книги из ГПНТБ / Учебник механика военно-воздушных сил радиотехнические средства обеспечения полетов

жен знать положение своего самолета в горизонтальной плоскости относительно плоскости курса и в вертикаль­ ной — относительно плоскости планирования. Кроме указанного, для поддержания необходимого режима по­ лета на самолете также необходимо знать и расстояние до точки приземления на оси ВПП.

В радиолокационных системах посадки РСП-5, РСП-6 и РСП-7 положение самолета относительно пло­ скости курса и плоскости планирования, а также рас­ стояние до точки приземления определяется на земле по индикаторам посадочного радиолокатора системы. По этим данным по радио на борт самолета подаются команды, выполнение которых летчиком обеспечивает движение самолета по заданной линии планирования. По этой причине посадку по системе РСП называют по­ садкой по командам с земли.

Из изложенного выше следует, что в состав радио­ локационной системы посадки в качестве основных эле­

Диспетчерский радиолокатор предназначен для об­ наружения и определения местоположения самолетов в зоне аэродрома с целью регулирования движения и последовательного вывода их в район действия посадоч­ ного радиолокатора.

Посадочный радиолокатор предназначен для кон­ троля за положением самолета относительно плоскости курса (курса посадки) и плоскости планирования (глис­ сады планирования) с целью вывода самолета на ось ВПП в точку приземления путем подачи по радио команд на борт самолета.

Посадочный и диспетчерский радиолокаторы явля­ ются импульсными радиолокационными станциями, име­ ющими общий принцип работы между собой и с радио­ локационными станциями другого назначения.

I. ТИПОВАЯ БЛОК-СХЕМА РАДИОЛОКАТОРА

Радиолокационные станции (или, коротко, радиоло­ каторы)— это радиотехнические устройства, предна­ значенные для обнаружения и определения местополо­ жения (координат) объектов за счет применения радио­ волн. При этом решение задачи возможно двумя путями,

81

которым в радиолокаторах систем посадки соответ­ ствуют два режима работы: пассивный и активный.

Впассивном режиме работы обнаружение объекта производится за счет облучения его радиоволнами и приема от объектов сигналов, отраженных его поверх­ ностью.

Вэтом случае на объекте (на самолете)нет необхо­ димости иметь какое-либо специальное оборудование, обеспечивающее работу радиолокатора. Отраженный сигнал, приходящий на радиолокатор, по интенсивности определяется параметрами передатчика и антенны, рас­ стоянием до объекта и отражающими свойствами объ­ екта. Отражающие свойства объекта принято характе­ ризовать его эффективной площадью рассеяния (ЭПР), которая зависит в основном от размеров объекта, его формы и материала, из которого выполнен объект. От­ раженные сигналы принимаются приемником радиоло­ катора, настроенным на частоту работы своего пере­ датчика.

Вактивном режиме работы обнаружение объекта производится за счет облучения его радиосигналами и приема от него сигналов, посланных в ответ на облуче­

ние специальным устройством, так называемым ответ­ чиком системы активного ответа.

В этом случае объект (самолет) может быть обна­ ружен лишь при наличии на нем специального устрой­ ства (ответчика), способного принять сигналы радио­ локатора и излучить (ретранслировать) в ответ на них ответные, обычно кодированные, сигналы. Ответные сигналы излучаются на частоте, отличающейся от ча­ стоты передатчика радиолокатора, и принимаются на нем специальным приемником системы активного отве­ та, который в радиолокаторах систем посадки называют наземным приемником ответчика (НПО). Интенсив­ ность сигнала, приходящего к радиолокатору, не за­ висит от отражающих свойств объекта, а определяется мощностью передатчика ответчика, эффективностью его антенной системы и расстоянием между радиолокатором и самолетом с ответчиком на борту. Это свойство позво­ ляет иметь в активном режиме дальность обнаружения обычно большую, чем в пассивном.

Таким образом, обнаружение целей в радиолокато­ рах осуществляется за счет приема либо отраженного

82

(пассивный режим), либо ответного (активный режим) сигнала от цели. При этом следует заметить, что в ак­ тивном режиме от самолета на радиолокатор приходит также и отраженный сигнал.

