Назначение

Доплеровский измеритель представляет собой автоном­ную радиолокационную аппаратуру, предназначенную для автоматического непрерывного измерения и индикации трех составляющих вектора путевой скорости значения пу­тевой скорости, угла сноса и выдачи этой информации в другие бортовые системы вертолета.

Состав и размещение

На вертолете установлены:

Высокочастотный блок (блок ВЧ) в шіжмеіі части хвостовой балки между ши. 17 и 19;

Вычислитель составляющих скорости (блок ВЕС), низковольтный источник питания (блок НП-2), коробка соединительная (прибор КС) на левом борту в районе шп. 4а и 4;

Бортовой пульт контроля (прибор ВПК) на цент­ральном пульте;

Индикатор малых скоростей и висения (блоков), ин­дикатор угла сноса и путевой скорости (индикаторы УС и ПС, рис. 26.5), табло ДИСС НЕ РАБОТАЕТ на прибор­ной доске;

Выключатель ДИСС на приборном щитке радиообо­рудования;

Предохранитель ПМ-10 в цепи питания аппаратуры напряжением +27 В в РУ-6;

Предохранитель ПМ-5 в цепи питания аппаратуры напряжением 115 В 400 Гц, три предохранителя ПМ-2 в цепи питания аппаратуры напряжением ~36 В в РУ-11;

Предохранитель ПМ-5 в цепи включения аппаратуры +27 В в ЦРУ.

Основные данные

1. В аппаратуре предусмотрены следующие режимы работы:

«Навигация», включается автоматически по достижении объектом путевой скорости 50 км/ч. В этом режиме инди­кация путевой скорости осуществляется на индикаторе УС-ПС;

«Висение», включается автоматически при уменьшении

путевой скорости объекта ниже 50 км/ч. При этом индика­ция продольной, поперечной и вертикальной составляющих полной скорости осуществляется на индикаторе малых ско­ростей и висения;

«Память», включается автоматически при отказе раз­личных элементов и узлов аппаратуры и при уменьшении отраженных сигналов при полете над штилевыми участка­ми водной поверхности, бетонными площадками и взлетно- посадочными полосами значительной протяженности. При этом на индикаторе УС и ПС загорается табло П, а на при­борной доске - табло ДИСС НЕ РАБОТАЕТ, запрещаю­щие использовать показания индикатора малых скоростей и висения и индикатора УС и ПС.

2. Вид излучения - непрерывный.

3. Частота излучения - /о±7,5 МГц.

4. Мощность передатчика - 250 МВт.

5. Рабочий диапазон высот: м

в режиме «Навигация» - от 10 до 3000 м; в режиме «Висение» над сушей - от 4 до 3000 м; в режиме «Висение» над морем-от 4 до 300 м.

6. Диапазон измерения путевой скорости-от 0 до 400 км/ч.

7. Диапазон измерения угла сноса ±30°.

8. Диапазон измерения н индикации вектора путевой скорости в режиме «1 Іашн ацня»:

продольной - от 50 до 400 км/ч; поперечной - ±Ю0 км/ч; вертикальной - ±10 м/с.

9. Диапазон измерении и индикации вектори путевой скорости в режиме «Висение»:

продольной - от -25 до 50 км/ч; поперечной - ±25 км/ч; вертикальной - ±10 м/с.

10. Время готовности к работе-не более 3 мни

11. Время непрерывной работы - нс более 6 ч.

12. Потребляемый ток: по цепи +27 В-7 А;

по цепи ~115 В 400 Гц - 7 А; по цепи ~36 В 400 Гц- 1 А.

13. Масса - не более 50 кг.

Связь с бортовым оборудованием

Питание ДИСС-32 от бортовых источников +27 II, »■’115 В 400 Гц и ~36 В 400 Гц осуществляется при цклю чении ДИСС.

Ті Зак. 3154дсп

Встроенный подсвет индикатора малых скоростей и ви — сения и индикатора угла сноса и путевой скорости вклю­чения включается с помощью выключателя, расположен­ного на приборной доске летчика или штурм ана-операто — ра. Углы крена и тангажа подаются от гировертикали МГВ-1СУ.

В НКВ-252 ДИСС-32 выдает сигналы продольной и по­перечной составляющих путевой скорости, а также сигнал ИСПРАВНОСТЬ в виде напряжений постоянного тока.

В ПК. В-252 ДИСС-32 выдает сигналы продольной, по­перечной и вертикальной составляющих путевой скорости, а также сигналы ИСПРАВНОСТЬ и ПАМЯТЬ в виде на­пряжений постоянного тока. Сигнал угла сноса выдается в виде переменного напряжения частотой 400 Гц.

В ППС «Осьминог» аппаратура выдает сигналы про­дольной и поперечной составляющих путевой скорости, а также сигнал ИСПРАВНОСТЬ в виде напряжений посто­янного тока.

В СУС аппаратура выдает сигнал путевой скорости в виде напряжения постоянного тока.

Органы управления и индикации

Включение и выключение ДИСС-32 производится вы­ключателем ДИСС на приборном щитке радиооборудова­ния.

На индикаторе угла сноса и путевой скорости установ­лены (рис. 26.5);

Переключатели С, М-С, М-Б. В положении С (суша) обеспечивается нормальная работа аппаратуры при полете над сушей, в положении М-С (море спокой­ное)- при полете над морем с волнением моря 1-3 бал­ла, а в положении М-Б (море бурное) - при полете над мо­рем с волнением более 3 баллов;

Табло П. Включение табло происходит при перехо­де аппаратуры в режим «Память».

На лицевой панели прибора БПК установлены (рис. 26.6):

Рис. 26.6. Прибор БПК. Пульт выбора ре-
жимов НКВ-252

Табло ВСС (красного цвета). Загорание табло сиг­нализирует об отказе блока ВСС;

Табло ВЧ (красного цвета). Загорание табло сигна­лизирует об отказе блока ВЧ;

Табло И (красного цвета)-не задействовано;

Табло ПОЛЕТ (зеленого цвета). Загорание табло сигнализирует об исправности ДИСС-32;

Табло ИСПРАВНОСТЬ (зеленого цвета). Загорание табло сигнализирует об исправности ДИСС-32, приеме от­раженных сигналов и готовности выдачи информации по­требителям;

Табло ПОИСК (желтого цвета). Загорание табло сигнализирует о переходе ДИСС-32 из режима «Захват» в режим «Поиск» любого из трех приемных каналов;

Клавиша КОНТР. ДИСС с встроенным подсветом, служит для перевода ДИСС-32 в режим контроля;

Четыре клавиши с встроенным подсветом, служат для включения одной из четырех контрольных задач;

ВПЕРЕД-17, ВЛЕВО-17, ВНИЗ-З;

НАЗАД-17, ВПРАВО-17, ВВЕРХ-3;

СКОРОСТЬ 127, СНОС «_0;

СКОРОСТЬ 258, СНОС *_9,5;

Клавиша ВКЛ. ПОИСКА (без подсвета), служит для перевода аппаратуры в режим «Поиск».

Сигнальное табло ДИСС НЕ РАБОТАЕТ на приборной доске сигнализирует о переходе аппаратуры в режим «Па­мять».

Доплеровская система ДИСС-013 представляет собой автономную самолетную радиолокационную станцию, предназначенную для автоматического непрерывного измерения путевой скорости и угла сноса и выдачи этой информации через блок БС-4 в автоматическое навигационное устройство и на собственные индикаторы блока БС-4.

Указанные параметры используются штурманом для навигационного обеспечения полета, а навигационным вычислителем – для автоматического самолетовождения по задан-ному маршруту над любым видом подстилающей поверхности (суша, море, пески, льды) независимо от оптической видимости.

Доплеровская система является датчиком важнейшей навигационной информации при полетах над безориентирной местностью.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ СИСТЕМЫ ДИСС-013

Система ДИСС-013 обеспечивает:

– измерение путевых скоростей W в диапазоне 180 1300 км/ч;

– измерение угла сноса в диапазоне ± 30 ° ;

– измерение W и на высотах от 10 до 15000 м;

– измерение W и при углах крена до 20 ° и тангажа до 10 ° ;

– выдачу в навигационный вычислитель импульсов отрица-тельной полярности, пропорциональных средней величине доплеровского спектра, принимаемого по соответствующему лучу антенны;

– выдачу в навигационный вычислитель сигналов ПАМЯТЬ и МОРЕ;

– выдачу W и при горизонтальном полете над сушей с удвоенной среднеквадратичной погрешностью (2s):

– импульсный выход по W – 0,25%;

– импульсный выход по – 16¢;

– аналоговый выход по W – 0,40%;

– аналоговый выход по – 20¢;

– индикацию текущих значений W и на собственном индикаторе блока БС-4;

– непрерывную работу в течение 15 часов;

– время готовности не более 3 минут.

В систему ДИСС-013 входят блоки ВЧ, НЧ и блок связи БС-4.

Для управления ДИСС-013 в кабине самолета размещаются:

Переключатели: СУША-МОРЕ,

СЧИСЛЕНИЕ НВ (три положения):

КОНТРОЛЬ ДИСС В ПОЛЕТЕ

НАЗЕМНЫЙ КОНТРОЛЬ ДИСС

Табло: СЧИСЛЕНИЕ СВС

Автоматы защиты сети (АЗС) по цепям:

36 В 400 Гц 3 фазы

ДИСС-013 связан с точной курсовой системой ТКС-П, систе-мой воздушных сигналов СВС-ПН-15, системой автоматического управления САУ-1Т и навигационным вычислителем НВ-ПБ.

Вычисляемая в блоке БС-4 путевая скорость передается на указатели скорости УСВПк системы СВС-ПН-15 и вычислитель НВ-ПБ.

Сигнал о работе ДИСС-013 передается в САУ-1Т и в НВ-ПБ.

При работе импульсного канала навигационного вычислителя от ДИСС-013 в него поступают средние частоты F 1, F 2, F 3, на основании которых производится вычисление основных навигационных параметров.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДИСС-013

Работа доплеровской системы основана на измерении доплеровского сдвига частот излученных и отраженных от земной поверхности электромагнитных колебаний, и вычислении по этому сдвигу частот путевой скорости и угла сноса самолета.

Рис.24. Путь, проходимый сигналами, принятыми от i –го рассеивателя на отражающей поверхности; t i – время прохождения сигнала до точки i и обратно

Эффект Доплера проявляется в изменении частоты принимаемого сигнала по отношению к частоте излучаемых колебаний на так называемую доплеровскую частоту , Гц, пропорциональную скорости самолета относительно отражающей точки (рис. 24).

где - путевая скорость самолета, км/ч

Длина волны излучаемых передатчиком колебаний, см

Угол между электрической осью антенны и максимумом

диаграммы направленности антенны.

На рис. 25 показано доплеровское смещение частоты отраженных колебаний по оси частот.

Рис.25. Смещение частоты отраженных сигналов по оси частот

У реальной доплеровской системы луч антенны имеет конечную ширину, поэтому на местности облучается не одна i- я точка, а целая площадка Q (рис.26), содержащая множество хаотически расположенных рассеивателей. Так как сигналы от них отличаются доплеровскими частотами , то результирующий отраженный сигнал от площадки Q должен быть представлен на оси частот уже не одной частотой f отр i , а спектром частот (рис.27).

Рис. 26. Луч антенны в реальной Рис.27. Сигнал спектра

доплеровской системе доплеровских частот,

отраженный от участка Q .

Положение этого спектра на оси частот по отношению к частоте излучаемых колебаний характеризуется средней доплеровской частотой, которую обозначим F Д ср.

Для определения путевой скорости и угла сноса самолета в системе используется трехлучевая антенна (рис.28).

В вычислителе доплеровской системы путевая скорость определяется по усредненному значению доплеровских частот F Д1 и F Д2 от двух лучей антенны:

Эта формула верна при угле сноса .

При угле сноса , отличном от нуля, доплеровские частоты F Д1 , F Д2 и F Д3 не будут равны друг другу (рис. 29), при этом путевая скорость W и тангенс угла сноса определяются по следующим формулам: ; ,

где K 1 и K 2 - коэффициенты пропорциональности.

