Учебное пособие Для студентов фаитоп, флэ и зф специализации олр, ортоп вс, ортор вс, профиля лэгвс санкт Петербург 2017 2
 Скачать 6.01 Mb.
|
|
Глава 2 Автоматический радиокомпас Автоматическим радиокомпасом (АРК или ADF) называют бортовой автоматический радиопеленгатор, позволяющий непрерывно определять курсовой угол радиостанции (КУР). Курсовым углом радиостанции принято называть угол в горизонтальной плоскости между продольной осью ВС и направлением на радиостанцию (рис.9). Рисунок 9 – К задаче определения КУР Пеленгуемая радиостанция может быть специальной: называемой приводной радиостанцией (ПРС) или ненаправленным радиомаяком (NDB), или обычной широковещательной радиостанцией (ШВРС). АРК позволяет осуществлять контроль пути по направлению и вывод ВС судна в точку размещение ПРС (NDB), определять место ВС по двум пеленгам (рис. 1б), фиксировать момент пролета ПРС, (осуществлять вместе с другими приборами) заход на посадку, принимать информацию от диспетчеров службы движения при отказе на борту всех основных средств связи. Специальные типы АРК (АРК-У2, АРК-УД) могут использоваться для вывода поисковых ВС в точку нахождения ВС, потерпевшего аварию. Современные АРК работают в международном диапазоне частот 150- 1799,5 кГц. В составе ПНК автоматизированного СВЖ АРК является резервным средством навигации, с помощью которого можно определять координаты ВС, навигационные параметры полета и вести контроль пути по направлению, а иногда по дальности. Обычно на ВС устанавливается два комплекта АРК. Первые модели АРК имели поворотную рамочную антенну (АРК-5, АРК- 9). В более совершенных АРК используется гониометрическая антенная система (АРК-15М), обеспечивающая электронное вращение ДН неподвижной рамочной антенны. Первое поколение АРК строились по замкнутой схеме. В современных АРК используются безгониометрическая схема и неподвижная рамочная антенна, а также построение по разомкнутой схеме. 14 Принцип действия АРК Ранние модели АРК были выполнены по схеме с поворотной рамкой. Эта схема подразумевает прием сигналов пеленгуемой радиостанции двумя антеннами – ненаправленной и направленной (рамочной). Диаграммы направленности направленной и ненаправлнной антенн, а также суммарная ДН приведены на рис.10. Рисунок 10 – Диаграммы направленности рамочной антенны, ненаправленной антенны и суммарная (кардиоида) После входа в зону действия приводной радиостанции, направленная антенна начинает вращаться с помощью электродвигателя до тех пор, пока нормаль к плоскости витков рамочной антенны не совпадает с направлением от самолета на пеленгуемую радиостанцию, что и позволяет получить курсовой угол радиостанции. Ось рамочной антенны через компенсатор радиодевиации связана с сельсинной индикаторной системой, с помощью которой угловое положение рамочной антенны дистанционно передается на индикатор курсовых углов. В более поздних АРК применена гониометрическая антенная система, предаставляющая собой неподвижную рамочную антенну, сопряжаемую с гониометром с помощью высокочастотного кабеля. Рамочная антенна выполнена в виде двух взаимно перпендикулярных обмоток на одном общем магнитодиэлектрическом сердечнике из феррита и помещена в специальном углублении фюзеляжа самолета, закрытом радиопрозрачным материалом. Диаграмма направленности рамочной антенны в горизонтальной плоскости имеет форму двух взаимно перпендикулярных восьмерок (рис.11). Каждая обмотка антенны имеет два направления нулевого приема. В момент перехода через направление нулевого приема фаза ЭДС на выходе рамки изменяется на 180 15 Рисунок 11 – Гониометрическая антенная система Передача ЭДС от рамочной антенны в приемник АРК осуществляется с помощью гониометра – бесконтактного индукционного преобразователя. Конструктивно гониометр состоит из двух взаимно перпендикулярных статорных катушек, связаных с соответствющими обмотками рамочной антенны, и одну роторную катушку (называемой также искательной катушкой ИК), находящуюся внутри статора. Роторная катушка может поворачиваться в пространстве внутри статорных катушек с помощью миниатюрного электродвигателя. Рамочная антенна АРК производит прием вертикально поляризованной плоской радиоволны, а создаваемое полевыми катушками гониометра результирующее магнитное поле является аналогом (моделью) внешнего поля, воздействующего на рамочную антенну. Напряжение на выходе искательной катушки гониометра зависит от направления прихода радиоволн, изменяясь при этом по закону sin( ). Такой закон соответствует диаграмме направленности в виде восьмерки с двумя четко выраженными направлениями нулевого приема. Вращение искательной катушки эквивалентно вращению рамочной антенны, при котором происходит поворот ее диаграммы направленности. Положение искательной катушки, когда = и при котором напряжение на её выходе равно нулю, соответствует отсчету