9.2.4. Радиосистемы посадки

Принцип действия равносигнальных РСП. Рассмотрим в качестве примера канал глиссады такой системы (рис. 9.14). Глиссадный радиомаяк ГРМ устанавливается рядом с ВПП, напротив точки приземления ЛА. Антенны ГРМ формируют в вертикальной плоскости диаграммы направленности и , точка пересечения которых соответствует заданной линии глиссады ЛГ (рис. 9.14,а), и излучают непрерывные АМ колебания, несущие частоты которых равны, а частоты модуляции составляют =90 Гц, а =150 Гц. В точке приема действует сигнал, равный сумме напряженностей полей, создаваемых антеннами ГРМ:

;

, (9.26)

где – амплитуда напряженности поля; – коэффициент АМ; и . Амплитуда напряженности суммарного поля в точке приема

(9.27)

Рис. 9.14. Диаграммы направленности антенн ГРМ и спектры излучаемых сигналов (а),

спектры сигналов в точках 1, 2 и 3 (б) и структурная схема бортовой аппаратуры (в)

Коэффициенты при и определяют зависимость амплитуд колебаний частот модуляции от угла и называются коэффициентами глубины пространственной модуляции:

, . (9.28)

Информативным параметром принимаемого сигнала является разность глубин модуляции РГМ:

. (9.29)

Положение ЛА на линии глиссады соответствует РГМ = 0. При отклонении ЛА вверх от линии глиссады и РГМ > 0, а при полете ЛА ниже линии глиссады РГМ < 0 (рис. 9.14,б).

Бортовой приемник ЛА реализует алгоритм (9.29). Для формирования сигналов, пропорциональных и , используется автоматическая регулировка усиления АРУ приемника Прм (рис. 9.14,в) по суммарному сигналу. Фильтры Ф90 и Ф150 выделяют сигналы с частотами модуляции и . В схеме сравнения СС образуется разность этих сигналов, пропорциональная РГМ и несущая информацию об угловом отклонении от линии глиссады.

Точность равносигнальных РСП. При из (9.29) можно получить основное уравнение равносигнальной РСП:

. (9.30)

Переходя к погрешностям измерения РГМ и определения угла , получаем

; , (9.31)

где – пеленгационная чувствительность.

Из (9.31) следует, что для повышения точности равносигнальной РСП необходимо увеличивать и . Увеличение ограничено тем, что в суммарном сигнале общий коэффициент модуляции на РСН не должен превышать 1. Уменьшение ведет к снижению дальности действия РСП. Поэтому наиболее целесообразным средством повышения точности следует считать увеличение . Увеличивать крутизну ДНА можно сужением диаграммы, что приводит к сокращению угловых размеров зоны действия РСП, и для вывода ЛА, следующих под большими углами к заданной траектории, в зону действия узких ДНА приходится применять дополнительные антенны с широкой ДНА.

Одним из основных факторов, снижающих точность РСП, является влияние сигналов, отраженных от близких к ВПП объектов. Радиотехнические системы посадки, реализующие равносигнальный метод, характеризуются максимальной погрешностью (3), составляющей примерно 0,3° в канале глиссады и 0,25° в канале курса.

Равносигнальным РСП, кроме подверженности влиянию отраженных сигналов, свойственны и другие недостатки. Один из них – постоянство номинального угла глиссады – связан с применением на ГРМ неподвижных антенн. Этот недостаток не позволяет оптимизировать угол для ЛА с разными характеристиками. Кроме того, траектория посадки вблизи точки приземления находится в ближней зоне антенн глиссадного радиомаяка, что приводит к ненадежности информации о и вынуждает использовать на заключительном этапе посадки радиовысотомер как главный датчик положения ЛА в вертикальной плоскости.

От указанных недостатков свободны перспективные импульсные РСП, работающие в диапазоне сантиметровых волн, где можно применять малогабаритные антенны, формирующие узкие сканирующие лучи.

Принцип действия РСП, реализующей импульсный метод. В канале глиссады такой системы диаграмма направленности ГРМ имеет один лепесток шириной около 1°, который сканирует в вертикальной плоскости в пределах от до (рис. 9.15,а) с постоянной угловой скоростью . Допустим, что заданной линии глиссады ЛГ соответствует угол , а ЛА находится выше ЛГ под углом к горизонту. При своем движении луч ДНА за каждый цикл сканирования дважды проходит через точку, где расположен ЛА (рис. 9.15,б).

Антенна ГРМ излучает непрерывные немодулированные колебания. При прохождении луча через точку приема на выходе приемника формируются импульсы, длительность и форма которых зависит от скорости сканирования , ширины и формы ДНА радиомаяка. В бортовом оборудовании ЛА измеряется интервал времени между импульсами А и Б, соответствующими прямому и обратному ходу луча. Интервал сравнивается с временем , равным тому значению , которое соответствует положению ЛА на заданной линии глиссады, т.е. углу .

Рис. 9.15. Положение ЛА в секторе сканирования диаграммы направленности антенны ГРМ (а); зависимость углового положения луча ДНА от времени при сканировании (б) и сигналы, принимаемые бортовой антенной (в)

Основное уравнение рассматриваемого угломерного канала имеет вид

. (9.32)

Для повышения точности следует уменьшать скорость сканирования . Нижний предел ограничен необходимым при посадке темпом получения информации об угловых отклонениях и обычно не менее 0,01…0,02 град/мкс.

Из сказанного следует, что заданное положение линии глиссады, т.е. угол , определяется интервалом времени , значение которого задается в бортовой аппаратуре ЛА. Поэтому в импульсной РСП не возникает проблем, связанных с оптимизацией угла захода ЛА на посадку.

Бортовая аппаратура импульсной РСП. В бортовой аппаратуре импульсной РСП (рис. 9.16) сигнал с приемника Прм поступает на схемы ВИА и ВИБ, выделяющие импульсы А и Б. Импульс А открывает электронный ключ ЭК, через который счетные импульсы с генератора ГСчИ поступают на счетчик сч. Ключ ЭК закрывается импульсом Б. Полученный в счетчике код, соответствующий времени , поступает в вычислительное устройство. На это же устройство подается с датчика глиссады ДЛГ код, соответствующий . После преобразования с использованием (9.32) в вычислительном устройстве ВУ вырабатывается код, содержащий информацию об угловом отклонении от заданной линии глиссады. Этот код используется для автоматического управления ЛА при посадке и для индикации положения ЛА на приборах экипажа.

В рассматриваемой РСП каналы курса и глиссады работают поочередно (временное уплотнение). Поэтому одна и та же аппаратура при синхронизации с работой радиомаяков используется для определения отклонения ЛА как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях.

Рис. 9.16. Структурная схема бортовой аппаратуры импульсной РСП

Применение импульсного метода и сантиметрового диапазона радиоволн позволяет снизить максимальную погрешность (3) до значения, равного 0,15…0,2°.

110