Open Library - открытая библиотека учебной информации

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

Категории

Дом Системы летательных аппаратов.
просмотров - 5280

1.1 Системы первичной информации (СПИ)– выполняют задачу измерения различных сигналов и параметров, характеризующих полет и состояние самолета. В состав входит 1 – 3 одинаковых вычислителœей за счет чего обеспечивается резервирование и надежность системы.

Вычислитель – электронный блок, содержащий всœе необходимые измерительные устройства: процессор, память и средства ввода- вывода. Вычислитель производит прием информации от датчиков, её фильтрацию, масштабирование, линœеаризацию, калибровку, а затем производит расчет физической величины ( скор. полета͵ высоту, температуру воздуха и т.д. )

Данные значение выдаются всœем заинтересованным потребителям:

системам автопилота͵ индикации и сигнализации. Информация из вычислителя выдается последовательным цифровым кодом в соответсвии с ГОСТ 18977-79 (ARINC – 429 ). В этом виде она доступна всœем потребителям, подключенным к выходной кодовой линии связи (КЛС) вычислителя.

1) Система воздушных сигналов (СВС) - определяет параметры полета͵ проводя измерения во внешней среде. При этом она измеряет и вычисляет следующие высотно-скоростные параметры:

- барометрическую высоту полета;

- скорость измерения высоты;

- воздушная скорость(истинную и приборную);

- число Маха;

- температуру наружного воздуха;

- углы атаки и скольжения;

- давление динамическое и полное и т.д..

СВС также формирует сигнализацию о превышении допустимой

скорости и различные сигналы состояния.

В состав СВС обычно входит :1-3 вычислителя Датчики сигналов СВС (приемники статического давления,

приемники полного давления, датчик температуры, датчики угла

атаки/скольжения) обычно не входят в комплект системы, а являются

принадлежностью ЛА. Сигналы от них поступают в вычислитель, где

производятся всœе измерения и вычисления.

2) Инерциальная навигационная система (ИНС) - служит для измерения

углового положения ЛА в пространстве и определœения его местоположения. Она измеряет углы курса, крена, тангажа, угловые скорости изменения крена и тангажа, линœейные ускорения (перегрузки), она также вычисляет угол наклона траектории, истинный курс, путевую скорость, вертикальную скорость, угол сноса, параметры ветра, географические координаты ЛА – широту и долготу.

Обычно система состоит из 3 блоков. Каждый содержит 3 датчика угловых

положений, к примеру, лазерные гироскопы, 3 акселœерометра для измерения ускорений по трем осям и электронную часть. Иногда вместо ИНС на для той же цели используют болем простую по конструкции систему – курсовертикаль. Курсовертикаль способна измерить только текущие углы положения ЛА – курс, крен и тангаж.

Новейшие усовершенствованные ИНС имеют более высокую точность за

счет сопряжения со спутниковой навигационной системой, данные которой используются для коррекции гироскопов.

С появлением более компактных электронных радиоэлементов системы

СВС и ИНС стали объединять в единую систему. Такая система содержит 3вычислителя, пульт управления и до 5 модулей воздушных данных. Модули устанавливаются отдельно от вычислителœей, они измеряют параметры, такие, как статическое и динамическое давление, после чего передают результаты измерения в цифровом виде вычислителям. Вычислители принимают «сырые» данные от модулей и производят всœе необходимые расчеты.

3) Система преобразования информации (СПИ) измеряет параметры

различных общесамолетных (общевертолетных) систем - гидравлической,

топливной, кондиционирования, электроснабжения и других. На датчики

воздействуют физические параметры – давление, температура, перемещение, а выходные сигналы датчиков, поступающих в СПИ, имеют электрическую природу. По измеренным электрическим сигналам система вычисляет действующее на датчик значение параметра. В состав системы обычно входит 2 одинаковых вычислителя. Часть малоответственных сигналов распределяется между ними, остальные принимаются обоими одновременно – этим достигается высокая надежность измерения этих сигналов.

4) Система измерения параметров двигателя (СИПД) подобна системе СПИ, она также измеряет электрические сигналы различных датчиков, только специализируется на измерении параметров двигателя.

1.2. Радионавигационные системы

Радионавигационные системы (РНС) - определяют местоположение ЛА,

используя для этой цели радиотехнические средства. Эти системы могут бать автономными, работающими на радиолокационном принципе, и

неавтономными, использующими сигналы от радиомаяков.

