2. Призначення, склад, основні ттх та принцип дії за структурною схемою двшз‑7

НАЗНАЧЕНИЕ

Доплеровский измеритель путевой скорости и угла сноса ДИСС-7 предназначен для работы в составе навигационно-пилотажных комплексов/НПК/ и обеспечивает непрерывное автоматическое измерение составляющих полной скорости самолёта.

В НПК измеритель выдаёт сигналы:

-F1,F2,F3;

-напряжение поправки ХОП

-«ПАМЯТЬ» и ИСПРАВНОСТЬ»

-«ПОСТОЯННЫЙ КОНТРОЛЬ»

-«ВКЛЮЧЕНИЕ РЕЗЕРВНОГО ПЕРЕДАТЧИКА»

-«ИЗМЕРИТЕЛЬ ВКЛЮЧЕН»

Каждый из сигналов F1,F2,F3 представляет собой последовательность частотами следования, пропорциональными проекциями полной скорости W самолёта на соответствующие направления излучения S1,S2 и S3 антенны.

Сигналы FI,F2 и F3 подаются в НПК для вычисления по ним путевой скорости W и угла сноса Ј самолёта.

Напряженна поправки ХОП и ХОП/-постоянное положительное напряжение, измеряющееся в пределах 0+8,8в и зависящее от характера отражающей поверхности. Сигнал И ХОП подается в НПК для введения по нему поправки в путевую скорость самолета.

Сигнал «ПАМЯТЬ» постоянное напряжение +27в,характери-зующее потерю сигнала доплеровским измерителем и запрещающее использование его информации в НПК.

Сигнал "ИСПРАВНОСТЬ" - постоянное напряжение + 27в, характеризующее непрерывную работу измерителя.

Сигнал "ПОСТОЯННЫЙ КОНТРОЛЬ" - постоянное напряже­ние +27В» характеризующее готовность измерителя к рабо­те.

Сигнал "ВКЛЮЧЕНИЕ РЕЗЕРВНОГО ПЕРЕДАТЧИКА" -постоянное напряжение +27в подается в НПК для переключения поправочного коэффициента на частоту резервного передатчика при его включении.

Сигнал "ИЗМЕРИТЕЛЬ ВКЛЮЧЁН - постоянное напряжение

Для непрерывного контроля работы измерителя в полете, измеритель выдает сигналы:

F1, F2, F3, F4

напряжение поправки ХОП

«ПАМЯТЬ»

«ВЫСОКОЕ ВКЛЮЧЕНО» (постоянное напряжение +10в)

«ВКЛЮЧЕНИЕ РЕЗЕРВНОГО ПЕРЕДАТЧИКА»

ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

1. Вид излучения непрерывный

2. Частота излучения высокочастотных колебаний в нормальных климатических условиях во всех климатических условиях

3. Мощность передатчика

4. Диапазон измеряемых доплеровских частот 1,5-32 кгц

5. Частота коммутации лучей антенны 2.5гц + 0,25г

6. Время непрерывной работы 12 час.

7. Гарантийный срок, службы 2000 рабочих часов, из них 1500 летних часов, на протяжении 6 лет, в число которых входит не менее 3-х лет непосредственной эксплуатации на объекте, а остальное - время транспортировки и хранения на складах (из них не более 2-х лет по 11-й группе жесткости) при условии проведения регламентных работ согласно инструкции по эксплуатации. Временный технический ресурс измерителя до первого капитального ремонта составляет 3000 летных часов на протяжении 6 лет при условии эксплуатации измерителя в соответствии с инструкцией эксплуатации.

8. Среднее время наработки на отказ 300 час.

9. Вес измерителя 29кг.

10. Габариты измерителя 666x406x231 им.

11. Общее количество элементов 2426.

12. Питание измерителя осуществляется:

а) однофазным переменным напряженней 115в +5%

частоты 400 гц +5% с уровнем гармоник не более 8%,

б) постоянным напряжением +27в +10% с величиной

пульсаций не более 8%.

13. Токи потребления по цепям

115в 400гц -2а +27в -2,5а Измеритель предназначен для эксплуатации в следующих условиях

- температура окружающей среды от -60 С до +60 С ;

- относительная влажность воздуха 98% при температуре +35°С

- давление воздуха до 15 мм рт.ст.

