3.2. Автоматический радиокомпас

Принцип работы автоматического радиокомпаса. Принцип работы радиокомпаса основан на направленном приеме радиоволн. АРК включает в себя следующие основные составные части:

- поворотную рамочную антенну;

- ненаправленную (шлейфовую) антенну;

- приемник;

- пульт управления;

- указатель курсовых углов.

Разумеется, в состав АРК входят и другие вспомогательные, но необходимые элементы: блок питания, антенный усилитель, коммутационная коробка и т.п.

Плоскость рамочной антенны расположена вертикально и может вращаться вокруг вертикальной оси электродвигателем или вручную (рис. 3.5).

Электромагнитные волны представляют собой синусоидальные колебания, способные наводить в проводниках электродвижущую силу (ЭДС), также меняющуюся по синусоидальному закону. Если радиоволна распространяется перпендикулярно плоскости рамки, то она достигнет обеих вертикальных сторон рамочной антенны одновременно и вызовет в них одинаковые по амплитуде и фазе ЭДС, изменяющиеся по синусоидальному закону. Но в любой момент они будут направлены в противоположные стороны, если смотреть вдоль контура рамки, поэтому электрического тока в этом контуре не возникнет (см. рис. 3.5, а).

Если же радиостанция располагается в направлении, составляющем некоторый острый угол, к плоскости рамки, то радиоволна сначала достигнет одной из вертикальных сторон, и только затем другой (см. рис. 3.5, б). Говоря точнее, фаза радиоволны будет различной в вертикальных сторонах рамки. Возникнет разность потенциалов, которая вызовет протекание тока в рамочной антенне. В любой момент времени разность фаз и амплитуда наводимых ЭДС будет зависеть от направления прихода радиоволн (косинуса угла между плоскостью рамки и направлением на радиостанцию). Следовательно, вращая рамку вокруг вертикальной оси, можно подобрать такое ее положение, чтобы результирующая ЭДС была равна нулю, и тем самым определить направление на радиостанцию. Оно будет совпадать с направлением перпендикуляра к плоскости рамки. Но в какую именно сторону? Ведь перпендикуляр можно провести в двух противоположных направлениях.

Рис. 3.5. Рамочная антенна

Если нарисовать график зависимости ЭДС от угла в полярных координатах, то он будет иметь вид восьмерки. Из него видно, что максимальная по амплитуде ЭДС имеет место, когда направление на РНТ лежит в плоскости рамки – в ту или другую стороны. Но в зависимости от того, в какую именно (вправо или влево на рис. 3.6) фаза ЭДС будет различаться на 180º, в зависимости от того, какой из двух ветвей рамки радиоволна достигла первой. Это условно помечено знаком плюс и минус.

Рис. 3.6. Диаграмма направленности рамочной антенны

Для устранения неопределенности используется ненаправленная антенна, тое есть обычная антенна, в которой фаза индуцируемой ЭДС не зависит от направления прихода радиоволн (обозначено плюсом). Таким образом, сопоставляя фазы в рамочной и ненаправленной антеннах (совпадают они или различаются на 180º), можно однозначно определить направление на радиостанцию и устранить неопределенность.

В упрощенном виде работа АРК выглядит следующим образом (рис. 3.7). Радиоволны принимаются ненаправленной и рамочной антеннами и поступают в приемник. В приемнике (ПРМ) путем сравнения фаз и определения амплитуды ЭДС вырабатывается переменное напряжение, фаза которого зависит от того, с какой стороны находится радиостанция относительно направления нулевого приема. Это напряжение через усилитель подается на электродвигатель (Дв), который поворачивает рамку в нужную сторону до тех пор, пока она не окажется направленной на радиостанцию. Одновременно этот угол поворота передается на указатель, стрелка которого вращается синхронно с рамочной антенной. Таким образом, как бы ни поворачивался самолет, стрелка показывает на шкале направление на радиостанцию. Поэтому радиокомпас и называется автоматическим. А в первых типах радиокомпасов штурману (пилоту) приходилось вручную поворачивать рамку с помощью специальной кремальеры, подбирая направление на радиостанцию по величине тока на специальном индикаторе (амперметре).

Рис. 3.7. Упрощенная схема АРК

Органы управления АРК. Радиокомпас является одним из самых старых радионавигационных средств и за многие десятилетия его применения разработано множество модификаций автоматических радиокомпасов: АРК-5, 9, 11, 15, 22, 25 и других. Они могут отличаться друг от друга внешним видом, элементной базой, конструктивными особенностями, но принцип действия у них одинаков и есть много общего в порядке их использования. Рассмотрим те органы управления, которые, как правило, имеются у каждого АРК.