Пространственное положение обнаруженной цели в радиолокаторах определяется измерением координат цели в полярной систе­ ме координат. Такими координатами являют­

ся (рис. III.2):

—расстояние от радиолокатора до це­ ли (наклонная даль­ ность D);

—направление на

на север и направлением на проекцию цели в этой пло­ скости (азимут ср) и углом в вертикальной плоскости между направлением на цель и направлением на проек­ цию цели (угол места s).

Наклонная дальность до цели в радиолокаторе из­ меряется временем распространения радиоволн от РЛС до цели и обратно. Если это время обозначить буквой t, а скорость распространения волн v, то наклонная даль­

ность до цели будет D = ■

Так как скорость распространения радиоволн прак­ тически можно считать равной скорости света ( о ~с = = 300 000 км/сек), а время распространения удобно из­

мерять в микросекундах (1 мксек —t 0QQQ0^ сек = 10~6 сек) ,

то формула для пересчета времени запаздывания отра­ женного сигнала относительно излученного в дальность приобретает вид:

D [км] = 0 ,1 5 / [мксек].

Иными словами, одной микросекунде запаздывания от­ раженного сигнала соответствует 150 м наклонной даль­ ности до цели. Эту зависимость полезно запомнить и

83

использовать ее в радиолокации при пересчете времени в расстояние и наоборот.

Угловые координаты цели (азимут и угол места) определяются в радиолокации за счет направленного излучения и приема радиоволн антенной радиолокато­ ра. Наиболее употребительным методом определения угловых координат в радиолокации является так назы­ ваемый метод максимума. Суть этого метода заклю-

Рис. 111.3. График импульсного метода работы

чается в том, что угловая координата цели (азимут или угол места) определяется по положению поворачиваю­ щейся в данной плоскости антенны в момент, когда от цели принимается сигнал, максимальный по своему зна­ чению.

Для того чтобы осуществить радиолокацию, необ­ ходимо на радиолокационной станции иметь возмож­ ность принять отраженный (ретранслированный) сиг­ нал и определить его временное положение относитель­ но излученного сигнала, т. е. необходимо разделить прямой и отраженный сигналы между собой.

излучения характеризуется тем, что передающее устрой­ ство радиолокационной станции (РЛС) излучает радио­ волны в течение коротких отрезков времени (импуль­ сов) со значительными (по сравнению с временем излу­ чения) паузами между ними, используемыми для при­ ема отраженных или ретранслированных сигналов. Этот процесс повторяется многократно с периодом повто­ рения Та, или, что одно и то же, с частотой повторения

импульсов F„= ^*-и(р и с . Ш.З).

84

Время, в течение которого происходит очередное излучение радиоволн, называют длительностью импуль­ са и обозначают греческой буквой т. Длительность им­ пульса весьма незначительна и обычно составляет 2—0,2 мксек, частота повторения импульсов у различ­ ных РЛС колеблется в пределах от сотни до десятка тысяч герц, что соответствует периодам повторения по­ рядка 10 000—100 мксек.

Рис. 111.4. Блок-схема импульсной РЛС

Для определения места цели при импульсном ме­ тоде работы необходимо периодически посылать в опре­

также измерять время между очередным посылаемым импульсом и приемом импульса от цели. Направление на цель определяется за счет использования направлен­ ных антенных систем.

Следовательно, в составе всякой радиолокационной станции необходимы следующие элементы (рис. II1.4):

— а н т е н н ы й п е р е к л ю ч а т е л ь (АП.), слу­ жащий для подключения антенны к передатчику на время генерирования очередного импульса и к прием­ нику на время между очередными импульсами передат­ чика;

— а н т е н н а направленного действия, излучающая импульсы радиоволн, которые поступают из передатчи­ ка, и принимающая их в виде отраженных импульсов от цели;

85

в удобной и наглядной форме отмечать положение об­ наруженной цели в пространстве, в первую очередь по дальности за счет измерения времени между моментом посылки импульса передатчика антенной и приемом от­ раженного импульса от цели;

