0

Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева-КАИ

Военная кафедра

«УТВЕРЖДАЮ»

НАЧАЛЬНИК ВОЕННОЙ КАФЕДРЫ

полковник В.Шевченко

«____» ___________________ 201__г.

подполковник Желтков С.С.

Учебное пособие

на групповое занятие по дисциплине:

«Эксплуатация и ремонт радиоэлектронного оборудования самолетов,

вертолетов и авиационных ракет»

(ВУС 461300)

Тема № 7

«Радиотехническая система ближней навигации и посадки»

Занятие №4

«Работа самолётной аппаратуры радиотехнической системы

ближней навигации и посадки РСБН-6С в составе навигационного комплекса»

Групповое

Обсуждено на заседании цикла №6

Протокол№___от«___»__________201_г.

Казань – 2018

В учебном пособии рассматриваются назначение, состав, характеристика, принцип и режимы работы навигационного комплекса КН-23¸ а также работа самолётной аппаратуры радиотехнической системы ближней навигации и посадки РСБН-6С в режиме навигации и посадки.

Учебное пособие предназначено для студентов обучающихся по ВУС-461300. Учебное пособие может быть использовано преподавателями для подготовки к проведению занятий.

Тема № 7 Радиотехническая система ближней навигации и посадки.

Занятие №4 Работа самолётной аппаратуры радиотехнической системы ближней навигации и посадки РСБН-6С в составе навигационного комплекса.

Учебно-воспитательная цель занятия:

1. Развитие командно-методических навыков.

2. Изучение общих сведений о навигационном комплексе КН-23 и работу самолётной аппаратуры радиотехнической системы ближней навигации и посадки РСБН-6С в режиме навигации и посадки.

Время, отводимое на занятие: 4 учебных часа.

Место проведения занятия: класс технической подготовки.

Вид занятия: групповое.

Учебные вопросы:

Введение.

1. Назначение, состав, характеристика, принцип и режимы работы навигационного комплекса КН-23.

2. Работа самолётной аппаратуры радиотехнической системы ближней навигации и посадки РСБН-6С в режиме навигации и посадки.

Заключение.

Введение.

Радиотехнические системы навигации наряду с достоинствами (высокая стабильность измерения навигационных параметров независимо от времени полета, достаточно высокая точность измерения навигационных параметров) обладают существенными недостатками (ограниченная дальность действия, ограниченная пропускная способность, подверженность радиопомехам). Кроме радиотехнических систем и устройств на летательном аппарате (ЛА) используются средства навигации, основанные на измерении параметров движения (скорости, высоты полета, курса) аэрометрическими и электромеханическими (гироскопическими) приборами и системами. Последующее интегрирование составляющих скорости обеспечивает получение текущих координат ЛА. Такие автономные нерадиотехнические системы не подвержены помехам, имеют неограниченную дальность действия, однако ошибки в определении текущих координат с увеличением времени полета растут и могут достигать неприемлемых значений.

Объединение автономных нерадиотехнических и радиотехнических систем позволяет создать навигационные комплексы свободные от недостатков каждой из систем в отдельности. Навигационные параметры, измеренные этими комплексами, имеют высокую точность и стабильность независимо от времени полета. Комплекс обладает большой дальностью действия и высокой помехозащищенностью. В составе комплекса радиотехнические устройства (РТУ) обеспечивают получение наибольшего объёма информации, измерение параметров с наибольшей точностью, обработку информации в реальном масштабе времени, адаптацию датчиков к изменяющимся внешним условиям, но основным недостатком является подверженность радиопомехам. Комплексирование с нерадиотехническими устройствами (НРТУ) ослабляет отрицательное влияние этого фактора на эффективность комплекса. Комплексирование также даёт возможность выполнять полуавтоматически и автоматически задачи, решение которых отдельно взятыми устройствами не обеспечивается.

Навигационный комплекс (НК) - совокупность функционально связанных радиотехнических и нерадиотехнических устройств и систем, предназначенных для получения, совместной обработки, индикации информации (о параметрах, режимов и этапов полёта летательного аппарата) и для выработки сигналов управления самолётом, двигателем, элементами комплекса в целях обеспечения максимальной эффективности решения боевых задач.

1. Назначение, состав, характеристика, принцип и режимы работы навигационного комплекса кн-23.