В системе применена частотная модуляция.

Функционально система состоит из трех блоков: высокочастотного, низкочастотного и блока связи БС-4.

В высокочастотном блоке осуществляется генерирование непрерывных колебаний, модуляция и вобуляция их по частоте и последовательное излучение их в пространство по трем лучам с помощью антенно-волноводной системы, входящей в блок.

Отраженный сигнал принимается антенно-волноводной системой блока и поступает в приемную часть.

Коммутация лучей осуществляется с помощью полупроводниковых СВЧ переключателей.

При работе систем ДИСС возможно появление “слепых” высот - высот полета, для которых время распространения сигнала от самолета и обратно кратно или равно периоду частоты модуляции.

Для борьбы с этими “слепыми” высотами в ДИСС-013 применено медленное периодическое изменение (вобуляция ) модулирующей частоты по пилообразному закону.

Приемная часть обеспечивает преобразование принятых сигналов высокой частоты в сигналы промежуточной частоты, усиление сигналов промежуточной частоты, а также выделение из сигнала промежуточной частоты трех доплеровских спектров и их усиление.

Рис. 28. Углы , В и Г , характеризующие положение лучей антенны при горизонтальном полете: 1, 2, 3 – номера лучей визирования антенн.

Рис. 29. Положение лучей антенны при горизонтальном полете и угле сноса, равном ; 1, 2, 3 – номера лучей визирования антенн

В этом же блоке расположен высоковольтный выпрямитель, питающий передатчик.

В низкочастотном блоке и устройстве слежения осуществляется преобразование спектров доплеровских частот F 1 , F 2 и F 3 в сигналы F Д1 , F Д2 и F Д3 , равные средним значениям частот указанных спектров. Эти сигналы передаются на собственный вычислитель, который совместно с блоком БС-4 обеспечивает непрерывное вычисление путевой скорости и угла сноса самолета.

В случае пропадания доплеровского спектра, устройство слежения выдает сигнал памяти, который индицируется загоранием табло СЧИСЛЕНИЕ СВС на приборной доске штурмана.

Устройство управления низкочастотного блока обеспечивает коммутацию полупроводниковых СВЧ переключателей, вобуля-цию частоты в приемопередатчике и переключение каналов устройства слежения. Низкочастотный генератор, находящийся в устройстве управления, выдает сигнал встроенного контроля для проверки приемопередатчика и устройства слежения.

В этом же блоке находится низковольтный выпрямитель, питающий все схемы измерителя.

В блоке БС-4 отрабатываются и индицируются измеренные текущие значения путевой скорости W и угла сноса a . В следящих системах отработки и индикации W и a имеются датчики для выдачи угла сноса и путевой скорости в систему автоматического управления самолетом, в навигационный вычислитель НВ-ПБ и на индикацию. Значение путевой скорости выдается также и в систему воздушных сигналов СВС-ПН-15.

Работающая система ДИСС-013 во время полета самолета может находиться в одном из двух режимов: режиме слежения или режиме памяти.

В режиме слежения вычислитель блока НЧ совместно с блоком БС-4 отрабатывают путевую скорость и угол сноса. При полете над сушей переключатель СУША-МОРЕ устанавливается в положение СУША, а при полете над морем - в положение МОРЕ. Этим обеспечивается автоматический ввод соответствующей поправки, учитывающей характер отражающей поверхности (D ХОП).

Режим памяти характеризуется отсутствием доплеровского спектра на входе системы. При этом вычислитель выдает потребителям последние вычисленные значения путевой скорости и угла сноса. На рабочем месте штурмана в этом режиме загорается табло СЧИСЛЕНИЕ СВС. После появления спектра на входе система автоматически переходит в режим слежения.

В случае, когда самолет находится в неподвижном состоянии, т.е. когда на входе ВЧ блока отсутствует доплеровская информация, на блок НЧ с блока ВЧ поступает только напряжение шумов. Устройство слежения НЧ блока находится в поиске. На щитке штурмана горит табло СЧИСЛЕНИЕ СВС. Следящие системы блока БС-4 заторможены. Если переключатель СЧИСЛЕНИЕ НВ установлен в положении ПО ДИСС, на указателях блока БС-4, на указателе штурмана УШ-3, навигационно-плановом приборе НПП и указателе скорости УСВПк индицируются последние вычисленные значения путевой скорости и угла сноса.

При движущемся самолете появляется доплеровская информация. В блок НЧ с ВЧ блока поступают спектры допле-ровских частот. Устройство слежения осуществляет их захват и переходит в режим слежения, переводя систему из режима памяти (поиска) в режим слежения. Вычислитель блока НЧ с блоком БС-4 отрабатывают путевую скорость W и угол сноса a . При этом на блоке БС-4, на УШ-3, УСВПк и НПП индицируются измеряемые значения W и a .

При необходимости проверки правильности работы ДИСС-013 в полете переключатель СЧИСЛЕНИЕ НВ устанавливается в положение КОНТРОЛЬ ДИСС В ПОЛЕТЕ. На блоке БС-4, на УШ-3, УСВПк и НПП индицируются соответствующие значения W = 675÷715 км/ч и a = 0 ±1,5 0 . После проверки переключатель СЧИСЛЕНИЕ НВ необходимо вернуть в положение ПО ДИСС. При нормальной работе системы не рекомендуется пользоваться режимом контроля в полете, так как при этом система не выдает сведения о реальной скорости и угле сноса.

На земле система контролируется с помощью двух контрольных задач.

Контрольная задача 1 отрабатывается через 2,5 - 3 минуты после включения режимов КОНТРОЛЬ ДИСС В ПОЛЕТЕ или НАЗЕМНЫЙ КОНТРОЛЬ ДИСС.

Контрольная задача 2 отрабатывается в режиме ПО ДИСС при установке переключателя на блоке НЧ в положение ЗАДАЧА 2.

При работе с системой ДИСC-013 в лаборатории следует соблюдать следующие обязательные требования по безопасности:

Антенна блока ВЧ должна быть закрыта поглощающим экраном;

Все блоки системы и применяемые для проверки измерительные приборы должны быть заземлены шинами сечением не менее 4 кв.мм и закрыты кожухами.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЛОКОВ ДИСС-013

БЛОК ВЧ:

мощность передатчика……………………………………………….> 0,26 Вт

средняя частота излучаемых колебаний……………………………...8800 МГц

чувствительность приемника по захвату сигнала…………………. > 109 дБ

напряжение выходного сигнала в режиме АРУ………………… 0,7 - 1,2 В

БЛОК НЧ :

Амплитуда входного сигнала (U c +U ш)

при соотношении Р с /Р ш =3 дБ ………………………………………….. 0,7 В

Погрешность выдачи частоты выходных импульсов

на частоте 5 кГц ………………………………………………………2s <0,7%

Амплитуда выходных отрицательных импульсов F Д1 , F Д2 и F Д3 ………> 4 B

Длительность выходных отрицательных импульсов F Д1 , F Д2 и F Д3 … < 10 мкс

Амплитуда импульсов, выдаваемых в модулятор ……………………. ……… ….> 7 B

Период повторения импульсов, выдаваемых в модулятор …………..536 мс

Амплитуда импульсов, управляющих СВЧ переключателями………. > 4 B

Длительность импульсов, управляющих СВЧ переключателями……1072 мс

Частоты контрольных сигналов………………………………..4080 и 6850 Мгц

Коэффициент усиления АФС по лучу не менее 50 дБ

Ширина диаграммы направленности по уровню 0,5

в осевой плоскости 4,5 0

по конической поверхности 10,0 0

Углы лучей:

Блок БС-4:

Максимальная погрешность индикации угла сноса ± 1 0

Максимальная погрешность индикации путевой скорости ±(2,3 км/ч ±0,4%W)

Максимальная погрешность индикации путевой скорости

при работе в режиме МОРЕ ±(3,8 км/ч ±0,9%W)

Глава 8. РАДИОВЫСОТОМЕРЫ

На самолетах в качестве приборов, измеряющих высоту полета, сигнализаторов опасной и заданной высот применяются радиовысотомеры.

Радиовысотомеры служат для измерения истинной высоты полета. В зависимости от разрешающей способности они подразделяются на высотомеры малых высот и высотомеры больших высот.

Радиовысотомеры малых высот используются в основном при посадке и устанавливаются на всех типах самолетов.

Радиовысотомеры больших высот применяются при аэрофотосъемке и полетах на больших высотах, вне эшелона.

Принцип действия всех высотомеров основан на измерении времени запаздывания в приходе отраженного от земной поверхности сигнала относительно момента излучения прямого (зондирующего) сигнала.

Радиовысотомер малых высот

радиовысотомер малых высот работает в режиме непрерывного излучения модулированных по частоте электромагнитных колебаний. Генератор СВЧ генерирует незатухающие колебания, частота которых f пр изменяется по пилообразному закону (рис.30).

Эти колебания излучаются через передающую антенну по направлению к земле. Отразившись от ее поверхности, колебания f отр поступают в приемное устройство, на балансный детектор. На другой вход этого детектора поступает зондирующий (прямой) сигнал. За время , необходимое для приема отраженного сигнала, частота генератора прямого сигнала, изменяющаяся по пилообразному закону, изменит свое значение, в балансном детекторе будет выделена разностная частота Df = f пр - f отр, пропорциональная запаздыванию отраженного сигнала Dt . После усиления эта разностная частота поступает на счетчик частоты, который создает на выходе постоянное напряжение, пропорциональное истинной высоте полета.

Радиовысотомер РВ-5

Радиовысотомер РВ-5 является частотным высотомером малых высот. Радиовысотомер выдает экипажу и в САУ, а при необходимости и в другие бортовые системы, следующие данные:

О текущей высоте в виде постоянного напряжения положительной полярности, значение которого пропорционально высоте полета;

О пролете летательным аппаратом заранее заданной опасной высоте;

О полете ниже опасной высоты;

Об исправной работе РВ-5 и его отказе.

Поскольку в частотных высотомерах мерой частоты является разностная частота, получаемая на выходе балансного детектора в результате алгебраического сложения прямого и отраженного сигналов (Df = f пр - f отр) , то и точность измерения высоты зависит от параметров сигнала этой частоты.

Рис. 30. График изменения частот радиовысотомера РВ-5

Чтобы установить взаимосвязь разностной частоты с высотой полета, рассмотрим приведенные на рис. 30 подобные треуголь-ники АВС и DEC. Из их подобия следует, что . Из рисунка видно, что

СЕ = Df ; DE = Dt ; BC = F дев; АВ = = ,

где Df – разностная частота РВ; F дев - девиация частоты РВ;

Т - период частоты модуляции; F m - частота модуляции.

Подставив эти выражения в пропорцию подобия, получим:

.

Выражения для разностной частоты будет иметь вид:

Но так как , окончательно получим:

,

где Н – высота в метрах, c – скорость света (3×10 8 м/c).

Таким образом, разностная частота имеет прямо пропорциональную зависимость от высоты полета.

Сомножитель называют обычно постоянной высотомера А ;

Постоянная высотомера показывает, на сколько герц изменится разностная частота при изменении высоты на один метр.

Для высотомера РВ-5 постоянная А равна 200 Гц/м. Разностная частота при измерении максимальной высоты 750 м будет равна 150 кГц.

Данное равенство является приближенным, оно будет точным только при таких высотах, при которых - целое число. При этом шаг устойчиво измеряемых высот равен .

Для высотомера РВ-5 при А = 200 Гц/м и =150 Гц получим шаг устойчиво измеряемых высот м.

Следовательно, устойчиво измеряемые высоты чередуются для высотомера РВ-5 через 0,75 м. Внутри этого интервала показания высоты будут неустойчивыми. При плавном изменении частоты значения высоты могут несколько раз измениться на величину ±DН . Это явление характеризует постоянную ошибку радиовысотомера, которая особенно опасна на последнем участке посадки, так как соизмерима с измеряемой высотой. Минимальная устойчиво измеряемая высота .

Для этого в радиовысотомерах последних разработок (РВ-5М, РВ-21 и др.) применен метод одновременной модуляции по частоте двумя модуляционными частотами и , причем в несколько раз (3 – 6) выше, чем .

