Условные обозначения

АП - антенный переключатель

АПОИ - аппаратура первичной обработки информации

АС ОВД - автоматизированная система управления воздушным движением

АЦП - аналого-цифровой преобразователь

ВПП – взлетно - посадочная полоса

ВРЛ - вторичный радиолокатор

ГА - гражданская авиация

ДНА - диаграмма направленности антенны

ВС - летательные аппараты, под которыми подразумеваются самолеты и вертолеты гражданской авиации

МРЛ - метеорологический радиолокатор

ОРЛ-А - обзорный радиолокатор аэродромный

ОРЛ-АУ - обзорный радиолокатор аэроузловой

ОРЛ-Т - обзорный радиолокатор трассовый

Л ОЛП - радиолокатор обзора летного поля

РЛК - радиолокационный комплекс

РЛП - радиолокационная позиция

РЛС - радиолокационная станция

РП - радиолокатор посадочный

СВРЛ - система вторичной радиолокации

ОВД - организация воздушного движения

УПЧ - усилитель промежуточной частоты

ЭПР - эффективная площадь рассеяния цели

АПЧ - автоматическая подстройка частоты

БМ - балансный модулятор

ВАРУ - временная автоматическая регулировка усиления

ВС - воздушное судно

РЧГ - радиочастотная головка

СВЧ - сверхвысокая частота

УПЧ - усилитель промежуточной частоты

ЛОВ - лампа обратной волны

СИ - сложение импульсов

УНЧ - усилитель низкой частоты

Д - дискриминатор

ВИ - вычитание импульсов

ТУ- транзисторный усилитель

ГК - генератор кварцевый

ГОЧ - генератор опорной частоты

УНН - устройство набора номера

ФИ- формирователь импульсов

УПС- устройство переключения связей

ДИСС - доплеровский измеритель скорости и сноса самолета

ЧМ - частотная модуляция

ИП - источник питания

ЭДС - электродвижущая сила

ЛВД - блок логики выдачи данных

ЭЛТ - электронно-лучевая трубка

Глава 1. Первичные радиолокационные станции обзора воздушного пространства

1. Общая характеристика первичных рлс

В современных АС ОВД нашей страны применяются первичные РЛС третьего поколения, которые по основным тактическим и эксплуатационным характеристикам не уступают лучшим образцам зарубежной радиолокационной техники. Переоснащение предприятий ГА занимает обычно длительный период, поэтому в настоящее время наряду с современными РЛС применяются РЛС второго и даже первого поколений. Первичные РЛС различных поколений отличаются:

• элементной базой,

• способами обработки радиолокационных сигналов,

• защиты РЛС от помех.

Первичные РЛС первого поколения в гражданской авиации нашей страны начали широко применяться с середины 60-х годов. К ним относятся:

• трассовые типа П-35,

• аэродромные РЛС типа «Экран».

Эти радиолокаторы полностью построены на электровакуумных приборах с применением навесных элементов и объемного монтажа. Дальность действия таких РЛС обеспечивается, главным образом, за счет большой мощности зондирующего сигнала (до 4 МВт в импульсе) при сравнительно невысокой чувствительности приемника (не более -120 дБ/МВт). Применяется классический способ обработки принятого радиолокационного сигнала:

- последетекторное аналоговое накопление с помощью электронно-лучевой трубки.

Для РЛС первого поколения характерно использование аналоговых устройств и систем защиты от помех.

К ним относятся:

• мгновенная автоматическая регулировка усиления (МАРУ) в сочетании с цепью малой постоянной времени (МПВ);

• система селекции движущихся целей с применением ультразвуковой линии задержки или потенциалоскопа;

• устройство защиты от несинхронных помех с применением потенциалоскопа;

• устройство изменения линейной поляризации излучаемых колебаний на круговую для борьбы с помехами от метеообразований.

Среди трассовых РЛС первого поколения РЛС П-35М имеет встроенный вторичный радиолокационный канал. Кроме того, в этой РЛС используется МАРУ и МПВ, система СДЦ на потенциалоскопе, блок защиты от несинхронных помех и устройство круговой поляризации.