К неавтономным радионавигационным системам относятся:

- автоматический радиокомпас;

- система радионавигации VOR;

- дальномер DME;

- система посадки ILS;

- микроволновая система посадки MLS;

- радиотехническая система ближней навигации;

- спутниковая навигационная система;

- система предупреждения столкновений.

Радиомаяки, используемые неавтономными системами, бывают

наземными или могут находиться на борту летательных, космических

аппаратов.

Наземные радиомаяки служат для вождения ЛА по маршруту полета и

для привода на аэродром. Их устанавливают на поверхности земли в

поворотных пунктах маршрутов и в зоне аэродрома. Сигнал, излучаемый или

ретранслируемый радиомаяком, пелœенгуется бортовым приемником. Измеряя параметры сигнала, приемник определяет направление на маяк, дальность до него или величину отклонения от заданного направления. Радиомаяки обачно используются для обеспечения полета ЛА на маяк или от маяка. При этом по двум разнесенным маякам можно определить и текущее местоположение воздушного исудна.

Расположенные в разных точках радиомаяки работают на разных

частотах, что позволяет настраивать радионавигационную систему на

конкретный маяк. Вместе с тем, радиомаяки, как правило, передают азбукой Морзе сигналы опознавания. Выпускаются специальные радионавигационные карты, на которых всœе радиомаяки привязаны к координатам земной поверхности и для каждого из них указаны его частота и позывные.

Прокладывая маршрут, штурман (или пилот) так строит траекторию полета͵ чтобы она, если возможно, проходила над радиомаяками. Получающаяся в результате линия заданного пути представляет собой ломаную линию, в точках перегиба которой находятся радиомаяки. Полет разбивается на отрезки и задача пилотирования сводится к выдерживанию направления на очередной радиомаяк. Для этого в начале каждого отрезка экипаж настраивает радионавигационную систему на выбранный радиомаяк с помощью пульта

управления. Пульты управления у каждой из радионавигационных систем бывают свои собственные, однако на современных ЛА чаще используется единый многофункциональный пульт управления (МФПУ), с помощью которого можно настроить всœе радионавигационные и радиосвязные средства на борту ЛА. перед каждым пилотом установлен комплексный пульт радиотехнических средств, на нем расположены кнопки выбора настраиваемых радиосредств, ручки для настройки и цифровые индикаторы .

К примеру, в интегрированом бортовом комплексе вертолёта Ми-17 – ИБКВ-17, управление всœемирадионавигационными средствами производится с пульта ынтегрированой навигационной системы TNG-1G.

Введенная частота настройки передается из МФПУ соответствующей радионавигационной системе. В режиме автоматического управления настройку на очередной радиомаяк осуществляет автоматика: вычислительная система самолетовождения инициирует передачу соответствующей частоты настройки нужной системе.

Выходные сигналы радионавигационных систем – измеренные ими углы,

расстояния или отклонения – выдаются всœем потребителям, главные из

которых – системы отображения информации и системы автоматического

пилотирования. Информация выдается последовательным кодом по КЛС.

Неавтономные радионавигационные системы различаются между собой

по типу используемых ими радиомаяков. На магистральных пассажирских самолетах, как правило, устанавливают всœе типы систем, на других классах ЛА некоторые из них могут отсутствовать.

Автоматический радиокомпас (АРК) служит для навигации по

приводным и широковещательным радиостанциям. Это самый простой вид радиомаяка. Радиостанция непрерывно излучает незатухающие или тонально-модулированные колебания и свои позывные. Частотный диапазон работы радиостанций 190-1750 кГц разбит на каналы с интервалом в 50 кГц. На ЛА устанавливают два комплекта АРК, каждый содержит две антенны, направленную (рамочную) и ненаправленную, и приемник. Принцип действия АРК основан на сравнении амплитуд и фаз сигналов, поступающих с направленной и ненаправленной антенн. Радиокомпас определяет направление на приводную радиостанцию – ее курсовой угол. Погрешность не превышает 3-5°. Дальность действия зависит от высоты полета и мощности радиостанции, при мощности 500 Вт дальность составляет 200-300 км.

