро-щитке кабины экипажа, между шпангоутами № 6—7. На пульте управления расположены лампа сигнализации наличия напряжения питания от бортовой сети «Включено» и лампа сигнализации наличия высокого напряжения, вырабатываемого непосредственно в измерителе для питания элементов высокочастотного узла. Переключатели «Выключено—включено—память- контроль» и «Суша—Море» обеспечивают выбор соответствующих режимов работы измерителя.
Рис. 3.1. Пульт управления измерителя ДИСС-ЗП.
ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ
В основу работы измерителя ДИСС-ЗП положен эффект Доплера, заключающийся в изменении частоты радиоволн, излучаемых из самолета и отраженных от земной поверхности.
Частота Доплера связана с измеряемыми параметрами уравнением
Измеритель ДИСС-ЗП представляет собой радиолокационную станцию с непрерывным излучением, работающую в трехсантиметровом диапазоне волн.
Так как излучение непрерывное, то используются отдельные антенны для передачи и приема с одинаковыми диаграммами направленности.
Антенны измерителя остронаправленные, четырехлучевые (рис. 3.2). Лучи, направленные к земле, отражаются от четырех площадок и используются попарно 1—3 и 2—4.
К площадкам 1 и 2 самолет приближается, поэтому частота колебаний, отраженных от этих площадок и воспринятых антенной, больше частоты, излучаемой измерителем, на величину fD.
Таким образом, при работе одной пары лучей, например 1— 3, на входе приемника будут существовать колебания с двумя частотами:
Между передающей и приемной антеннами нет полной развязки, поэтому в антенну приемника проникают колебания с частотой f0.
Следовательно, на входе приемника будет существовать спектр частот амплитудно-модулированных колебаний с несущей частотой f0 и двумя боковыми частотами f1 и f2.
Радиолуч, попадая на земную поверхность под разными углами, еще больше расширяет спектр частот на входе приемника.
При отсутствии бокового ветра, а следовательно, и сноса самолета, доплеровские частоты изменяться не будут.
Если самолет летит со сносом (рис. 3.3), то при использовании лучей 1—3 доплеровские частоты будут определяться по формуле
При использовании лучей 2—4 доплеровские частоты могут быть определены по формуле
Функциональная схема ДИСС-ЗП приведена на рис. 3.4 и работает следующим образом.
Магнетронный генератор создает высокочастотные колебания, частота которых стабилизирована с помощью схемы стабилизации частоты. Эти колебания через ферритовый коммутатор поступают в антенну и излучаются в направлениях лучей 1—3, направленных под углом 0 к земле.
С помощью ферритового коммутатора изменяется плоскость поляризации электромагнитных волн и антенна излучает энергию в направлениях лучей 2—4.
Ферритовые коммутаторы передающей и приемной антенн управляются синхронизатором от навигационного вычислителя НВУ-БЗ. Коммутация лучей происходит одновременно с частотой 5±0,1 Гц. Отраженные от земли колебания воспринимаются приемной антенной одновременно с колебаниями, излучаемыми передающей антенной, и подаются через ферритовый коммутатор на вход первого балансного смесителя, где возникает спектр частот амплитудно-модулированных колебаний. В первом балансном смесителе огибающая принятых колебаний переносится на промежуточную частоту 30 мГц, полученную как разность частоты, генерируемой клистронным гетеродином, и частоты колебаний, поступающих из приемной антенны. Таким образом, на входе первого усилителя (промежуточной частоты (УПЧ-1) возникают колебания промежуточной частоты, промодулированные по амплитуде доплеровскими частотами.
Эти колебания усиливаются в УПЧ-1 и подаются на второй балансный смеситель, куда одновременно с балансного смесителя опорного сигнала через второй усилитель промежуточной частоты (УПЧ-2) подается сигнал разностной частоты клистронного гетеродина и магнетронного генератора.
На выходе второго балансного смесителя выделяется спектр доплеровских частот, которые подаются на вход усилителя низкой частоты (УНЧ). В УНЧ имеется фильтр доплеровских частот, резко уменьшающий полосу пропускания, что улучшает избирательность приемного устройства. С выхода УНЧ усиленное напряжение доплеровских частот подается в блок частотомеров.
Усиленное напряжение доплеровских частот в блоке частотомеров преобразуется в импульсное напряжение постоянной амплитуды и длительности, частота которого
пропорциональна средней доплеровской частоте. Эти импульсы используются в блоке импульсной раскладки навигационного вычислителя НВУ-БЗ для определения путевой скорости и угла сноса. Одновременно блок частотомеров выдает постоянные напряжения U\ и U2, пропорциональные доплеровским частотам fD1 и fD2. Эти напряжения подаются в блок вычислителей, который решает уравнения (3.1) и (3.2), представленные в виде
В уравнении (3.3) одно неизвестное УС и вычислитель его решается первым. Второе уравнение относительно модуля путевой скорости решается после подстановки в него значения УС.
Полученные таким образом в блоке вычислителей аналоговые сигналы путевой скорости и угла сноса подаются в аналоговый канал навигационного вычислителя НВУ-БЗ, указатель скорости УСВП-К системы воздушных сигналов СВС-ПН-15-4 и систему траекторного управления СТУ-154.