КУР. Принципы построения АРК Автоматические радиокомпасы могут строиться как следящие системы замкнутого или разомкнутого типа по схеме с балансной модуляцией. На рис.12 показана обобщенная структурная схема АРК замкнутого типа. По такому принципу построены АРК-15М и АРК-22. АРК замкнутого типа представляет собой автоматическую следящую систему. Входным воздействием следящей системы является текущий КУР , 16 а выходным воздействием угол поворота ИК гониометра . Сигнал рассогласования следящей системы при этом равен Рисунок 12 – Обобщенная структураная схема АРК Сигнал, снимаемый с блока рамочных антенн (БРА), поступает на гониометр (Г) и далее на усилитель высокой частоты, размещенный в рамочном согласующем устройстве (РСУ) и оканчивающийся фазоинверсным каскадом на угол /2. Усиленный и соответствующим образом сфазированный сигнал с выхода фазоинверсного каскада подается на коммутатор фазы балансный модулятор (БМ), управляемый напряжением u ГНЧ генератора низкой частоты (ГНЧ). Фаза высокочастотного напряжения на выходе балансного модулятора периодически изменяется на 180 с частотой F ГНЧ (в АРК-15М F ГНЧ = 135 Гц, в АРК-22 F ГНЧ = 90 Гц) в моменты его перехода через нуль. Напряжение u А с выхода ННА после предварительного усиления в согласующем усилителе поступает одновременно с выходным напряжением БМ в контур сложения (КС). Учитывая, что в РСУ сигнал РА сдвигается по фазе на /2, на входах КС сигналы находятся в фазе или противофазе. В результате сложения таких сигналов на выходе КС образуется амплитудно- модулированный сигнал u КС Наличие амплитудной модуляции у результирующего сигнала свидетельствует о том, что направление прихода радиоволн не совпадает с направлением нулевого приема направленной антенной системы. Поскольку амплитудно-модулированный (АМ) сигнал образуется в самом приемнике АРК в результате сложения сигналов ННА и РА, имеет место так называемая внутренняя амплитудная модуляция. 17 Рассматривая зависимость глубины модуляции и фазы огибающей результирующего сигнала на выходе КС от угла , можно говорить о результирующей ДН АРК. Результирующая ДН АРК является алгебраической суммой ДН РА, имеющей вид восьмерки, и ДН ННА, имеющей вид окружности, и представляет собой кардиоиду. Периодическое инвертирование фазы сигнала на выходе балансного модулятора с частотой F гнч эквивалентно перебрасыванию кардиоиды с такой же частотой с одной стороны на противоположную. Благодаря этому в АРК реализуется пеленгование методом минимума глубины амплитудной модуляции. Анализируя сигнал на выходе КС, можно сделать следующие выводы: - информация о стороне отклонения направления на пеленгуемую ПРС от направления нулевого пеленга заключается в фазе высокочастотного сигнала РА. В результате сложения сигналов ННА и РА происходит перенос этой информации в фазу результирующего сигнала; - глубина модуляции суммарного сигнала несет информацию о величине отклонения направления на пеленгуемую ПРС от направления нулевого пеленга. Таким образом, балансный модулятор и контур сложения обеспечивают трансформацию информации о КУР из фазы высокочастотного сигнала в фазу огибающей, частота которой определяется ГНЧ. Кроме этого, БМ обеспечивает коммутацию суммарной ДН АРК. Выходной сигнал КС усиливается в приемоусилительном тракте (ПУТ), преобразуется и детектируется амплитудным детектором (АД). Напряжение на выходе детектора (u УПР сигнал ошибки) содержит в себе информацию о КУР. Амплитуда этого напряжения пропорциональна углу отклонения направления нулевого приема рамочной антенны от положения, соответствующего направлению на ПРС. Фазовые соотношения между напряжением на выходе детектора и напряжением ГНЧ, являющимся опорным напряжением, характеризуют сторону отклонения рамочной антенны от этого положения. В общем случае сигнал на выходе детектора несет информацию и о позывных ПРС. С выхода детектора низкочастотный сигнал поступает на усилители телефонного и компасного каналов. Усилитель телефонного канала (УТК) усиливает сигнал, соответствующий коду позывных ПРС, и выдает его на головные телефоны экипажа. Усилитель компасного канала (УКК) осуществляет фильтрацию и усиление сигнала ошибки с частотой F гнч , суммирование его с напряжением отрицательной обратной связи, снимаемым с тахогенератора (ТГ). Сигнал с выхода УКК с частотой F гнч поступает на управляющую обмотку двигателя привода искательной катушки гониометра. На обмотку возбуждения двигателя подается напряжение непосредственно с генератора низкой частоты. Двигатель поворачивает искательную катушку до тех пор, пока напряжение на её выходе u РА не станет равным нулю. При этом одновременно информация о КУР передается на индикатор КУР. 18 Обратная тахометрическая связь вводится для обеспечения плавного перехода искательной катушки гониометра к положению пеленга радиостанции. С