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».

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.

АВТОНОМНЫЕ ДОПЛЕРОВСКИЕ УСТРОЙСТВА И СИСТЕМЫ НАВИГАЦИИ ПРЕДНАЗНАЧЕНЫ: Для измерения путевой скорости, угла сноса и составляющих вектора скорости летательных аппаратов (ЛА); Для определения координат их местоположения и автоматического управления полетом; Для измерения скорости ветра; ИРЭ КАФЕДРА РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ 2011

КООРДИНАТЫ ПУНКТА НАЗНАЧЕНИЯ И НАВИГАЦИОННЫЙ ТРЕУГОЛЬНИК СКОРОСТЕЙ Движение ЛА по отношению земной поверхности происходит в результате взаимодействия силы тяги двигателей, аэродинамических сил и силы тяжести, вызывающих перемещение ЛА со скоростью по отношению к воздушной массе, и в результате действия ветра, вызывающего перемещение воздушной массы вместе с ЛА со скоростью. Результирующий вектор полной скорости определяет скорость движения ЛА по отношению к земной поверхности. ИРЭ КАФЕДРА РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ 2011 НПМ и КПМ Начальный и конечный пункты маршрута ЗПУ Заданный путевой угол К – курс – угол сноса – угол сноса ветром – угол аэродинамического скольжения Рис. 1

ОСНОВНЫЕ ЧАСТИ АВТОНОМНОЙ ДОПЛЕРОВСКОЙ СИСТЕМЫ НАВИГАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ИРЭ КАФЕДРА РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ 2011 Рис. 2 ДИСС определяет на борту ЛА направление вектора путевой скорости по отношению к продольной оси ЛА. Для определения направления полета ЛА по отношению к странам света, т.е. в системе координат, связанной с Землей, необходимо знание курса ЛА, определяющего переход по направлению от подвижной системы координат к неподвижной. Итак, для того, чтобы определить, в каком направлении и с какой скоростью летит аппарат, необходимо наличие как доплеровского устройства, измеряющего угол сноса и путевую скорость, так и курсовой системы. Интегрирование получаемых данных о перемещении ЛА с помощью так называемого навигационного вычислителя координат и учет координат начального пункта маршрута позволяет ответить на вопрос, где находится ЛА. Для того, чтобы решить задачу, в каком направлении и сколь долго лететь до пункта назначения, необходимо сопоставить информацию о действительном положении ЛА с заданными координатами пункта назначения.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТРАЖЕНИЯ ЗОНДИРУЮЩИХ СИГНАЛОВ ОТ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ИРЭ КАФЕДРА РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ 2011 Величина удельной эффективной площади обратного рассеяния зависит от большего числа параметров: от длины волны и поляризации излучаемых колебаний, вида отражающей поверхности ее характеристик и углов визирования. С увеличением угла визирования растет уровень отраженного сигнала, но это приводит к уменьшению чувствительности доплеровской частоты и минимальный разброс мощности отраженного сигнала. Поэтому компромисс 65 – 75 град. 1 - пашня 2 – лес 3 – поле с зеленой травой 4 – песчаная пустыня 5 – поле, покрытое снегом 6 – ледовая поверхность Рис. 5

ПОГРЕШНОСТИ ОДНОЛУЧЕВОГО ДИСС ИРЭ КАФЕДРА РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ 2011 Угол сноса равен углу, составленному осью самолета и осью ДНА в момент совмещения с направлением вектора путевой скорости, т.е. при Однолучевая система находит практического применения из-за низкой точности измерения Допустим, если, то погрешность измерения составляет (3) (4) (5) (6) Рис. 6

ПОГРЕШНОСТИ ОДНОЛУЧЕВОГО ДИСС ИРЭ КАФЕДРА РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ 2011 Если продифференцируем максимальную доплеровскую частоту по углу визирования, то получим Тогда Стабилизация антенны в горизонтальной плоскости или введение поправок на крен при обработке усложняет измеритель, но не устраняет недостатков однолучевого метода, к которым следует отнести высокие требования к стабильности частоты излучаемых колебаний. Решение проблемы: многолучевые ДИСС

МНОГОЛУЧЕВОЙ ДИСС ИРЭ КАФЕДРА РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ 2011 Рис. 7 Многолучевые ДИСС По назначению и способу построения измерители вектора скорости ЛА могут быть условно разделены на два основных типа: ДИСС, измеряющие путевую скорость и угол сноса ЛА или продольную и поперечную составляющие вектора путевой скорости (самолетные ДИСС), и ДИСС, измеряющие полный вектор скорости ЛА, т.е. три его составляющие (вертолетные ДИСС)

ТРЕХ-ЧЕТЫРЕХЛУЧЕВОЙ ДИСС ИРЭ КАФЕДРА РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ 2011 Так как вектор скорости ЛА определяется в общем случае проекциями на три некомпланарных направления, то для определения всех трех составляющих необходимо излучать и принимать сигналы минимум по трем лучам антенны.

ЛИТЕРАТУРА 1.Колчинский В. Е., Мандуровский И. А., Константиновский М.И. Автономные доплеровские устройства и системы навигации ЛА. М.: Сов. Радио, 1975, 432 с. 2.Радиотехнические системы. Под ред. Ю. М. Казаринова, М.: Высшая школа, с. 3.Сборник описаний лабораторных работ по радиолокации ИРЭ КАФЕДРА РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ 2011 СОСТАВИЛИ А.И. БАСКАКОВ, Б. ОДСУРЭН

ДОПЛЕРОВСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПУТЕВОЙ СКОРОСТИ И УГЛА СНОСА ДИСС-7

Общие сведения

Доплеровский измеритель путевой скорости и угла сноса ДИСС-7 («Поиск») обеспечивает непрерывное автоматичес­кое измерение составляющих вектора путевой скорости W само­лета. Предназначен для работы только в составе навигационного комплекса и прицельно-навигационной системы (ПНС) или со специальным вычислителем В-144.