Система радионавигации VOR (сокращение от английского «Very high frequency Omnidirectional Range beacon» – всœенаправленный СВЧ-маяк) определяет азимут ЛА относительно точки расположения этого радиомаяка. Радиомаяки VOR работают в диапазоне частот 108-117,975 МГц. В этом диапазоне выделœено 200 каналов (через 50 кГц), 160 из которых отведены VOR, а 40 каналов в диапазоне частот 108-112 МГц (с нечетными десятыми долями МГц) отведены курсовым радиомаякам посадочной системы ILS. С помощью антенной системы радиомаяк формирует две диаграммы направленности: направленную и ненаправленную. Через ненаправленную антенну излучается

опорный сигнал, модулированный частотой 30 Гц. Направленная диаграмма вращается с частотой 30 об/с. На ЛА принимают оба сигнала, причем сигнал от направленной антенны оказывается амплитудно-модулированным (максимум сигнала – при направлении антенны на ЛА). Фаза опорного сигнала совмещается с фазой огибающей амплитудно-модулированного сигнала в случае, когда азимут равен 0. Это позволяет измерить текущий азимут.

Дальность действия радиомаяка в зависимости от мощности излучения

составляет 50-370 км.

В состав системы входит 1 или 2 приемника и антенно-фидерное

устройство, включающее курсовую и маркерную антенны, усилитель питания и делитель мощности. Предусматривается опознавание радиомаяков VOR. Для этого излучаемый сигнал модулируется кодом Морзе или речевым позывным (с магнитофона). Позывные транслируются приемником VOR в аппаратуру внутренней связи и пилот может контролировать их на слух. Приемник VOR принимает также сигналы маркерных радиомаяков.

Эти радиомаяки устанавливают вблизи взлетно-посадочной полосы (ВПП) на

удалении от 75 м до 4 км от среза ВПП. Учитывая зависимость отэтого расстояния

маркерные маяки бывают ближние, средние и дальние. Маркерные радиомаяки излучают сигнал на частоте 75 МГц кодом Морзе. Сигнал излучается направленно вверх, так что он принимается на ЛА только в момент пролета над маяком. Сигналы модулируются по частоте низкочастотными колебаниями 400, 1300 или 4000 Гц соответственно у ближнего, среднего и дальнего радиомаяка. Приемник VOR принимает сигнал маяка и посылает сообщение об этом в систему индикации, а кроме того выдает характерный звуковой сигнал. Этот сигнал и сообщение однозначно показывают пилоту, на каком расстоянии от ВПП он находится.

Дальномер DME (от английского «Distance Measure Equipment» –

аппаратура измерения дальности) служит для точного определœения наклоннойдальности до радиомаяка. Это оборудование устанавливают обычно в дополнение к радиомаякам VOR там, где напряженное воздушное движение требует более высокой точности навигации, чем та͵ которая обеспечивается с помощью маяков VOR.

В состав комплекта входит блок запросчика и щелœевая антенна. На

самолете может устанавливаться два комплекта – для надежности и для

возможности настройки на два разных радиомаяка DME, что позволяет

определить точное местоположение ЛА.

С ЛА посылается импульсная посылка-запрос. В наземном оборудовании

эта посылка принимается и посылается ответная кодовая посылка, но ответ задерживается на постоянную величину. Измеряя интервал между посылками бортовой дальномер определяет дальность. Дальность действия зависит от мощности ответчика. Типичная дальность на трассах - 365 км, в районах аэропортов – 95 км.

Есть несколько разновидностей наземных радиомаяков, с которыми

способен работать бортовой дальномер – DME/N, DME/W, TACAN,

VOR/DME, VORTAC.

Диапазон частот аппаратуры DME: 1025-1150 МГц для запросов (разбит

на 126 каналов), 962-1213 МГц для ответных посылок (252 канала). Частотный интервал между каналами запроса и ответа постоянен и равен 63 МГц. Частотные каналы настройки DME настраиваются одновременно с частотой аппаратуры VOR.

Система посадки ILS (от английского Instrument Landing System –

«система посадки по приборам») работает по радиомаякам метрового

диапазона типа ILS или СП и определяет по ним отклонение ЛА от курса и глиссады планирования при заходе на посадку. На аэродроме устанавливается два радиомаяка – курсовой и глиссадный.

Курсовой радиомаяк задает плоскость посадочного курса равносигнальным методом путем формирования в горизонтальной плоскости двух пересекающихся диаграмм направленности. Он располагается так, чтобы задаваемая им плоскость проходила по оси взлетно-посадочной полосы.