Связь доплеровского измерителя скорости и угла сноса ДИСС-ЗП с системой траекторного управления СТУ-154 предназначена для индикации и формирования команд управления самолетом. Сигнал, пропорциональный углу сноса (УС), из вычислителя ДИСС-ЗП поступает через переходной блок ПСТ-265Ш-30 на приборы ПНП-1 для индикации и одновременно в СТУ-154 для формирования команд бокового движения самолета.
Датчиками путевой скорости и угла сноса являются потенциометры в блоке вычислителей ДИСС-ЗП.
Аналоговая связь измерителя ДИСС-ЗП с навигационным вычислительным устройством НВУ-БЗ осуществляется в режимах «Работа» и «Память».
В режиме «Работа» из измерителя ДИСС-ЗП в блок навигационного построителя устройства НВУ-БЗ поступает аналоговая информация о путевой скорости и угле сноса для определения направления и скорости ветра.
Сигналы путевой скорости и угла сноса передаются в навигационный вычислитель НВУ-БЗ с помощью потенциометрической дистанционной передачи, источник питания которой расположен в вычислителе ДИСС-ЗП и запитая постоянным напряжением 20 В.
В режиме «Память», который используется при отказе или выключении измерителя ДИСС-ЗП, навигационное вычислительное устройство НВУ-БЗ счисляет текущие координаты самолета по сигналу истинной воздушной скорости, поступающему из системы воздушных сигналов СВС-ПН-15-4 и «запомненным» параметром ветра. При этом путевая скорость и угол сноса, вычисленные схемой навигационного треугольника устройства НВУ-БЗ, подаются для индикации на указатель скорости УСВП-К н плановый навигационный прибор ПНП-1.
Кроме возможного принудительного перевода измерителя ДИСС-ЗП в режим «Память» с помощью переключателя на пульте управления, он переводится в этот режим автоматически по сигналу, поступающему из гировертикалей МГВ-1СК при кренах самолета больше 20°.
Импульсная информация о путевой скорости и угле сноса из измерителя ДИСС-ЗП в виде двух частот поступает одновременно на два входа блока импульсной раскладки вычислителя НВУ-БЗ. На каждый вход блока импульсной раскладки сигналы обоих частот подаются последовательно во времени с частотной коммутации антенн, осуществляемой по сигналам вычислителя НВУ-БЗ, через синхронизатор.
В связи с различием отражающих свойств водных поверхностей по сравнению с сушей, в измерителе ДИСС-ЗП предусмотрено изменение передаточных коэффициентов в схемах формирования измеряемых параметров. При установке переключателя «Суша—Море» в положение «Море» из измерителя ДИСС-ЗП подается в навигационной вычислитель НВУ-БЗ сигнал для изменения передаточных коэффициентов.
В измерителе ДИСС-ЗП имеется генератор контроля, позволяющий имитировать доплеровскне частоты и проверять работоспособность комплекта без какой-либо дополнительной аппаратуры. Имитатор состоит из генератора звуковой частоты, выдающего частоту, близкую к доплеровским частотам. При установке переключателя на пульте управления ДИСС-ЗП в положение «Контроль» генератор контроля генерирует контрольные значения доплеровских частот, что позволяет определить работоспособность системы ДИСС-ЗП.
Питаются измеритель путевой скорости и угол сноса от левой панели автоматов защиты (рис. 3.5).
ЭКСПЛУАТАЦИЯ
Для включения измерителя ДИСС-ЗП необходимо:
— на левой панели автоматов защиты включить АЗС цепей питания ДИСС;
— на пульте управления ДИСС-ЗП установить переключатель режимов работы в положение «Вкл». При этом должна загореться сигнальная лампа включения питания, а через 3 мин — лампа сигнализации включения передатчика.
При полете над сушей переключатель «Суша—Море» на пульте управления ставится в положение «Суша», а при полете над водной поверхностью - в положение «Море».
Если текущие значения путевой скорости угла сноса на индикаторах вызывают сомнение, необходимо переключатель режимов работы установить в положение «Контроль». Измеренные значения путевой скорости и угла сноса должны быть
850—890 км/ч, УС—0°±30'.
Аналогично проверяется работоспособность измерителя ДИСС-ЗП на земле.
При отказе измерителя ДИСС-ЗП переключатель режимов работы на пульте управления устанавливается в положение «Выкл.».
При большом крене самолета или слабом отраженном сигнале на средней приборной доске загорается табло «ДИСС—Память».
В этом случае навигационное вычислительное устройство НВУ-БЗ по запомненным параметрам ветра и истинной воздушной скорости вычисляет и выдает на правый указатель скорости УСВП-К значение путевой скорости, сигналы угла сноса подаются на оба планово-навигационных прибора ПНП-1.
Наземный контроль напряжения и тока на отдельных элементах ДИСС-ЗП осуществляется с помощью переносного пульта контроля, подключаемого к распределительной коробке, а устранение неисправностей — заменой блоков, вышедших из строя.