2.8. Системы наземного базирования: дальномерное оборудование

Работа дальномерных радионавигационных систем основана на использовании двух главных свойств радиоволн: прямолинейности их распространения и постоянной скорости распространения.

В настоящее время для целей воздушной навигации широко применяется дальномерное оборудование (DME – Distance Measuring Equipment). Оно состоит из наземных ответчиков и бортовых запросчиков. Каждый ответчик состоит из приемного устройства, предназначенного для приема сигналов запроса, и передающего устройства – для посылки сигналов ответа на борт воздушного судна.

Приемник работает в диапазоне частот 1025 – 1150 МГц на 126 фиксированных частотах. Передатчик работает в диапазоне частот 962 – 1213 МГц на 252 фиксированных частотах.

В качестве основы измерение расстояний DME применяет метод измерения прошедшего с какого-то определенного момента времени, Система DME состоит из запросчика, располагаемого на борту воздушного судна и ответчика, располагаемого на наземной станции. Через заранее установленные интервалы запросчик передает закодированные импульсы на частоте, близкой к 1000 МГц.

Когда импульс достигает расположенного на земле ответчика DME, он инициирует выдачу последним закодированного ответа, передаваемого на другой частоте. Когда запросчик получает этот ответный импульс происходит электронное измерение времени, прошедшего в течении движения импульса. Это время представляет собой временный интервал, прошедший от момента выхода сигнала - запроса до момента получения сигнала - ответа на этот запрос. Время, необходимое для прохождения сигналом одной морской мили, равняется примерно 12,36 микросекунд. Бортовое оборудование DME измеряет время между выдачей запросчиком запроса и получением им ответа. Это время делится затем на 12,36 микросекунд и в результате получается расстояние между воздушным судном и наземной станцией. Эта расстояние известно как линия визирования или наклонная дальность до маяка.

Технические характеристики DME

Дальность действия	- до 370 км (система прямой видимостиі);
Точность определения дальности до маяка (2σ)	- 370 м или 0,25% от дальности;
Диапазон используемых частот	- 960 – 1215 МГц;
Число каналов	- 252 частотно-кодовых каналов;
Наземный радиомаяк	- DME ответчик;
Бортовое оборудование	- DME запросчик;
Пропускная способность	- до 100 воздушных судов (до 200 для новых модификаций маяков).

2.9. Системы наземного базирования: комбинированные угломерно-

дальномерные радионавигационные системы VOR/DME, TACAN

Угломерно-дальномерные радионавигационные системы предназначены для определения места воздушного судна при помощи только одной радионавигационной точки. Данные системы имеют угломерный канал для определения азимута воздушного судна относительно радионавигационной точки, дальномерный канал для определения расстояния до радионавигационной точки и позволяют получить текущее место воздушного судна. В гражданской авиации многие годы используется угломерно-дальномерная радионавигационная система ближней навигации VOR/DME, состоящая из всенаправленного радиомаяка VOR и ответчика DME, установленных в одной радионавигационной точке.

Система VOR/DME имеет ряд недостатков, которые делают ее использование невозможным при определенных условиях. Обычный передатчик VOR довольно велик по размерам и требует наличие вокруг себя обширной, свободной от препятствий зоны для сведения к минимуму количества нежелательных отражений (для установки VOR необходима ровная площадка радиусом ≥ 300 м свободная от местных предметов или растительности). Кроме того, поскольку все бортовые запросчики DME работают на одной и той же частоте, наземная станция DME может оказаться под воздействием слишком большого количества запросов, производимых одновременно. Если это действительно имеет место, то сигналы запросчиков могут искажать друг друга и бортовые индикаторы DME могут показать неточное удаление.

Теперь рассмотрим возникновение радионавигационной системы TACAN, являющейся разработкой Министерства обороны США. После тщательно изучения гражданской системы VOR/DME Министерство обороны США решило создать свою собственную, альтернативную систему аэронавигации, известную под названием тактической азимутально-дальномерной системы (TACAN – Tactical Air Navigation). TACAN - это основанная на полярных координатах система аэронавигации, выдающая пилотам информацию относительно как пеленгов, так и расстояний с помощью единого, располагаемого на земле, передатчика. Наземное оборудование TACAN работает в диапазоне VHF от 960 до 1215 МГц на 252 фиксированных частотах с “шагом” сетки частот в 1 МГц. Из них 126 частот диапазона используются для запроса дальности с борта воздушного судна, а остальные 126 – для посылки ответных сигналов с Земли.

Рис. 24. Общий вид мобильной станции TACAN.

При работе бортовое оборудование TACAN (запросчик) передает закодированный сигнал на наземную станцию TACAN (ответчик). Получив сигнал запросчика, ответчик передает закодированный соответствующим образом ответ. Бортовой запросчик измеряет пройденное время и высчитывает удаление воздушного судна от передатчика TACAN. (Это делается таким же способом, как и гражданское оборудование DME). Бортовой запросчик декодирует ответ и определяет азимут относительно наземной станции TACAN. Бортовой индикатор, подобный индикатору гражданской системы VOR/DME, выдает пилоту информацию по пеленгу и удалению.

В то время как военные разрабатывали TACAN, гражданская авиационная администрация (CAA – Civil Aviation Administration) разрабатывала и внедряла в эксплуатацию гражданскую систему VOR/DME, что означало параллельную разработку, эксплуатацию и обслуживание двух отдельных аэронавигационных систем, которые выдавали пилотам одинаковую аэронавигационную информацию. САА США рекомендовала принятие VOR/DME в качестве стандартной гражданской системы аэронавигации поскольку было уже начато ее введение в эксплуатацию и приемники VOR/DME можно было легко достать по ценам более низким, чем оборудование TACAN. Кроме того, гражданские авиационные власти США считали, что система VOR/DME является более гибкой, так как оборудование VOR и оборудование DME можно было приобрести отдельно.

Министерство обороны США, однако, считало, что TACAN более подходит характеру проведения военных операций благодаря меньшим размерам и большей транспортабельности этого оборудования. После длившихся годами переговоров САА и Министерство обороны договорились о том, что гражданским воздушным судам будет позволено пользоваться наземными ответчиками TACAN для получения информации по удалению, в то время как азимутальная информация должна все еще будет получаться от наземных станций VOR. Военные самолеты, однако, будут оснащаться исключительно оборудованием TACAN и получать, таким образом, информацию как по азимуту, так и по удалению только от этого оборудования.

Военные и САА договорились размещать наземное оборудование VOR и TACAN совместно, используя общие наземные сооружения. Такое совмещенное средство аэронавигации получило наименование VORTAC.

Система VORTAC была избрана США в качестве новой стандартной общенациональной системы маршрутной аэронавигации, обеспечивающей как гражданские, так и военные самолеты азимутальной и дальномерной информацией. Частоты TACAN сочетались с соответственными частотами VOR для обеспечения работы пилота. Чтобы воспользоваться TACAN гражданским пилотам было достаточно набрать соответствующую частоту VOR и запросчик DME автоматически настраивался на нужную частоту TACAN. Военные пилоты, пользовавшиеся TACAN набирали номер соответствующего канала и их приемники автоматически настраивались на нужную частоту.

Вскоре большинство станций VOR в США оказались совмещенными с наземным оборудованием TACAN и стали станциями VORTAC.