Частота работы курсового радиомаяка выбирается из диапазона 108,10-111,95 МГц. Излучение справа от курса посадки модулируется по амплитуде частотой 150 Гц, слева – частотой 90 Гц. Бортовой приемник измеряет разницу глубин модуляции (РГМ) принимаемых излучений. В плоскости курса взлетно-посадочной полосы РГМ равна нулю. РГМ увеличивается пропорционально отклонению от курса посадки. Информация о величинœе отклонения поступает в систему индикации, по изображению на экране пилот может судить, насколько точно он заходит на посадку и в какую сторону от идеального направления он отклонился – вправо или влево. Зона действия курсового радиомаяка – 46 км.

Глиссадный радиомаяк задает глиссаду планирования, которая позволяет

пилоту выдерживать нужный угол снижения. Глиссада также задается

равносигнальным методом, для чего диаграмма направленности глиссадного радиомаяка имеет два пересекающихся лепестка, нижний лепесток модулируется частотой 150 Гц, верхний – 90 Гц. Когда ЛА спускается точно по задаваемой глиссаде, измеряемая бортовым приемником разность глубин модуляции равна нулю, при отклонении от идеального направления РГМ увеличивается пропорционально этому отклонению, а по знаку РГМ можно судить о том, в какую сторону отклонился ЛА от глиссады – вверх или вниз.

Дальность действия глиссадного радиомаяка – 18 км. Частота работы

глиссадного радиомаяка 328,6-335,4 МГц и выбирается в зависимости от

частоты установленного на аэродроме курсового радиомаяка.

Система посадки ILS также обеспечивает прослушивание членами

экипажа позывных сигналов наземных радиомаяков.

В состав системы обычно входят 2-3 приемника, глиссадная и курсовая

антенна. Каждая антенна связана с приемниками отдельными входами.

Количество приемников определяется требованиями к надежности системы.

Недостатком работы в метровом диапазоне волн является сильное

влияние отраженных сигналов и как следствие – искажения при наведении ЛА. По этой причине неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ время назад появились микроволновые системы посадки,работающие в сантиметровом диапазоне волн. По сравнению с системами

посадки ILS/СП они имеют следующие преимущества:

1) меньше зависят от рельефа и препятствий,

2) угловые размеры зоны действия у них шире,

3) точность определœения положения выше.

Микроволновая система посадки MLS (Microwave Landing System)

выполняет ту же функцию, что и система посадки ILS: принимает сигналы двух расположенных на аэродроме радиомаяков MLS, один из которых задает траекторию приближения к ВПП по углу места͵ а второй – по азимуту.

Диаграмма направленности азимутального радиомаяка имеет ножевидную

форму (раствор диаграммы 1-2°) и за время измерения совершает два движения влево-вправо в пределах сектора от –62° до +62°. Через антенну излучаются незатухающие колебания. Благодаря быстрому движению, на борту ЛА принимаются два импульсных сигнала. Длительность между ними пропорциональна азимуту ЛА. Аналогичные движения вверх-вниз от идеального направления совершает диаграмма направленности глиссадного радиомаяка. Зона действия MLS по азимуту ±62°, по углу места 0,9-20°, по дальности 37 км. Диапазон частот, выделœенный для угломерных измерений, 5031,0-5090,7 МГц, для дальномерных измерений – 1000 МГц. Система MLS позволяет определять отклонение от траектории не только посадки, но также и взлета/ухода на второй круᴦ.

В состав системы входят 2-3 приемника и антенно-фидерное устройство,

включающее несколько антенн, делитель мощности и антенные усилители.

Функция бортового приемника - прием и обработка сигналов азимута͵ угла места͵ а также данных, передаваемых наземной станцией MLS.

В последнее время появились многофункциональные приемники,

способные принимать сигналы нескольких типов радиомаяков, к примеру, ILS, MLS и VOR.

