Функциональная схема РЛС "Гроза"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Функциональная схема РЛС Гроза

Бортовая навигационно-посадочная аппаратура «Курс мп-2»

Навигационно-посадочная аппаратура «Курс МП-2» предназначена для обеспечения полетов по сигналам всенаправленных наземных радиомаяков VOR международной системы ближней навигации, для выполнения предпосадочных маневров и заходов на посадку по сигналам посадочных радиомаяков международной системы ILS и систем типа СП, применяемых в России.

Общие сведения о системах VOR, ILS, СП-50

Система навигации VOR

Международная навигационная система VOR является системой всенаправленных радиомаяков, работающих в диапазоне частот 108,00- 117,95 МГц. Совместная работа радиомаяков VOR с бортовой навигационной аппаратурой обеспечивает летчику непрерывное указание азимута самолета, т. е. угла между направлением на магнитный север и линией, проведенной от самолета к месту установки радиомаяка, отсчитываемого от направления на магнитный север по часовой стрелке. Определение азимута обеспечивается в любой точке положения самолета в пределах зоны действия радиомаяка.

Кроме того, система VOR позволяет осуществлять полет по заранее заданному азимуту.

Для опознания радиомаяков VOR несущая частота манипулируется кодом Морзе.

Система посадки ILS

навигационный посадка радиомаячок

Международная система ILS является системой инструментальной посадки самолетов. Наземное оборудование включает в себя курсовой, глиссадный и маркерный радиомаяки.

Курсовой радиомаяк работает в диапазоне частот 108,10 - 111,90 МГц.

Для опознавания курсового радиомаяка системы ILS несущая частота манипулируется кодом Морзе.

Глиссадный радиомаяк работает в диапазоне частот 329,3-335,0 МГц. Принцип работы глиссадного радиомаяка аналогичен принципу работы курсового радиомаяка, за исключением того, что диаграмма направленности имеет характеристику направленности в вертикальной плоскости, а не в горизонтальной.

Маркерные радиомаяки работают на частоте 75 МГц и располагаются вдоль продолжения оси взлетно-посадочной полосы со стороны захода самолета на посадку. По международным стандартам устанавливаются два или три маркерных радиомаяка. При установке трех радиомаяков несущая частота ближнего к ВПП маркера модулируется частотой 3000 Гц, среднего маркера - частотой 1300 Гц и дальнего маркера -- частотой 400 Гц. Глубина модуляции составляет 95±4%.

Для опознавания маркерных радиомаяков, помимо разных частот модуляции, применяется различная манипуляция модулирующих частот:

ближний маркер -- 6 точек в секунду непрерывно;

средний маркер - непрерывная последовательность чередующихся точек и тире, причем тире чередуются со скоростью 2 тире/сек., а точки -- со скоростью 6 точек/сек.;

дальний маркер -- 2 тире в секунду непрерывно.

Маркерные радиомаяки располагаются следующим образом. Ближний маркер располагается на расстоянии 75м ±8м от начала взлетно-посадочной полосы; средний маркер -- на расстоянии 1050м ± 150м от начала взлетно-посадочной полосы; дальний маркер -- на расстоянии 7400м ± 300м от начала взлетно-посадочной полосы. В некоторых случаях ближний маркер может отсутствовать.

Система посадки СП-50

Радиотехнический комплекс оборудования систем СП-50 предназначен для обеспечения инструментальной посадки самолетов. Наземное оборудование состоит из курсового маяка, работающего в диапазоне частот 108,3 -- 110,3 МГц; глиссадного маяка, работающего в диапазоне частот 332,6 -- 335,0 МГц; и двух маркерных маяков, работающих на частоте 75 МГц.

В глиссадном радиомаяке структура поля, положение диаграмм направленности в пространстве аналогичны глиссадному маяку системы ILS. Отличие состоит в том, что верхний лепесток диаграммы направленности промодулирован частотой 150 Гц, а нижний -- частотой 90 Гц, и маяки работают на одной из трех частот 332,6 МГц, 333,8 МГц и 335,0 МГц.