выходной обмотки тахогенератора снимается напряжение, пропорциональное скорости отработки исполнительного двигателя. В противофазе с основным сигналом оно подается на УКК. В радиокомпасе АРК-22 реализован несколько иной принцип переноса информации о направлении на пеленгуемую ПРС в параметр сигнала, подлежащего обработке. В отличие от рассмотренной схемы в РСУ АРК-22 нет фазоинверсного каскада, поэтому сигналы на входах КС сдвинуты по фазе относительно друг друга на /2. В результате сигнал на выходе КС будет модулирован по амплитуде и фазе, причем информация о КУР будет содержаться именно в законе фазовой модуляции (ФМ). По этой причине АРК-22 называется радиокомпасом с внутренней фазовой модуляцией. Достоинствами АРК с внутренней ФМ являются: - отсутствие перемодуляции при нарушении баланса амплитуд, что повышает точность измерения КУР; - повышенная помехоустойчивость вследствие уменьшения влияния помех на сигнал ошибки; - отсутствие влияния на точность пеленгования внешней амплитудной модуляции сигнала за счет использования амплитудного ограничителя на входе фазового детектора. Следует отметить, что АРК с внутренней ФМ имеют лучшие характеристики по точности и помехоустойчивости по сравнению с АРК с АМ. Для АРК с ФМ понятие кардиоиды утрачивает смысл. Основным недостатком АРК с гониометром следует считать наличие механических подвижных элементов в схеме (подвижная РА, искательная катушка гониометра, двигатель отработки и т.д.). АРК, построенные по разомкнутой схеме определения КУР, не имеют механических подвижных деталей и свободны от этого недостатка. Основным принципом работы АРК такой схемы (рис.13) является формирование низкочастотного информационного сигнала, фазовый сдвиг которого относительно опорного сигнала пропорционален КУР. Рамочная антенна состоит из двух взаимно перпендикулярных рамок (продольной РА1 и поперечной РА2), сигналы на выходах которых e p1 (t) = E pm1 sin sin 0 t, e p2 (t) = E pm2 cos sin 0 t. 19 Рисунок 13 – Структурная схема АРК разомкнутой схемы Эти сигналы усиливаются, фазируются в каналах рамочных антенн (КРА1 и КРА2) и модулируются в балансных модуляторах (БМ1 и БМ2) соответственно опорными сигналами генератора низкой частоты (ГНЧ): e 01 (t) = cos t , e 02 (t) = sin t , где =2 F, F частота ГНЧ. При этом образуются сигналы биений: e 1 (t) = E pm1 sin cos t sin 0 t; e 2 (t) = E pm2 cos sin t sin 0 t. Эти сигналы объединяются в сумматоре и при идентичности рамочных каналов, т.е. при E pm1 = E pm2 = E , образуют суммарный сигнал e (t) = E [sin cos t + cos sin t] sin t = E sin( t + ) sin t . Данный сигнал подается на контур сложения (КС), где складывается с сигналом ННА. При этом образуется информационный амплитудно-модули- рованный сигнал (при балансе амплитуд E A = E ) вида e инф (t) = E [1 + sin( t+ )] sin t, где фаза огибающей амплитудной модуляции. Низкочастотная огибающая информационного сигнала выделяется амплитудным детектором и сравнивается по фазе с опорным сигналом, формируемым ГНЧ. Разность фаз этих сигналов соответствует КУР. Эту информацию обычно выделяют аналого-цифровым преобразователем и подают на цифровой индикатор. По разомкнутой схеме построен радиокомпас АРК-25. Измеритель КУР КС ПРМ РА1 ННА РА2 КРА1 ФВ ГНЧ БМ2 КРА2 БМ1 20 Режимы работы АРК Независимо от типа радиокомпаса у него обязательно должна обеспечиваться работа в следующих режимах: «Антенна», «Рамка» и «Компас». В режиме «Антенна» прием сигналов осуществляется только на направленную антенну, системы автоматического слежения (компасная часть) отключена и АРК представляет собой обычный радиоприемник супергетеродинного типа. Режим «Рамка» предусмотрен на случай отказа автоматической части компаса и является режимом ручного пеленгования радиостанции. В этом режиме АРК работает как обычный радиоприемник, но прием осуществляется на направленную антенну, которую можно вращать в горизонтальной плоскости вручную дистанционно. Вследствие направленных свойств антенны уровень сигнала на выходе приемника зависит от ее положения относительно направления на пеленгующую радиостанцию. В момент, когда нормаль к плоскости витков рамочной антенны совпадает с направлением на радиостанцию это сигнал минимальным и равен нулю. Но при таком методе пеленгования КУР определяется двухзначно т.к. диаграммы направленности рамочной антенны (см. рис.3) имеет два минимума, отличных на 180°. Для исключения возможной ошибки определения пеленга, необходимо знать ориентировочное направление на пеленгуемою радиостанцию. Режим «Компас» является основным режимом работы АРК, т.