При модуляции двумя частотами в спектре разностной часто-ты будут существовать гармоники этих частот. Если при измере-нии высоты показания РВ будут неустойчивы по частоте , то устойчивость будет обеспечиваться гармониками частоты . Интервал между гармониками будет во столько раз меньше, во сколько раз частота меньше . Соотношение частот модуля-ции показывает, во сколько раз уменьшается ошибка измерения высоты при использовании двойной модуляции по сравнению с использованием одночастотной модуляции.

Для высотомера РВ-5М = 150 Гц, =25 Гц. Если в выражение вставить значение =25 Гц, получим 0,125 м, а = 0,375 м.

К значительным ошибкам в измерении высоты может привести нестабильность значений девиации частоты и частоты модуляции, что обычно приводит к значительным отклонениям постоянной высотомера А от расчетной. В радиовысотомере РВ-5 имеется специальное встроенное устройство, осуществляющее непрерывный контроль за величиной постоянной А, автоматичес-кую ее подстройку и поддержание в заданных пределах с помощью регулировки полосы частотной модуляции.

Кроме этого, в высотомере имеется устройство встроенного тест-контроля, позволяющего проверить его калибровку и общую работоспособность в воздухе и на земле путем подачи сигнала в линию задержки с эквивалентной высотой 15 м.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ВЫСОТОМЕРА РВ-5

Диапазон измеряемых высот	0 – 750 м
Погрешность измерения высоты:
По выходу в САУ на высотах
от 0 до 10 м	± 0,6 м
от 10 до 750 м	± 6 % Н
По указателю высоты на высотах
от 0 до 10 м	± 0,8 м
от 10 до 750 м	± 8 % Н
Постоянная времени (запаздывание)
По автоматическому выходу	0,1 с
По указателю высоты	0,5 с
Погрешность сигнализации опасной высоты (относительно показаний указателя) на высотах
от 0 до 10 м	± 0,5 м
от 10 до 750 м	± 5 % Н
Чувствительность	90 дБ
Диапазон частот передатчика	4200 – 4400 МГц
Частота основной модуляции	150 Гц
Частота дополнительной модуляции	25 Гц
Полоса модуляции	100 МГц
Выходная мощность передатчика	0,4 Вт
Потребляемая мощность по сети 115 В 400 Гц	100 ВА
Потребляемая мощность по сети +27 В	10 Вт
Масса приемопередатчика с указателем высоты	10 кг

Радиовысотомер больших высот

С целью повышения относительной точности в радиовысотомерах больших высот используется импульсный метод измерения истинной высоты полета.

Рассмотрим высотомер больших высот РВ-18, позволяющий измерять высоты полета в пределах от 500 до 30 000 м с погрешностью ± 25 м ± 0,15% от фактической высоты полета. Структурная схема представлена на рис. 31.

Генератор запуска, синхронизирующий работу высотомера, вырабатывает прямоугольные импульсы с периодом (рис.32,а ), которые запускают передатчик и генератор «быстрой» пилы. Генерируемые передатчиком высокочастотные колебания излучаются передающей антенной в направлении подстилающей поверхности Земли. Отраженные сигналы принимаются приемным устройством и после обработки поступают в блок электронного сопровождения.

Рис.31. Структурная схема радиовысотомера РВ-18

Рис.32. Временные диаграммы напряжений в высотомере РВ-18

В режиме поиска отраженного сигнала импульсы, вырабатываемые генератором «быстрой» пилы, поступают в схему сравнения. Туда же поступает линейно возрастающее напряжение из генератора «медленной» пилы (рис.32,б ). В момент, когда величина этих сигналов совпадает, происходит срабатывание схемы сравнения и ее выходной сигнал запускает генератор селекторных импульсов. Селекторный импульс (рис. 32,в ) оказы-вается задержанным относительно импульса передатчика (генератора запуска) на время, пропорциональное напряжению «медленной» пилы в данный момент. Поскольку напряжение «медленной» пилы плавно возрастает, задержка селекторного импульса от периода к периоду также плавно возрастает и селекторный импульс перемещается в диапазоне времени, соответствующем высотам от 450 до 30 000 м. Если в диапазоне поиска отсутствует отраженный сигнал, поиск начинается сначала.

В тот момент времени, когда в схеме совпадения селекторный импульс совпадает с отраженным от земли импульсом (рис. 32,г ), наступает режим ИЗМЕРЕНИЕ. Импульс совпадения (поисковый импульс) (рис. 32,д ) поступает со схемы совпадения на схему «И», на которую также подаются высокостабильные счетные импульсы от кварцевого генератора. Поисковый импульс останавливает прохождение счетных импульсов через схему совпадения, и счетчик фиксирует их количество n и, соответствую-щее измеренной высоте Н ист (рис. 32, е ).

Наличие на выходе высотомера в виде двоичного кода позволяет использовать его для работы в пилотажно-навигаци-онном комплексе самолета.

Система встроенного контроля позволяет проверить исправность и работоспособность радиовысотомера путем подачи в режиме КОНТРОЛЬ на вход приемника задержанного на фиксированную величину ослабленного сигнала передатчика.

Глава 9. САМОЛЕТНЫЕ РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ ОТВЕТЧИКИ

Самолетные радиолокационные ответчики (СО) служат для автоматической передачи в радиолокационные центры управления воздушным движением (РЦ УВД) информации о присвоенном самолету номере, высоте полета, остатке топлива на борту и др.

Радиолокационный самолетный ответчик СО-69

Радиолокационный ответчик СО-69 предназначен для работы в активном режиме

Радиолокационных систем посадки (режим РСП);

Радиолокационных систем управления воздушным движением (режим УВД);

Обзорных РЛС (режим П-35).

Вторичная радиолокационная система (ВРС) включает в себя бортовое (ответчики) и наземное (вторичные радиолокаторы и аппаратура отображения информации) оборудование.

Вторичный радиолокатор осуществляет запрос ответчиков самолетов, находящихся в зоне его действия. Для запроса используются двухимпульсные интервальные коды.

Бортовые ответчики излучают ответные кодовые сигналы. Структура кода зависит от режима работы ответчика. Для ответа используются двух- и трехинтервальные коды. Эти сигналы используются в ВРС для определения радиолокационных координат самолета, в связи с чем их называют координатными кодами .

Ответчик в режиме УВД излучает кроме координатных также информационные коды , содержащие различную информацию (номер, высота и пр.). Ответные коды принимаются вторичным радиолокатором и транслируются на командно-диспетчерский пункт (КДП).

Аппаратура КДП обеспечивает возможность определения радиолокационных координат самолетов (азимут, дальность) и получение дополнительной информации (номер, высота и пр.) непосредственно на рабочих пультах диспетчеров УВД.

Работа с диспетчерскими РЛС

Диспетчерские РЛС предназначены для управления воздушным движением в зоне аэродрома. В режимах РСП и УВД ответчик работает с диспетчерскими радиолокаторами систем ВРЛ, которые имеют следующие технические характеристики:

Несушие частоты запроса:

a) с горизонтальной поляризацией излучения.…..835÷849 МГц

b) с вертикальной поляризацией излучения….……….1030 МГц

Коды запроса …………………….……..двухимпульсные,9,4 и 11 мкс

Координатные коды ответа ……..………………………….11 и 14 мкс

Дальность действия, в зависимости от высоты полета...200÷400 км

Работа с посадочными РЛС

Посадочные РЛС предназначены для контроля выдерживания курса и глиссады при посадке самолетов. В режимах РСП и УВД ответчик работает с диспетчерскими радиолокаторами систем ВРЛ, которые имеют следующие технические характеристики :

Несущая частота запроса …………………………9370 ± 100 МГц

Коды запроса ………………………двухимпульсные, 3 и 5,4 мкс

Ответный код…………………………………………………….9 мкс

Дальность действия………………………………………..до 60 км

Особенности работы наземных радиолокационных станций

Подавление боковых лепестков диаграммы направленности диспетчерских ВРЛ осуществляется использованием трехимпульс-ной системы.

К двум импульсам запросного кода Р 1 и Р 3 (рис.33), излучаемым направленной антенной радиолокатора, добавляется третий Р 2 (импульс подавления), излучаемый отдельной всенаправленной антенной (антенной подавления).

Импульс подавления по времени отстает на 2 мкс от первого импульса запросного кода. Энергетический уровень излучения антенны подавления подбирается таким образом, чтобы в местах приема уровень сигнала подавления был заведомо больше уровня сигналов, излучаемых боковыми лепестками, и меньше уровня сигналов, излучаемых главным лепестком.

Р2

9 дБ Ответ

Подавление

Р1 2 мкс Р2 Р3

Рис. 27. Подавление запроса от боковых лепестков по трехимпульсной системе

В ответчике производится сравнение амплитуд импульсов кода Р 1, Р 3 и импульса подавления Р 2 при приеме запросного кода в направлении бокового лепестка; когда уровень сигнала подавления равен или превышает уровень сигнала запросного кода, ответ не производится. Ответ производится только тогда, когда уровень Р 1 и Р 3 больше уровня Р 2 более чем на 9 дБ.

Подавление запроса от боковых лепестков диаграммы направленности посадочных РЛС производится в блоке БПС бортового ответчика, в котором реализован способ подавления с плавающим порогом.

Этот способ заключается в том, что в блоке БПС с помощью инерционной следящей системы запоминается в виде напряжения уровень сигналов, принятых от основного лепестка диаграммы направленности. Часть этого напряжения, соответствующая задан-ному уровню, превышающему уровень сигналов боковых лепест-ков, устанавливается в качестве порога на выходе усилителя, и в следующее облучение ответ производится только при превышении принятыми сигналами этого порога. Это напряжение корректи-руется в последующие облучения (рис.34).

Рис.34. Получение пакета ответных сигналов при работе системы подавления

с плавающим порогом

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТВЕТЧИКА СО-69

Режим РСП

Работа с диспетчерскими РЛС

приемный канал I:

Частоты приемника ……………………………….….. 835÷840 МГц

Ширина полосы пропускания …………………………………. 6 МГц

Чувствительность приемника ……………………………. 84±4 дБ

Динамический диапазон ……………………………………….30 дБ

Подавление сигналов

приемный канал II:

Чувствительность приемника …………………………….104±4 дБ

Динамический диапазон …………………………………. 50 дБ

Подавление сигналов

от боковых лепестков………………………………..трехимпульсное

Работа с посадочными РЛС

Частота принимаемых сигналов ……………………….I диапазон

Чувствительность приемника …………………………….. 65±3 дБ

Подавление сигналов

Запросные коды по курсу и глиссаде …………………одинаковые

Режим УВД

Работа с диспетчерскими РЛС

приемный канал I:

Частоты приемника …………………………………….835÷840 МГц

Ширина полосы пропускания ………………………………….6 МГц

Чувствительность приемника …………………………… 84±4 дБ

Подавление сигналов

от боковых лепестков………………………………трехимпульсное

приемный канал II:

Частота приемника ………………………………………….1030 МГц

Ширина полосы пропускания ………………………………… 6 МГц

Чувствительность приемника ………………………….…104±4 дБ

Динамический диапазон ………………………………………50 дБ

Подавление сигналов

от боковых лепестков……………………………….трехимпульсное

Объем передаваемой информации

Бортовой номер………………………………………100 000 номеров

Высота (с градацией 10 м)…………………………. .до 30 000 м

Остаток топлива…………………………………………15 сообщений

Работа с посадочными РЛС

Частота принимаемых сигналов………………………….I диапазон

Чувствительность приемника ……………………………..65±3 дБ

Динамический диапазон ………………………………………30 дБ

Подавление сигналов

от боковых лепестков………….по методу с плавающим порогом

Запросные коды по курсу и глиссаде………………….раздельные

Режим П-35

Частоты приемника ……………………………………….II диапазон

(обзорные РЛС)

Чувствительность приемника ……………………………… 65±3 дБ

Динамический диапазон ………………………………………..30 дБ

Запросный сигнал……………………………..одиночные импульсы

Подавление сигналов

от боковых лепестков………………………………не производится

Параметры передающего канала в режимах РСП, УВД, П-35

Частоты передатчика

Волна 1…………………………………………………….730 МГц

Волна 2 ……………………………………………………740 МГц

Неоперативная перестройка………………………….1090 МГц

Мощность передатчика …………………………………….. 250 Вт

Длительность импульса передатчика…………………...0,6÷1 мкс

Режим 020М

Запуск передатчика…………. производится от бортовой системы

Параметры запускающих импульсов:

Полярность……………………………………….положительная

Амплитуда…………………………………………………….8 В

Длительность……………………………………………0,5÷2 мкс

Режим 5У15К

Производится выдача первого, второго и третьего слова информации в бортовую систему 5У15К по сигналам вызова информации от этой системы. Запуск передатчика ответчика не производится.

