Направление прихода радиоволн от приемоответчика S или А/С самолета-нарушителя определяется с помощью антенны направленного действия, установленной сверху фюзеляжа самолета.
Антенна состоит из четырех несимметричных излучающих элементов, расположенных на поверхности самолета в виде квадратной решетки с четвертьволновым разделением (рисунок 6.4). При попарном соединении выхода элементов, например 1 и 2, 3 и 4 образуется диаграмма направленности в виде двух восьмерок (в кружочках указаны фазовые соотношения напряжений).
Рисунок 6.4 Диаграмма направленности в горизонтальной плоскости направленной антенны системы TCAS
Амплитудные значения напряжений:
где: UO – амплитуда для максимума диаграммы.
Сравнение принятых сигналов по амплитуде и фазе позволяет определить угол прихода радиоволн или относительный пеленг самолета-нарушителя.
В системе TCAS направленные свойства такой антенны используются несколько по - иному. Прием сигналов осуществляется только на один элемент. Диаграмма направленности элемента имеет форму окружности. Если производить поочередное переключение элементов, например 1 – 2 – 3 – 4 и т.д., то одиночная диаграмма будет сканировать в направлениях «вперед-назад-влево-вправо». Пеленг определяется также: путем сравнения запомненных амплитудных и фазовых соотношений.
В вертикальной плоскости ширина диаграммы направленности около 30°.
Состав и принцип работы TCAS
Система TCAS состоит из следующих компонентов (рисунки 6.5 и 6.6):
Рисунок 6.5 Состав и размещение оборудования TCAS
1. Процессор TCAS выполняет следующие функции:
- формирование запросных и преобразование ответных сигналов;
- сбор и анализ информации о воздушной обстановке;
- отслеживание и прогнозирование траектории самолетов-нарушителей, формирование сообщений TA и RA в соответствии с алгоритмом работы логической программы предупреждения столкновений;
- передачу данных на аппаратуру отображения и оповещения и др.
От внешних систем, не входящих в комплектацию TCAS, на процессор поступают данные:
- о текущей истинной высоте полета с выхода радиовысотомера;
- о барометрической высоте с выхода системы воздушных сигналов (СВС);
- о выпущенном или убранном шасси с концевика стойки шасси;
- об обжатии передней стойки шасси;
- о выпуске закрылков в посадочное положение;
- команда на блокировку выдачи RA и речевых сообщений от систем СРППЗ (EGPWS) и БМРЛС (режим «СДВИГ ВЕТРА»).
Примечание. Сообщения системы предупреждения об опасном сближении с землей GPWS (Ground Proximity Warning System) и системы оповещения о сдвиге ветра (Windshear Alerting System) имеют приоритет над сообщениями системы TCAS 2000. В этом случае, система TCAS может выдавать только сообщение TA, а голосовые предупреждения не выдаются. С момента прекращения сообщения блокировка сохраняется еще в течение 10 с.
Рисунок 6.6 Функциональная схема системы TCAS
2. Две антенны (либо обе направленные, либо только одна). Используются процессором для излучения запросных и приема ответных сигналов. Кроме того, верхняя антенна используется для пеленгования.
3. Один или два приемоответчика режима S.
4. Две антенны ненаправленного действия приемоответчика S для приема запросных и излучения ответных сигналов.
5. Совмещенный пульт управления (ПУ) для управления режимами работы приемоответчика S и процессора TCAS.
6. Громкоговоритель для звукового оповещения.
7. Концевые выключатели для подачи сигналов о выпуске шасси, о выпуске закрылков в посадочное положение и об обжатии передней стойки шасси.
8. Совмещенные индикаторы вертикальной скорости и воздушной обстановки. Индикаторы подключены к системе статического давления первого и второго пилота через модули преобразования давления (МДП).
Органы управления системы TCAS
Управление системой TCAS осуществляется с пульта управления. Несмотря на различные варианты исполнения пультов управления, выпускаемых различными фирмами-производителями, перечень и назначение органов управления идентичны.
На лицевой панели типового пульта управления TCAS 2000 расположены следующие органы управления и индикации (рисунок 6.7):
Рисунок 6.7 Типовой пульт управления системы TCAS II
1 – переключатель «RANGE» (дальность), для выбора масштаба изображения на индикаторе.
На рисунке указаны размеры воздушного пространства, отображаемого на индикаторе, в зависимости от положения переключателя «RANGE » (рисунок 6.8).
