Использование бортовых РЛС

Задачи, решаемые с помощью бортовой РЛС.

Одним из эффективных средств самолетовождения и обеспе­чения безопасности полетов является бортовая радиолокационная станция. Она устанавливается на всех магистральных ВС и представ­ляет собой приемно-передающее устройство, обеспечивающее получение на экране индикатора условной картины местности, а также обнаружение ВС и очагов гроз.

Принцип действия БРЛС основан на способности электромаг­нитных волн высоких частот отражаться от объектов, находящихся на пути их распространения, с различной интенсивностью и направленностью. Благодаря автономности станция может приме­няться в полетах любой дальности, обеспечивая при этом постоян­ную точность измерения навигационных элементов. По виду изме­ряемых параметров БРЛС относится к угломерно-дальномерным средствам. На ВС гражданской авиации используется несколько типов БРЛС. Наибольшее распространение имеет станция «Гроза» различных модификаций.

Бортовые РЛС позволяют решать следующие задачи: вести ориентировку и определять место ВС по опознанным радиолокацион­ным ориентирам (РЛО); определять угол сноса и путевую скорость; обнаруживать грозовые очаги и обходить их в безопасном направ­лении; предупреждать опасные сближения с другими ВС. Кроме того, при связи с ПНК РЛС позволяют корректировать счисленные координаты места ВС.

Режимы работы РЛС

рис.19.1 Радиолокационная станция «Гроза» выпускает­ся в нескольких модификациях. Для различных типов ВС она комплектуется приемопередатчиками и антенными блоками с определенными параметрами. На некото­рых типах ВС предусмотрено дуб­лирование основного приемопере­датчика резервным. Кроме основ­ного индикаторного блока, может устанавливаться дополнительный. Станция имеет следующие режи­мы работы: «Готов», «Земля», «Метео», «Контур» и «Снос». Нужный режим выбирает экипаж в зависимости от решаемой зада­чи. Управление станцией осуще­ствляется с индикаторного блока (рис. 19.1).

В РЛС «Гроза» используется индикатор с радиально-секторной разверткой. Для более полного иcпользования поверхности экрана индикатора начало развертки сме­щено вниз. Экран имеет большое послесвечение, благодаря которому обеспечивается одновременное наблюдение всего радиолокационного изображения. Для исключения смещения зоны обзора и искажений при изменении углов крена и тангажа в станции предусмотрена гиростабилизация антенны в плоскости горизонта от АГД-1 второго пилота. При этом положение стабилизированного луча по углу места можно изменять вручную в пределах ± 10°. При необходимости стабилизацию антенны можно вообще отключить с помощью выключателя «Стаб.— Откл.», распо­ложенного в кабине экипажа.

Режим «Готов». Этот режим является режимом нагруженного резерва. В данном режиме станция после 3—5-минутного прогрева готова к немедленной работе. Высокое напряжение на передатчик в этом режиме не подается. Следует помнить, что даже при кратковременном выключении станции и последующем ее включе­нии реле времени автоматически выдерживает указанное выше время прогрева. Поэтому в полете полностью выключать станцию не следует. Если нет необходимости в использовании станции, нужно перевести ее в режим «Готов».

Включение станции производят перед вылетом в такой последова­тельности: устанавливают переключатель режимов работы в положе­ние «Готов»; переключатель «Стаб.— Откл.» в положение «Стаб.»; включают АЗС «Гроза» на щитке АЗС; включают авиагоризонт АГД-1 второго пилота; нажимают клавишу «РЛС» на ПУ. При этом на индикаторе загорается лампа подсвета, сигнализирующая о включении электропитания. Через 3—5 мин после включения станции проверяют ее работоспособность. Передатчик РЛС включают на предварительном (исполнительном) старте, выключают по окончании полета перед выходом ВС на предпосадочную прямую.

Применение РЛС в режиме «Земля». Данный режим предназна­чен для обзора земной поверхности, периодического определения места ВС и путевой скорости. Обзор земной поверхности обеспечи­вается в переднем секторе в пределах +100° от продольной оси ВС.

Для работы станции в режиме «Земля» необходимо: установить переключатель режимов работы в положение «Земля»; переключа­тель масштабов в положение нужного масштаба развертки; ручкой «Наклон» добиться наиболее четкого изображения на экране; ручкой «Яркость» отрегулировать требуемую яркость изображения. Для пра­вильного пользования ручками «Наклон» и «Яркость» следует знать, что для просмотра более удаленных от ВС РЛО необходимо яркость несколько увеличивать, а антенну поднимать. При наблюдении близ­ко расположенных ориентиров от ВС антенну следует опускать, а яркость уменьшать; ручкой «Контраст» добиться контрастности тре­буемых отметок на общем фоне радиолокационного изображения; ручкой «Метки» отрегулировать яркость меток дальности, соответ­ствующую условиям полета; сличить полученное радиолокационное изображение местности с картой в районе предполагаемого местона­хождения ВС и опознать наблюдаемые на экране ориентиры.

Преимуществом БРЛС перед визуальной ориентировкой является возможность точного определения углового положения ориентиров относительно ВС и дальности до них.

