книги из ГПНТБ / Учебник механика военно-воздушных сил. Радиооборудование самолетов

вательно, на управляющей обмотке напряжение «бу равно нулю. Появление напряжения рассогласования приводит к уменьшению сопротивления рабочих обмо­ ток одного из дросселей, что ведет к нарушению ба­ ланса моста, т. е. появлению напряжения между точ­ ками А и Б. Следовательно, на управляющей обмотке двигателя УО появится напряжение Ыбу, что приведет к вращению двигателя поворота рамки. Изменение фазы напряжения рассогласования на 180° приведет к уменьшению сопротивления рабочих обмоток уже другого дросселя. При этом фаза между точками А и Б, а следовательно, и на управляющей обмотке дви­ гателя Ыбу изменится на 180°. В этом случае двигатель поворота рамки начинает вращаться в противополож­ ную сторону. Известно, что пеленг рамки на пеленгуе­ мый передатчик не однозначен, так как имеются два минимума приема, сдвинутые относительно друг друга на 180°. При автоматической пеленгации эта двойствен­ ность пеленга устраняется, так как только в одном на­ правлении (в направлении 0°) будет устойчивое поло­ жение рамки.

Таким образом, радиокомпас представляет автома­ тическую следящую систему, которая автоматически поддерживает рамку в направлении нулевого приема при однозначном его значении.

Положение рамки относительно оси самолета пере­ дается на стрелочный указатель курсового угла радио­ станции. Для этого ось сельсин-датчика соединена с осью рамки, а сельсин-приемники используются как индикаторы в кабине летчика и штурмана. (Принципы работы сельсин-датчика и сельсин-приемника рассмат­ риваются в курсе электрооборудования самолетов.)

Приходящие от пеленгуемой радиостанции радио­ волны возбуждают в металлических частях самолета

радиокомпас определяет направление прихода радио­ волн, то это явление приводит к ошибке пеленгования (радиодевиация). Для уменьшения ошибки, обусловлен­ ной радиодевиацией, между осью рамки и осью сель­ син-датчика включается механический компенсатор радиодевиации, который создает дополнительное угло­

310

вое перемещение оси сельсйн-датчика относительно рамки на величину, определяемую экспериментально. Радиодевиация зависит от направления прихода радио­ волн, поэтому устранять радиодевиацию следует по всем направлениям.

§ 3. РАДИОМАЯКИ

Радиомаяками называются наземные передающие устройства, позволяющие определить местонахождение самолета путем пеленга радиомаяка при известных его координатах и производить расчет и посадку само­ летов.

По назначению радиомаяки подразделяются на маркерные, зональные и всенаправленные (пеленговые).

1. МАРКЕРНЫЕ РАДИОМАЯКИ

Маркерные радиомаяки предназначены для обозна­ чения контрольных пунктов при заходе самолетов на посадку. Характеристика направленности антенной си­ стемы их имеет «факельную» форму, т. е. максимум ха­ рактеристики направлен вертикально вверх. Причем узкую стррону характеристики направленности антенна имеет вдоль линии посадочной полосы и широкую — по­ перек нее. Момент пролета самолета через пункт, где установлен маркерный радиомаяк, определяется по сиг­ налам радиомаяка, принимаемым на самолете с по­ мощью маркерного радиоприемника. Сигналы, излучае­ мые маркерным радиомаяком для повышения помехо­ устойчивости, модулируются низкой частотой. Для опо­ знавания радиомаяка работа его ведется в режиме из­ лучения определенной последовательности точек и тире.

2. ЗОНАЛЬНЫЕ РАДИОМАЯКИ

Зональные радиомаяки разделяются на курсовые и глиесадные.

Курсовые радиомаяки применяются для указания экипажу снижающегося самолета вертикальной плоско­

311

сти посадочного курса, которая совпадает с осью взлет­ но-посадочной полосы. Для этого используется зависи­ мость коэффициента глубины амплитудной модуляции принимаемого сигнала от направления на радиомаяк. Положение самолета относительно плоскости курса в системе, состоящей из такого радиомаяка и бортового радиоприемника, определяется в результате сравнения на самолете двух синусоидальных сигналов низкой частоты (FM, Fn). Амплитуда и фаза одного из этих сигналов, называемого «постоянной фазой» (Fn), не за­ висят от положения самолета, а амплитуда и фаза вто­ рого сигнала, называемого «переменной фазой» (FM), зависят от положения самолета относительно плоскости посадочного курса. Первый сигнал выполняет роль опор­ ного сигнала. Когда самолет находится точно в плоско­ сти посадочного курса, сигнал «переменной фазы» отсут­ ствует. При отклонении самолета в какую-либо сторону от плоскости посадочного курса появляется сигнал «пе­ ременной фазы» и становится тем больше, чем больше величина отклонения. Отклонениям влево и вправо от