Если переключатель «RANGE » находится в положении «6», то пределы круга из 12 точек соответствуют расстоянию в 2 м. мили (обозначение «D»), слева и справа от самолета по 4,2 м. миль (обозначение «A»), спереди самолета 6 м. миль (обозначение «B») и сзади самолета 2,5 м. мили (обозначение «C»);
Рисунок 6.8 Дальность отображения на индикаторе VSI/TRA
2 – переключатель «ABV-N-BLW» (выше-нормальное-ниже):
«N» - относительная высота наблюдения составляет 2700 футов ниже и 2700 футов выше самолета;
«ABV» - относительная высота наблюдения (выше высоты полета самолета) увеличена до 7000 футов. Рекомендуется при наборе высоты;
«BLW» - относительная высота наблюдения (ниже высоты полета самолета) увеличена до 7000 футов. Рекомендуется при снижении;
3 – лампа (сигнализатор) отказа «XPNDR FAIL». Загорается янтарным цветом в случае:
- отказа приемоответчика режима S;
- поступления от барометрического высотомера недостоверных данных;
- неисправности в самой системе TCAS;
4 – окно индикации номера рейса (4 разряда);
5 – переключатель режимов, (5 позиций):
«STBY » - система TCAS и приемоответчик S находятся в режиме горячего резерва;
«ALT RPTG OFF» - система TCAS в режиме горячего резерва, а приемоответчик S отвечает на запросы радиолокатора ВОРЛ без выдачи информации о высоте;
«XPNDR» - система TCAS в режиме горячего резерва, а приемоответчик S отвечает на запросы ВОРЛ в соответствии с режимами запроса;
«TA ONLY» - система TCAS может выдавать только TA, приемоответчик S работает в режиме S, совместимый с TCAS;
«TA / RA» - система TCAS может выдавать и TA и RA, приемоответчик S работает в режиме S, совместимый с TCAS.
Кнопка «TEST» для включения функции самотестирования системы. Во время этой проверки контролируется работоспособность процессора TCAS, блока приемоответчика режима S, пульта управления, индикаторов и системы передачи речевых сообщений. При ее кратковременном нажатии звучит речевое сообщение «TCAS TEST », на индикаторе VSI/TRA отображается тестовая картинка с символами самолетов-нарушителей, дуги красного и зеленого цвета, и сообщение «TCAS TEST » белого цвета в верхнем левом углу индикатора (рисунок 6.9).
Рисунок 6.9 Изображение тестовой картинки на индикаторе VSI/TRA
По окончанию проверки на индикаторе выдается сообщение либо «TCAS PASS » (система прошла проверку успешно), либо «TCAS FAIL » (система выявила отказы), причем эти сообщения дублируются речевыми сообщениями. Для более полного (расширенного) самотестирования переключатель режимов следует установить в положение «STBY », и держать нажатой кнопку «TEST » более 8 с;
6 – переключатель «ALT SOURCE» (источник высоты):
«1» - данные о высоте снимаются с высотомера первого пилота;
«2» - данные о высоте снимаются с высотомера второго пилота;
7 и 9 – сдвоенные круглые ручки, для установки номера рейса (четыре цифры). Внешние ручки для ввода цифр в крайних разрядах (тысячи и единицы), а внутренние – для ввода цифр в средних разрядах (сотни и десятки);
8 – кнопка «IDENT», для передачи сигнала опознавания. Нажимается по требованию диспетчера ОВД. После (кратковременного) нажатия сигнал продолжает выдаваться в течение 18 с;
10 – переключатель «TRAFFIC»:
«AUTO » - при отсутствии TA или RA самолеты на индикаторе не отображаются. При появлении хотя бы одного самолета с сообщением TA или RA, отображаются, в пределах выбранного масштаба, все обнаруженные самолеты;
«ON » - на индикаторе, в пределах выбранного масштаба, отображаются все обнаруженные самолеты. Если выдается сообщение TA или RA, то символы других самолетов убираются с индикатора.
На рисунке 6.10 представлен пульт управления БР 482 системы TCAS.
Рисунок 6.10 Пульт управления БР 482 СПС 2000
1. Переключатель режимов «MODE» в положении «S» - система TCAS в режиме горячего резерва, а приемоответчик S отвечает на запросы ВОРЛ в соответствии с режимами запроса.
2. Кнопки «BLW», «ABV» - относительная высота наблюдения (выше и ниже высоты полета самолета) увеличена до 9900 футов.
3. Кнопка «FL» для отображения абсолютной высоты самолета-нарушителя и эшелона полета своего самолета (не задействована).
4. Индикатор электронный восьмиразрядный для отображения номера рейса, опознавательного индекса и другой дополнительной информации.