СТРУКТУРА ОТВЕТНОГО СИГНАЛА

Ответный сигнал, содержащий какое-либо слово информации, состоит из координатного кода, кода ключа и информационного кода.

Код ключа – трехимпульсный, его структура различна для каждого слова информации.

Код информации содержит 40 импульсов, составляющих 20 разрядов двоичного

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ДОПЛЕРОВСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛИ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К лабораторной работе по разделу

"Доплеровские навигационные системы"
Составитель: Б.К. Метелев

УДК 629.7.052.3 (07)
Доплеровские измерители: Методические указания к лабораторным работам по разделу "Доплеровские навигационные системы" / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т; Сост. Б.К. Метелев. - Уфа, 1997. - 35 с.

Рассматриваются принцип работы, проверка общей работоспособности, настройка и отыскание неисправностей в доплеровском измерителе путевой скорости и угла сноса ДИСС-7.

Предназначены для студентов, проходящих обучение по профилю "Эксплуатация и ремонт радиоэлектронного оборудования летательных аппаратов".
Библиогр,: 3 назв.

Рецензенты: д-р техн. наук, проф. Ф.А. Шаймарданов, полковник В. А. Куклин
Содержание

	Введение	4
1	Цель работы	5
2	Теоретическая часть	5
2.1	Общие сведения и классификация доплеровских измерителей путевой скорости и угла сноса	5
2.2	Назначение, ТТД, комплект ДИСС-7	7
2.3	Принцип работы ДИСС-7	10
2.4	Работа ДИСС-7 по структурной схеме	15
2.5	Боевое применение ДИСС-7	24
3	Меры безопасности при выполнении работы	25
4	Лабораторная установка	25
5	Указания по порядку выполнения работы	26
6	Контрольные вопросы для подготовки к выполнению работы	26
7	Практическая часть. Проверка параметров и исследование отдельных каскадов ДИСС-7	26
7.1	ДИСС-7. Формовка интеграторов блока ПК-5	27
7.2	Проверка и регулировка выходных параметров блока ПК-4	28
7.3	Проверка и регулировка выходных параметров блока ПК-7	29
7.4	Проверка работоспособности измерителя с помощью ПАК-ДИ-7 в ручном режиме	30
7.5	Полная проверка работоспособности ДИСС-7 с помощью ПАК-ДИ-7. Проверка состояния резерва	31
7.6	Проверка параметров токов коммутации лучей антенн	32
	Список литературы	35

Введение

Методические указания к лабораторной работе по разделу "Доплеровские навигационные системы" предназначены для студентов 4 курса специальностей ПЭ, ИИТ, АСУ, ОВИ, ЭВМ, САПР.

Данные указания составлены на материале доплеровского измерителя самолетов последних поколений. Содержат общие методические указания, назначение, принцип действия, состав, описание работы структурной схемы, особенности конструкции и технической эксплуатации доплеровского измерителя ДИСС-7. Имеют достаточное количество иллюстраций.
^ 1 Цель работы.
Закрепить знания по теме "Доплеровские навигационные системы".

Привить практические навыки по проверке общей работоспособности, настройке и отысканию характерных неисправностей в доплеровском измерителе путевой скорости и угла сноса ДИСС-7.

Исследовать процессы, протекающие в схеме доплеровского измерителя.
^ 2 Теоретическая часть
2.1 Общие сведения и классификация доплеровских измерителей путевой скорости и угла сноса
С развитием авиационной техники увеличиваются требования к точности измерения навигационных параметров полета. Задачу увеличения точности позволили решить системы, работающие на использовании эффекта Доплера, получившие название доплеровских измерителей скорости и угла сноса – ДИСС.

На самолетах второго поколения устанавливались измерители ДИСС-1, ДИСС-ЗС, имеющие сложную антенную четырехлучевую симметричную систему, большой вес, до 78 кг и соответственно большие габариты.

На самолетах третьего поколения устанавливаются измерители ДИСС-7, ДИСС-013, имеющие несимметричную четырехлучевую и трехлучевую антенную систему, малый вес, до 28 кг и малые габариты.

Классификацию доплеровских измерителей можно провести по основным параметрам:

А) по характеру излучаемого сигнала:

1) импульсное излучение;

Достоинства:

Относительная простота;

Независимость результатов измерений от стабильности частоты передатчика;

Одна антенна;

Недостатки:

Увеличение погрешности измеряемых величин при полете над пересеченной местностью;

Невозможность измерения вертикальной составляющей скорости;

2) непрерывное излучение;

Достоинства:

Повышение чувствительности измерителя при одинаковой мощности излучаемого сигнала по сравнению с импульсным методом;

Малая погрешность измеряемых величин при полете над пересеченной местностью;

Возможность измерения вертикальной составляющей скорости.

Недостаток: требуется две антенны;

Б) по виду антенных систем:

1) однолучевые доплеровские измерители;

Достоинство: простота конструкции;

Недостатки:

Низкая точность измерения путевой скорости и угла сноса;

Зависимость измеряемых параметров от стабильности частоты передатчика.

2) многолучевые ДИСС (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1
Достоинством односторонних двухлучевых ДИСС является высокая точность.

Недостатки:

Невозможность учета вертикальной составляющей скорости;

Влияние нестабильности частоты передатчика на измерение.

Достоинства двухсторонних двухлучевых ДИСС:

Простота выделения измеренного сигнала;

Отсутствие влияния нестабильности частоты передатчика на измерение;

Учет вертикальной составляющей скорости.

Недостатком является низкая точность измерения угла сноса, так как используется метод минимума.

3) Трехлучевые ДИСС обладают достоинствами двухлучевых и исключают их недостатки.

Недостатком данных измерителей является невозможность учета поправки измерения на характер отражающей поверхности.

Достоинства четырехлучевых симметричных ДИСС:

Высокая точность измерения параметров,

Все достоинства двухлучевых измерителей.

Недостатки:

Сложность антенной системы;

Не учитывается влияние характера отражающей поверхности на точность измерения параметров.

Достоинства четырехлучевых несимметричных ДИСС:

Возможность учесть поправку на характер отражающей поверхности,

Все достоинства трехлучевых ДИСС.

Недостаток: сложность антенной системы

Являясь автономной системой, ДИСС не зависит от дальности действия и высотности других систем Это важное достоинство доплеровского измерителя, который на летательном аппарате является самой точной системой измерения навигационных параметров.
^ 2.2 Назначение, ТТД, комплект ДИСС-7
2.2.1 Назначение ДИСС-7
Доплеровский измеритель путевой скорости и угла сноса ДИСС-7 предназначен для непрерывного автоматического вычисления составляющих вектора полной путевой скорости
, в самолетной системе координат XYZ.

Рисунок 2.2
Это эквивалентно измерению величины путевой скорости
, угла сноса
,и угла
, в вертикальной плоскости между векторами
и
, где - вектор путевой скорости, являющийся проекцией вектора полной путевой скорости
на горизонтальную плоскость (рисунок 2.2).

ДИСС-7 работает в составе пилотажно-навигационного комплекса ПНК и имеет следующие тактико-технические данные.
2.2.2 Тактико-технические данные ДИСС-7
- вид излучения – непрерывный;

Частота излучения высококачественных колебаний в нормальных климатических условиях -
МГц, где
МГц; в других климатических условиях -
МГц;

Мощность передатчика не < 2 Вт;

Диапазон измеряемых доплеровских частот 1,5 ÷ 32 кГц;

Частота коммутации лучей антенны 2,5 ± 0,25 Гц;

Время непрерывной работы 12 часов;

Высотность работы измеряется от 200 до 20000 м, при углах крена и тангажа не > ± 30 градусов и на высотах от 20000 до 30000 м при и не > ± 5 градусов;

При полете над водной поверхностью ДИСС-7 обеспечивает измерение при волнении не ниже 2 баллов;

Чувствительность приемника не хуже 113 дБ/мВт;

Погрешность измерения средней
не > 0,9%;

Масса измерителя 29 кг;

Габаритные размеры 666 х 406 х 231 мм;

Питающие напряжения:

~ 115 В, 400 Гц, при потреблении тока до 2 А;

27 В, при потреблении тока до 2,5 А;

Условия эксплуатации:

Температура окружающей среды, от минус 60 до плюс 60° С;

Относительная влажность воздуха при температуре + 35 °С не > 98%;

Давление воздуха, не < 15 мм рт. ст.
2.2.3 Комплект измерителя ДИСС-7
Блочный состав комплекта ДИСС-7 представлен в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Наименования блока	Шифр блока	Масса, кг	Количество, шт
Антенный блок	ПК 1	8,7	1
Передатчик	ПК 2	1,67	2
Приемник	ПК 3	1,9	1
Блок питания (низковольтный)	ПК 4	1,6	1
Электронный блок	ПК 5	2,65	2
Блок питания (высоковольтный)	ПК 7	2,75	1
Блок коммутации	ПК 8	4,2	1

1. Антенный блок предназначен для излучения, приема сверхвысокочастотных сигналов и формирования четырехлучевой диаграммы направленности (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 - Проекции лучей на горизонтальную плоскость
Состоит из двух неподвижных антенн (передающей и приемной).

2. Передатчик предназначен для генерирования сверхвысокочастотных непрерывных колебаний. Передатчиков два (основной и резервный).

3. Приемник предназначен для выделения сигналов и их усиления.

4. Низковольтный блок питания предназначен для питания блоков измерителя стабилизированными напряжениями +10 В, -10 В, +1,2 В, нестабилизированными напряжениями +18 В и ±2 В.

5. Высоковольтный блок питания предназначен для питания передатчика стабилизированным током 70 мА при напряжении минус 550 В и постоянными напряжениями накала:

6,3 ± 0,35 В - при нагреве передатчика;

4,5 ± 0,35 В - при работе передатчика.

6 Электронный блок предназначен для выдачи:

А) импульсов по четырем каналам с частотами следования, равными средней частоте доплеровского спектра;

Б) напряжения поправки на характер отражающей поверхности;

В) сигнала "Память 5" при отсутствии слежения за частотой доплеровского сигнала;

Г) сигнала "Отказ ХОП" при неисправности вычислителя поправки ХОП. Электронных блоков два, основной и резервный.

7. Блок коммутации предназначен для синхронного переключения каналов обеих антенн, приемника и электронного блока, а также стробирования приемника и электронного блока на время переходных процессов при переключении каналов.

Собственного пульта управления ДИСС-7 не имеет, управление им осуществляется с пульта управления ПНК самолета.
^ 2.3 Принцип работы ДИСС-7
Работа измерителя ДИСС-7 основана на использовании эффекта Доплера в режиме непрерывного излучения.

Сущность эффекта Доплера заключается в отличии частоты сигнала f, излучаемого передатчиком измерителя ДИСС-7 летящего самолета, от частоты колебаний f ПР, отраженные от земной поверхности и принимаемых приемным устройством (f ПР =f±F Д).

Значение доплеровского сдвига частоты определяется равенством

(2.1)

где
- проекция полной путевой скорости самолета на направление излучения, - длина волны излучаемых передатчиком колебаний.

Для измерения вектора полной путевой скорости
необходимо измерять доплеровские частоты по трем некомпланарным (не лежащим в одной плоскости) лучам, поэтому в ДИСС-7 применена неподвижная относительно самолета антенная система, имеющая четыре луча (рисунок 2.4).