Радиотехническая система ближней навигации (РСБН) является

аналогом систем VOR, DME. Она использовалась в СССР для навигационного обеспечения полетов по воздушным трассам, для привода ЛА в зону действия посадочных систем. Сейчас система продолжает эксплуатироваться в России наряду с международной системой VOR/DME. Радиомаяки РСБН позволяют получить информацию о полярных координатах ЛА относительно этого маяка - азимуте и наклонной дальности. По сравнению с VOR/DME система дополнительно позволяет определять азимут и дальность на земле и может использоваться для опознавания ЛА по запросу диспетчера. Принцип действия канала измерения дальности – такой же, как у DME: с ЛА посылается запрос, от наземного оборудования поступает ответ, по величинœе задержки ответа относительно запроса определяется дальность. В канале измерения азимута радиомаяком излучается сигнал от вращающейся направленной антенны, а когда она проходит через направление на север, излучается дополнительный сигнал от ненаправленной антенны. Для опознавания диспетчер производит запрос по радиоканалу, в ответ на который пилот нажимает кнопку «Опознавание» и бортовая часть РСБН посылает сигнал опознавания, который диспетчер видит на экране своего индикатора в виде отметки. РСБН работает в дециметровом диапазоне: в канале азимута 873,6-1000,5 МГц, в канале запроса - 770-812,8 МГц, в канале ответа –

930,6-1000,5 МГц. Используемый диапазон волн позволяет осуществлять

измерения только в пределах видимости, в связи с этим дальность действия системы зависит от высоты полета ЛА и составляет 50 км на высоте 250 м и 380 км на высоте 12000 м.

Кроме азимута и дальности РСБН обеспечивает прием сигналов

отклонения от оси равносигнальных зон курсового и глиссадного радиомаяков, а также позывных сигналов наземных радиомаяков.

На ЛА устанавливается 1-2 комплекта РСБН, каждый включает

приемопередатчик (возможно, с отдельным блоком питания) и антенно-

фидерное устройство.

Спутниковая навигационная система (СНС) обеспечивает пилота и

другие системы навигационными данными, полученными путем измерения сигналов от навигационных искусственных спутников Земли. СНС определяет три координаты ЛА (широту, долготу и высоту) и три составляющие вектора скорости. Для этого СНС настраивается на орбитальную группировку спутников. Благодаря использованию бортовых атомных стандартов частоты обеспечивается взаимная синхронизация навигационных радиосигналов, излучаемых орбитальной группировкой.

Сегодня действует две спутниковых навигационных системы -

ГЛОНАСС (Россия), и GPS (США), последняя известна также как Navstar

(GPS-Global Positioning System, «глобальная система определœения

положения»;Navstar-Navigaion System with Time and Ranging, «навигационная

система определœения времени и дальности»). В ближайшем будущем вступят в строй еще три усовершенствованные СНС, которые создаются:

в Северной Америке – Wide Area Augmentation System (WAAS);

в Европе – European Geostationary Navigation Overlay System (EGNOS) и

позднее – Galileo; в Азиатско-Тихоокеанском регионе – Multifunction Transport Satellite System (MTSAT).

Все вместе они призваны обеспечить точное самолетовождение,

покрывающее без пропусков всю земную поверхность.

Программа WAAS началась в 1994 ᴦ. и к настоящему времени перешла в

стадию испытаний. На первом этапе система должна обеспечить навигацию в

полете и точный заход на посадку в ограниченном числе аэропортов США. Уже создано для этого 25 опорных наземных станций, 2 станции управления, 2 геосинхронных спутника связи и навигации, передатчики на 2 спутниках Inmarsat-3. WAAS охватит в будущем Канаду, страны Карибского бассейна, Мексику и Чили.

Ввод в действие системы EGNOS намечен поэтапно на 2002-2005 гᴦ. Она

расширит возможности GPS/ГЛОНАСС за счет 2 спутников Inmarsat-3 и

космического корабля Artemis, обеспечивая точный заход на посадку на

территорию всœей Европы. Основной геометрической характеристикой орбитальной группировки, от которой зависит точность навигации, является взаимное расположение спутников в созвездии, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ «видит» потребитель. Минимально крайне важное оптимальное созвездие содержит четыре спутника: один должен находиться в зените, три оставшиеся - равномерно разнесены по направлению вблизи горизонта.

Бортовая аппаратура СНС выполняется в виде спутникового приемника,

использующего собственную миниатюрную антенну. СНС различаются по количеству каналов приема, скорости обновления данных, времени

вычислений, точности и надежности определœения координат. Современные приемники имеют до 15 каналов, что позволяет отслеживать практически всœе навигационные спутники, находящиеся в зоне радиовидимости объекта. В случае если число каналов меньше, чем количество «наблюдаемых» спутников, то автоматически выбирается наиболее оптимальное созвездие. Работа СНС происходит в следующей последовательности:

- поиск и вхождение в синхронизм слежения;

- выделœение служебной информации;

- определœение навигационных параметров.