Остальные тактико-технические данные приведены в сводном паспорте на измеритель.

СОСТАВ:

Состав измерителя ДИСС-7:

Блок ПКІ

Передатчик ПК2

Приемник ПК3

Блок питания(низковольтный) ПК4

Блок электронный ПК5

Блок питания(высоковольтный) ПК7

Блок коммутации ПК8

Рис 1.1 Общий вид измерителя

Блок питания ПК7 (высоковольтный)

Блок коммутации ПК8

Приемник ПК3

Блок электронный ПК5 ( 2 шт. )

Блок ПКІ

Передатчик Пк2 (2 шт.)

Блок питания ПК4 ( низковольтный)

ПРИНЦИП РАБОТЫ ИЗМЕРИТЕЛЯ.

Работа измерителя основана на использовании эффекта Доплера в режиме непрерывного излучения.

Сущность эффекта Доплера заключается в отличии частоты сигнала f, излучаемого передатчиком измерителя летящего самолета, от частоты колебаний fпр. отраженных от земной поверхности и принимаемых приемным устройством.

, (1.1)

Значение доплеровского сдвига частоты определяется равенством:

, (1.2)

где Ws – проекция полной скорости самолета на направление излучения;

- длина волны излучаемых передатчиком колебаний.

В системе координат, связанной с самолетом (самолетная система координат X, Y, Z), направление излучения S определяется углами и (рис.1.10)

где – угол между направлением продольной оси самолета X и направлением излучения S

- угол между обратным направлением вертикальной оси самолета Y и проекцией Syz направления излучения S на плоскоcть YZ.

Вектор полной скорости самолета можно разложить в самолетной системе координат на три составляющие: Wx, Wy, Wz (рис 1.10). Проектируя составляющие полной скорости Wx, Wy, Wz на направлении излучения S и суммируя их, получим:

,

или , (1.3)

Подставляя (1.3) в (1.2), получим

, (1.4)

Так как уравнение (1.4) содержит три неизвестных, то для определения всех составляющих полной скорости (Wx, Wy, Wz) необходимо иметь три уравнения типа (1.4), что может быть получено путем применения в ДИСС антенной системы, имеющей три некомпланарных (не лежащих в одной плоскости) луча.

Расположение лучей антенны показано на рис 1.1. Углы визирования лучей антенны:

, (1.5)

Здесь угол δ считается положительным, если отсчитывается от отрицательного направления вертикальной оси Y самолета в, сторону положительного направления оси Z1.

Подставляя значения углов для каждого из лучей (1.5) в уравнение (1.4) и заменяя λ на λ0, получим выражения для абсолютного значения доплеровских частот но каждому из, лучей антенны

, (1.6)

, (1.7)

, (1.8)

, (1.9)

Используя выражения (1.6), (1.7), (1.8), определим частоты fx,fy и fz , соответствующие продольной Wx вертикальной Wy и поперечной Wz составляющим полной скорости самолета W

, (1.10)

, (1.11)

, (1.12)

Откуда: (1.13)

(1.14)

(1.15)

Здесь ; ; - приближенные значения Wx ,Wy и Wz.

Итак, задача определения полной скорости самолета сводится к выделению и измерения доплеровский частот от трех лучей антенны.

Формулы (1.13), (1.14) и (1.15) являются первым приближением, так как в них не учтены:

Отклонение реальных углов визирования лучей антенны от номинальных.

Смещение доплеровских частот определяемое характером отражающей поверхности.

Реальное значение длины волны излучаемых передат­чиком колебаний.

Первая составляющая погрешности может быть сведена, к допустимой величине путем замера величины отклонения ре­альных углов визирования лучей от их номинального значения (величины приводимые в паспорте на измеритель) и введения поправок на эти отклонения в сопрягаемые с ДИСС БЦВМ или специализированные вычислители, входящие в состав НПК.

Вторая составляющая погрешности возникает в результате деформации доплеровского спектра и смещения его максимума в сторону низких частот, которые обусловлены изме­нением коэффициента отражения в пределах антенного луча.

Коэффициент отражения σ зависит в общем случае от угла, падения В (рис. 1.10), причем для разных отражающих поверхностей эта зависимость различна. На рис. 1.12 приведен примерный вид зависимости коэффициента отражения σ от угла падения В антенного луча для различных поверхностей.