В состав ДИСС входят: передающее устройство, приемное устройство, частотомер и синхронизатор (рис. 13.3), Принцип работы состоит в следующем. Передающее устройство генерирует немодулированные СВЧ колебания, которые излучаются направленно к наземной поверх­ности (рис, 13.4, а). Передающая антенна, как и приемная, имеет остронаправленную (игольчатую) четырехлучевую диаграмму направленности. Лучи антенны 1, 2, 3 развернуты в горизонтальной плоскости на угол β от продольной оси самолета и наклонены в вертикальной плоскости на угол γ.

Рис. 13.3. Структурная схема ДИСС-7

Рис. 13.4. Положение лучей антенны ДИСС-7: а - вид в пространстве; б - вид сверху

относительно продольной оси самолета показано на рис. 13.4, б ).

Излучение (и прием) энергии по лучам 1, 2, 3, 4 происходит поочередно. Очередность излучения (и приема) задается синхро­низатором.

Отраженные от земной поверхности сигналы принимаются при­емной антенной и из-за проявления эффекта Доплера имеют сдвиг по частоте. В приемнике происходит усиление принятых сигналов и выделение доплеровской частоты F Д. Доплеровская частота поступает в частотомер. В частотомере осуществляется обнаружение доплеровской частоты и формирование импульсов напряже­ния, частота повторения которых равна доплеровской частоте по лучам 1, 2, 3.

Рис. 13.5. Вектор полной путевой скорости и его составляющие

Величины доплеровских частот F Д (рис. 13.5) по лучам 1, 2, 3 составят:

F Д1 = (W X cosβcosγ- W Z sinβcosγ-W Y sinγ)

F Д2 = (W X cosβcosγ+ W Z sinβcosγ+W Y sinγ)

F Д3 = (W X cosβcosγ- W Z sinβcosγ+W Y sinγ),

где W X , W Y , W Z - проекция полного вектора путевой скорости на оси самолетной системы координат.

Величины W X cosβcosγ, W Z sinβcosγ, W Y sinγ представляют собой проекции составляющих полной путевой скорости на направ­ления излучения (рис. 13.6).

Доплеровские частоты F Д1, F Д2 , F Д3 из частотомера поступают в вычислительное устройство для измерения путевой скорости и угла сноса самолета. В вычислительном устройстве осуществляет­ся решение системы уравнений относительно W X , W Y , W Z при этом следует иметь в виду, что доплеровские сдвиги частот F Д2 и F Д3 отрицательны, так как лучи 2 и 3 направлены назад, и в расчетах используются их модули.

Величину продольной составляющей полного вектора путевой скорости W Х найдем, вычитая из первого уравнения системы вто­рое:

W Х = .

Величину вертикальной составляющей полного вектора путе­вой скорости W Y найдем, складывая первое уравнение с третьим уравнением системы:

Величину поперечной составляющей полного вектора путевой скорости Wz найдем, вычитая из третьего уравнения системы вто­рое:

Wz=

С учетом того, что в ДИСС-7 угол β=45°, угол γ= 66°, по­лучим:

W X =0,83(F Д1 -|F Д3 |)λ 0 ;

W Y =0,28(|F Д3 |-|F Д1 |)λ 0 ;

W Z =0,83(|F Д3 |-|F Д2 |)λ 0

Полученные выражения представляют основные рабочие формулы, на основании которых в бортовой ЦВМ или в спе­циализированном вычислителе В-144 определяется вектор путе­вой скорости.

Составляющие вектора полной путевой скорости W x , W Y , W z позволяют вычислить горизонтальную составляющую путевой скорости W и угол сноса самолета а по следующим формулам:

; tgα=

Измеренные составляющие вектора полной путевой скорости W x , W Y , W z , а также W и αиспользуются для решения навига­ционных и боевых задач. Величины W и α могут быть сняты со специального индикатора или с индикатора вычислителя В-144.

Следует отметить, что рабочие формулы являются приближен­ными, так как в них не учтены отклонения реальных углов лучей, реальной частоты излучаемых колебаний от номинальных значе­ний, не учтено смещение доплеровских частот, определяемое ха­рактером отражающей поверхности.

Все блоки измерителя размещены на общем основании, уста­навливаемом в нижней части фюзеляжа самолета.

В комплект блоков ДИСС-7 входят следующие блоки: питания передатчика ПК7, коммутации ПК8, приемник ПК3, электронный ПК-5 (2 шт.), питания низковольтный ПК4, пере­датчик ПК2 (2 шт.), антенное устройство ПК1.

Измеритель ДИСС-7, работающий совместно с вычислителем В-144, имеет следующие тактико-технические данные:

Диапазон измеряемых путевых скоростей -250-3200 км/ч.

Диапазон измеряемых углов сноса - ±15°

Точность измерений путевой скорости - ± (5,5+0,006W )км/ч

Точность измерения угла сноса - ±54".

Диапазон рабочих высот - до 25000 м.

Диапазон волн - сантиметровый.

Вид излучения - непрерывный.

Мощность передатчика -2Вт.
Чувствительность приемника - 106 дБ.

Число лучей антенны - 4.

Частота коммутации лучей антенны -2,5Гц.
Время непрерывной работы - 12 ч.

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...