Рисунок 2.4
Лучи 1, 2, 3 предназначены для измерения составляющих вектора полной путевой скорости
, а луч 4 используется для автоматического формирования калибровочной поправки в зависимости от характера отражающей поверхности. Величина углов наклона лучей в ДИСС-7 выбрана:

Доплеровские сдвиги частот F Д1 , F Д2 , F Д3 , по соответствующим лучам, через проекции вектора на оси самолетной системы координат X, Y, Z
, определяются следующим образом:

(2.2)

W XS 1 - проекция на направление 1-го луча (рисунок 2.5),

W YS 1 - проекция
на направление 1-го луча (рисунок 2.6),

W ZS 1 - проекция
на направление 1-го луча (рисунок 2.7).

Определим значения W XS 1 , W YS 1 , W ZS 1 ,.

Рисунок 2.5
Согласно рисунку 2.5 имеем:

отсюда
,
т.о.

Рисунок 2.7
Согласно рисунку 2.7 имеем:

отсюда
,
, т.о.

F Д2 и F Д3 отрицательны, так как лучи 2 и 3 направлены назад, поэтому в расчетах удобнее использовать их модули.

Вычитая выражение (2.7) из выражения (2.6), определим составляющую вектора вдоль продольной оси самолета:

Складывая выражения (2.6) и (2.8), вычислим вертикальную составляющую вектора путевой скорости:

(2.11)

Таким образом, задача определения вектора путевой скорости самолета сводится к выделению и измерению средних частот Доплера от трех лучей антенны.

С учетом того, что в ДИСС-7
и
, на основании формул (2.9), (2.10), (2.11), получаем:

	(2.12)

Полученные выражения представляют собой основные рабочие алгоритмы, на основании которых в ЭВМ или в специализированном аналоговом вычислителе В-144 определяется вектор полной путевой скорости.

Для определения угла сноса необходимо знать W X и W Z , а для определения необходимо знать и W Y (рисунок 2.2).

Однако выражение (2.12) является лишь первым приближением для вычисления вектора , так как в них не учтены:

А) Отклонение реальных углов лучей антенны от нормальных;

Б) Смещение доплеровских частот, определяемое характером отражающей поверхности;

В) Отклонение реальной частоты излучения колебаний от номинальной. Наиболее существенным источником погрешностей в ДИСС-7 является смещение средней F Д, определяемое характером отражающей поверхности.

Как известно, в результате изменения коэффициента отражения а в пределах антенного луча происходит деформация доплеровского спектра и смещение его максимума в сторону низких частот, зависит от угла падения , причем для разных отражающих поверхностей эта зависимость различна.

На рисунке 2.8 приведен примерный вид зависимости коэффициента отражения от угла падения.

Рисунок 2.8
Как видно, наиболее существенно сказывается зависимость от для морской поверхности.

Величина смещения средней
за счет изменения характера отражающей поверхности (например, переход от полета над сушей к полету над морем) различна и может достигать величины 0,03F Д, что приводит к значительным погрешностям в измерении , если не принимать специальных мер.

Если взять две точки на кривой
, соответствующие углам и , то по значению
можно найти
- калибровочную поправку. В ДИСС-7 для получения
используется луч 4 антенны с
.

Принимаемые сигналы по 1-му и 4-му лучу дают возможность выделить величину смещения средней F Д в виде напряжения
, где k 1 - постоянный коэффициент, равный 300 В; таким образом, в зависимости от
может меняться в пределах 0-8,8 В, это напряжение подается в ЭВМ или В-144 для устранения ошибки.
^ 2.4 Работа ДИСС-7 по структурной схеме
Структурная схема измерителя ДИСС-7 приведена на рисунке 2.9 и включает в себя:

Антенный блок ПК-1, состоящий из ответвителей канала передачи ВЧ сигнала и канала приема переключателей лучей передающей антенны, схемы контрольной разводки и самих антенн;

Передатчик ПК-2, основной и резервный;

Блок питания, включающий в себя высоковольтный блок питания ПК-7 и низковольтный ПК-4;

Блок коммутации ПК-8, состоящий из синхронизатора ПК-8-1, переключателя передатчиков ПК-8-2, переключателя электронных блоков ПК-8-3 и релейного переключателя токов коммутации;

Приемник ПК-3, состоящий из балансного модулятора, балансного смесителя, генератора опорной частоты, усилителя промежуточной частоты, второго смесителя, усилителя низкой частоты и схемы автоматической регулировки усиления;

Электронный блок ПК-5, состоящий из коммутатора, дискриминатора, схемы управления, автомата захвата, вычислителя поправки на характер окружающей поверхности и четырех перестраиваемых генераторов. Резервный электронный блок на схеме не показан.

Рассмотрим работу измерителя ДИСС-7 по структурной схеме в режимах "поиск" и "сопровождение".

Рисунок 2.9- Структурная схема измерителя ДИСС-7

Для согласования полосы пропускания дискриминатора в соответствии с принимаемым спектром частот доплеровского сигнала она изменяется. "Узкая" полоса соответствует нижним частотам рабочего диапазона, а ""широкая" - верхним F Д.

Переключение полосы пропускания осуществляется по сигналу "переключение полосы", поступающему из коммутатора.

В режиме "поиск" во всем диапазоне изменения частоты перестраиваемого генератора с коммутатора выдается сигнал, соответствующий "широкой" полосе пропускания дискриминатора.

Полоса пропускания дискриминатора в режиме "слежение" переключается. Сигнал включения "узкой" полосы пропускания выдается в виде постоянного положительного напряжения при уменьшении частоты перестраиваемого генератора ниже 3,8 кГц.

Сигнал включения "широкой" полосы пропускания выдается в виде постоянного отрицательного напряжения при увеличении частоты перестраиваемого генератора выше 4,6 кГц.

Электронный блок ПК-5 имеет четыре идентичных канала. При этом дискриминатор, схема управления, коммутатор и автомат захвата являются общими для всех четырех каналов.

Для временного разделения сигналов в общих приборах электронного блока из синхронизатора подаются импульсы коммутации. Импульсы коммутации U 1 , U 2 , U 3 , U 4 (рисунок 2.10) осуществляют последовательные во времени подключения:

А) перестраиваемых генераторов в один общий канал в коммутаторе;

Б) сигнала рассогласования с выхода дискриминатора по входам соответствующих перестраиваемых генераторов в схеме управления;

В) инерционных элементов в автомате захвата.

Для устранения влияния переходных процессов, возникающих при коммутации каналов, из синхронизатора подается стробимпульс U 0 (рисунок 2.10) на коммутатор, на автомат захвата и схему управления.

В 4-канальном электронном блоке изменение частоты каждого перестраиваемого генератора производится только при подаче на схему управления соответствующего импульса коммутации. Во время работы одного из перестраиваемых генераторов остальные запоминают значение частоты, равное ее величине в конце "своего" импульса коммутации. В результате увеличение или уменьшение частоты всех четырех перестраиваемых генераторов по всем каналам происходит ступенчато (рисунок 2.13).

Рисунок 2.13
С приближением частоты каждого перестраиваемого генератора к частоте доплеровского сигнала величина этих ""ступенек" уменьшается, и тогда электронный блок начинает следить за доплеровским сигналом, разница между Г ГЕН и F S составляет очень малую величину. Изменение направления перестраиваемых генераторов при отсутствии сигнала захвата происходит тогда когда частота одного из них достигает крайнего значения диапазона.

При работе четырех каналов полоса пропускания дискриминатора определяется положением средней частоты перестраиваемых генераторов, если сигнал захвата выдается по всем каналам. Если же автомат захвата не выдает сигнала захвата хотя бы по одному каналу, то выдается сигнал "память 5", который поступает в коммутатор, где формирует сигнал на включение широкой полосы дискриминатора. Сигнал "память 5" поступает также в переключатель электронных блоков, где используется для формирования сигнала "память".

Вычислитель поправки на характер отражающей поверхности (ХОП) производит сравнение мощностей сигналов, принятых по первому и четвертому лучам, и решает уравнение:

Где U 1 и U 4 - эффективные значения переменного напряжения на входе вычислителя поправки ХОП при работе первого и четвертого каналов;

К - коэффициент пропорциональности = 300 В,

U xon - постоянное напряжение, пропорциональное величине поправки на характер отражающей поверхности, может формироваться в диапазоне 0 8,8 В.

Для решения этого уравнения в вычислитель поправки ХОП подается сигнал с дискриминатора, а также импульсы коммутации 1 и 4 для выделения сигнала по первому и четвертому каналам Лучи 1 и 4 имеют разные углы визирования, соответствующие значениям углов падения, поэтому разность логарифмов коэффициентов отражения, соответствующих этим углам, пропорциональна поправке на ХОП.

При величине напряжения U xon , соответствующей нереальной величине отношения U 4 /U 1 , с выхода вычислителя поправки ХОП выдается сигнал "отказ ХОП", по которому включается сигнал "память 5" в переключателе электронных блоков.

При кратковременных кренах и тангажах самолета, когда информация U xon искажена, происходит запоминание (за счет большой постоянной времени) ранее вычисленного значения поправки на ХОП в приборе ПК-5-7 при подаче па него команды "сигнал сектора" из навигационно-пилотажного комплекса (НПК) в виде напряжения +27 В.

Напряжение поправки ХОП является выходным сигналом измерителя, поступающим в блок коммутации и далее в НПК для внесения поправки в значение путевой скорости самолета

Выходными сигналами являются и F ДВ (i=1..4) с выхода четырех перестраиваемых генераторов, поступающие также в блок коммутации Блок коммутации ПK-8 обеспечивает:

А) электрическое соединение всех блоков, входящих в измеритель, подключение измерителя «Выход ДИСС-7» к потребителям (ПК-8-3 - переключатель электронных блоков);

Б) подключение резервных блоков ПК-2 и ПК-5 при выходе из строя основных (ПК-8-2 - переключатель передатчиков и ПК-8-1 - синхронизатор);

В) формирование сигнала "Память" (ПК-8-3).
Для кратковременного выключения работающего передатчика из пульта управления НПК или прибора автоматического контроля ПАК-ДИ-7 подается команда "выключение памяти" в виде подачи напряжения +27 В, по которой переключатель передатчиков выдает команду "выключение высокого", снимая высокое напряжение с передатчика и подавая на него напряжение накала 6,3В.

Для принудительного переключения передатчиков на переключатель с ПАК-ДИ-7 подается команда "переключение передатчиков". По этой команде переключатель передатчиков выдает сигналы:

А) "выключение высокого" на схему" переключения;

Б) "выключение основного" на схему переключения канала "переключатель" или "выключение резерва" на переключатель 3 в зависимости от того, какой передатчик был включен до подачи команды.

Переключатель электронных блоков ПК-8-3 обеспечивает:

А) согласование выходного сопротивление электронного блока по сигналам F 1 , F 2 , F 3 , F 4 с входным сопротивлением потребителя этих сигналов ДИСС-7),

Б) формирование сигнала "память" при:

Наличии сигнала "память 5" из автомата захвата,

Отсутствии сигнала "отказ ХОП" с вычислителя поправки электронного блока;

Подаче команды "выключение памяти" (+ 27 В из ПУ НПК);

В) переключение с работающего блока на неработающий при:

Наличии сигнала "память 5" с работающего электронного блока в течение 60-80 с;

Отсутствии, сигнала F с выхода хотя бы одного перестраиваемого генератора при отсутствии сигнала "память";

Появлении сигнала ""отказ ХОП"

В зависимости от подключенного в данный момент основного или резервного электронных блоков на переключатель электронных блоков подается соответственно "память 5" (осн) или "памятъ5" (рез) при отсутствии захвата хотя бы по одному каналу. При наличии же захвата по всем каналам сигнал "память 5" снимается.

Отсутствие сигнала "память" на переключателе электронных блоков свидетельствует об исправной работе измерителя.

2.1.1. Принцип действия однолучевой ДИСС

Доплеровский измеритель скорости и угла сноса (ДИСС) летательных аппаратов является автономным доплеровским устройством навигации и управления, призванным обе­спечить прибытие пилотируемого или беспилотного объекта носителя ДИСС к пункту с известными координатами.