е. режимом автоматического однозначного пеленгование радиостанций. Прием сигналов осуществляется на не направленную и направленную антенны одновременно. И следующая система автоматического управления положением рамочной антенны и передачи ее углового положения стрелкой указателей позволяет непрерывно и однозначно отсчитывает значение КУР. Погрешности автоматических радиокомпасов. С помощью любого радиопеленгатора, в том числе и АРК, направление на радиостанцию определяется путем определения направления, которого приходит к направленной антенне радиоволна пеленгуемой радиостанции. Следовательно, методические погрешности будут отсутствовать только при условии, что радиоволны в плоскости горизонта распространяются строго прямолинейно. Кроме того, для устранений этих погрешностей, необходимо чтобы в близи направленной антенны отсутствовали какие-либо предметы, отражающие радиоволны, так как в противном случае АРК будут реагировать на эти вторичные радиоволны, направление прихода которых к направленной антенне не совпадает с направлением на пеленгуемую радиостанцию. Но так как рамочная антенна АРК устанавливается на фюзеляже ВС, который хорошо отражает приходящие радиоволны, то она подвергается воздействию не только первичной радиоволны, приходящей с направления на пеленгуемую радиостанцию, но и вторичных радиополей, создаваемых фюзеляжем ВС. 21 Радиодевиация в самолетных АРК. Погрешности пеленгования, вызванные влиянием окружающих рамочную антенну предметов, называют погрешностями радиодевиации. Девиация АРК вызывается главным образом корпусом ВС, его фюзеляжем и плоскостями. Для оценки этого влияние фюзеляж и плоскости можно представить в виде двух вертикально расположенных взаимно перпендикулярных замкнутых витков рис.14. Их влияние на работу АРК практически эквивалентно влиянию корпуса ВС. Рисунок 14 – Возникновение радиодевиации, вызванной влиянием фюзеляжа и крыльями самолета. Напряженность магнитного поля радиоволны, пеленгуемой радиостанции H можно разложить на две составляющие: - продольную H 1 = H sin p и поперечную H 2 = H cos p. Под их влиянием в фюзеляже и плоскостях возникают вторичные поля ∆H 1 и ∆H 2 В результате сложения основного и вторичных полей суммарное магнитное поле H c в общем случае отличается от вектора H основного поля по величине и ориентировки в пространстве (угол ∆). При пеленговании радиостанции рамочная антенна устанавливается параллельно вектору H c , а нормаль к плоскости ее витков будет ориентирована под углом q по отношению к продольной оси ВС. Из рис.6 видно, что p = q + ∆ или = p - q , где p-курсовой угол радиостанции (кур); q-отсчет АРК (ОРК). Угол ∆ характеризует девиацию АРК, вызванную влиянием корпуса ВС. Доказано, что ∆ = D sin 2 q + K sin 4 q +……., где D =(1-а)/(1+ а) К = D 2 /2. Первый член этого выражение при изменении q в переделах 360˚ имеет четыре максимума и характеризует четвертную радиодевиацию. Второй член 22 имеет восемь максимумов и характеризует октантальную радиодевиацию. Коэффициенты К и D зависят от формы тела, вызывающего радиодевиацию. Так, например, для бесконечно длинного продольного цилиндра a = 0,5; D=1/3; K=1/18 и радиодевиация, создаваемая таким телом: ∆= 19 sin 2q + 3 sin 4q На рис.15 приведен график радиодевиации АРК, установленного на корпус цилиндрической формы. Рисунок 15 – График радиодевиации Такие графики определяются опытным путем и могут использоваться для внесения поправок в результаты пеленгования или для регулировки специальных устройств, называемых компенсаторами радиодевиации (КД), входящие в конструкцию АРК. Компенсаторы могут быть механического, электрического или смешанного типов, и решают одну функцию, вычисляя КУР = ОРК + ∆. Кроме того, АРК работаю в диапазоне средних волн (ГМВ), поэтому погрешности радиодевиации незначительно зависят от длины рабочей волны (частоты настройки) АРК. Вместе с тем погрешности радиодевиации (см. рис.19), имеют четко выраженную зависимость от величины КУР. Следовательно, радиодевиация погрешность систематическая и может быть устранена путем введения поправок в показания АРК. “Ночной” эффект. Погрешности, обусловленные особенностями распространение средних волн, могут сказываться в любое время суток, но они особо заметны утром и вечером. Средние волны огибают земную поверхность, т.е. распространяются поверхностными волнами, и одновременно могут отражаться от ионосферы и приниматься как пространственные волны. Дальность прохождения поверхностных волн составляет приблизительно 150 км и практически не зависит, от каких либо факторов, кроме мощности передатчика. Но так как ионизация ионосферы обусловлена воздействием на нее Солнца, то условия распространения поверхностных волн при наличии и отсутствия освещенности нижнего слоя ионосферы различны и резко изменяются в утреннее и вечерние время. Неустойчивость ионосферы особенно 23 заметно проявляется за два часа до захода и в течение двух часов после восхода Солнца. В это время показания АРК становятся неустойчивыми, наблюдаются периодические и хаотические колебания стрелок указателей. Величина погрешности пеленгование может достигать ±35°. Причиной является решающее воздействие пространственных радиоволн. Поэтому в указанные промежутки времени не рекомендуется использовать для пеленгования радиостанции удаление от ВС на расстояниях более 100-150 км. Кроме этого рекомендуется, по возможности, увеличить высоту полета ВС, что приводит к возрастанию интенсивности принимаемой прямой радиоволны, пришедшей от радиостанции по кратчайшему расстоянию. Если имеется возможность выбора, то следует выбирать для пеленгования радиостанции, работающие не более длинных волн (низких частотах), так как с ростом длины волн влияние ионосферы на условия распространение уменьшается. “Береговой эффект” Погрешность пеленгования, обусловленные изменение направления распространение радиоволн при их прохождении через границу раздела сред с различными электрическими свойствами, возникают в тех случаях, когда полет осуществляется вблизи береговой черты. Рисунок 16 – Эффект береговой рефракции радиоволн. При этом радиоволна, переходящая береговую черту, преломляется (рис.16) и приходит на ВС с направления, отличного от истинного направления пеленгуемой радиостанции, вследствие чего в показаниях АРК появляется устойчивая погрешность, значения которой могут достигать 5˚. Это явление называют и береговым эффектом. Величина погрешности будет тем больше, чем меньше угол, под которым радиоволна пересекает береговую черту. Когда этот угол равен 90˚, радиоволна не преломляется и погрешность пеленгования отсутствует. Расчеты показывают, что практически погрешности, вызванные этим эффектом, следует учитывать только когда угол между усредненной береговой чертой и направлением распространение радиоволны составляет 20˚. Кроме того, с удалением от берега, а также с увеличением высоты полета или рабочей частоты эти погрешности уменьшаются. Они имеют практически 24 заметную величину только при высоте полета, меньше нескольких длин рабочей волны, что для современных АРК приблизительно соответствует высотам от 6000 до 60 м. Наименьшая высота полета, обеспечивающая отсутствие погрешности пеленгования может быть определена на формуле: H min ≥ 900000/f p , где: - H min – истинная высота полета, f p - рабочая частота, кГц. При этом H min будет больше трех длин рабочей волны. Ошибка отметки пролета радиостанции Как следует из принципа работы АРК в режиме автоматического пеленгования, в момент пролета над радиостанцией показания радиокомпаса должны измениться на 180˚. Но при малых расстояниях между ВС и радиостанцией ухудшается эффективность приема ее сигналов направленной антенной, вследствие чего показания АРК становятся неустойчивыми. Область неустойчивых показаний имеет вид пространственного конуса с вершиной в точке расположения антенны пеленгуемой радиостанции (рис.17). Рисунок 17 – Ошибка отметки пролета радиостанции Радиус основания этого конуса зависит от высоты полета, а также от типа и места расположения на ВС ненаправленной антенны и от точности регулировки некоторых цепей самого АРК, так что длина этого радиуса может быть равна двум - трем высотам полета. В зависимости от указанных факторов отметка момента пролета (изменение КУР на 180˚) может быть зафиксирована до или после самого момента пролета радиостанции. Изменение показаний АРК при полете над радиостанцией с опережением или запаздыванием для разных ВС одного типа является почти одинаковым, поэтому оно определяется опытным путем и при необходимости может быть учтено. 25 «Горный эффект» Так называют иногда явления, воздействующие на АРК при полетах на сравнительно малых истинных высотах полета над горами. В этих условиях рамочная антенна АРК наряду с прямым сигналом от пеленгуемой радиостанции принимает многократно преображенные от неровностей рельефа радиоволны. Погрешности пеленгования, возникающие за счет «горного эффекта», вследствие перемещения ВС над горами, все время изменяется, и стрелки указателей АРК в этом случае хаотически перемещаются по шкалам, делая отсчет КУР практически не возможным. Таким образом, сигналом о действии указанного эффекта может быть неустойчивость показаний АРК, которая особенно заметна при не больших высотах превышения над горами и при расположении ВС между пеленгуемой радиостанции и горным массивом. С увеличением истиной высоты полета ВС это явление быстро затухает. Рисунок 18 – Горный эффект Если приводная радиостанция располагается вблизи горных массивов, то могут наблюдаться случаи изменения показаний АРК на 180 0 не на траверзной плоскости, а вне ее на расстоянии 25…30 км от ПРС. Поэтому в горных районах показания АРК надо сопоставлять с данными счисления или сведениями о координатах, полученными от других навигационных средств. Практикуется также заблаговременный облет приводных радиостанций, располагаемых вблизи горных массивов, и определение тех зон или направлений, где наблюдается ложный