Комплекс навигационный КН-23 (КН-23-1) предназначен для решения задач навигации и посадки, выдачи навигационной информации на индикаторные приборы и в систему автоматического управления (САУ) для выполнения автоматического, полуавтоматического или ручного управления самолётом.

Навигационный комплекс КН-23 в составе прицельно-навигационного комплекса обеспечивает решение основной задачи навигации в резервном режиме работы ПрНК-23 - при отказе ЦВМ 10-15-23, а при выполнении предпосадочного маневра и захода на посадку, как в основном, так и в резервном режимах.

Устанавливается на самолетах фронтовой авиации и служат для определения и выдачи потребителям (САУ и комплексной пилотажной системе KПС) навигационных и пилотажных параметров, необходимых для выполнения боевой задачи. На самолётах фронтовой авиации: МиГ-27М устанавливается ПрНК-23М(М1), МиГ-27К - ПрНК-23К, Су-17М4 - ПрНК-54.

Управление работой КН-23 обеспечивается с помощью щитка управления ЩУ, расположенного в кабине самолета.

Комплекс КН-23 обеспечивает решение следующих навигационных задач:

полёт по заданному маршруту с выходом самолёта в район заданных пунктов маршрута;

автоматическое счисление координат текущего местоположения самолета по данным бортовых автономных средств (от ИКВ или ИКВ-1 (системы инерциальной курсовертикали), ДИСС-7, ДВС-10, или СВС);

автоматическую коррекцию счисленных координат от системы РСБН-6С,

возврат самолёта на аэродрома посадки, выполнение предпосадочного маневра, заход на посадку до высоты 40-50 м, повторный заход на посадку.

определение и выдачу потребителям и на индикаторные приборы основных навигационных и пилотажных параметров:

и - истинного курса,

гмк - гиромагнитного курса,

зк - заданного курса,

КУР - курсового угла радиостанции,

- путевой скорости,

β - угла сноса,

γ - угла крена,

- угла тангажа,

, ;- сигналов отклонения от равносигнальных зoн посадочного радиомаяка,

ΔН - отклонения от заданной высоты на траектории снижения и предпосадочного маневра.

и разовых команд.

В состав комплекта КН-23 (КН-23-1) входят(см.рис.1):

бортовое оборудование радиотехнической системы ближней навигации РСБН-6С;

доплеровский измеритель путевой скорости и угла сноса ДИСС-7;

вычислитель В-144;

система инерциальной курсовертикали ИКВ (ИКВ-1);

датчик воздушной скорости ДВС-10;

датчик высоты ДВ-ЗОК;

рама амортизационная РА-5.

КН-23-1 по связям задействован на систему воздушных сигналов СВС-II-72-3.

Рис.1 Комплект навигационного комплекса КН-23:

1 – комплект РСБН-6С; 2 – комплект ИКВ-1; 3 – ДИСС-7;

4 – В144;. 5 – ДВС-10; 6 - ДВ-30К

1.2 Краткая характеристика аппаратуры из состава навигационного комплекса КН-23.

1.2.1 Основной составной частью комплекса КН-23 является изделие РСБН-6С. Аппаратура РСБН-6С предназначена для решения задач навигации и посадки и выдачи в САУ навигационной информации для выполнения автоматического, директорного или ручного управления самолётом.

В составе комплекса изделие РСБН 6С обеспечивает решение следующих задач:

счисление пути по данным ИКВ или ИКВ-1, ДИСС-7, ДВС-10 или СВС;

автоматическую коррекцию счисленных координат;

полёт по заданному маршруту;

возврат самолёта на запрограммированный аэродром посадки, оборудованный наземными радиотехническими средствами системы РСБН;

полёт на крейсерской высоте и пробивание облачности вниз по данным от ДВ-30К или СВС;

выполнение предпосадочного манёвра;

заход на посадку до высоты 40-50 м;

повторный заход на посадку;

возврат и посадку на незапрограммированный аэродром.