В системе СП-50 в отличие от системы ILS, используются два маркерных радиомаяка -- дальний и средний.

Маркерные радиомаяки работают на частоте 75 МГц. Модулирующие частоты обоих маркерных маяков 3000Гц. Манипуляция несущей частоты радиомаяков производится таким образом, как в системе ILS. На самолете аппаратура приема и преобразования сигналов курсовых, глиссадных и маркерных маяков и методы индикации общие для систем ILS и СП-50.

Аппаратура «Курс МП-2» является радиотехническим средством, состоящим из УКВ-радиоприемников и устройств обработки информации и преобразования ее в сигналы:

- бокового положения самолета в горизонтальной плоскости относительно оси ВПП;

- продольного положения самолета относительно плоскости, проходящей под углом глиссады снижения (положение самолета в вертикальной плоскости);

- бокового положения самолета относительно линии заданного пути (ЛЗП);

- магнитного азимута радиомаяка VOR;

- индикации пролета маркерных радиомаяков (МРМ);

- опознавания работающих курсовых радиомаяков (КРМ) VOR и ILS.

Аппаратура «Курс МП-2» состоит из двух одинаковых полукомплектов и системы управления, обеспечивающей независимое управление каждым полукомплектом.

Проанализировать особенности работы по функциональной схеме и пояснить принцип действия канала развертки МНРЛС «Гроза»

Функциональная схема РЛС семейства «Гроза». Ферритовый вращатель плоскости поляризации служит для изменения поляризации СВЧ колебаний. В зависимости от поляризации СВЧ колебаний отражателем антенного блока формируется либо веерная косеканс-квадратная диаграмма направленности (для обзора земли), либо узкий симметричный луч. Отражатель антенного блока сдвоенный и состоит из параболического отражателя и отражателя специальной формы. Параболический отражатель представляет собой симметричный параболоид вращения, изготовленный из полностью металлизированной стеклоткани. При облучении параболического отражателя электромагнитной энергией он формирует диаграмму в виде узкого луча. Профиль отражателя специальной формы в вертикальных сечениях рассчитан для получения веерной диаграммы направленности типа косеканс-квадрат. Этот отражатель изготовлен из стеклоткани, металлизированные нити в которой расположены строго горизонтально с шагом 3 мм. При вертикальной поляризации электромагнитная энергия беспрепятственно проходит сквозь отражатель специальной формы и, отражаясь от параболоида, формирует узкий симметричный луч.

При изменении поляризации облучающих колебаний с вертикальной на горизонтальную (при подаче 27В на ферритовый вращатель плоскости поляризации) отражатель специальной формы, непрозрачный для волн этой поляризации, совместно с параболоидом вращения образует профиль, формирующий веерную диаграмму направленности в вертикальной плоскости.

Отраженные от целей сигналы (СВЧ импульсы), принятые антенным блоком радиолокатора, по волноводному тракту через циркулятор и разрядник защиты приемника поступают на смеситель канала сигнала, куда подается также СВЧ сигнал от гетеродина. После преобразования частоты с выхода смесителя импульсы промежуточной частоты поступают в предварительный усилитель промежуточной частоты (ПУПЧ) и затем в основной усилитель промежуточной частоты (УПЧ).

В ПУПЧ и УПЧ сигналы усиливаются и детектируются. Регулировка усиления приемного канала по выбранному закону осуществляется узлом ВАРУ-РРУ, который запускается одновременно с излучением СВЧ импульса. Кроме того, узел ВАРУ--РРУ обеспечивает запирание приемника на время действия мощного импульса магнетрона.

Схема АПЧ служит для поддержания постоянной разности частот магнетрона и гетеродина (промежуточной частоты). На смеситель АПЧ через предельный аттенюатор поступает часть СВЧ энергии магнетронного генератора. После преобразования на выходе смесителя образуются импульсы промежуточной частоты, которые поступают на вход узла АПЧ. Узел АПЧ вырабатывает сигнал, пропорциональный отклонению промежуточной частоты от ее номинального значения. Этот сигнал воздействует на управляющий электрод гетеродина.