траверз. Горный эффект наиболее сильно проявляется на удалении 10…40 км от горна высотах до 500 м в наиболее высокочастотной части рабочего диапазона. Эксплуатационные технические характеристики автоматических радиокомпасов ГА В гражданской авиации находят применение АРК следующих типов: АРК- 15М, -25, -32, -35-1, -40, работающие в диапазоне ГМК и КМВ (основные ЭТХ представлены в табл.2), и АРК-У2, работающий в диапазоне МВ (основные 26 ЭТХ представлены в табл.3). В табл.2 представлены основные эксплуатационно-технические характеристики АРК гражданской авиации. Таблица 2 Таблица 3 Характеристика АРК-УД АРК-У2 Диапазон частот, МГц 100…250 100…150 Характерные частоты, МГц 114,166; 114,333; 114,583; 121,5; 123,1; 124,1; 243,0 114,166; 114,333; 114,583; 121,5 Дальность действия, км. 120…230 Точность измерения КУР, град. 3,0 3,0 Масса, кг н. д. 10 Как видно из таблиц, погрешность определения КУР лежит в пределах 2,0˚…3˚. Дальность действия АРК зависит от мощности пеленгуемой радиостанции, частоты настройки, характера подстилающей поверхности по трассе полета, уровня атмосферных помех и времени суток. Различают дальность действия АРК по пеленгу и приводу. Дальность действия по пеленгу, это расстояние, в пределах которого обеспечивается определение угловых координат пеленгуемой радиостанции, с точностью, указанной в табл.2. Эта точность определяется в основном методическими погрешностями. Характеристика АРК-15М АРК-25 АРК-32 АРК-40 АРК-35-1 Диапазон частот, кГц 150…1799,5 150…1750 Число поддиапазонов 5 6 н. д. н. д. Дальность действия по приводу, км. 180…350 180…350 180…350 180…350 Точность измерения КУР, град. 2,0 1,0 2,0 2,0 Время перестройки, с 4 2 1 1 Чувствительность в режиме «Компас», мкВ/м 25 н. д. 35 35 Чувствительность в режиме «Антенна», мкВ/м 50 н. д. 50 70 Среднее время наработки на отказ, ч 300 н. д. 7000 4000 Масса, кг 15,7 н. д. 5,2 5,4 27 Дальность действия по приводу – расстояние, в пределах которого осуществляется уверенный прием сигналов ПРС и возможен вывод на ПРС, хотя точность определения угловых координат оказывается ниже данных, приведенных в табл.2, вследствие погрешностей, обусловленных особенностями распространения радиоволн ГМВ и КМВ на большие расстояния. Опыт показывает, что дальность действия АРК по приводу может достигать 500 км, а дальность действия по пеленгу 250…300 км. Если АРК используется для контроля пути по направлению, то для обеспечения полета в пределах установленной ширины трассы 2b с заданной вероятностью дальность, на которой возможно применение АРК определяется выражением D доп =30b/σ пс , где D доп – допустимое расстояние от ВС до ПРС; b – половина ширины трассы; σ˚ пс - погрешность определения пеленга с помощью АРК. При σ˚ пс =1,5…3 и 2в=10 км дальность применения АРК для контроля пути по направлению не превысит 100…50 км. Специфической особенностью АРК является зависимость их дальности действия от высоты полета ВС. В областях пространства, примыкающих к земле (т.е. на низких высотах) происходит более сильное поглощение (и затухание) радиоволн, чем в областях удаленных от земли (на больших высотах). Так как мощность ПРС ограничена, то уровень сигнала на определенном удалении от ПРС оказывается зависящим от полета ВС. По этой причине дальность действия АРК по приводу на высоте полета 1 км не менее 180 км, на высоте 5 км не менее 250 км, на высоте полета 10 км 250…300 км и более. Однако степень поглощение радиоволн земной и водной поверхностью различно. Она минимальна над морской поверхностью, поэтому дальность приема сигналов ПРС при полете над морем не зависит от высоты полета ВС. Радиокомпас АРК-У2 позволяет вести пеленгование бортовых радиостанции и аварийных радиомаяков. Он предназначен для привода поисковых ВС в точку нахождения ВС, потерпевшего аварию, а также для обеспечения встречи ВС в воздухе. В этом случае используются радиосредства, работающие в диапазоне МВ, где дальность действия ограничивается дальностью прямой радиовидимости: D пр =4,12 ( ант пол ), где D пр. – дальность прямой радиовидимости, км; H пол. – высота полета ВС, м; H ант - высота антенны, пеленгуемой радиостанции, м. Органы управления радиокомпаса АРК-15 располагаются на пультах управления, которые устанавливаются на штатных местах в кабине экипажа ВС. В АРК осуществляется бесподстроечная установка частоты с помощью наборного механизма. 