Радиотехническая система РСБН-6С при взаимодействии с системами, входящими в навигационно-пилотажный комплекс, обеспечивает на приборах индикацию следующих параметров:

а) на приборе ППД-2:

дальности до выбранной точки цели Дц (при дальности до цели более 500 км на приборе выпадает бленкер "х10", указывающий на необходимость умножения на 10 числа на счетчике прибора);

б) на приборе НПП:

истинного текущего курса ;

заданного курса ;

курсового угла радиомаяка КУР;

азимута самолета θ;

сигналов бленкеров курса и глиссады;

сигналов отклонения от равносигнальных зон курса и глиссады и;

в) на приборе КПП:

отклонения от заданной высоты в режиме пробивания облачности ΔН;

г) на щитке управления аппаратуры РСБН-6С:

сигнала "Разрешение коррекции" (загорается лампа с зеленым фильтром КОРР.);

сигнала линейного упреждения разворота ЛУР (загорается лампа с желтым фильтром Д МЕНЬШЕ 40 км).

Перед полетом в с помощью блоков аппаратуры РСБН-6С должны быть запрограммированы следующие данные:

в БВН (БВН-01) - ортодромические координаты X_ц, Y_ц четырёх аэродромов, оборудованных радиомаяками РСБН, и трех промежуточных пунктов маршрута ППМ, а также углы сходимости меридианов Δ для четырех аэродромов;

в БВП - боковые выносы радиомаяков Ζ относительно оси ВПП и курсы посадки для четырех аэродромов;

в ЩПК - частотно-кодовые каналы связи (коды и кварцы) в режиме навигации и посадки для радиомаяков наземного оборудования РСБН-2Н(4Н) четырех запрограммированных аэродромов.

Для решения навигационных задач в аппаратуре РСБН-6С принята ортодромическая система координат (см. рис.2). Ось X направлена на север вдоль географического меридиана, проходящего через начало координат. Ось У направлена на восток по дуге большого круга и является условным экватором (ортодромическим экватором). В соответствии с принятой терминологией эта система координат называется ортодромической (условно географической). Угол сходимости Δ меридианов для аэродрома - это угол между географическим и ортодромическим меридианами в точке расположения аэродрома.

Рис. 2 Ортодромическая система координат.

Использование ортодромической системы координат позволяет осуществлять навигацию по любым маршрутам в единой системе координат на площади 6000x6000 для комплектации с блоком БВН и на площади 1200x1200 для комплектации с блоком БВН-01.

Для определения ортодромических координат точек маршрута при полетах на расстояния до 500 км может быть использована прямоугольная сетка, нанесенная на прозрачный материал. Вид участка прямоугольной сетки для карты масштаба 1:1 000 000 представлен на рис. 3.

Рис.3 Участок прямоугольной сетки для карты масштаба 1:1 000000.

Ортодромические координаты точек маршрута и углы сходимости меридианов для аэродромов снимаются с карты или рассчитываются по формулам. Исходными данными для определения ортодромических координат являются географические координаты начала отсчета и точек маршрута. Начало отсчета выбирается из расчета наивыгоднейшего охвата системой координат района полетов. Целесообразно принять за начало отсчета координаты аэродрома базирования.

Поскольку аппаратура РСБН-6С не может обеспечить выход самолета непосредственно на ППМ, то для точного выхода на него при известном маршруте полета в БВН (БВН-01) вводятся координаты точки X_ц, Y_ц отстоящей на 40 км дальше в направлении полета (см. рис. 4).

Рис.4 Определение ортодромических координат при выходе на ППМ.

Посадочные курсы аэродромов и боковые выносы Ζ радиомаяков относительно оси ВПП выбираются из сборников по радиотехническому оборудованию или из регламентов.

1.2.2. Доплеровский измеритель путевой скорости и угла сноса ДИСС-7 обеспечивает измерение трех некомпланарных составляющих путевой скорости самолёта с выдачей этих данных в вычислитель В-144 (для определения навигационных параметров) в виде трёх последовательностей меандров, частоты F₁, F₂, F₃ пропорциональным проекциям путевой скорости на направление лучей антенны.

1.2.3. Вычислитель В-144 предназначен для сопряжения доплеровского измерителя путевой скорости и угла сноса ДИСС-7 с блоками БВН-01 и БСАД-М изделия РСБН-6С. Вычислитель производит вычисление составляющих путевой скорости и , а также модуля путевой скорости // и угла сноса β по трём доплеровским частотам F₁, F₂, F₃ и напряжению U_XOП поступающего с доплеровского измерителя ДИСС-7. Вычислитель В-144 выдает в изделие РСБН-6С напряжения, пропорциональные проекциям путевой скорости на продольную и поперечную оси самолета и (см. рис. 5) для счисления ортодромических координат, а параметры // и угла сноса β выдаёт потребителям путевой скорости и угла сноса.