С выхода УПЧ видеосигнал подается на вход видеоусилителя. Видеоусилитель при работе РЛС в режиме «Земля» имеет ступенчатую, в режиме «Метео» -- линейную, а в режиме «Контур» -- линейно-падающую амплитудные характеристики. В видеоусилителе происходит усиление видеосигнала и смешивание его с калибрационными метками дальности, вырабатываемыми синхронизатором. Кроме того, в видеоусилитель из синхронизатора поступает импульс подсвета, обеспечивающий наблюдение сигналов на экране ЭЛТ только во время прямого хода развертки.

В режиме «Контур» видеоусилитель преобразует сигналы к виду, удобному для индикации опасных для полетов зон, т. е. осуществляет выделение метеорологической информации.

Усиленный видеосигнал, смешанный с метками, поступает на ЭЛТ.

С помощью ключевой мостовой схемы развертки на экране ЭЛТ создается радиально-секторная развертка в координатах азимут--дальность. Модуляция по амплитуде линейно-нарастающих импульсов тока схемы развертки происходит с частотой азимутального сканирования антенны с помощью вращающегося трансформатора (ВТ) развертки канала азимутального привода антенны.

Стабилизированный высоковольтный источник питания обеспечивает питание второго анода ЭЛТ. Питание на остальные электроды ЭЛТ подается из узла питания трубки.

Модулятор приемопередатчика генерирует импульсы бланкирования и старт-импульс, синхронизирующие работу индикаторного и приемного каналов РЛС. Старт-импульс формируется в момент излучения СВЧ импульса в модуляторе и поступает на вход синхронизатора индикаторного блока. Синхронизатор вырабатывает ключевой импульс управления разверткой и импульс подсвета, начало которых совпадает с моментом прихода старт-импульса. Кроме того, синхронизатор формирует калибрационные метки дальности, первая из которых совпадает с моментом излучения, т. е. соответствует нулю дальности. Старт-импульс запускает также узел ВАРУ--РРУ приемного устройства.

Схема электромеханического управления антенной обеспечивает сканирование антенны по азимуту и совмещение оси диаграммы направленности с плоскостью горизонта (или заданной плоскостью) при крене и тангаже самолета по каналу наклона.

Азимутальное сканирование осуществляется с помощью двигателя азимута и редуктора.

Решающий ВТ служит для получения напряжения, амплитуда которого пропорциональна мгновенному значению требуемого угла наклона луча. Это достигается запиткой обмоток ВТ напряжениями крена и тангажа с самолетной гировертикали через преобразующе-выравнивающие цепи блока стабилизации и управления. Снимаемое с роторной обмотки решающего ВТ напряжение поступает на входные цепи блока стабилизации и управления, где оно сравнивается с напряжением, пропорциональным углу наклона отражателя в данный момент, полученному с ВТ наклона. Суммарное переменное напряжение поступает на вход магнитно-тиристорного усилителя УР-20, откуда подается на обмотку управления двигателя наклона, перемещающего отражатель в плоскости наклона..

ВТ наклона является не только датчиком истинного текущего угла наклона отражателя, но и служит приемником и системе дистанционной передачи ручного наклона, плоскости стабилизации. Сигнал ручного наклона поступает с ВТ механизма ручного наклона индикаторного блока.

РЛС ГРОЗА-26 предназначена для обеспечения безопасности полетов в СМУ, и в районах с сильно пересеченной местностью, а также для решения задач прицеливания при десантировании. Станция обеспечивает радиолокационный обзор воздушного пространства и земной поверхности с возможностью определения наклонной дальности и курсовых углов радиолокационных целей.

Метеонавигационный радиолокатор «Гроза-26» позволяет экипажу самолета решать следующие задачи:

- производить обзор расположенной впереди самолета части земной поверхности с целью выполнения ориентировки по характерным наземным объектам. При этом радиолокационное изображение на индикаторе близко к изображению данного участка на карте местности соответствующего масштаба;

- обнаруживать зоны активной грозовой деятельности и турбулентной облачности и определять их местоположение относительно самолета. При этом радиолокационное изображение на индикаторе соответствует виду в плане горизонтального слоя воздушного пространства впереди самолета на высоте его полета;

- оценивать относительную опасность обнаруженной зоны или облака для полета;

- измерять угол сноса самолета при полете над любыми участками суши, включая участки, лишенные характерных ориентиров.