Аэродромная РЛС «Экран-3» имеет встроенный, вторичный радиолокационный канал и обеспечивает сопряжение с аппаратурой отображения совмещенной радиолокационной информации (первичной и вторичной) «Знак». В этой РЛС используется система СДЦ на ультразвуковых линиях задержки.

Аналоговая техника обработки сигналов и защиты РЛС от помех не обеспечивает высокое качество радиолокационной информации, получаемой от первичных РЛС первого поколения.

В частности, аналоговые системы СДЦ характеризуются:

• невысоким коэффициентом подавления помех от местных предметов (15 -20дБ),

• невысоким коэффициентом подпомеховой видимости - (10 -15 дБ),

• громоздкостью оборудования и нестабильностью в работе.

Поэтому РЛС первого поколения применяют в зонах с малой интенсивностью воздушного движения. Для использования в качестве источников радиолокационной информации в АС ОВД эти радиолокаторы непригодны.

Первичные РЛС второго поколения начали применяться в конце 60-х и начале 70-х годов. Повышение требований к источникам радиолокационной информации системы ОВД привело к тому, что радиолокаторы этого поколения превратились в сложные многорежимные и многоканальные радиолокационные комплексы (РЛК), Радиолокационный комплекс второго поколения состоит из:

первичной РЛС со встроенным вторичным радиолокационным каналом,

аппаратуры первичной обработки информации (АПОИ).

Ко второму поколению относятся трассовые РЛК «Скала» и аэродромные РЛК «Иртыш». В этих комплексах наряду с электровакуумными приборами начали широко применяться :

• твердотельные элементы,

• модули и микромодули в сочетании с монтажом на основе печатных плат.

Основной схемой построения первичного канала РЛК стала двухканальная с разносом частот, которая позволила повысить показатели надежности и улучшить характеристики обнаружения по сравнению с РЛС первого поколения.

В РЛС второго поколения начали применяться более совершенные средства защиты от помех:

• устройство обработки принимаемого сигнала с логарифмической амплитудной характеристикой,

• схема с малой постоянной времени (устройство ЛОГ-МПВ-АнтиЛОГ), которое обеспечивает селекцию полезного импульсного сигнала по длительности и сжатие его динамического диапазона,

• цифровая система СДЦ, обеспечивающая коэффициент подавления помех от местных предметов примерно 35 - 40 дБ и коэффициент подпомеховой видимости 23 -26 дБ,

• антенная система с двухлучевой диаграммой направленности в вертикальной плоскости «на прием» и высоким коэффициентом усиления по каждому лучу, которая способствует повышению качества выделения полезного сигнала на фоне помех от местных предметов,

• устройство защиты от несинхронных помех на основе аналогового накопителя импульсных сигналов,

• устройство для плавной регулировки коэффициента эллиптичности поляризации излучаемых радиоволн при переходе от линейной поляризации к круговой, с помощью которого может быть обеспечено подавление помех от метеообразований на 15 -18 дБ.

Опыт эксплуатации РЛС и РЛК второго поколения показал, что в целом они недостаточно полно удовлетворяют требованиям АС ОВД. В частности, к их существенным недостаткам относится:

• ограниченное применение в аппаратуре современных средств цифровой обработки сигналов,

• малый динамический диапазон приемного тракта и др.

Данные РЛС и РЛК используются в настоящее время в неавтоматизированных и автоматизированных системах ОВД.

Первичные РЛС и РЛК третьего поколения начали использоваться в гражданской авиации нашей страны как основные источники радиолокационной информации АС ОВД с 1979 г.

Главным требованием, которое определяет особенности РЛС и РЛК третьего поколения, является обеспечение стабильного уровня ложных тревог на выходе РЛС. Это требование выполняется: благодаря адаптивным свойствам первичных РЛС третьего поколения. В адаптивных РЛС осуществляются:

• анализ в реальном масштабе времени помеховой обстановки,

• автоматическое управление режимом работы РЛС (переключение или изменение параметров устройств защиты от помех, изменение способа обработки принимаемого сигнала и т. п.).