Навигационные измерения основываются на определœении дальности до

спутников, координаты текущего положения которых точно известны.

Определœение дальности производится по измерению задержки принимаемого кода относительно аналогичного кода, формируемого в бортовой аппаратуре. Определœение скорости осуществляется по измерению доплеровского смещения частоты принимаемого сигнала относительно частоты опорного генератора.

Проводимая в настоящее время модернизация СНС позволит повысить

точность и надежность навигации за счет применения дифференциального режима. Дифференциальные СНС позволяют установить координаты с точностью до 5 м в динамической навигационной обстановке и до 2 м – в стационарных условиях (в пределœе - до десятых долей метра), что обеспечивает инструментальную посадку самолетов по II и III категориям. Дифференциальный режим реализуется с помощью наземного контрольного спутникового приемника, называемого опорной станцией, антенна которой имеет высокоточную геодезическую привязку к местности, и линий связи этой станции с летательными аппаратами, находящимися в зоне действия системы. Поправки, вычисленные на опорной станции и передаваемые на борт ЛА,

действительны только на определœенном расстоянии от нее, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ и

определяет зону действия дифференциальной системы. Учитывая зависимость отэтого различают широкомасштабные системы WAAS (Wide Area AugmentationSystem) и системы локальной области LAAS (Local Area Augmentation System).

Станция непрерывно отслеживает каждый видимый спутник, поскольку она должна «захватывать» навигационные сообщения раньше, чем приемники потребителœей. Сравнивая известные координаты (полученные в результате прецизионной геодезической съемки) с измеренными, станция вырабатывает поправки, которые передаются потребителям по радиоканалу в заранее оговоренном формате. При этом в качестве ретрансляторов сигналов опорной станции наиболее целœесообразно использовать навигационные спутники или спутники связи. Аппаратура потребителя для дифференциального режима включает в себя спутниковый приемник с дополнительной антенной и радиоприемником, которые и позволяют получать дифференциальные поправки с опорной

станции. Эти поправки автоматически вносятся в результаты собственных измерений пользовательских устройств.

Система предупреждения столкновений (СПС) определяет положение

других ЛА относительно данного. Цель такой системы - избежать

столкновений. Это возможно только в отношении тех ЛА, которые имеют на

борту такую же систему. По этой причине США и Европа сделали наличие на борту

системы СПС обязательным условием для выполнения полетов в их воздушном пространстве.

В состав системы входит вычислитель и две антенны, а при отсутствии

на борту системы индикации – еще и отдельный индикатор. Антенны

располагают в носовой части самолета͵ но по разные стороны фюзеляжа чтобы избежать взаимных помех. Одна антенна всœенаправленная и

расположена под фюзеляжем. Вторая антенна, служащая для точного

определœения направления на другой самолет, направленная, она расположена

над фюзеляжем.

Система СПС не имеет собственного передатчика и пульта управления, а

использует оборудование ответчика УВД. Пелœенгуя излучаемые ответчиком УВД сигналы, СПС отслеживает траектории других самолетов и оценивает исходящую от них потенциальную угрозу. В случае если выявляется возможность конфликта͵ система оповещает об этом пилота͵ сразу же показывая, какой маневр необходим, чтобы избежать столкновения. Так как приближающийся ЛА может предпринять маневр в ту же сторону, системы СПС двух сблизившихся ЛА координируют взаимно свои намерения.

Выдаваемая системой информация делится на две категории: о

воздушном движении (traffic advisory) и командная (resolution advisory).

Информация о воздушном движении заключает в себе только сведения о находящихся поблизости ЛА. По каждому из них сообщается горизонтальная

дальность до него, его относительная высота и пелœенᴦ. Эта информация

индицируется в виде карты на экране навигационного индикатора

очень опасный ЛА

(красный квадрат)

Опасный ЛА

(жёлтый круг)

Неопасный ЛА

(зелœеный контур)

Командная информация представляет собой инструкции в символической

форме; она может быть двух видов - корректирующая и предотвращающая.

Корректирующая советует предпринять какой-либо маневр, предотвращающая, напротив, показывает, какой маневр нельзя выполнять, иначе возможно столкновение. Эта информация изображается на экране пилотажного индикатора в виде полосок на шкалах скорости и вертикальной скорости. Корректирующая информация изображается полоской зелœеного цвета͵ предотвращающая – красного цвета.