- вывод самолета в заданную точку по наземным радиомаякам или радиолокационным ориентирам для решения специальных задач прицеливания при десантировании.

Принцип работы и основные данные

Радиолокационная станция «Гроза-26» представляет собой импульсный радиолокатор со сканирующей в азимутальной плоскости антенной и индикаторами типа «азимут--дальность».

Работа станции основана на принципе излучения в узком секторе пространства мощных радиочастотных импульсов, приема и усиления отраженных от наземных или воздушных объектов сигналов и их яркостной индикации на электронно-лучевых трубках с большим послесвечением. Благодаря большому послесвечению трубок обеспечивается одновременное наблюдение радиолокационного изображения всего обозреваемого пространства. Для более полного использования поверхностей электронно-лучевых трубок в станции применяется радиально-круговая развертка (азимут, дальность) со смещенным вниз центром.

Движение луча по экрану происходит снизу вверх и начинается раньше момента излучения зондирующего импульса, что позволяет повышать разрешающую способность по азимуту на ближних дистанциях.

Для исключения смещения зоны обзора и искажений при кренах самолета в станции предусмотрено сопряжение ее с гиродатчиком АГД-1 правого летчика, обеспечивающее гиростабилизацию диаграммы направленности антенной системы в плоскости горизонта. При необходимости положение стабилизированного луча по углу места можно изменять также ручным способом в пределах ±10° или стабилизацию луча вообще отключить.

Решение метеонавигационных задач осуществляется в режимах «Земля», «Метео», «Контур», «Снос», задаваемых с панели индикатора штурмана, а специальных задач прицеливания в режимах «Маяк», «РЛО» и «Калибр» -- с пульта управления (блок ГР10-Д).

В режиме «Земля» обеспечивается получение на экране индикатора в полярных координатах непрерывного радиолокационного изображения земной поверхности, находящегося впереди самолета в пределах азимутальных углов ±100°.

На масштабах развертки «30», «50», «125» (км) обзор земной поверхности осуществляется широкой диаграммой направленности типа «косеканс--квадрат».

На масштабе развертки «250», в целях повышения дальности наблюдения фона земной поверхности и изображения средних промышленных центров, обзор земной поверхности производится поочередно широкой и узкой диаграммами направленности, переключаемыми автоматически путем изменения поляризации излучаемых колебаний.

На масштабе развертки «375» обзор земной поверхности осуществляется только узким лучом, т. к. последний имеет в два раза больший коэффициент направленного действия.

В режиме «Метео» обеспечивается получение на индикаторах в полярных координатах радиолокационного изображения воздушной, обстановки в пространстве, ограниченном азимутальными углами ±100° и углами места ± (1,5--2°).

В этом режиме обзор пространства осуществляется с помощью симметричной во всех плоскостях узкой диаграммой направленности, получаемой при вертикальной поляризации излучаемых колебаний.

За счет этого исключается наблюдение (при работе в указанном режиме) мешающих отражений от земной поверхности при всех высотах полета, превышающих 1000м.

В режиме «Контур» обеспечивается получение контуров наиболее опасных участков внутри отражений от грозовых зон и кучево-дождевой облачности. Эти участки характеризуются большими диаметрами имеющихся в них капель, что обусловливает их более высокую отражающую способность.

Указанные участки видны на экране индикатора в виде затемненных областей, расположенных в ярко засвеченных отметках от обнаруженных грозовых зон. В остальном работа радиолокатора в режиме «Контур» не отличается от режима «Метео».

Режим «Снос» предназначен для измерения угла сноса самолета за счет использования амплитудной модуляции отраженного от земной поверхности сигнала спектром вторичных доплеровских частот. При этом частота модуляции будет минимальной и практически равной нулю в тот момент, когда проекция оси широкой диаграммы направленности антенны совпадает с линией пути самолета.