С этой целью вся зона обзора РЛС разбивается на ячейки, для каждой из которых в результате анализа за один или несколько периодов обзора принимается отдельное решение о текущем уровне помех. Адаптация РЛС к изменениям помеховой обстановки обеспечивает стабилизацию уровня ложных тревог и уменьшает, опасность перегрузки АПОИ и аппаратуры передачи данных в центр ОВД.

Элементной базой РЛС и РЛК третьего поколения являются интегральные микросхемы (электровакуумные приборы применяется только в передающих устройствах). В современных РЛС начинают широко использоваться элементы вычислительной техники и, в частности, микропроцессоры, которые служат основой технической реализации адаптивных радиолокаторов. К другим особенностям РЛС третьего поколения можно отнести:

• применение цифровой системы СДЦ с двумя квадратурными каналами и двойным или тройным вычитанием, обеспечивающей коэффициент подавления помех от местных (предметов до 40 -45 дБ и коэффициент подпомеховой видимости до 28 -32 дБ;

• применение переменного периода повторения зондирующего сигнала для борьбы с помехами от целей, удаленных от РЛС на расстояние, превышающее максимальную дальность действия радиолокатора, и для борьбы со «слепыми» скоростями;

• обеспечение линейной амплитудной характеристики приемного тракта до входа системы СДЦ с динамическим диапазоном по входному сигналу до 90^-110 дБ и динамическим диапазоном системы СДЦ, равным 40^дБ;

• повышение фазовой стабильности генераторных приборов приемопередатчика РЛС и применение истинно когерентного принципа построения РЛС;

• применение автоматического управления положением нижней кромки зоны обзора РЛС в вертикальной плоскости благодаря использованию двулучевой диаграммы направленности антенны «на прием» и формированию взвешенной суммы сигналов верхнего и нижнего лучей.

Таким образом, развитие радиолокационных средств ОВД характеризуется, прежде всего тенденцией непрерывного повышения помехозащищенности первичных РЛС с учетом возможных изменений помеховой обстановки. Кроме того, следует отметить устойчивые тенденции повышения точности и надежности работы современных РЛС:

повышение точности первичных РЛС, обеспечивается в основном благодаря применению более совершенных алгоритмов обработки информации,

повышение надежности РЛС достигается - благодаря широкому использованию интегральных микросхем и значительному повышению надежности механических узлов (антенны, опорно-поворотного устройства и вращающегося перехода),

за счет применения аппаратуры встроенного автоматического контроля параметров РЛС и улучшения показателей ремонтопригодности.

В современных РЛС и РЛК третьего поколения высокий уровень надежности обеспечивается без резервирования антенной системы, включая опорно-поворотное устройство и вращающийся переход. В этих РЛС применяется двухканальная схема построения с двумя приемопередающими каналами, работающими одновременно на разных несущих частотах на общую антенную систему. Помимо увеличения показателей надежности, в этом случае достигается увеличение максимальной дальности действия РЛС примерно на 20%.

В РЛС первого поколения требуемый уровень надежности обеспечивается, как правило, за счет 100%-ного резервирования, т. е. применения в составе одной радиолокационной позиции двух одинаковых РЛС.

В заключение данного раздела необходимо отметить, что на современном этапе развития радиолокационных средств ОВД большое внимание уделяется их эффективному использованию. В связи с этим наряду с АС ОВД, применяемыми в зонах с высокой интенсивностью полетов, все более широкое использование находят системы малой автоматизации процессов ОВД в зонах со средней и низкой интенсивностью полетов. Эти системы обеспечивают непрерывный радиолокационный контроль полетов и позволяют эффективно использовать радиолокационное оборудование с учетом конкретных условий эксплуатации путем его комплексирования. Например, система «Трасса» включает в себя до четырех комплексов средств автоматизации радиолокационной позиции, комплекс средств автоматизации районного центра и обеспечивает автоматизацию процессов съема, обработки, трансляции, объединения и отображения радиолокационной информации в центре ОВД, получаемой от нескольких РЛК.