Рис. 5. Составляющие путевой скорости в горизонтальной плоскости

1.2.4. Инерциальная курсовертикаль ИКВ предназначена для определения и выдачи сигналов, пропорциональных горизонтальным проекциям абсолютной линейной скорости самолета V_ξ и V_η в не вращающейся прямоугольной системе координат O η ξ τ cвязанной со свободной в азимуте гироплатформой инерциальной системы курсовертикали, ортодромического курса , углов крена и тангажаи вертикальной составляющей абсолютного ускорения.

ИКВ обеспечивает определение и выдачу в аппаратуру РСБН-6С следующей навигационной информации, для счисления ортодромических и полярных координат самолёта:

составляющих абсолютной линейной скорости самолета V_x и V_y по двум горизонтальным осям гиростабилизированной платформы (см. рис. 6),

углов крена и тангажа самолёта,

ортодромического курса .

Рис. 6. Составляющие абсолютной скорости самолета

Кроме того углы крена и тангажа , ортодромического курса , выдаются на индикаторные приборы и потребителям в САУ и КПС.

В состав комплекта ИКВ (ИКВ-1) входят: курсовертикаль КВ-1, блок усилителей гиродатчиков БУГ-14, блок коррекции БК-20 (серия 1), индукционный датчик ИД-6 (серия 1), коррекционный механизм КМ-2 серия1, пульт управления ПУ-38 (пульт начальных данных ПНД-1).

Гиростабилизированная платформа представляет собой трехосный гиростабилизатор, выполненный на трех двухстепенных гироскопах: курсовой, креновый и тангажный. При начальной выставке платформы в горизонте и азимуте ось X платформы ориентируется на север.

Принцип действия системы ИКВ заключается в измерении составляющих абсолютного ускорения с помощью двух акселерометров, установленных на гиростабилизированной платформе, и интегральной коррекции кренового и тангажного гироскопов с целью определения и выдачи углов отклонения от плоскости горизонта , а также для определения и выдачи ортодромического курса при коррекции курсового гироскопа посредством сигнала, несущего информацию о постоянной составляющей собственного дрейфа гироплатформы и вертикальной составляющей угловой скорости вращения Земли.

1.2.5. Датчиками скорости и высоты могут быть либо датчики системы СВС в КН-23 1, либо датчики ДВС-10, ДВ-30К и ЗДВ в КН-23.

Датчик воздушной скорости ДВС-10 предназначен для измерения и выдачи электрических сигналов, пропорциональных истинной воздушной скорости самолёта V_И в блоки БСАД-М и БИО-01 изделия РСБН-6С для счисления ортодромических и полярных и координат.

Принцип работы датчика ДВС-10 основан на измерении динамического напора, статического давления, температуры воздушного потока, воспринимаемых приемником воздушного давления ПВД и приемником температуры П-5 с последующим преобразованием этих величин в напряжение, пропорциональное истинной воздушной скорости. Диапазон измеряемых скоростей 500...2500 км/ч.

1.2.6. Датчик высоты ДВ-30К предназначен для определения барометрической (относительной) высоты полета самолета и выдачи электрического сигнала, пропорционального высоте полета в РСБН-6С.

Принцип действия датчика состоит в измерении статического давления воздуха, окружающего самолет, барометрическим методом. Барометрический метод измерения высоты основан на использовании закона падения давления воздуха с увеличением высоты. Датчик измеряет высоту в диапазоне от 0 до 30 км.

Задатчик барометрического давления ЗДВ предназначен для ввода в датчик высоты поправок на изменение давления на уровне земли. Диапазон вводимых поправок на изменение давления составляет 85х10³ ...105х10³ Па.

1.3. Функциональное построение, связи, принцип и режимы работы комплекса.

Функционально в состав навигационного комплекса входят:

1) Датчики навигационной информации. Радиотехнические: ДИСС-7, РСБН-6С, РСДН А-711 и нерадиотехнические: ИКВ, ДВС-10, ДВ-30 и ЗДВ (или СВС). При этом датчиками скорости являются: ДВС-10 или СВС, ДИСС-7, ИКВ, а датчиками направления движения: ИКВ или СКВ.

