6.3. Посадочные радиолокационные станции
В гражданской авиации используется ряд типов посадочных радиолокаторов отечественного производства. Широкое распространение получили также посадочные радиолокаторы «Тесла» чехословацкого производства (РП-2Ф, РП-ЗФ). Все типы ПРЛ имеют одинаковый принцип работы и примерно одинаковые характеристики.
Общий для всех посадочных радиолокаторов принцип работы был рассмотрен в предыдущем параграфе. Здесь же будут даны основные отличительные особенности различных типов ПРЛ и количественные значения их характеристик
Зона действия радиолокатора для самолетов с эффективной отражающей поверхностью 15 м2 ограничивается сектором по азимуту 20° и по углу места 7°, а по дальности - расстоянием не менее 17 км от антенны. Для более крупных самолетов дальность действия увеличивается.
Точность по азимуту. Максимально допустимая погрешность определения отклонения от глиссады в горизонтальной плоскости должна быть либо 0,6% расстояния от антенны посадочного радиолокатора плюс 10% величины отклонения, либо 9 м, в зависимости от того, которая из этих величин больше. Радиолокатор должен быть настроен и отрегулирован таким образом, чтобы погрешность в опорной точке ИЛС была минимальной и не превышала 0,3% расстояния от антенны радиолокатора или 4,5 м, в зависимости от того, которая из величин больше.
Точность по углу места. Максимально допустимая ошибка определения отклонения от глиссады в вертикальной плоскости должна составлять 0,4% расстояния от антенны радиолокатора плюс 10% величины отклонения или б м, в зависимости от того, которая из этих величин больше. Аппаратура должна быть настроена и отрегулирована таким образом, чтобы ошибка в опорной точке ИЛС была минимальной и не превышала бы 0,2% расстояния от антенны радиолокатора или 3м, в зависимости от того, которая из этих величин больше.
Точность по дальности Ошибка в определении расстояния не должна превышать 30 м плюс 3% расстояния от опорной точки ИЛС Разрешающая способность по азимуту не должна быть хуже 1,2°; разрешающая способность по углу места не хуже 0,6° и разрешающая способность по дальности не хуже 120 м.
Для обеспечения указанных характеристик посадочные радиолокаторы имеют следующие средние основные технические характеристики. Мощность зондирующих импульсов имеет величину порядка 30-70 кВт. В посадочных радиолокаторах используются импульсы с длительностью в несколько десятых долей микросекунды (0,4-0,6 мкс). Высокая точность измерения угловых координат и разрешающая способность достигаются путем использования остронаправленных антенн. Так, ширина диаграммы направленности антенны курса в горизонтальной плоскости 0,7-1°, а ширина диаграммы направленности антенны глиссады в вертикальной плоскости составляет 0,5-0,7°.
6.3.1. Посадочный радиолокатор прл-7.
Посадочный радиолокатор ПРЛ-7 [2], входящий в радиолокационную систему посадки РСП-7, состоит из следующих устройств: антенн курса и глиссады; приемопередатчика; приемника ответа; аппаратуры СДЦ; индикаторов курса и глиссады и УКВ радиостанции связи.
Оборудование ПРЛ имеет 100-процентный резерв основных блоков и может поставляться в упаковочном или автомобильном варианте.
Блок-схема посадочного радиолокатора ПРЛ-7 аналогична рассмотренной в предыдущем параграфе (см. рис. 6.3). Отличием блок-схемы посадочного радиолокатора ПРЛ-7 является включение в нее некоторых дополнительных устройств, таких, как аппаратура СДЦ и приемник ответа. Аппаратура СДЦ подавляет пассивные помехи, отраженные от гидрометеоров и земной поверхности. Приемник ответа служит для приема сигналов самолетного ответчика, работающего в режиме РСП.