Таким образом, сравнение сигналов переменной и постоянной фаз в фазовом детекторе приемника позво­ ляет оценить величину и определить сторону отклоне­ ния самолета от заданного курса посадки. В качестве бортового индикатора обычно используется стрелочный прибор нулевого типа.

Сигналы переменной и постоянной фаз передаются радиомаяком на одной несущей частоте. Для разделе­ ния этих сигналов в бортовом приемном устройстве сигнал «постоянной фазы» обычно передается с по­ мощью колебаний поднесущей частоты Fn^>FM.

Антенные устройства курсовых радиомаяков состоят из трех одинаковых антенн, питаемых от одного пере­ датчика. Центральная антенна находится за взлетнопосадочной полосой на продолжении ее оси. Две дру­ гие боковые антенны размещаются симметрично отно­ сительно центральной антенны по сторонам взлетнопосадочной полосы.

312

взлетно-посадочной полосы (ВПП), то принятый сиг­ нал будет промодулирован по амплитуде только часто­

той FM. Коэффициент модуляции на частоте Км увели­ чивается при увеличении отклонения от оси ВПП. При изменении стороны отклонения фаза огибающей часто­

от отклонения самолета от оси ВПП, т. е. огибающая частоты Fn является сигналом «постоянной фазы». Сама частота Fn не является постоянной, а промодулирована частотой FM.

Глиссадные радиомаяки применяются для указания экипажу самолета плоскости планирования при посадке. Глиссадные радиомаяки обычно работают в дециметро­ вом диапазоне радиоволн.

Антенная система глиссадного радиомаяка состоит из двух антенн: нижней и верхней. Верхняя антенна

пестков зависят от отношения высоты антенны к длине волны. Лепестки верхней и нижней антенн, накладываясь друг на друга, образуют равносигнальные зоны в вертикальной плоскости.

Равносигнальной зоной называется такая зона, где сигналы верхней и нижней антенн по своей величине одинаковы. Для указания плоскости планирования ис­ пользуется ближайшая к земле равносигнальная зона, которая составляет с поверхностью земли угол 2—5°. При этом конструкция антенн выбрана таким образом, что ближайшая к основной равносигнальная зона со­ ставляет с поверхностью земли угол 12—15°. Этого достаточно, чтобы экипаж самолета не принял эту зону за основную.

313

§ 4. РАДИОВЫСОТОМЕР С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

В основу работы радиовысотомера положен прин­ цип отражения радиоволн от земной поверхности.

Блок-схема радиовысотомера с частотной модуля­ цией приведена на рис. VII.6, а. Принцип работы ра­ диовысотомера состоит в следующем. Частотный моду­ лятор воздействует на генератор сверхвысоких частот (СВЧ). Возбужденные в передающей "антенне частотномодулированные колебания (позиция 1, рис. VII.6, б) после отражения от земли поступают в приемную ан-

дается прямой сигнал. Отраженный сигнал отличается от прямого меньшей амплитудой и сдвигом по частоте (позиция 2, рис.4VII.6, б). Этот сдвиг частоты обуслов­ лен запаздыванием отраженного сигнала по отношению к прямому. При сложении двух колебаний, приходя­ щих непосредственно от генератора СВЧ и отраженных от земли, получим биения (позиция 3, рис. ѴІІ.6, б). Вследствие неравенства амплитуд прямого и отражен­

пают на счедчик импульсов, где преобразуются в по­ стоянный ток, величина которого пропорциональна числу импульсов в секунду. Этим током питается стре­ лочный индикатор высоты, отградуированный непосред­ ственно в метрах.

Для выявления основных соотношений допустим, что частота генератора СВЧ вначале линейно увеличи­ вается относительно средней частоты /0 от /мин ДО /макс» а затем линейно уменьшается от /макс до /мин за равные полупериоды модуляции Тм/2.