В данном пособии изложены принцип действия и структура работы доплеровского измерителя скорости и угла сноса на базе типовой радиосистемы ДИСС-7.

Задача навигации обычно решается в горизонтальной плоскос­ти. Поэтому основной интерес представляет горизонтальная проек­ция скорости самолета, носящая название путевой скорости .

Путевая скорость складывается из двух составляющих:

воздушной скорости , т.е. скорости движения ЛА относительно воздушной среды, и скорости ветра , т.е. скорости движения воздушной среды относительно земли. На­правление вектора воздушной скорости практически совпадает с направлением оси ЛА. Векторы об­разуют так называемый навигационный треугольник (рис. 2.1).

Угол β между направлениями векторов называ­ется углом упреждения или углом сноса.

Наиболее надежным и точным средством измерения β и W является бортовой радиолокатор, работа которого основа­на на использовании эффекта Доплера при отражении излученных бортовым передатчиком радиоволн от земной поверхности. Простейшей схемой измерения при этом является однолучевой доплеровский радиолокатор с наклонным облучением зем­ной поверхности под некоторым углом В (см. рис.2.2).

Положим, что самолет летит строго горизонтально, а ДНА может поворачиваться в горизонтальной плоскости в пределах угла ± ψ .

Так как ДНА имеет конечный раствор, то на поверхности земли облучается площадка значительных размеров, содержащая множество взаимно независимых элементарных отражателей. Поэтому отраженный сигнал по своим свойствам близок к "белому шуму". Он имеет сплошной спектр, огибающая кото­рого соответствует форме ДНА. Зна­чение средней частоты доплеровского спектра для некоторого угла ψ при β =0 определяется величиной проекции вектора путевой скорости на ось ДНА

где - вектор путевой скорости; λ 0 - длина волны передатчика; B - угол визирования; ψ - угол между горизонтальной проекцией направления излучения и продольной осью самолета.

Значение углов B и ψ ясны из рис. 2.2. Из формулы (2.1) видно, что при B = 90° . Следовательно, облучение земной поверхности всегда должно быть наклонным. Обычно В = 60°...70°.

Если направление полета не совпадает с осью самолета, т.е. существует угол сноса "β ", то выражение (2.1) будет иметь вид

Рис. 2.1. Навигационный треугольник

B

Ψ

Рис. 2.2. Однолучевой доплеровский измеритель W и β

Однолучевой измеритель работает следующим образом. ДНА поворачивается в горизонтальной плоскости до получения максимального значения , что соответствует β+Ψ =0. При этом положении антенны по значению можно определить и, измеряя угол между фокусной осью антенны и продольной осью самолета, можно определить угол сноса β . Однако, такая сис­тема обладает рядом существенных недостатков. Главные из них следующие.

Как видно из рис. 2.3, наиболее резкая зависимость от угла (β+Ψ ) наблюдается при значениях β+Ψ близких к 90°. В области β+Ψ =0 почти не изменяется. Поэтому однолучевые измерители не дают необходимой точности.

Рис. 2.3. Полярная диаграмма зависимости F д от (β+ψ)

При изменении угла (β+Ψ ) в обе стороны от нулевого значения изменения доплеровской частоты имеют одинаковые значения. Это обстоятельство делает невозможным построение схемы автоматического измерения скорости и угла сноса.

В однолучевом доплеровском измерителе предъявляются жесткие требования к стабильности частоты передатчика f прд зa время запаздывания отраженного сигнала t з (кратковременная стабильность):

, (2.3)

где (df прд /dt) max / f прд - относительная скорость ухода частоты передатчика; Δ w = ΔW/W - относительная погрешность определения скорости; t з –время распространения радиоволн до земной поверхности и обратно.

В однолучевых (двухлучевых) системах сильно зависит от углов крена и тангажа. Так, уже при угле тангажа =1° и угле В =70° относительная ошибка измерения Δ W будет дости­гать 5%.

В силу перечисленных недостатков однолучевых систем послед­ние не нашли применения.

2.1.2. Принцип действия многолучевой ДИСС

Так как вектор скорости летательного аппарата опре­деляется в общем случае проекциями на три некомпланарных (т.е. лежащих не в одной плоскости) направления, то для определения всех трех составляющих необходимо излучать и принимать сигна­лы минимум по трем лучам антенны. Наибольшее применение нашли трех-четырехлучевые системы с , – расположением лучей (см. рис. 2.4). Эти системы свободны от основных недостатков однолучевых систем.

Рассмотрим подробнее принцип действия трехлучевой системы. Значение доплеровского сдвига частоты определяется равенством (см. рис. 2.4)

, (2.4)

где W S - проекция полной скорости летательного аппарата на направление излучения; λ 0 – длина волны излучаемого передатчиком сигнала. Задача измерения полной скорости сводится к вычислению трех ее составляющих W x , W y , W z , полученных по трем лучам антенной системы РЛС 1, 2, 3 (см. рис. 2.4).

В системе координат x , y , z направление излучения S определяется углами γ 0 и δ 0 (рис. 2.4), где γ 0 –угол между направлением продольной оси самолета 0x и направлением излучения S , δ 0 – угол между обратным направлением вертикальной оси самолета 0y и проекцией S yz направления излучения S на плоскость y0z . Вектор полной скорости можно разложить в самолетной системе координат на три составляющие: W x , W y , W z . Проектируя эти составляющие полной скорости на направление излучения S и суммируя их, получаем

Подставляя (2.5) в (2.4), получим

Уравнение (2.6) содержит три независимых неизвестных (W x , W y , W z ) и значение полной скорости может быть полностью определено по трем независимым уравнениям типа (2.6), полученным по трем некомпланарным лучам антенной системы.

2.7. Порядок проведения работы

ВНИМАНИЕ!

Перед включением прибора проверьте положение тумблера "CBС - ПН - УВИД" (под колпаком) – должен быть установлен в положение, соответствующее системе воздушных сигналов самолета.

Поставьте все переключатели на лицевой панели КАСО-1 в крайнее левое положение. Тумблер "СЕТЬ" в положение "ОТКЛ."

Соедините кабелем "Контрольный разъем" КАСО-1 с контрольным разъемом "Контроль СО-63" СОМ-64, высокочастотный разъем "ВЧ вход" КАСО-1 с контрольным высокочастотным разъемом "Контроль ДРД" ответчика.

2.7.1. Проверка КАСО-1 от ВСК

Перед проверкой ответчика COМ-64 необходимо убедиться в исправности КАСО-1. Для этого:

Тумблер "СЕТЬ" установить в положение "СЕТЬ", при этом должны загореться лампочки подсвета шкал волномера и стрелочного прибора (ИП-1);

Переключатель "Самоконтроль" – в положение "BKЛ";

Переключатель "Режим проверки" поочередно устанавливать во все положения, при этом во всех положениях должна освещаться надпись "Нормально", а в положениях "Номер" и "Высота" кроме надписи "Нормально" должны гореть 20 лампочек "Информация";

Установить переключатель "Самоконтроль" в положение "ОТКЛ";

Нажать кнопку "Запрос", если при этом нет индикации исправности, то неисправен генератор СВЧ КАСО-1. При наличии индикации прибор готов к работе.

2.7.2. Проверка постоянных напряжений ответчика

Включить питание ответчика тумблером "СО-63".Переключатель "Измерения" КАСО-1 поочередно установить в положения "–6,3 В", "+6,3 В","–27 В", "+27 В". Стрелка ИП-1 должна устанавливаться в сектор "Пит".

2.7.3. Проверка соответствия кода бортовому номеру

Переключатель "Режим проверки" установить в положение "Номер". При этом должна осветиться надпись "Нормально" и загореться лампочки "Информация" в соответствии с номером, установленным на блоке СО-63 (под крышкой спереди вкрученный винт соответствует логической "1").

Проверить соответствие. Не забывать, что на табло "Информация" высвечивается номер в двоично-десятичном коде (младший разряд справа, т.е. код 8-4-2-1, младшая декада также справа).

Нажать кнопку "1 повторение" прибора КАСО-1 – информация на табло не должна измениться.

2.7.4. Проверка информации о высоте по контрольным точкам сигнала "Авария"

Установить переключатель "Режим проверки" КАСО-1 в положение "Высота", тумблер "СВС - УВИД" – в положение "УВИД".

Переключатель "Контроль высоты" КАСО-1 в положение "0". При нормальной работе СОМ-64 должна освещаться надпись "Нормально".

Вращая потенциометр "Уст. 0" KAСO-1, установить по лампочкам код, соответствующий высоте 0 метров (отсутствие горения лампочек (№№1 – 14) – лампочка №1 крайняя справа). Не забывать, что информация о высоте заложена в первых трех декадах (единицы, сотни, тысячи) и двух младших разрядах четвертой декады (лампочки 13 и 14).

Переключатель "Контроль высоты" КАСО-1 установить в положение "15000/30000".

Вращая потенциометр "Уст. 15000/30000",установить по лампочкам "Информация" код, соответствующий высоте 15000 м (горят лампочки 13, 11, 9) или 30000 м (горят лампочки 14, 13).

Установить переключатель "Контроль высоты" снова в положение "0" и при необходимости вновь подстроить нулевой код потенциометром "Уст. 0" KAСО-1.

Установить переключатель "Контроль высоты" поочередно в положения "5000 м" и "10000 м" и проверить соответствие кода установленной высоте (по горению лампочек на табло "Информация"). Нажать кнопку "1 повторение", при этом информация не должна измениться.

На пульте управления СО-6З включить тумблер "Авария" (расположен под защитным колпачком). На табло загорается лампочка "16". Выключить тумблер "Авария" нажатием на защитный колпачок.

2.7.5. Проверка работоспособности 3-х импульсной системы подавления

Переключатель "Режим проверки" KAСО-1 установить в положение "Высота" или "Номер". Должна освещаться надпись "Нормально" и гореть часть лампочек табло "формация".

Нажать кнопку "Подавление" КАСО-1, при этом должна освещаться надпись "Неисправно".

2.7.6. Определение неисправного блока ответчика

Перед проверкой неисправного блока необходимо осуществить проверку прибора KACO-1 от ВСК, проверить постоянные напряжения по вышеприведенным методикам.

Для определения неисправного блока нажать последовательно в направлении стрелки, кнопки "Супер", "ВВУ-1", "ШИ", "Передатчик" (супергетеродинный приёмник, выносной видеоусилитель, шифратор, передатчик). Кнопка, нажатие которой приводит к индикации неисправной работы (освещается надпись "Неисправно"), указывает на неисправный блок.

Выключить КАСО-1 тумблером "Сеть" в положение "Откл". Выключить СОМ-64 тумблером "СО-63".

Отсоединить кабели КАСО-1 от контрольных разъемов СОМ-64.

Название работы и ее цель.

Сведения по ответчикам, контрольной аппаратуре, результаты теоретических расчетов (необходимо согласовать с преподавателем).

2.9. Контрольные вопросы

1. Основные тактико-технические данные СОМ-64. Комплектность.

2. Режимы работы СОМ-64.

3. Назначение органов управления СОМ-64, KAСO-1.

4. Поясните конкретный технический параметр СОМ-64.

5. Расскажите работу структурной схемы.

6. Покажите прохождение сигнала в режимах РСП, УВД, RBS.

7. На каких частотах осуществляется запрос в режимах РСП, УВД, RBS?

8. На каких частотах отвечает СОМ-64 в режимах РСП, УВД, RBS?

9. Назначение приставки бланкирования.

10. Что такое двоично-десятичный код?

11. С помощью каких контрольных приборов осуществляется проверка шифратора ICAO, ответчиков СО-70 и СО-77?

12. Назначение СОМ-64.

13. Импульсная мощность СОМ-64.

14. Чувствительность ответчика в различных режимах работы.

15. Нарисовать эпюру сигнала в конкретной точке структурной схемы.

16. Когда диспетчер просит включить режим "МЧ" и зачем?

