книги из ГПНТБ / Бондарь Г.М. Основы устройства и применения технических средств самолетовождения учеб. материал

Особенно большие успехи в этом вопросе достигнуты советски­ ми академиками Мандельштамом, Папалекси и профессором. Щеголевым.

Гиперболические радиотехнические системы делятся на фа­ зовые и импульсные. В настоящее время распространение полу­ чили импульсные гиперболические системы. Их принцип дей­ ствия и применение для самолетовождения рассматриваются

вданной главе.

§14. Назначение, принцип действия и состав оборудования импульсной гиперболической радиотехнической системы

Гиперболическая радиотехническая система предназначена для обеспечения в комплексе с другими техническими средства­ ми самолетовождения на дальние расстояния.

Принцип действия ее основан на измерении разности време­ ни прихода импульсов электромагнитной энергии от двух на­ земных станций.

Положим, что две наземные станции располагаются в точ­ ках А и Б, а самолет в точке М tpnc. III. 51). Если обозначить через tA и ts время, через которое импульсы электромагнитной.

энергии, излученные наземными станциями А и Б, приходят к самолету, то для измерения разности времени ts — tA необхо­ димо, чтобы они (импульсы) излучались станциями А и Б строго в один и тот же момент времени. Так как расстояние между станциями А и Б значительное, то практически выпол­ нить это требование довольно трудно. Одновременное излуче­ ние импульсов электромагнитной энергии обеими наземными

наземными станциями А и Б не одновременно: станция Б из­ лучает импульс через некоторый промежуток времени после

159'

излучения импульса станлией А. Промежуток времени между излучением наземными станциями импульсов должен быть, конечно, постоянным и вполне определенным. Это достигается тем, что' станцией Б импульс излучается с определенной задер­ жкой только после приема ею импульса, излученного станцией А. Если время прохождения импульса от станции А до станции

Бобозначить te , а задержку на станции Б — через т, то про­ межуток времени между излучением импульсов станциями А и

Бравен (U + т).

Если за начало отсчета времени принять момент излучения электромагнитной энергии станцией А, то на самолете импульс

тромагнитной энергии от двух наземных станций можно опре­ делить разность расстояний от самолета до этих станций, а следовательно, и линию положения самолета, как геометриче­ ское место точек, разность расстояний которых от наземных станций есть величина постоянная. Линию, обладающую этим свойством, в математике называют гиперболой.

Вид гиперболы показан на рис. III. 52, где точки Mi, М2, М* и т. д. находятся на различных расстояниях п, г2, г/, т2', n ", г2" от наземных станций А и Б, но разность расстояний этих то­

Обычно наземное оборудование гиперболической радиотех­ нической системы состоит из трех или даже четырех стацио­

нарных наземных станций, образующих две или три базы и из­ лучающих стабильные синхронизированные импульсы, следу­ ющие во времени в определенном порядке. Одна из станций является ведущей и имеет д,за управляющих устройства для работы с ведомыми станциями.

Импульсные гиперболические системы подразделяются на длинноволновые гиперболические системы дальнего действия с базами порядка 1000 км и коротковолновые системы б-ижнего действия с базами 200—300 км. Гиперболические системы мо­ гут работать на прямых и отраженных волнах. Дальность дей­ ствия на прямых волнах — 2000—2500 км, а на отраженных —

2500—3000 км.

160

Гиперболические радиотехнические системы позволяют ре­ шать следующие задачи:

— контроль пути самолета;

/И/

—вывод самолета (группы самолетов) в район дели;

—измерение навигационных элементов полета.

§ 15. Контроль пути самолета

Контроль пути по дальности или направлению с помощью гиперболической радиотехнической системы может осущест­

виться по одной, а полный контроль по двум линиям положения самолета. Линии положения (гиперболы) йаносятся на карту типографским способом, поэтому для определения их необхо­ димо снять с индикатора разность времени прихода импульсов и на карте найти гиперболу, соответствующую этой разности. Так как разность времени с индикатора снимается обычно в микросекундах, то и гиперболы на карте оцифровываются в микросекундах.

Замеряемая разность времени /б —f- t6 Л- х — tA соответст­

вует определенному номеру гиперболы. Обозначив номер ги­ перболы через N, напишем:

устройства будет отсчитана разность времени прихода импуль­ сов, соответствующая задержке т на станции Б.

на продолжении прямой АБ, за станцией Б. Для этого случая,,

ir) Приемо-индикаторное устройство находится на продол­

М

1. Прямая линия, представляющая собой продолжение базы наземных станций от точки Б влево, должна оцифровываться числом микросекунд, соответствующим задержке т. Сравнивая частные случаи «а» и «б» со всеми остальными, нетрудно за­ метить, что это минимальный номер гипербол.