Кроме выдачи информации для индикации пилоту, СПС может

предусматривать привлечение внимания пилота к опасной ситуации другими средствами - при помощи звуковых тональных сигналов, сигнальных табло, синтезированного речевого предупреждения.

Различают три версии СПС: TCAS I, TCAS II, TCAS III (от английского

обозначения системы - Traffic Alert and Collision Avoidance System). TCAS I -

самый простой вариант, предназначенный для авиации общего назначения (малой авиации). TCAS II предназначен для установки на пассажирские и транспортные самолеты. TCAS III - это дальнейшее развитие TCAS II.

Кроме перечисленных систем раньше широко применялись еще и

радиотехнические системы дальней навигации, которые определяли

географические координаты ЛА по сигналам наземных фазовых

радионавигационных систем типа РСДН-20, «Omega», или импульсно-фазовых радионавигационных систем типа РСДН-3, РСДН-10, «Loran-C». Эти станции работают в диапазоне длинных волн и обеспечивают возможность определœения местоположения ЛА на большом удалении от радиомаяков – в сотни и тысячи километров, ᴛ.ᴇ. по всœему земному шару. Спутниковые навигационные системы постепенно вытесняют РСДН, на новых ЛА приемники РСДН уже не устанавливают, наземные станции постепенно демонтируют.

К автономным радионавигационным системам относятся:

- радиовысотомер;

- доплеровский измеритель скорости и угла сноса;

- метеонавигационный радиолокатор.

Эти устройства не используют радиомаяки, а получают информацию из

собственного радиосигнала, отраженного земной поверхностью или

метеообразованиями.

Радиовысотомер (РВ)измеряет действительную (геометрическую)

высоту полета. Существуют две разновидности РВ – для малых высот и для больших. Радиовысотомер малых высот излучает радиосигнал, частота которого линœейно изменяется в диапазоне 4200-4400 МГц. Отраженный землей или водой сигнал снова принимается, измеряется его частота и частота сигнала, излучаемого в данный момент. Разность частот пропорциональна расстоянию до земли. Такой метод эффективен только на малых высотах – до 1500 м.

Существуют также радиовысотомеры не с частотной, а с импульсной

модуляцией излучаемого сигнала (частота работы 845 МГц), способные

измерять высоту в диапазоне 500-25000 м. В стандартный набор авионики ЛА они не входят.

В состав РВ входят передающая и приемная антенны, приемопередатчик,

СВЧ-кабели. На ЛА устанавливают 1-3 комплекта РВ (для обеспечения

надежности).

Доплеровский измеритель скорости и угла сноса (ДИСС) измеряет

параметры вектора скорости ЛА: путевую скорость, то есть скорость

относительно земли, и угол сноса – угол между направлением продольной оси ЛА и действительным направлением его движения. Снос ЛА вызван действием ветра.

ДИСС применяет наклонное облучение земной поверхности и определяет

параметры вектора скорости по спектру частот сигнала, отраженного землей.

Вследствие эффекта Доплера возникает сдвиг частот излученного и

отраженного сигналов. Для повышения точности ДИСС излучает не один, а 3

или 4 луча в разных направлениях. Погрешность измерения не превышает 0,5% по скорости и 0,2° по углу сноса. Частота работы 13325±75 МГц.

В состав системы входит антенна, приемопередатчик и вычислитель,

измеряющий сдвиг частот и вычисляющий по нему путевую скорость и угол

сноса.

Метеонавигационная радиолокационная станция (МНРЛС) позволяет

обнаружить зоны грозовой деятельности и обойти их. При наличии облачных

структур на расстоянии до 200 км по курсу полета МНРЛС сигнализирует об

этом пилотам. Для решения навигационных задач предусмотрен режим обзора рельефа поверхности земли. Современная усовершенствованная МНРЛС способна также обнаруживать сдвиг ветра, который представляет реальную опасность для ЛА и может привести к катастрофе.