На рис. VII.7, а приведена указанная зависимость изменения частоты прямого (сплошная линия) и отра­ женного (штриховая линия) сигналов по времени при

314

315

полете самолета на определенной высоте Н. Отражен­ ный сигнал запаздывает вследствие прохождения его от самолета до земли и обратно на время:

График отраженного сигнала, очевидно, получится путем сдвига графика прямого сигнала на время за­ паздывания At. На рис. VII.7, б приведен график раз­ ности частот Гб между прямым и отраженным сигна-

Прямой сигнал

Рис. VII.7. Графики изменения частоты прямого и отраженного сигналов радиовысотомера (а) и разно­ сти этих частот (б)

лами. В 'течение коротких моментов времени At ча­ стота Гб падает до нуля и возрастает до максималь­ ного ее значения, которое сохраняется постоянным в остальное время Тш/2. Из рисунка следует, что скорость изменения частоты будет:

Следовательно, разность частот прямого и отраженного сигналов Гб будет равна произведению времени запаз-

316

дывання At на скорость изменения частоты генератора СВЧ:

цах, высота Н — в метрах, а скорость электромагнитных волн с — в м/сек. Таким образом, высота полета одно­ значно определяется разностной частотой Fs.

Из формулы, в частности, следует, что калибровку индикатора высоты можно осуществлять путем изме­ нения девиации частоты А/ генератора СВЧ. Девиациячастоты А/ изменяется при изменении напряжения мо­ дулятора. Таким образом, изменяя-напряжение моду­ ляции, можно откалибровать индикатор высоты, т. е. добиться, чтобы показания индикатора высоты соответ­ ствовали истинной высоте.

На практике частота генератора меняется по сину­ соидальному закону, но это не нарушает основных

§ 5. ИМПУЛЬСНЫЕ РАЗНОСТНО-ДАЛЬНОМЕРНЫЕ РАДИОНАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Разностно-дальномерные системы предназначаются для точного определения местоположения самолета, точного вывода его в заданную точку и определения различных навигационных элементов. Принцип дейст­ вия системы заключается в- определении разности рас­ стояний от самолета до двух наземных радиостанций, координаты которых заранее известны. По измеренной разности расстояний определяется линия положения самолета. При постоянстве разности расстояний такая линия является гиперболой. Поэтому такие системы ча­ сто называют гиперболическими. Если определить в этот же момент времени разность расстояний до двух дру­ гих радиостанций, координаты которых также заранее известны, то получим другую линию положения (гипер­ болу) самолета. Очевидно, что местоположение самолета определяется точкой пересечения этих двух линий поло­

317

жения. Для определения местоположения самолета тре­ буется иметь на земле две пары радиопередающих ра­ диостанций с заранее известными координатами и на самолете приемно-индикаторное устройство, обеспечи­ вающее прием сигналов от наземных радиостанций и определение разности расстояний до. них. Для этого за­ меряются на самолете относительные запаздывания сиг­ налов от наземных радиостанций или по фазе, или по времени, или по частоте. В соответствии с этим разли­ чают временные (импульсные), фазовые и частотные разностно-дальномерные радионавигационные системы. Наибольшее распространение получили временные (им­ пульсные) разностно-дальномерные системы. Поэтому только они и рассматриваются ниже.

1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СИСТЕМЫ

Принцип действия импульсной разностно-дально- мерной системы сводится к следующему. На земле в двух пунктах с известными координатами устанавли­ ваются согласованно работающие передающие радио­ станции А к Б (рис. VII.8, а), из которых станция А является ведущей, а станция Б — ведомой. Расстояние между этими станциями называется базой. Ведущая станция А излучает радиоимпульсы, частота повторе­ ния которых стабилизирована кварцем. Радиоимпульсы принимаются ведомой станцией Б через время, обус­ ловленное временем U прохождения радиоволн рас­ стояния 2d между станциями А и Б. Очевидно, что это время может быть найдено из соотношения

(ѴП.7)

где с — скорость распространения радиоволн. Ведо­ мая станция Б после приема сигналов от ведущей станции А излучает свои радиоимпульсы на той же ча­ стоте через определенное время задержки ts. Приемно­ индикаторное устройство на самолете принимает радио­ сигналы ведущей и ведомой станций и замеряет времен­ ной интервал между ними. Если обозначить расстояние

318

видно, временной интервал т между радиосигналами этой пары станций будет равен

о

Рис. VII.8. К пояснению принципа действия разностно-дальномерной системы

Отсюда видно, что временной интервал т полностью

стояний до радиостанций Л и £ (а следовательно, и интервала т) остается постоянной, то самолет описы-

319