Антенны курса и глиссады посадочного радиолокатора представляют собой параболические антенны, состоящие из отражателя и облучателя. Отражатели выполняются в виде усеченного параболоида вращения с различными размерами по горизонтали и вертикали. Ширина диаграммы направленности антенны курса в горизонтальной плоскости должна быть меньше, чем в вертикальной, поэтому ее горизонтальный размер превышает вертикальный. Антенна глиссады имеет более узкий луч в вертикальной плоскости, и у нее вертикальный размер больше, чем горизонтальный. Посадочные радиолокаторы работают в 3-см диапазоне волн. Для создания в этом диапазоне луча шириной порядка 0,7°хЗ,б° антенны курса и глиссады должны иметь больший размер отражателя около 2 м, а меньший размер - около 40-50 см.
Антенна курса посадочного радиолокатора должна обеспечивать достаточно широкий сектор обзора в вертикальной плоскости, охватывающий малые углы места для того, чтобы осуществлялось наблюдение за самолетами, находящимися под глиссадой. При этом неизбежно часть излучаемой мощности будет попадать на земную поверхность. Это может привести к появлению глубоких интерференционных провалов и ухудшению вследствие этого зоны обзора. Для уменьшения влияния земной поверхности необходимо, чтобы диаграмма направленности курсовой антенны имела бы достаточно большую крутизну фронта, обращенного к земной поверхности. Формирование такой диаграммы направленности происходит следующим образом.
Антенна курса имеет два облучателя (рис. 6.17, а), расположенных на разных высотах. Облучатели с помощью отражателя формируют разные диаграммы направленности в вертикальной плоскости (рис. 6.17, б). Верхний облучатель создает достаточно узкую диаграмму направленности В вертикальной плоскости, максимум которой ориентирован приблизительно в горизонтальном направлении.
Рис. 6.17. Формирование диаграммы направленности антенны курса в вертикальной плоскости: а - параболическая антенна с двумя облучателями, б - диаграммы направленности в вертикальной плоскости
Второй облучатель обеспечивает более широкую диаграмму F2(), но приподнятую над землей. Сигналы, излучаемые этими облучателями, складываются в пространстве и поэтому результирующая диаграмма направленности F() перекрывает нужный сектор в вертикальной плоскости и имеет большую крутизну фронта, обращенного к земной поверхности.
Обе антенны посадочного радиолокатора имеют поляризационную решетку, установленную между облучателем и отражателем. Поляризационные решетки создают волны с круговой поляризацией и ослабляют благодаря этому пассивные помехи, отраженные гидрометеорами.
В комплекте ПРЛ-7 имеются контрольные и выносные индикаторы. Контрольные индикаторы размещаются вместе с приемопередающим оборудованием, а выносные индикаторы устанавливаются на рабочих местах диспетчеров ДПСП. Связь между приемопередающей аппаратурой и выносными индикаторами осуществляется по кабелю.
Индикаторы курса и глиссады конструктивно объединены в одной стойке, при этом индикатор глиссады расположен над индикатором курса. Плоскость экрана индикатора глиссады расположена вертикально, а плоскость экрана индикатора курса наклонена под углом 45°. На передней панели блока индикаторов расположены органы управления индикаторами, приемопередатчиками и антеннами.
Индикаторы курса и глиссады - радиально-секторные с растянутой по углу разверткой (рис. 6.11). Оба индикатора имеют два масштаба развертки - 20 и 60 км. На первом масштабе метки дальности следуют через 1 км (основные) и через 5 км (опорные), а на втором - через 5 км (основные) и 20 км (опорные). Кроме того, на экране индикатора курса создается электронным способом линия положения антенны глиссады, а на экране индикатора глиссады - линия положения антенны курса.