Основными частями АРК, с которыми приходится иметь дело пилоту, являются пульт управления и указатель курсовых углов. Разновидности указателей будут рассмотрены позже.

На пульте управления практически любого АРК, как правило, имеются следующие основные органы управления (рис. 3.8 и 3.9):

- Переключатель режимов с положениями: «Выкл», «Компас», «Антенна», «Рамка». Следует отметить, что в АРК-11 имеется два режима «Компас»:- «Компас-I», «Компас-II».

- Рукоятки установки частоты.

- Нажимной переключатель «Рамка Л – П».

-

Рис. 3.8. Пульт управления АРК-15

Рис. 3.9. Пульт управления АРК-9

На некоторых типах АРК могут быть также:

- Переключатель «Шир-Узк» (полоса пропускания частот).

- Переключатель «ТЛГ-ТЛФ» (модуляция).

- Переключатель управления с одного пульта управления на другой.

Часто на ВС установлено два комплекта пультов управления АРК, например, у левого и правого пилотов. Нажав кнопку переключателя, любой из пилотов может взять управление радиокомпасом «на себя»

- Переключатель полукомплектов (каналов) АРК. Присутствует в случае, когда с одного пульта можно настроить две радиостанции (как в АРК-15 и АРК-9 на рис. 3.8. и 3.9).

-Рукоятки плавной подстройки частоты (не во всех типах АРК).

Некоторые типы АРК (например, АРК-9, см. рис.3.9) имеют так называемый «индикатор», который является просто миллиамперметром и используется для более точной настройки.

Режимы работы радиокомпаса. Рассмотрим режимы работы радиокомпаса (в скобках даны английские названия).

Режим «Компас» («ADF») является основным, в этом режиме работают как рамочная, так и ненаправленная антенны. Происходит определение направления на радиостанцию, которое отображается на указателе.

Режим «Антенна» («Antenna») предназначен для настройки АРК на частоту радиостанции. В этом режиме работает только ненаправленная антенна, следовательно, направление на радиостанцию не определяется. АРК работает как обычный приемник.

Режим «Рамка» («Loop») может быть использован для определения направления на радиостанцию «вручную». Работает только рамочная антенна, которую пилот может вращать с помощью переключателя «Рамка Л-П» (влево, вправо). Необходимо подобрать такое ее положение, которое соответствует минимуму слышимости сигнала.

В некоторых типах радиокомпасов (например, АРК-11) имеется режим «Компас-II» (в этом случае обычный режим «Компас» обозначен «Компас-I»). Этот режим используется в условиях электростатических помех. Вместо ненаправленной антенны используется дополнительная рамочная антенна, плоскость которой перпендикулярна основной рамке. В этом режиме АРК работает как и в режиме «Компас», но следует помнить, что возможна ошибка в определении курсового угла ровно в 180º.

Порядок настройки радиокомпаса. Порядок настройки АРК заключается в следующем.

1. Определить по карте или Сборнику аэронавигационной информации частоту и позывной радиостанции, на которую необходимо настроиться.

2. Переключить управление АРК на «свой» пульт нажатием кнопки управления.

3. Переключатель каналов (при его наличии) установить в положение 1 или 2 в зависимости от того, какой из двух АРК будет настраиваться.

4. Установить режим «Антенна»

5. Установить частоту радиостанции.

6. Прослушать позывные и убедиться в их правильности.,

7. При наличии ручки плавной настройки подобрать положение наилучшей слышимости. Если имеется индикатор, то следует руководствоваться не слышимостью, а подобрать такое положение, при котором стрелка индикатора (миллиамперметра) больше всего отклоняется вправо.

8. Установить режим «Компас». При этом стрелка указателя курсовых углов покажет направление на радиостанцию относительно продольной оси ВС. Необходимо убедиться, что стрелка показывает примерно в ту сторону, в которой находится радиостанция. Ведь пилот обычно знает, где находится настраиваемая радиостанция (впереди, сзади, слева или справа).

9. Переключателем «Рамка Л-П» отвести стрелку радиокомпаса влево или вправо примерно на 90º и, отпустив, переключатель., убедиться, что стрелка возвращается в прежнее положение. Действительно, ведь могло оказаться, что радиостанция вовсе и не настроена, а стрелка направлена в произвольном направлении, которое случайно совпало с направлением на радиостанцию. Возврат стрелки к прежнему положению подтверждает факт ее настройки.

Несоблюдение правил настройки АРК может привести к тому, что по ошибке окажется настроенной не та радиостанция, которая нужно, или не настроена вовсе. Это может привести к уклонению от маршрута и потере ориентировки.