2. Прямая линия, представляющая собой продолжение ба-

162

вы наземных станций от точки А вправо, должна оцифровы­ ваться числом микросекунд, равным

Сравнивая частные случаи «в», «г» со .всеми остальными, замечаем, что им соогветсвует максимальный номер гипербол.

Задержка на ведомой станции является кодовой и может изменяться с целью повышения секретности работы системы. Поэтому при оцифровке гипербол на карте она принимается равной нулю, а в полете штурман, измерив разность времени прихода импульсов от двух наземных станций, для определения номера гиперболы вычитает ее от этой разности.

С учетом т — 0 прямая, представляющая собой продолже­ ние базовой линии от ведущей станции, будет иметь номер

AtBaa. — интервал разности времени между двумя соседни­ ми гиперболами.

Таким образом, оцифровка гипербол растет от ведомой стан­ ции к ведущей.

Линейное расстояние между соседними гиперболами выра­

где а — интервал разности расстояний между двумя соседни­ ми гиперболами, равный: а = AtBaA.C;

d— линейное расстояние между гиперболами;

7— угол, под которым «видны» обе наземные станции из данной точки на гиперболе (рис. III. 56).

Из последнего равенства следует, что линейное расстояние между гиперболами зависит от угла 7 и на базе оно равно по­ ловине «а», т. е.

Если задаться расстоянием на базе между подлежащими оцифровке гиперболами, то количество гипербол может быть подсчитано По следующей формуле:

где n — число гипербол, подлежащих оцифровке;

Se — длина базы.

Следовательно, для оцифровки гипербол необходимо найти номер продолжения базы в сторону, например, ведомой стан­ ции (в случае т = 0 продолжение базы в сторону ведомой станции соответствует нулевой гиперболе) и от нее через Д4аД пронумеровать все остальные гиперболы.

F

Недостатком данного способа оцифровки гипербол является то, что на базе обычно не укладывается целое число интерва­

центральная гипербола получит номер Nu — 3827 мксек.

В практике бывает удобнее оцифровывать гиперболы, начи­ ная от центральной, в обе стороны от нее через заданные ин­ тервалы.

Центральная гипербола оцифровывается в круглых значе­ ниях микросекунд, т. е. к U прибавляется величина 4 , называемая задержкой карты, которая и округляет оциф­

Семейство гипербол одной пары наземных станций показа­ но на рис. III. 57. Как видно из этого рисунка, ветви одной и той же гиперболы, благодаря синхронной работе ведущей и ве­ домой станции, имеют различную оцифровку, что исключает двухзначность в определении линии положения самолета.

164

Заметим, что если бы станции А и Б импульсы электро­ магнитной энергии излучали одновременно, то измеренной разности времени соответствовало бы две ветви гиперболы, что затруднило бы определение линии положения самолета.

Гиперболы каждой пары станций наносятся на карту оп­ ределенным цветом, контрастирующим с основным фоном кар­ ты. Иногда гиперболы с разностью времени, кратной 50 или 100 мксек, наносятся более жирной линией.

Гиперболические линии положения самолета обычно нано­

Коротко коснемся вопроса точности определения линии по­ ложения самолета с помощью гиперболической системы. Бу­ дем считать, что ошибка определения линии положения само-

165

l«6

Находим модуль градиента функции.

£ 2sin

Последней формулой и выражается ошибка определения линии положения.

Из формулы (III. 41) следует, что ошибка определения линии положения самолета при 8a— const зависит от вели­

167

относительно базы, т. е. по мере удаления от перпендикуляра к базе.

Исследованиями установлено, что средняя квадратическая

диоволне. .

По линиям положения самолета можно осуществить пол­ ный контроль пути определением места самолета и контрольпути по дальности и направлению.

Для определения места самолета -необходимо яо индика­ тору самолетного приемного устройства определить разность времени прихода импульсов электромагнитной энергии от двух пар наземных станций, найти на карте гиперболы, соответ­ ствующие измеренным разностям времени, и точку их пере­ сечения — место самолета.

Так, например, если в полете от пары станций А—Б из­

соответствующих гипербол. В случае, когда на карте не на­ несены гиперболы, соответствующие измеренным разностям времени, то для определения нужной гиперболы надо интерпо­ лировать на глаз между соседними гиперболами (рис. III. 58). На определение места самолета с помощью гиперболической системы требуется около 2 минут.

Таким образом, для определения линии положения самоле­ та штурман должен снять с индикатора разность расстояний от двух наземных станций, ввести поправку на кодовую за­ держку и задержку карты и на карте отыскать соответствую­ щую гиперболу.

суть линейные смещения гипербол, практически получен­ ных по измеренным разностям расстояний, по отношению,

168