28 Радиокомпас АРК- 15М Для управления работой АРК-15М на пульте управления (рис.19) имеются два наборных устройства и переключатель “Канал” на два положения “1” и “2”. Эти органы управления позволяют настроить комплект АРК на две частоты ПРС. Настройка фиксированная, бесподстроечная. Рисунок 19 – Пульт управления АРК–15М Для управления работой приемника используется регулятор громкости и переключатель “Шир. - Узк.” для измерения ширины полосы пропускания и ослабления уровня помех, переключатель “ТЛФ. - ТЛГ.”, предназначенный для прослушивания позывных сигналов, если они передаются без тональной модуляции. Выключение компас в работу производиться переключателем режимов переводом последнего из положения “Выкл.” в любое из следующих положений, соответствующее рабочим режимом АРК. «Компас» – основной режим работы, в котором осуществляется автоматическое пеленгование ПРС. «Антенна» – от АРК отключаются направления антенна к нему подключена лишь ненаправленная антенна, компасный выход в приемника АРК отключен и сам он используется как обычный средневолновой приемник. «Рамка» – к входу АРК подключена только направленная рамочная антенна и имеется возможность ручного пеленгование ПРС. К двигателю управления положением антенны с помощью кнопки “Рамка” подводиться управляющее напряжение, минуя схему автоматического управления. Пеленгование ведется по минимуму сигнала. Кнопка “Упр.” (управление) служит для управления комплектом АРК от данного пульта, если в комплектации предусмотрено два пульта управления. Сигнализацией включения данного пульта является наличие подсвета на нем. Проверка работоспособности компаса перед полетом. 1. Внешним осмотром убедиться в отсутствии механических повреждений органов управления и указателей КУР. 29 2. Включает бортовые автоматы защиты питания. 3. Подключится к проверенному комплекту АРК на абонентских щитках СПУ. 4. На пульте управления. Ручку “Громкость” установить вправо до упора; Переключатель “ТЛФ. – ТЛГ.” – в положении “ТЛФ”. Переключатель “Канал” – в положении “1”; переключатель режима работы в положении “Ант.”. 5. Настроиться на частоту ПРС с помощью наборного устройства первого канала и прослушать позывные. Медленно вращая рукоятку “Громкость”, прослушиванием сигналов в телефонах проверить плавность изменения громкости. 6. Установить переключатель “ТЛФ. - ТЛГ” в положении “ТЛГ” – в телефонах должны прослушиваться тон частоты 800 Гц, которые не прослушиваются в положении “ТЛФ”. 7. Установить переключатель режимов работы в положении “РАМ” после чего нажатия кнопки “РАМКА” убедиться в работе электродвигателя вращения искательной катушки гониометра (при нажатой кнопке стрелки указателей должны вращаться). Поворачивая ручку “Громк.” убедиться в изменении громкости сигналов. 8. Включить, режим “Компас”, при этом стрелки указателей должны плавно установиться в положение КУР пеленгуемой ПРС. Нажатием кнопки “Рамка” отвести стрелки указателей на угол 150 - 170˚ от положения КУР, а затем отпустить кнопку. После отпускания кнопки стрелки должны вернуться в исходное состояние. Поворотным нажатием кнопки “Рамка” отвести стрелки указателей КУР на угол более 180˚ от положения КУР – после отпускания кнопки стрелки должны дальнейшим вращением в том же направлении установиться в положении КУР. В процессе проверки не обходимо так же, убедиться в том, что переключатель “Канал” переключает наборные устройства “1” и “2”. В полете управление радиокомпасами аналогично, рассмотренному выше. В условие воздействие помех радиоприему, особенно электростатических, для лучшего прослушивания позывных, а также для пеленгования радиостанции рекомендуется использовать режим “Рамка”. Если этот режим используется только для прослушивания позывных, то используют кнопку “Рамка” нужно повернуть стрелки индикаторов КУР от положения пеленга примерно на 90˚, что должно привести к увеличению громкости сигналов позывных. При настройке частоты 500±20; 1000±20 и 1500±20 кГц, которые принято называть “пораженными”, в телефонах могут прослушиваться различные свисты и дальность действия АРК в несколько раз уменьшается по сравнению с дальностью действия при настройке на другие частоты. 30 Радиокомпасы АРК- 32 (АРК-40) и АРК-35-1 Малогабаритные автоматические радиокомпаса АРК-32 и АРК-35-1 предназначены для использования на самолетах и вертолетах в качестве угломерного радионавигационного устройства. Они обеспечивают решение навигационных задач при маршрутных полетах и при заходах на посадку. Радиокомпаса могут поставляться в двух вариантах комплектации: 1) Приемник, Блок антенный (рис. 20); 2) Приемник, Блок Антенный, Пульт управления (рис. 21). Рисунок 20 – Вариант комплектации АРК-32: Приемник, Блок Антенный Рисунок 21 – Вариант комплектации АРК-35-1: Приемник, Блок Антенный, Пульт управления В состав аппаратуры, реализующей принцип прямого фазоизмерения, включены: встроенный вычислитель, цифровой синтезатор, схемы двойного преобразования частоты, синхронный детектор. Радиокомпаса построены в основном на отечественной элементной базе, в ряде схем использованы высокотехнологичные компоненты иностранного производства. Радиокомпаса имеют два независимых входа цифровой информации и два независимых 31 выхода цифровой информации по ГОСТ 18977-79 и РТМ 1495-75 с изменением ARINС-429. Аппаратура