Из графиков на рис. 1.12 видно, что наиболее сильно меняется коэффициент отражения в зависимости от угла падения для морским поверхности (график 1.5), поэтому это явление часто называют «морским эффектом».

Вследствие этого спектр отраженных сигналов в пределах ширины луча антенны искажается, в нем увеличивается мощность низких частот и уменьшается мощность высоких, так как низкие частоты соответствуют точкам, облучаемым под большим углом падения В, чем точки, соответствующие высоким частотам.

В результате этого смещается максимум мощности в спектре отраженного от земной поверхности сигнала, а следовательно и средняя доплеровская частота спектра. Величина смещения хоп меняется в пределах от 0 до 3% и дает ошибку в измерении скорости самолета, за счёт характера отражающей поверхности.

Если, взять две точки на кривой, зависимости от угла падения, соответствующие различным углам падения В1 и В2, то разность логарифмов коэффициентов отражения, соответствующих этим точкам, будет пропорциональна хоп.

На основании этой зависимости в измерителе ДИСС-7 осуществляется вычисление поправки на характер отражающей поверхности путем сравнения мощностей сигналов, принятых по двум лучам /лучи 1 и 4 рис.1.11/, наклоненных к отражающей поверхности под разными углами падения В1 и В4. Соотношение возможностей по четвертому и первому лучам приемной антенны определяется характером отражающей поверхности.

Это соотношение позволяет вычислить величину смещения доплеровского спектра хоп и выдать ее в сопрягаемые с измерителем системы в виде напряжения u_хоп. Величина u_хоп связана с _хоп соотношением:

, (1.16)

где К_хоп – постоянный масштабный коэффициент.

Значение величин проекций полной скорости Wx; Wy; Wz с учетом смещения доплеровского спектра за счет характера отражающей поверхности и отклонения реальных углов визирования лучей антенны и частоты передатчика от их номинальных значений (во втором приближении) вычисляются по формулам:

(1.17)

, (1.18)

, (1.19)

Здесь , , - приближенные значения Wx, Wy, Wz, вычисленные во втором приближении, , , - приближенные значения Wx, Wy, Wz, вычисленные в первом приближении и определяемые по формулам (1.13) – (1.15).

В измерителе ДИСС-7 принято, что , , (1.20)

Вычисление составляющей полной скорости , , осуществляется в БЦВМ или в специализированных навигационных вычислителях по данным, выдаваемым измерителем ДИСС-7.

вычисление , , , входящих в формулы (1.17), (1.18), (1.19), осуществляется по частотам F1, F2, F3 выдаваемых измерителем. Значения и , входящих в формулы (1.13) – (1.15), равны . Величина приводится в сводном паспорте на измеритель.

вычисление поправки на характер отражающей поверхности (множитель ) осуществляется по напряжению в, выдаваемому измерителем. в – постоянный масштабный коэффициент.

Величины отклонения реальной частоты передатчика от ее номинального значения и отклонения реальных углов визирования лучей антенны от из номинальных значений ( ), входящих в формулы (1.17) – (1.19), берутся из сводного паспорта на измеритель.

Структурная схема доплеровского измерителя приведена на рис. 1.13.

Высокочастотные колебания частоты f, генерируемые магнетронным передатчиком 2, поступают на вход передающей антенны 1 и излучаются ею в направлении земной поверхности последовательно во времени по четырем лучам. Отраженные от земной поверхности электромагнитные частоты принимаются приемной антенной 4 также последовательно по четырем лучам и поступают затем на вход приемника 5. Здесь і = 1, 2, 3, 4 – номер луча антенны.

Приемник 5 осуществляет супергетеродинное усиление принятого сигнала.

Усиленный сигнал частоты поступает на вход электронного блока 7, который выделяет среднюю частоту доплеровского сигнала по каждому из каналов (номер канала соответствует номеру луча), а также вычисляет величину поправки на характер отражающей поверхности

Выходные сигналы электронного блока являются выходными сигналами измерителя в целом.

Синхронное переключение лучей передающей и приемной антенн, каналов приемника и электронного блока осуществляется синхронизатором 6.

Высоковольтный блок питания 3 служит для питания накала и анодной цепи передатчика.

Низковольтный блок питания 8 обеспечивает стабилизированной питание приемника, электронного блока и синхронизатора.