2) Специализированные вычислители: В-144, блоки БВН (БВН-01), БВП аппаратуры РСБН-6С;

3) Органы управления и индикации: ЩУ, ШПК, ППД аппаратуры РСБН-6С; НПП, КПП системы САУ.

Функциональные связи навигационного комплекса КН-23 см. рис.7.

Рис.7 Структурная схема навигационного комплекса КН-23.

Навигационный комплекс совместно с САУ образует навигационно-пилотажный комплекс, который служит для определения местоположения самолета и формирования сигналов траекторного управления самолетом.

Вычисление местоположения самолета сводится либо к счислению пути, либо к определению местоположения путем измерения азимута и дальности, а счисление пути сводится к измерению пройденного расстояния по координатным осям ортодромической системы координат на основе данных о скорости, и направлении полета.

Принцип работы навигационного комплекса КН-23 основан на счислении ортодромических координат X_Т, Y_Т текущего местоположения ЛА:

по составляющим V_η V_ξ абсолютной линейной скорости ЛА и ортодромическому курсу ₀ выдаваемых ИКВ;

для повышения точности счисления ортодромических координат осуществляется коррекция скорости, выдаваемой ИКВ по данным составляющих Wхc и Wzc путевой скорости, вычисленных В-144 по доплеровским частотам F1, F2, и F3 и поправке U хоп измерителя ДИСС–7;

при отказе ИКВ (по выдаче абсолютной линейной скорости, т.е. при переходе ее в режим радиальной коррекции) и одновременно при отказе ДИСС-7 счисление координат производится по воздушной скорости Vист от СВС или ДВС - 10.

В блок БСАД-М аппаратуры РСБН-6С поступают:

составляющие Vx и Vy абсолютной скорости от системы ИКВ,

составляющие Wхc и Wzc путевой скорости от системы ДИСС-7 с В-144,

истинная воздушная скорость Vист от системы СВС или ДВС-10.

Составляющие путевой скорости Wхc и Wz и истинная воздушная скорость Vист в поступают в блок БВН-01 для преобразования в составляющие скорости ортодромической системы координат путём разворота на угол . (см.рис. ) и возвращаются обратно в блок БСАД-М, где и происходит выбор оптимальной по точности составляющей скорости от разных систем (ДИСС-7, ИКВ, СВС или ДВС-10).

Оптимальные по точности счисления составляющих скорости поступают в блоке БВН-01 аппаратуры РСБН-6С, где путём интегрирования производится счисление текущих ортодромических координат самолёта по закону:

, , где:

Xо и Yo – ортодромические координаты аэродрома вылета,

Vx и Vy – составляющие скорости по оси X и Y.

1.4. Режимы работы.

КН-23, в зависимости от используемого датчика скорости (ДИСС-7, ИKB, ДВС -10), для счисления координат имеет следующие режимы работы:

режим инерциального счисления координат;

инерциально - доплеровский;

режим счисления от ДВС-10;

режим радиокоррекции.

Выбор режимов работы навигационного комплекса по точности счисления координат производится автоматически в блоке БСАД-М аппаратуры РСБН-6С. В зависимости от исправности систем ДИСС-7, ИКВ и положения в пространстве летательного аппарата происходит выбор оптимальной по точности составляющей скорости систем ДИСС-7, ИКВ, СВС или ДВС-10 с выдачей этих составляющих в блок БВН-01, где и производится счисление текущих координат самолёта.

Координаты самолета счисляются в вычислителе аппаратуры РСБН-6С по данным автономных систем и корректируются точными радиотехническими данными, которые измеряются радиотехнической частью аппаратуры РСБН-6С. Коррекция осуществляется при полете в зоне действия сигналов запрограммированного радиомаяка для уменьшения накопленных погрешностей по счисленным в автономном режиме координатам. При наличии радиокоррекции в РСБН-6С определяется азимут θ и курсовой угол радиомаяка КУР. Использование в аппаратуре двух видов определения координат (радийного и автономного) увеличивает помехозащищенность аппаратуры и устойчивость выходных сигналов управления.