имеет следующие основные преимущества по отношению к ранее разработанным моделям АРК: Улучшены массогабаритные показатели (по массе – не менее чем в 2 раза); Энергопотребление снижено в 6-8 раз. Питание изделия осуществляется от одного источника бортсети 27 В постоянного тока; В составе изделия полностью отсутствуют электромеханические узлы, что увеличивает реальную надёжность аппаратуры; С помощью малогабаритного пульта управления (передняя панель - 146x48 мм) в полёте обеспечивается возможность оперативного выбора нескольких предварительно записанных частот настройки (до 22 для АРК-32 и до 20 для АРК-35-1), а также настройки на любую частоту рабочего диапазона; Наличие в составе изделий развитой системы встроенного контроля на базе вычислительного устройства позволяет повысить эксплуатационные характеристики радиокомпасов; Применение адаптивных процедур обработки сигналов обеспечивает повышение динамических показателей (скорости обработки) при манёврах в зоне аэродрома, а также дальности действия радиокомпасов; Применение ряда новых схемно-конструктивных решений повышает характеристики электромагнитной совместимости, что снижает трудоёмкость и сроки отработки размещения радиокомпасов на самолёте (вертолёте). Средства отображения информации от АРК. Результаты измерение курсовых углов отображаются на приборах, установленных на приборных дисках кабины экипажа (рис.22). На приборных досках пилотов, как правило, устанавливаются индикаторы типа ИКУ или РМИ. Внешняя шкала этих приборов неподвижна, ее верхний индекс и нуль соответствуют продольной оси ВС, внутренняя подвижна шкала, отображая гиромагнитный курс ВС. Значение КУР отсчитывается по внешней шкале, магнитный азимут (пеленг) РС – внутренней. Обратный конец стрелки КУР указывает магнитный азимут ВС относительно пеленгуемой радиостанции. При наличии на ВС системы траекторного управление КУР одной радиостанции отображается узкой стрелкой приборов типа НПП, шкалы которых аналогичны шкалам приборов ИКУ (РМИ). На ВС последнего поколения, оборудованных системами электронных индикации (СЭИ) информация от АРК отображается как на экране комплексного индикатора навигационной обстановки - КИНО (рис.23). 32 Рисунок 22 – Средство отображения информации о курсовых углах ВС: 1 – неподвижная шкала; 2 – указатель курса, приводимый в действие от магнитного компаса; 3 – переключатели АРК1 – VORl, АРК2 -VOR2; 4 – транспаранты АРК1 -VORl, APK2 - VOR2; Рисунок 23 – Индикаторы КИНО и пульт управления СЭИ Автоматический УКВ радиокомпас АРК – У2 Компас предназначен для пеленгования радиостанции МВ диапазона, расположенных на земле и борту ВС. Он используется для обеспечения встречи ВС в воздухе, для привода поисковых ВС на аварийные радиомаяки, а так же может применяться в качестве резервного средства с целью привода ВС на аэродром по сигналам наземных радиостанции МВ диапазона. По устройству и принципу действия АРК-У2, аналогичен обычным АРК, рассмотренным в предыдущих разделах, за исключением того, что в нем в 33 качестве приемника используется приемник штатной радиостанции МВ диапазона ВС в котором предусмотрена возможность подключения АРК - У2. Точность пеленгования с помощью АРК - У2 в значительной мере зависит от типа ВС, и места расположения антенного блока на нем, от частоты настройки и курсового угла радиостанции, что объясняется зависимостью девиации АРК - У2 от указанных факторов. Радио девиация этого компаса имеет менее выраженный систематический характер, чем у обычных АРК, она может значительно отличаться от четвертной, имеет резкие переходы по величине и знаку на отдельных курсовых углах. По этой причине его показания не пригодны для штурманских расчетов, они только облегчают экипажу решение задач привода ВС на пеленгуемую радиостанцию. В комплекс АРК - У2 входят: антенный блок, состоящий из рамочной и ненаправленной антенны, антенный усилитель, блок управляющей системы и пульт управление и коммутационная коробка, подключающая приемник радиостанции или к антенному блоку АРК - У2 или к антенне радиостанции при использовании ее в штатном режиме работы на связь. Управление работой АРК - У2 осуществляется с пульта управления, данные считываются с индикатора (рис.24). Рисунок 24 – Пульт управления АРК - У2 и индикатор СУП-7 В полете радиокомпас АРК-У2 включают так же, как и на земле. Когда приводная радиостанция находится далеко, переключатель «Чувствит.» на пульте управления нужно установить в положение «Б». Если по мере приближения к пеленгуемому передатчику стрелка указателя КУР начинает колебаться, то нужно переключатель «Чувствит.» перевести в положение «М». АРК-У2 обеспечивает дальность пеленгования при высоте полета 1000 м – 120 км, а при высоте полета 5000 м – 230 км. Точность вывода поисковых ВС в точку аварийной радиостанции по боковому уклонению составляет 200 м. |