— с и н х р о н и з а т о р , предназначенный для со­ гласования работы передатчика и индикатора. Он обес­ печивает на индикаторе фиксацию момента начала из­ лучения импульса, так как периодически с частотой по­ вторения импульсов Fa запускает передатчик и одновре­ менно включает индикатор.-

В каждой радиолокационной станции обязательно имеются все вышеперечисленные элементы, кроме того, в некоторых образцах радиолокационных станций мо­ гут быть и дополнительные элементы, присущие данной станции и определяемые условиями ее работы.

риодически с частотой /дi генерирует кратковременные импульсы запуска (рис. III.5, а), которыми запускаются передатчик и индикатор. Высокочастотные сигналы от передатчика (рис. II1.5,б) поступают в антенну, кото­ рая в это время при помощи антенного переключателя (АП) подключена к передатчику. Антенна излучает им­ пульсы радиоволн в пространство в определенном на­ правлении. Одновременно импульсы передатчика, излу­ чаемые антенной, из-за расположения приемника в не­ посредственной близости от передатчика, принимаются приемником, усиливаются, преобразуются и подаются в индикатор, как бы отмечая этим начало отсчета време­ ни (t) в каждом цикле измерения (рис. III.5,г).

Радиоволны, излученные антенной, распространя­ ются в пространстве и, если на своем пути встречают цель, отражаются от нее и возвращаются обратно к ан­ тенне радиолокационной станции в виде отраженных импульсов (рис. III.5, в). Пришедшие отраженные им­ пульсы из антенны поступают в приемник, там усилива­ ются, преобразуются и также поступают в индикатор

(рис. III.5 ,г).

8b

В индикаторе производится измерение времени ме­ жду импульсом передатчика, поступившим из приемни­ ка, и отраженным импульсом. Время, измеренное в ин­ дикаторе, пропорционально расстоянию до обнаружен­ ной цели.

Ти

J л А Л h .

Рис. III.5. Временные диаграммы сигналов в элементах РЛС

Направление на цель определяется по положению антенны в момент приема отраженного сигнала. Отсчет угловых координат производится чаще всего на том же индикаторе, где определяется дальность до цели.

II. РАБОТА ИНДИКАТОРА РЛС

Индикатор радиолокационной станции — это устрой­ ство, предназначенное для наблюдения за целями и из­ мерения их координат.

Основным элементом индикатора РЛС является электроннолучевая трубка (рис. III.6), в которой элек­ тронный поток, модулированный по интенсивности при­ нятыми сигналами, вызывает на экране трубки световые пятна за счет возбуждения флуоресцирующего (светя­ щегося) материала экрана трубки.

87

ординат является индикатор кругового обзора (ИКО). Этот индикатор имеет так называемую радиально-круго­ вую развертку и позволяет определять дальность и ази­ мут обнаруженных целей в полярной системе коор­

направления принятого за начальное, определяет ази­ мут цели.

Отсчет координат целей, обнаруженных на экране индикатора, может быть произведен с помощью зара­ нее отградуированных шкал дальности и азимута. Шка­ ла дальности представляет собой ряд концентрических окружностей (масштабных колец), расстояние между которыми в масштабе развертки соответствует выбран­ ным отрезкам дальности (например, 1 км, 5 км, 10 км и т. п.). Масштабные деления азимута представляют со­ бой радиусы, следующие через равные угловые интер­ валы (например, 5°, 10°, 30°).

Создание радиальной развертки, вращающейся син­ хронно с вращением антенны (радиально-круговой раз­ вертки) в ИКО, осуществляется при помощи двух непо­ движных катушек (рис. III.8, а). Одна из отклоняющих катушек питается импульсами пилообразного тока, ам­ плитуда которых изменяется по синусоидальному закону,

89

ные импульсы, длительность которых определяется мас­ штабом развертки по дальности (рис. ШЛО, б).

Прямоугольными импульсами управляются два гене­ ратора напряжений развертки, создающие трапециевид-

90