При измерении угла сноса самолета радиолокатор осуществляет работу, как и в режиме «Земля», широкой диаграммой направленности, но управление вращением антенны в этом режиме ручное.

Момент совпадения оси диаграммы направленности с линией пути определяется по уменьшению до минимума частоты яркостной модуляции линии развертки, а отсчет угла сноса осуществляется по азимутальной шкале индикатора, градуированной через два градуса.

При решении специальных задач десантирования или сброса груза с прицеливанием выполняется работа станции в режиме «Маяк» по наземным маякам или по радиолокационно-контрастным ориентирам (режим «РЛО»), когда аппаратура работает как обычный радиолокатор прицеливания. В этих режимах на экране индикатора получается электронное перекрестие, управление которым осуществляется штурманом с пульта управления.

Кроме того, для выполнения необходимых калибровок предусмотрен режим «Калибр.», при включении которого на экране появляются двухкилометровые калибрационные метки.

В радиолокаторе «Гроза-26» имеется гироскопическая стабилизация луча антенны. Указанная стабилизация работает вплоть до кренов величиной 15°.

Для просмотра воздушного пространства или земной поверхности с различными масштабами РЛ изображения имеются пять разверток дальности с различной длительностью, а именно:

развертка

протяженность по дальности, км

масштабные метки дальности, через, км

Азимутальный сектор обзора радиолокатора «Гроза-26» составляет не менее 100° в обе стороны от строительной оси самолета. Разбивка азимутальной шкалы на индикаторе осуществляется через 10°, а оцифровка - через 20°.

Азимутальный сектор ±20° относительно нулевого деления дополнительно градуирован через каждые 2° для измерения угла сноса самолета.

Основные ТТД:

- Дальность обнаружения, км

- крупных населенных пунктов -……………………………..270;

- горных вершин высотой 2500 - 6000м -……………………250;

- зон грозовой деятельности -………………………………...120;

- зона обзора по азимуту, град. -……………………………..±100;

- угол ручного наклона антенны, град. вверх - ……………..10;

вниз- ……………...15;

- Диапазон измерения углов сноса град. - ………………….±20;

- Масштабы развертки, км -…………………30, 50, 125, 250, 375;

- Несущая частота, МГц -……………………………………..9370;

- Мощность передатчика в импульсе, кВт -…………не менее 9;

- Питание -…………………………27В, 115В 400 Гц, 36В 400 Гц.

Электропитание на станцию поступает от основных шин щита АЗС (постоянное напряжение 27В) и панели радиста (переменные напряжения 115 и 36В, 400 Гц).

На щите АЗС установлен автомат защиты сети АЗС-5 («Гроза»), а на панели радиста -- плавкие предохранители СП-5 (в цепи 115 В) и СП-1 (в цепи 36В). Одновременно с включением станции поступает электропитание на вентилятор обдува.

Функциональная схема " Курс МП - 70 в режиме ILS

Каждый полукомплект аппаратуры " Курс МП - 70 " состоит из двух независимых и практически идентичных по принципу действия каналов - курсового и глиссадного. Различие между ними заключается в антенне и высокочастотных частях приёмника.

Функциональная схема одного из таких каналов изображена на рис.7. Каждый из таких каналов имеет, в свою очередь, два канала - основной и контрольный. Нагрузкой основного канала является нуль-индикатор командно пилотажного прибора, нагрузкой контрольного - сопротивление нагрузки Rнагр

Рисунок 1. Функциональная схема КУРС МП-70 в режиме ILS

На схеме показан курсовой (глиссадный) канал одного полукомплекта.

С целью повышения надёжности посадки выходные сигналы обоих каналов сравниваются в схеме самоконтроля и сигнал готовности ("Готов. курс" или "Готов. глисс") выдаётся только в том случае, если сигналы на выходах каналов отличаются на малую величину (подробнее схема самоконтроля будет рассмотрена далее).

Сигнал от курсового (глиссадного) маяка поступает на курсовую (глиссадную) антенну и далее в курсовой (глиссадный) приёмник. Курсовой приёмник используется в режиме VOR и о нём упоминалось в предыдущем пункте.

Глиссадный приёмник по принципу действия аналогичен курсовому.

