Лекция №4 - (2 часа)
Раздел 2. Метеонавигационный радиолокатор
Тема 2.1. Технические требования к радиолокационным станциям (рлс)
Цель занятия: Дать понятие о назначении и решаемых задачах, основных технических данных радиолокационной станции «Гроза-154».
Задачи: Рассмотреть назначение, решаемые задачи итехнические требования к радиолокационным станциям воздушных судов.
Панорамный радиолокатор "гроза - 154" назначение, комплект и структурная схема
НАЗНАЧЕНИЕ:ПРЛ "Гроза" представляет собой метеорологический радиолокатор, предназначенный для обнаружения гидрометеообразований (грозовых зон,мощнокучевой облачности) опасных для полета самолета, а также для наблюдения на экране ЭЛТ радиолокационного изображения местности, лежащей перед самолетом.
ТЕХ. ОПИСАНИЕ:
Радиолокационная станция «Гроза» представляет собой импульсный радиолокатор со сканирующей в азимутальной плоскости антенной и индикатором "азимут-дальность".
Она работает по принципу излучения мощных радиочастотных импульсов в узком секторе пространства, приема и усиления, отраженных от наземных или воздушных объектов сигналов и их яркостной индикации на электронно-лучевой трубке с длительным послесвечением.
Объекты, отраженные сигналы от которых принимает радиолокатор, могут быть различными -плоскостные, объемные или сосредоточенные ("точечные"), обеспечивающие достаточно сильное диффузное отражение радиосигналов трехсантиметрового диапазона длин волн. К ним, в частности, относятся незастроенные участки земной поверхности, застроенные участки (мелкие, средние и крупные населенные пункты), гидрометеообразования, характеризующиеся достаточно большими диаметрами водяных капель, удерживаемых восходящими потоками воздуха (зоны грозовой деятельности, мощнокучевая облачность), мосты, плотины, отдельные крупные строения и т.д.
От величины эффективной отражающей поверхности (или объема) объекта зависит максимальная дальность его обнаружения радиолокатором.
Принцип действия радиолокатора "Гроза" при измерении угла сноса самолета основан на том, что отраженный от земной поверхности сигнал модулирован по частоте спектром допплеровских частот, обусловленных перемещением радиолокатора по отношению к отражающей поверхности. Размеры и форма спектра зависят, в частности, от размеров и формы диаграммы направленности радиолокатора.
Так как при измерении угла сноса отраженные сигналы с несколько отличными друг от друга частотами существуют одновременно, возникает побочная амплитудная модуляция принимаемого радиолокатором совокупного сигнала спектром так называемых вторичных допплеровских частот. При совпадении проекции оси диаграммы направленности с линией пути самолета частота этой модуляции будет минимальной и близкой к нулю.
Совмещение диаграммы с линией пути достигается в радиолокаторе с помощью ручного управления движением антенны по азимуту, а положение антенны, при котором частота модуляции минимальна, определяется наблюдением линии развертки на основном индикаторе РЛС.
С помощью изображения можно решать следующие навигационные задачи:
Определять координаты радиолокационных ориентиров (курсовой угол и дальность) и по ним судить о месте нахождения самолета;
Предупреждать столкновение с другими самолетами и горными вершинами;
Определять грозовые зоны, опасные для полета самолета;
Совершать полет по радиолокационным ориентирам как по приводным радиостанциям;
Обнаруживать аэродром посадки и определять направление взлетно-посадочной полосы;
Определять угол сноса и путевую скорость самолета.
КОМПЛЕКТ - ПРЛ "Гроза" - унифицированная конструкция. В различных вариантах комплектации он устанавливается на разных типах самолетов. Поэтому отличаются и его отдельные характеристики. Однако в том или ином варианте комплектации обязательно предусмотрены блоки (рис. 2.1):
Антенна, имеющая заводскую маркировку Гр1,
Приемопередатчик - Гр2,
Индикатор - Гр4 с пультом управления,
Блок стабилизации и управления антенной - Гр7,
Волноводный тракт Гр32.
В период эксплуатации схемные и конструктивные решения станции совершенствуются. Наиболее значительные модификации блоков отражаются в их маркировке дополнительными буквами и цифрами.
Блок Гр1Б - антенный блок, служащий для излучения в просматриваемое пространство импульсных СВЧ-колебаний 3-сантиметрового диапазона длины волн и приема отраженных сигналов.
Кроме антенны, содержит двигатели вращения антенны по азимуту и наклону, вращающий трансформатор импульсный (ВТИ) канала развертки, вращающие трансформаторы схемы стабилизации положения антенны (ВТО и ВТР), а также элементы схемы коммутации диаграммы направленности антенны.
Блок Гр2Б - приемопередающий блок, осуществляющий генерацию мощных СВЧ-импульсов, усиление принятых отраженных сигналов и питание остальных узлов и блоков радиолокатора стабилизированными выпрямленными напряжениями и переменным напряжением 40В 3000Гц.