Лабораторная работа № 3

Изучение бортовой системы доплеровского измерителя скорости и угла сноса

Цель работы:

Изучение назначения, технических характеристик, структурной схемы и размещения бортовой системы ДИСС-013.

Получение навыков управления системой и проверки её работоспособности.

Изучение мер предосторожности при её эксплуатации.

3.1. Назначение и принцип работы измерителя

Доплеровский измеритель ДИСС-013 является автономной бортовой системой, предназначенной для непрерывного автоматического измерения путевой скорости и угла сноса ВС и выдачи этой информации в навигационное вычислительное устройство (НВУ), систему автоматического управления (САУ) и собственный индикатор.

Информация системы ДИСС-013 используется штурманом ВС для управления полётом, а НВУ и САУ – для автоматического самолётовождения по заданному маршруту.

Принцип работы ДИСС основан на измерении доплеровского сдвига (изменения частоты колебаний, излучаемых измерителем и отражённых от земной поверхности. Этот сдвиг частоты, названный по имени физика Доплера, открывшего эффект, образуется за счёт движения излучателя электромагнитной энергии относительно земли и пропорционален скорости его движения). На рис. 3.1 показан навигационный треугольник скоростей: – вектор воздушной скорости, – вектор скорости ветра, – вектор измеряемой ДИСС-013 путевой скорости, - угол сноса, определяемый между направлениями векторов и .

Измерение доплеровского сдвига частоты позволяет определить величины путевой скорости W и угла сноса .

Образование доплеровского сдвига частоты наиболее просто уяснить на примере горизонтального полёта ВС. На рис. 3.2 показано распространение радиоволн в случае такого полёта при угле сноса  = 0: сплошная линия – путь волны от ВС к i – й точке земной поверхности, пунктирная линия – путь обратной, отражённой от земли волны.

Общий путь от ВС к i – й точке земной поверхности и обратно радиоволна проходит за время t i , за это время ВС проходит путь, равный Wt i .

Передатчик доплеровского измерителя излучает непрерывные колебания с частотой f 0 . Приёмник принимает отражённый от i – й точки колебания, частота которых больше излучаемых на доплеровскую частоту, равную

,

где W – величина путевой скорости;  длина волны излучаемых колебаний, равная
; угол между осью самолёта и лучом визирования антенны.

Если луч визирования направлен против движения ВС, то частота принимаемых колебаний меньше f 0 на величину F Д.

Для точного измерения W и d с учётом эволюции ВС антенная система измерителя ДИСС-013 формирует три раздельных луча – один вперёд с некоторым углом относительно оси ВС, два других – назад, с такими же углами относительно оси ВС. Измеритель раздельно во времени поочерёдно определяет доплеровские частоты по трём лучам, а затем в его вычислителе по определённым алгоритмам производится вычисление W и , которые показывает индикатор измерителя ДИСС-013.

3.2. Технические характеристики ДИСС-013

Измеритель ДИСС-013 имеет следующие технические характеристики:

Частота излучения передатчика
Длина волны
Мощность излучения
Чувствительность приёмника
Полоса пропускания частот приёмника
Рабочие высоты полёта ВС
Диапазон измерения скорости	180…1300 км/ч
Погрешность измерения скорости
Диапазон измерения угла сноса
Погрешность измерения угла сноса
Потребляемая мощность: по цепи 115В, 400 Гц по цепи 27 В

3.3. Структурная схема измерителя

Измеритель конструктивно состоит из трёх блоков – высокочастотного (ВЧ) блока, низкочастотного (НЧ) блока и индикатора (рис. 3.3.).

ВЧ блок состоит из антенной системы, формирующей три луча на передачу и приём, и приёмопередатчика. НЧ блок включает устройство управления, устройство слежения и вычислитель. Последний вычисляет путевую скорость и угол сноса и выдаёт соответствующие напряжения в блок индикатора.

Блок индикатора отрабатывает и индицирует значения путевой скорости и угла сноса и выдаёт соответствующие сигналы на бортовое оборудование САУ. Кроме того, блок индицирует режим "ПАМЯТЬ" по сигналам с НЧ блока.

Рис. 3.3. Структурная схема измерителя ДИСС-013

3.4. Конструкция и размещение ДИСС-013 на ВС

Высокочастотный (ВЧ) блок, состоящий из антенной системы, волноводного тракта и приёмопередатчика, жёстко укреплённых воедино на общей несущей раме с помощью резиновых амортизаторов в виде шайб. Боковые стенки и внутренние перегородки являются электрическими экранами и придают раме жёсткость, материал рамы АМГ-16.

Блок ВЧ устанавливается в негерметизированной нижней части самолёта, удалённой от заборной и выхлопной зон двигателя на 3 – 5 м. Нижняя часть ВЧ блока – антенная система – закрывается радиопрозрачным обтекателем. Блок требует обдува, для чего используется специально изготовляемый вентилятор. При установке ВЧ блока производится тщательная юстировка его положения.

Низкочастотный блок (НЧ) устанавливается в герметизированной части ВС так, чтобы он имел обдув для охлаждения и чтобы был обеспечен свободный доступ к его передней панели для ТО измерителя.

Индикатор размещается на амортизационной приборной доске штурмана в кабине ВС. На лицевой панели индикатора размещена шкала индикации угла сноса и табло цифрового счётчика путевой скорости, шкала индикатора подсвечивается встроенными миниатюрными лампочками. На шкалу выведена сигнализация о режиме работы "ПАМЯТЬ" (загорание табло "П" в случае пропадания доплеровских частот и автоматического перехода измерителя в режим поиска до восстановления этих частот и затем слежения за их величинами). Лицевая панель снабжена ручкой управления режимами работы измерителя "С (СУША) – М (МОРЕ) " и ручкой "Р (РАБОТА) – К (КОНТРОЛЬ) ".

Контроль измерителя

Измеритель обладает встроенной системой контроля (ВСК) параметров, которая обеспечивает проверку работоспособности измерителя в полёте и проверку определяющих параметров при перед- и послеполётных проверках и при ТО измерителя. Управление ВСК осуществляется с пульта управления НЧ блока.

Проверка работоспособности измерителя в полёте осуществляется отработкой двух контрольных задач. Первая задача отрабатывается при переводе ручки "Р – К" индикатора в положение "К" – при этом на индикаторе устанавливаются: скорость 696 км/ч и угол сноса – 0 град. Вторая задача отрабатывается при установке переключателя НЧ блока в положение "ЗАДАЧА" и нажатии кнопки В1 – индикатор должен показать: скорость 996 км/ч, угол сноса 20 град.

В отчете обязательно указать для чего осуществляется отработка двух контрольных задач.

Название работы и ее цель.

Сведения по доплеровским измерителям скорости и угла сноса, контрольной аппаратуре, результаты теоретических расчетов (необходимо согласовать с преподавателем).

Перечень контролируемых параметров с приведением результатов контроля.

Изучить контроль измерителя с помощью ВСК, провести проверку выполнения контрольных задач измерителем с помощью органов управления индикатора и НЧ блока.

Выводы по отработке каждого пункта контрольной задачи.

Окончательные выводы по всей работе.

3.7. Контрольные вопросы

Назначение системы.

Рассказать структурную схему.

Принцип работы.

Мощность излучения передатчика ДИСС-013.

Чувствительность приёмника.

Несущая частота.

Коммутирующая частота лучей.

Нарисовать эпюру сигнала в конкретной точке структурной схемы.

Значение скорости и угла сноса при "ЗАДАЧА – 1", "ЗАДАЧА – 2".

Что происходит в ДИСС-013 при отсутствии отражённого от подстилающей поверхности сигнала. Как это индицируется?

Значения потребляемой мощности по цепям питания ДИСС-013.

Напишите формулу значения F Д.

Лабораторная работа № 4

Изучение радиовысотомера РВ-5 и проверка его с помощью прибора КПРВ-5

Цель работы:

1. Ознакомление с назначением и комплектностью.

2. Изучение функциональной схемы.

3. Проверка РВ-5 с помощью контрольно-проверочной аппаратуры КПРВ-5.

4.1. Назначение и основные технические характеристики

Радиовысотомеры малых высот (к ним относится и РВ-5) играют большую роль в повышении безопасности полетов. По их указателям пилоты фиксируют высоту пролета над маркерными маяками, контролируя нахождение самолета на линии глиссады. Радиовысотомеры предупреждают экипаж о снижении самолета ниже заданной высоты (сам член экипажа устанавливает эту высоту), исключая столкновение.

В настоящее время наибольшее распространение получил радиовысотомер РВ-5. Он устанавливается практически на всех воздушных судах гражданской авиации. На новейших типах самолетов применяются более современные радиовысотомеры A-031 (например, на Ил-86), А-037, РВ-85.

Радиовысотомер малых высот РВ-5 служит для измерения истин-ной высоты (относительно подстилающей поверхности) полета.

Выдает экипажу (на указатель), в САУ и другие бортовые сис-темы данные:

О текущей высоте в виде отклонения стрелки на указатель (для визуального наблюдения членом экипажа), в виде постоянного напряжения прямо пропорционального высоте (в САУ и др. системы);

О полете самолета ниже опасной высоты;

Об исправной работе радиовысотомера;

Об отказе радиовысотомера.

Основные тактико-технические характеристики высотомера:

Диапазон измеряемых высот РВ-5
Погрешность измерения высоты по автоматическому выходу на высотах: от 0 до 10 м от 10 до 750 м по указателю высоты: от 0 до 10 м от 10 до 750 м
Погрешность сигнализации опасной высоты: от 2 до 10 м от 10 до 750 м
Чувствительность по захвату
Диапазон частот РВ-5	4200 – 4400 МГц
Частота модуляции (основной)
Полоса модуляции
Выходная мощность передатчика
Потребляемая мощность: от сети 115 В 400 Гц + 27 В

4.2. Принцип работы радиовысотомера

Принцип измерения высоты (рис.4.1) основан на кос-венном измерении времени прохождения сигнала от самолета до земли и обратно. Если сигнал излучается во время t 1 , а прихо-дит отраженный от земли во время t 2 , то время прохождения сиг-нала до земли и обратно (время запаздывания) равно t ЗАП = t 2 – t 1 . Время запаздывания t ЗАП будет пропорционально высоте полета (Н) воздушного судна. Сигнал, излучаемый передат-чиком частотно модулирован по определенному закону. То есть для измерения высоты применяется так называемый частотный метод дальнометрии (измерение дальности).

Рис. 4.1. Принцип измерения высоты

Рассмотрим подробнее принцип работы радиовысотомера РВ-5.

Модулированные по частоте высокочастотные колебания с ге-нератора сверхвысокой частоты (ГСВЧ) поступают на направленный ответвитель (НО) (рис. 4.2.). С направленного ответвителя основная энергия поступает в передающую антенну (Ант. ПРД) и излучается к земле. Часть энергии с НО поступает на балансный смеситель (БС).

ГСВЧ – генератор сверхвысокой частоты; НО – направленный ответвитель; БС – балансный смеситель; ПЧ-Т – преобразователь частота – ток; УВ – указатель высоты

Рис. 4.2. Структурная схема РВ-5

Отраженный от земли сигнал приходит на приемную антенну и поступает на БС. В балансном смесителе два сигнала (один с НО, а другой с приемной антенны) смешиваются. В результате на выхо-де БС получаем разностную частоту.

С выхода БС сигнал разностной частоты усиливается в усили-теле разностной частоты (УРЧ) и поступает на преобразователь частота– ток (ПЧ-Т).

На выходе преобразователя формируется постоянный ток, вели-чина которого пропорциональна высоте.

С выхода ПЧ-Т сигнал постоянного тока поступает на указа-тель высоты (УВ) и отклоняет стрелку указателя, шкала которого проградуирована в единицах высоты.

Зависимость разностной частоты от высоты выражается зависимостью:

,

где F Р – разностная частота, Гц; f – полоса модуляции, Гц; F M 1 – частота основной модуляции, Гц; С – скорость распространения волн (С = 10 8 м/с); Н – высота полета, м.