При облете ПРЛ на экран индикатора курса или защитное оргстекло наносят линии оси ВПП, предельных боковых отклонений для различных типов самолетов, контуры характерных местных предметов, метку точки входа в глиссаду, метки ДПРМ, БПРМ, контуры начала ВПП и уголковых отражателей. Дополнительно для повышения точности измерения боковых отклонений на экране индикатора закреплена визирная линейка из оргстекла. Половина ширины линейки соответствует отклонению самолета на 300 м (масштаб 20 км) и на 900 м (масштаб 60 км). На экран индикатора глиссады наносят линии глиссады, нижних и верхних предельных отклонений, контуры характерных местников, метку начала снижения по глиссаде, метки ДПРМ и БПРМ. Для повышения точности измерения отклонений от глиссады имеется прозрачная линейка с нанесенной лийией глиссады. На защитном оргстекле обоих индикаторов нанесен трафаретный треугольник, позволяющий установить правильные секторы обзора антенн.
Радиолокатор имеет несколько режимов работы, которые подразделяются по характеру используемых сигналов и по методу обзора пространства.
В ПРЛ могут использоваться три режима, отличающихся видом сигналов,- пассивный, СДЦ и активный. В пассивном режиме работы отраженные сигналы после усиления приемником детектируются амплитудным детектором и подаются непосредственно на индикаторы. При использовании в таком режиме линейной поляризации сигналов экраны индикаторов засвечиваются отражениями от атмосферных образований, земной поверхности и местных предметов. Отражения от гидрометеоров могут быть подавлены включением круговой поляризации сигналов. В режиме СДЦ отраженные сигналы усиливаются специальным каналом приемника и на промежуточной частоте подаются в аппаратуру СДЦ. В этой аппаратуре сигналы детектируются фазовым (когерентным) детектором и проходят на компенсатор, который подавляет сигналы, отраженные неподвижными объектами. В результате этого в режиме СДЦ с экранов индикаторов устраняются засветки от атмосферных образований и земной поверхности.
В активном режиме радиолокатор работает вместе с самолетными ответчиками типа СОМ-64. При этом передатчик ПРЛ излучает не одиночные зондирующие импульсы, а двухимпульсные кодированные сигналы, которые принимаются приемником самолетного ответчика. Выработанный ответчиком сигнал принимается на посадочном радиолокаторе специальным приемником ответа, связанным с ненаправленной в горизонтальной плоскости антенной дециметрового диапазона. После усиления приемником ответные сигналы подаются на индикаторы и создают отметки самолетов. В активном режиме работы дальность действия ПРЛ возрастает, особенно для небольших самолетов, так как мощность ответного сигнала больше мощности отраженного сигнала.
В посадочном радиолокаторе ПРЛ-7 используется несколько режимов, отличающихся методом обзора пространства,- посадочный, кругового обзора и определения высоты Посадочный режим является основным. В нем осуществляется определение трех координат самолетов - дальности и отклонений от глиссады в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Подробно этот режим был рассмотрен в предыдущем параграфе. В режимe кругового обзора посадочный радиолокатор выполняет функции обзорной РЛС малого радиуса действия. В данном режиме антенна курса вращается в пределах 360°, излучает и принимает сигналы, которые поступают на индикатор курса, используемый в качестве индикатора кругового обзора. Антенна глиссады отключена от передатчика и приемника станции и не функционирует. В режиме определения высоты, наоборот, используется антенна глиссады, которая качается в вертикальной плоскости в секторе 20-30°. Принимаемые сигналы подаются на индикатор глиссады, который используется в этом случае как индикатор высота - дальность. Два последних режима работы посадочного радиолокатора являются вспомогательными.
В более совершенных радиолокаторах на индикаторах курса и глиссады используется нелинейная по дальности радиально-секторная развертка с электронным способом формирования линий курса и глиссады и линий равных отклонений. Диаграммы направленности антенн курса и глиссады расширены до 7,5° в плоскости, перпендикулярной плоскости сканирования. Кроме режимов работы пассивного, СДГ и активного, применяются еще два смешанных: пассивный и СДЦ, пассивный и активный. В совмещенном режиме - пассивный и СДЦ - можно выбирать участки дальностей, в пределах которых действует СДЦ. Благодаря этому на экране индикатора можно сохранить нужные отметки местных предметов, что позволяет диспетчеру контролировать положение самолета относительно этих характерных точек при одновременном подавлении пассивных помех.