Содержит узлы: передающего тракта в составе модулятора, магнетрона, антенного переключателя;приемного тракта в составе смесителя, предварительного усилителя промежуточной частоты (ПУПЧ), усилителя промежуточной частоты (УПЧ), схемы временной автоматической регулировки усиления (ВАРУ), гетеродина с системой автоматической подстройки частоты (АПЧ), а также узлов питания и схемы задержки включения передатчика.
Второй (дублирующий) приемопередающий блок, являющийся горячим резервом первого блока и в случае выхода его из строя полностью выполняющий все его функции.
Блок Гр4Н - основной индикаторный блок с пультом, осуществляющий синхронизацию работы станции, усиление видеосигналов, их развертывание и индикацию, а также управление всей работой радиолокатора.
Включает в себя: видеоусилитель приемника, электронно-лучевую трубку, схему синхронизации и меток, элементы схемы развертки, узлы электропитания и пульт управления.
Блок Гр7Б - блок стабилизации и управления, служащий для стабилизации зоны обзора радиолокатора в пространстве при кренах и тангаже самолета; также служит для размещения узлов и элементов схемы управления антенной.
Блок Гр32 - волноводный тракт. Он предназначен для связи высокочастотного выхода передатчика с антенной.
Блок – ГР – 47 - Волноводный коммутатор осуществляет подключение к антенне волноводного выхода второго (исправного) блока при выходе первого из строя.
Блок ГР – 35 – эквивалент второго индикатора, состоящий из эквивалентов второй отклоняющей системы.
Блок ГР – 17 - коммутационная коробка (при наличии второго приемопередатчика), обеспечивающая подключение к станции всех электрических цепей второго (исправного) блока при выходе первого из строя.
Все блоки, за исключением антенного, размещены в герметичной части самолета. Антенный блок и часть волноводного тракта находятся в негерметичном носовом радиопрозрачном обтекателе. Блоки 2Б и 7Б установлены на общей монтажной раме 34-Ж, размещенной в герметизированном отсеке под полом.
Рядом с монтажной рамой размещены коммутационная коробка (блок 17), на ней эквивалент второго индикатора (блок 35). Слева от рамы 34-Ж размещен контрольный разъем и волноводный фланец для подключения пульта контроля работоспособности радиолокатора.
Индикатор радиолокатора (блок 4Н) размещен в средней части на раме 33-Е.
При ночных полетах освещение надписей на пульте индикатора осуществляется заливающим светом от самолетных светильников, размещенных вдоль верхней части приборной доски.
Кроме перечисленных блоков, в состав радиолокатора входит раздвижной тубус и легкосъемный светозащитный козырек. Тубус, установленный на индикаторе, повышает контрастность изображения на экране при его наблюдении в условиях мешающего дневного освещения.
Для обеспечения нормального теплового режима приемопередатчиков в них подаетсяохлаждающий воздух от специального мотора-вентилятора, не входящего в состав радиолокатора. Электропитание радиолокатора на самолете осуществляется от трехфазной сети переменного тока с линейным напряжением 200В и частотой 400 Гц, трехфазной сети переменного тока с линейным напряжением 36В и частотой 400Гц и от бортовой сети переменного тока с напряжением 27В. При этом ток, потребляемый радиолокатором, составляет:
от сети 200В 400Гц:
по первой фазе - не более 2,0 А;
по второй фазе - не более 0,5 А;
по третьей фазе - не более 2,5 А.
от сети 36В 400Гц:
по первой фазе - не более 0,35 А;
по второй фазе - не более 0,10 А;
по третьей фазе - не более 0,35 А.
от сети 27 В - не более 3 А.
Для защиты электросетей самолета от коротких замыканий в сеть 27В включен АЗС на 5 А ("РЛС - OTKJI."), а в сеть 200В 400Гц и 36В 400Гц - плавкие предохранители .
Включение радиолокатора "Гроза 154" осуществляется включением АЗС "РЛС - ОТКЛ." щитка электропитания и последующим нажатием клавиши "РЛС" индикаторного блока.
Радиолокатор сопряжен по каналам крена и тангажа с самолетнойгировертикалью МГВ. Переключатель "РЕЗЕРВ.СТАБ." аварийного отключения радиолокатора от гиродатчика и переключатель включения резервного передатчика размещены на верхнем электрощитке летчиков.
Общая масса радиолокатора "Гроза 154" с монтажными рамами, но без соединительных волноводов составляет не более 48 кг, а суммарная масса его блоков не превышает 45 кг.
Цепи электропитания бортовой сети постоянного и переменного напряжений соединяются с PЛC через распределительный щит самолета. Сигнал стабилизации положения антенны в плоскости горизонта подается в РЛС от гироскопического прибора (например, МГВ). Для контроля работоспособности станции применяется переносной прибор Гр 11.
При отсутствии в комплекте второго индикаторного блока предусмотрено включение вместо его отклоняющей системы эквивалента Гр35.