С выхода амплитудного детектора курсового (глиссадного) приёмника огибающая сигнала поступает одновременно на полосовые фильтры 90 Гц и 150 Гц. Выделенная на выходе каждого фильтра низкая частота модуляции маяка поступает на двухполупериодные выпрямители. Нагрузка выпрямителей 90 Гц и 150 Гц является общей и по ней протекает разностный ток е = I150-I90, пропорциональный РГМ (разность глубин модуляции).

Точка +у имеет относительно точки -у потенциал поскольку величина токов I150 и I90 изменяется с изменением РГМ линейно, а R1=R2, то величина у с изменением РГМ остаётся неизменной и используется в схеме самоконтроля. Изменение суммарного напряжения у в режиме ILS свидетельствует об изменении уровней сигналов 90 Гц и 150 Гц независимо от того, чем эти изменения вызваны: качеством входного сигнала, неисправностями в цепях приёмного устройства, неудовлетворительной работой системы АРУ, неисправностями в канале усиления суммарного канала 90 Гц и 150 Гц, в фильтрах, детекторах и т.д.

Кроме того, для самоконтроля используются разностные токи основного и контрольного каналов.

Логика работы схемы самоконтроля отражена на рис.8. В схеме самоконтроля токи основного и контрольного каналов вычитаются один из другого и формируют модуль разности

?е = е осн ? е контр

Полученное значение ?е сравнивают с переменным порогом, который изменяется от 11 до 25 мкА. Предполагается, что при большом удалении от полосы допускаются большие отклонения от глиссады и большой порог. Если ?е не превышает порога, то выдаётся сигнал "да".

Суммарные напряжения основного уосн и контрольного уконтр каналов суммируются и полученная сумма У = уосн + уконтр сравнивается с двумя порогами - Umax и U min.

Если она находится в интервале между этими порогами и ?е меньше переменного порога, то выдаётся сигнал готовности.

Система посадки ILS

Международная система ILS является системой инструментальной посадки самолетов. Наземное оборудование включает в себя курсовой, глиссадный и маркерный радиомаяки.

Курсовой радиомаяк работает в диапазоне частот 108,10 - 111,90 МГц.

Для опознавания курсового радиомаяка системы ILS несущая частота манипулируется кодом Морзе.

Глиссадный радиомаяк работает в диапазоне частот 329,3-335,0 МГц. Принцип работы глиссадного радиомаяка аналогичен принципу работы курсового радиомаяка, за исключением того, что диаграмма направленности имеет характеристику направленности в вертикальной плоскости, а не в горизонтальной.

Маркерные радиомаяки работают на частоте 75 МГц и располагаются вдоль продолжения оси взлетно-посадочной полосы со стороны захода самолета на посадку. По международным стандартам устанавливаются два или три маркерных радиомаяка. При установке трех радиомаяков несущая частота ближнего к ВПП маркера модулируется частотой 3000 Гц, среднего маркера - частотой 1300 Гц и дальнего маркера -- частотой 400 Гц. Глубина модуляции составляет 95±4%.

Для опознавания маркерных радиомаяков, помимо разных частот модуляции, применяется различная манипуляция модулирующих частот:

ближний маркер -- 6 точек в секунду непрерывно;

средний маркер - непрерывная последовательность чередующихся точек и тире, причем тире чередуются со скоростью 2 тире/сек., а точки -- со скоростью 6 точек/сек.;

дальний маркер -- 2 тире в секунду непрерывно.

Маркерные радиомаяки располагаются следующим образом. Ближний маркер располагается на расстоянии 75м ±8м от начала взлетно-посадочной полосы; средний маркер -- на расстоянии 1050м ± 150м от начала взлетно-посадочной полосы; дальний маркер -- на расстоянии 7400м ± 300м от начала взлетно-посадочной полосы. В некоторых случаях ближний маркер может отсутствовать.

Литература

1. Давыдов П.С., Иванов П.А. Эксплуатация авиационного радиоэлектронного оборудования: Справочник. - М.: Транспорт, 1990. - 240с.

Размещено на Allbest.ru