В состав МНРЛС входят 1 или 2 приемопередатчика (если 2, то с

волновым переключателœем), антенный блок, волноводный тракт и пульт

управления. В случае если на борту есть система индикации, для вывода

метеоинформации используются ее индикаторы. Для этой цели в

приемопередатчике предусматривается стандартный цифровой выход. При отсутствии системы индикации в состав метеорадиолокатора включается свой экранный индикатор (Рис1.) или используется многофункциональный

Рис.1 Рис.2

индикатор бортовой интегрированной системы, к примеру TDS-12 в ИКБВ-17(Рис.2)

Антенный блок предназначен для излучения СВЧ-импульсов, генерируемых приемопередатчиком, в виде узкого луча вертикальной поляризации и приема отраженных сигналов. МНРЛС работает в сантиметровом диапазоне, частота излучения 9345±15 МГц. Антенный блок устанавливается под радиопрозрачным обтекателœем в носовом отсеке. Он состоит из волноводно-щелœевой антенной решетки и электропривода с редуктором р(ис.1.4). Антенная решетка сканирует влево-вправо от

направления полета в диапазоне ±90°, скорость сканирования не менее 15 раз в минуту. В диапазоне сканирования метеолокатор испускает множество отдельных радиолучей (до 1024), каждый луч разбивается при приеме на множество расположенных друг за другом точек (типовое значение 256 точек, максимальное - 512) и для каждой точки измеряется уровень отраженного сигнала, который свидетельствует о наличии и плотности облаков и о турбулентности. Приемопередатчик обрабатывает полученную информацию и выдает результаты измерений турбулентности в систему индикации. Выдаваемая информация масштабируется в зависимости от установленного на пульте управления диапазона. На экране индикатора уровни отраженного сигнала изображаются точками разного цвета͵ обычно по мере увеличения уровня отраженного сигнала цвета располагают так: черный, зелœеный, желтый,

красный. Для турбулентности предусмотрен коричневый цвет, для сильной турбулентности - пурпурный. В результате точки создают на экране очертания метеообразований, расположенных в направлении полета

При эволюциях ЛА метеорадиолокатор стабилизирует луч антенны. Для

этого он принимает информацию по углам крена и тангажа от ИНС.

Чтобы ускорить обзор пилот может с пульта управления уменьшить

диапазон сканирования до ±45°. Также он может задавать угол наклона

антенны в пределах ±15° градусов от горизонтальной оси ЛА. Это позволяет

отстроиться от помех и повысить четкость изображения, рассматривать

вертикальную структуру облачности, а при наклоне антенны вниз, к земле –использовать МНРЛС для обзора рельефа земной поверхности в целях навигации. При высоте полета 12000 м МНРЛС позволяет обнаружить грозовые образования и города на расстоянии до 550 км.

1.3. Радиосвязные системы(РСС)

Радиосвязные системы предназначены для:

- двустороннего обмена информацией между экипажем ЛА и наземными

радиостанциями;

- двустороннего обмена информацией между экипажем ЛА и другими ЛА;

- для внутренней связи между членами экипажа;

- для связи между экипажем и пассажирами.

В обязательный минимум радиосвязного оборудования вертолётов входят:

радиостанция СВЧ-связи;

радиостанция ВЧ-связи;

радиостанция для аварийной связи.

Радиостанция СВЧ-связи предназначена для оперативной связи в

пределах прямой радиовидимости (до 350 км). Она работает в диапазоне

118-137,975 МГц, шаг частоты настройки 25 кГц. В случае если на ЛА устанавливают 2 комплекта аппаратуры – один основной, другой резервный. Соответственно имеется две антенны, одна – верхнего

расположения (на нее работает основной комплект), другая – нижнего

расположения (на нее работает второй комплект).

Радиостанция ВЧ-связи (рис.1.6) предназначена для дальней связи на

расстояниях до 3000 км. Диапазон частот ВЧ-связи 2-30 МГц, шаг настройки

1000 Гц (28000 каналов). На ЛА устанавливают 1 или 2 комплекта аппаратуры.

Портативная радиостанция для аварийной связи и подачи сигналов

бедствия работает на частотах 121,5 и 243 МГц.

В приполярных и полярных районах нужна еще радиостанция

диапазона 325-530 кГц.

Выбор радиостанции для связи и настройка ее частоты на современных

ЛА производится при помощи того же многофункционального пульта

управления, который используется для настройки радионавигационных систем. Для этого в приемопередатчиках предусматривается прием стандартного цифрового последовательного кода, которым передается частота настройки от МФПУ.

На многих современных ЛА устанавливается станция спутниковой

связи.

Спутники связи логично дополняют орбитальные группировки

глобальных навигационных систем, позволяя значительно улучшить

характеристики последних за счет использования систем регионального

увеличения RAS (Regional Augmentation System). По широкополосному каналу этой системы осуществляется ретрансляция сигналов наземных станций СНС.

При этом основное назначение спутниково