На рис. 4.3 приведены графики, поясняющие принцип формирования разностной частоты. Из данного рисунка видно, что отраженный сигнал отстает во времени на t (время запаздывания). В таком временном отставании эти два сигнала поступают на балансный смеситель. В момент времени (например, t 1) видно, что разница частот между сигналами равна F Р (верхний график). На нижнем графике показана разностная частота, её значения, зависящие от t. При увеличении высоты верхние пилообразные кривые расходятся, увеличивается F P , t. На нижнем графике значение Т Р остается постоянным.

Рис. 4.3. Формирование разностной частоты

4.3. Состав радиовысотомера РВ-5

В зависимости от типа самолета установлен один или два комплекта радиовысотомера (в каждый входят: приемопередатчик, 1 – 2 указателя высоты, 2 антенны) (рис. 4.4).

Рис.4.4. Состав радио высотомера РВ-5

Конструктивно приемопередатчик (ПП) выполнен в виде блока, установленного на амортизационной раме, на которой расположен один низкочастотный разъем и два высокочастотных (подсоединяются приемная и передающая антенны).

Указатель высоты УВ-5 выполнен в виде прибора, который монтируется в приборную доску пилотов (рис. 4.5). На лицевой панели УВ-5 расположена шкала со стрелкой указания высоты.

Рис. 4.5. Лицевая панель указателя высоты УВ-5

Внизу слева, ручка установки индекса опасной высоты. На одной оси с этой ручкой установлена лампочка сигнализации опасной высоты с желтым светофильтром.

Внизу справа, находится кнопка "Контроль" (при ее нажатии стрелка указания высоты должна показывать 15 метров). На одной оси с этой кнопкой находится лампочка сигнализации отказа радиовысотомера с красным светофильтром.

Перед шкалой за стеклом находится индекс опасной высоты (в виде желтого треугольника), который перемещается по шкале вращением ручки установки опасной высоты.

4.4. Контрольно-проверочная аппаратура КПРВ-5

Предназначен для проверки и настройки радиовысотомеров РВ-5, РВ-5Р, A-031 в лабораторных, заводских условиях, а также на борту воздушного судна.

Аппаратура КПРВ-5 обеспечивает:

Проверку сигнала высоты радиовысотомера, выдаваемого в виде постоянного напряжения;

Проверку измерительного тракта радиовысотомера с помощью фиксированных частот;

Установку высоты;

Проверку амплитудной схемы контроля радиовысотомера;

Выключение дополнительной модуляции радиовысотомера;

Выключение радиовысотомера;

Задержку высокочастотного сигнала 35 - 40 м;

Проверку чувствительности радиовысотомера;

Индикацию сигнала исправности, сигнала отказа, опасной высоты, РВ годен, звукового сигнала, сигнала блокировки, разового сигнала, напряжения калибровки и напряжения пропорционального высоте;

Проверку напряжений +27 В, +18 В, ~ 115 В 400 Гц.

Питание осуществляется напряжением +27 В и 115 В 400 Гц.

Аппаратура КПРВ-5 состоит из двух блоков: измерителя И-5 и калибратора К-5. Калибратор К-5 применяется только при проверке чувствительности и для калибровки радиовысотомера. Измеритель И-5 применяется при всех проверках. На рис. 4.6 представлена лицевая панель измерителя К-5, а на рис. 4.7 – лицевая панель калибратора И-5.

Рис. 4.6. Калибратор К-5 из комплекта КПРВ-5

Рис.4.7. Измеритель И-5 из комплекта КПРВ-5

4.5. Порядок выполнения работы

ВНИМАНИЕ! Перед выполнением работы обязательно согласо-вать с пре-подавателем перечень необходимых проверок.

На измерителе И-5 установить органы управления в исходное состояние:

"И-5" – ВЫКЛ.

"ДОП. МОД" – ВКЛ.

"КАЛИБРОВКА БИ" – "6,25 КГц".

"РОД РАБОТЫ" – "КАЛИБРОВКА".

"ИЗМЕРЕНИЕ" – "Н ВЫХ.1 ".

"КОНТРОЛЬ РВ - РВ ВЫКЛ" – среднее.

"УСТАНОВКА Н" – крайнее левое.

"АМПЛИТУДА" – крайнее правое.

На УВ-5 ручкой "УСТАН. ВЫСОТ" установить индекс (в виде желтого острого треугольника) в затемненный сектор со стороны нуля.

Включить питание стенда и комплекта КПРВ-5.

4.5.1.Проверка калибровки по линии задержки К-5

Установить аттенюатором на К-5 затухание равное 80 дБ (по графику на лицевой панели прибора находим количество делений соответствующее 80 дБ,

и устанавливаем это найденное значение на аттенюаторе).

для УВ-5 – (Нл.з ± 5 %) – Н ост;

для И-5 – (Нл.з ± 3 %) – Н ост,

где Нл.з – эквивалентная высота линии задержки прибора К-5 (указана на лицевой панели К-5 и Нл.з = 37 м);

Ност – остаточная высота (указана в паспорте на конкретный высотомер).

4.5.2.Проверка калибровки по фиксированным частотам

Переключатель "РОД РАБОТЫ" И-5 установить в положение "КАЛИБРОВКА БИ" (блока измерения). Переключатель "КАЛИБРОВКА БИ" поочередно установить в положения "6,25 кГц", "12,5 кГц" и зафиксировать показания высоты по УВ-5 и И-5.

Переключатель "ИЗМЕРЕНИЕ" установить в положение H ВЫХ11 . Переключатель "КАЛИБРОВКА БИ" поочередно в положения "25 кГц", "50 кГц", "100 кГц". Зафиксировать значения высоты по УВ-5 и И-5.

Показания высоты по УВ-5 и И-5 при различных положениях переключателя "КАЛИБРОВКА БИ" должны быть:

на И-5 (Нэ ± 3 %) – Ност;

УВ-5 (Нэ ± 5 %) – Ност,

где Нэ – эквивалентное значение высоты при соответствующей имитации разностной частоты.

Величина Нэ для соответствующей разностной частоты равна:

при 6,25 кГц, Нэ – 31,25 м,

12,5 кГц, Нэ – 62,5 м,

25,0 кГц, Нэ – 125 м,

50,0 кГц, Нэ – 250 м,

100 кГц, Нэ – 500 м.

4.5.3. Проверка чувствительности по захвату

Установить органы управления И-5 в исходное состояние и включить И-5.

На приборе К-5 ручкой "АТТЕНЮАТОР" увеличивать затухание (вращая вправо) до сброса показаний высоты на И-5 и УВ-5. При этом на И-5 гаснет табло "СИГНАЛ ИСПРАВНОСТИ" и загорается табло "СИГНАЛ ОТКАЗА", на УВ-5 загорается лампа красного цвета.

Плавно уменьшаем затухание на К-5 (ручка влево) до устойчивого захвата сигнала. При этом на И-5 гаснет табло "СИГНАЛ ОТКАЗА" и загорается табло "СИГНАЛ ИСПРАВНОСТИ", а на УВ-5 гаснет лампа красного цвета. Показания же высоты на УВ-5 и И-5 должны соответствовать показаниям:

УВ-5 – (Нл.з ± 5 %) – Н ост;

И-5 – (Нл.з ± 3 %) – Н ост.

4.5.4. Проверка калибровки в режиме "Контроль"

Нажать кнопку "Контроль" на УВ-5 или поставить переключатель "Контроль РВ-РВ ВЫКЛ." в положение "Контроль РВ". Зафиксировать при этом показания высоты на И-5 и УВ-5. Они должны быть 15 ± 1,5 м.

4.5.5. Проверка точности и длительности выдачи сигнала опасной высоты.

Переключатель "РОД РАБОТЫ" на И-5 установить в положение "Установка Н". Переключатель "ИЗМЕРЕНИЕ" – в положение "Н ВЫХ11 ". Ручками "Установка Н" установить высоту в пределах 600 – 700 метров. Ручкой "Устан. высот" на УВ-5 установить индекс на значение 50 м или 100 м, или 150 м и т.д., но не более 500 метров. К гнездам "Звук, сигнал" И-5 подключить головные телефоны.

Вращая ручки "Установка Н" прибора И-5, уменьшаем значение высоты. Фиксируем момент прохода стрелкой УВ-5 индекса опасной высоты, который определяется выдачей сигналов световой и звуковой сигнализации опасной высоты. При этом загорается табло "Н опасная" на И-5, загорается желтая лампа УВ-5, в телефонах появляется звуковой сигнал. С помощью секундомера измеряем длительность звучания сигнала в телефонах. Она должна быть 3 – 9 с. Определяем точность выдачи сигнала опасной высоты по УВ-5 (допуск ± 5 %).

4.5.6. Проверка отключения РВ по сигналу напряжением +27 В

Переключатели прибора И-5 установить в исходное положение. Переключатель "ИЗМЕРЕНИЕ" установить в положение "+18В". Индекс опасной высоты на УВ-5 поставить на 50 метров.

Включить И-5. На стрелочном приборе И-5 должно показывать +18В ± 2В, а на УВ-5 должна гореть лампочка жёлтого цвета (опасная высота).

Установить переключатель "КОНТРОЛЬ РВ - РВ ВЫКЛ." в положение "РВ ВЫКЛ." При этом показания стрелочного прибора И-5 должны уменьшиться до нуля, а на РВ-5 погаснуть лампочка сигнализации опасной высоты.

Выключить питание прибора И-5 и стенда.

4.6. Отличие современного радиовысотомера А-037 от РВ-5

Принцип работы и основные технические характеристики А-037 в основном аналогичны высотомеру РВ-5. Отличие высотомера А-037 от ранее рассмотренного РВ-5 заключается в следующем:

Насколько изменено структурное построение прибора, улучшены ли электрические характеристики узлов, применяется более современная элементная база;

Используются более качественные антенны типа обратной волны;

Уменьшены габаритные размеры приемопередатчика, масса высотомера снижена до 7 кг;

Потребляемая мощность прибора в целом меньше и составляет:

по сети 27 В – 30 Вт,

по сети 115 В 400 Гц – 10 ВА.

Назначение работы и её цель.

Назначение, состав, органы управления, теоретические сведения, расчёт Нэ для конкретной разностной частоты (коротко, предварительно согласовать с преподавателем.

Исходное состояние переключателей на И-5.

Перечень контролируемых параметров, номиналы и допуски, результаты контроля.

Выводы по каждому пункту выполненной лабораторной работы.

Окончательные выводы.

4.8. Контрольные вопросы

1. Назначение радиовысотомера РВ-5, его возможности и применение.

2. Принцип действия РВ-5.

3. Основные ТТД, комплектность.

4. Нарисовать структурную схему РВ-5. Нарисовать вид сигнала (эпюру) в любой точке этой схемы.

5. Назначение органов управления И-5, УВ-5, К-5.

6. Рассказать методику проверки конкретного технического параметра РВ-5 с помощью КПРВ-5.

7. Что такое частотная модуляция?

8. Рассказать о частотном методе измерения дальности.

9. Формула значения разностной частоты в зависимости от высоты.

10. Значение высоты при нажатии на ручку "Контроль" в РВ-5.

11. Напишите формулу постоянной радиовысотомера.

Лабораторная работа №1. Изучение функциональной схемы РЛС «ГРОЗА» и проверка её технических характеристик с помощью пульта контроля ГР11А…………………………………………………………....
Лабораторная работа №2. Изучение самолётного ответчика СОМ-64 и проверка его с помощью контрольного прибора КАСО-1……………...
Лабораторная работа №3. Изучение бортовой системы доплеровского измерителя скорости и угла сноса…………………………………………
Лабораторная работа №4. Изучение радиовысотомера РВ-5 и проверка его с помощью прибора КПРВ-5…………………………………………...

... « ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ» Кафедра технической эксплуатации летательных... 1. Московский государственный технический университет гражданской авиации Кафедра технической эксплуатации летательных аппаратов...

Гражданской авиации (1)

Документ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ А.В. Старых ПОСОБИЕ по выполнению... РФ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЛУЖБА ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ Кафедра авиационных...

Гражданской авиации (10)

Документ

ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ Кафедра "Безопасность полетов и... промышленности, и в частности на предприятиях гражданской авиации . В работе освещены особенности воздействия, нормирование...