Определение курсовых углов и дальностей до ориентиров. Положение ориентира на экране индикатора определяется курсовым углом ориентира (КУО) и наклонной дальностью (НД) от ВС до ориентира. КУО отсчитывают по шкале, которая нанесена по краю экрана и оцифрована от до cи от до . Кроме шкалы, на экране нанесены радиальные линии через 10° (см. рис. 19.1), облегчающие определение КУО и повышающие точность его отсчета. В верхней части шкалы в секторе ±20° имеется дополнительная градуировка через 2 °, которая в основном используется при измерении УС.

Точность измерения КУО характеризуется средней квадратической погрешностью 1,1 —1,5° в случае отсчета угла в момент прихода отметки на радиальную линию и 1,4—1,7 0 при интерполя­ции положения отметки между радиальными линиями.

Наклонная дальность — расстояние по наклонной линии от ВС до ориентира (рис. 19.2, а). Ее определяют по экрану индикатора по меткам дальности, расстояние между которыми зависит от исполь­зуемого масштаба развертки. На масштабах развертки 30 и 50 км метки дальности формируются через 10 км, на масштабе 125 км через 25 км и на масштабах 250 и 375 км через 50 км. На масштабе 375 км развертка начинается с дальности 200 км,

Рис 19.2

т.е. имеется задержка начала развертки, которую следует учиты­вать при определении НД до ориентиров. Для определения НД необходимо отсчитать число меток дальности на экране до наблюдае­мого ориентира и умножить на расстояние между ними. Если ориентир находится между метками, то НД определяют глазомерной интерполяцией.

Точность определения НД оценивается СКП, равной , где — расстояние между метками дальности. В БРЛС «Гроза» =10 км; 25 и 50 км. Следовательно, при пользовании 10-кило­метровыми метками дальности =1 км, 25-километровыми — = 2,5 км, 50-километровыми — = 5 км. В тех случаях, когда НД измеряют в момент прихода отметки ориентира на метку даль­ности, точность измерения значительно повышается. При этом СКП в зависимости от используемого масштаба разверт­ки. Поэтому для более точного определения НД, когда это возможно, ее отсчет следует производить в момент совмещения изображения ориентира с меткой дальности.

Для выполнения некоторых расчетов требуется знать не наклон­ную, а горизонтальную дальность (ГД). Если НД> 5 Н полета, то практически НД = ГД. Когда НД<5 Н, то ее при необходимости пересчитывают на НЛ (рис. 19.2, б) в ГД по формуле .

Применение станции в режиме «Снос». Этот режим предназначен для измерения УС. Принцип измерения основан на исполь­зовании эффекта Доплера, сущность которого заключается в изме­нении частоты принимаемых сигналов по сравнению с частотой излучаемых сигналов, когда между передатчиком и приемником имеется относительное движение. Если рассматривать эффект Допле­ра применительно к БРЛС, то приращение частоты принимаемых сигналов, отраженных от земной поверхности, будет зависеть от W и угла, под которым диаграмма излучения антенны станции расположена к ЛФП ВС.

При включении режима «Снос» автоматическое сканирование антенны прекращается, и она подключается к ручному управлению по азимуту с помощью клавиш, расположенных на индикаторном блоке. Угол поворота антенны относительно продольной оси ВС отсчитывают на экране индикатора по шкале курсовых углов. Чтобы измерить УС, необходимо электрическую ось диаграммы на­правленности точно совместить с ЛФП (вектором W). Положение антенны относительно ЛФП легко воспринимается глазом по виду линии развертки на экране индикатора. Когда антенна РЛС уста­новлена под произвольным углом к направлению ЛФП, частоты отраженных сигналов от левой и правой границ луча диаграммы направленности будут неодинаковыми. В результате сложения приня­тых сигналов возникают биения, которые модулируют электронный луч линии развертки, что приводит к ее мерцанию с большой часто­той. При этом яркие точки на линии развертки кажутся быстро перемещающимися.

При совмещении оси диаграммы направленности антенны с ЛФП частоты отраженных сигналов от левой и правой границ луча станут одинаковыми. Происходит это благодаря симметричному расположе­нию лучей относительно ЛФП. Однако вследствие того, что в прием­ник поступает одновременно бесчисленное множество сигналов, отраженных от различных точек облучаемого участка земной поверх­ности, суммарный сигнал практически будет иметь биения малой частоты. Это приводит к уменьшению до минимума частоты яркостной модуляции линии развертки. При этом яркие отметки становятся почти неподвижными. Следовательно, наблюдая за линией развертки, можно по минимальной частоте ее мерцания подобрать такое поло­жение антенны, когда ось диаграммы совпадает с ЛФП. Антенна окажется развернутой на угол, соответствующий УС.

Порядок измерения УС следующий: в режиме «Земля» на масшта­бе 50 км добиться четкого и равномерного по всей длине развертки изображения отраженных сигналов; переключить РЛС в режим «Снос», попеременно нажимая на клавиши ручного управле­ния движением антенны по азимуту, добиться перемещения линии развертки в такое положение, где частота мерцания ее будет наи­меньшей (скорость перемещения линии развертки изменяется ручкой «Сканирование»); отсчитать УС по шкале курсовых углов, програ-дуированной через 2°, против линии развертки. При отклонении линии развертки вправо от нуля шкалы УС имеет знак «плюс», при отклонении влево — знак «минус». Для большей точности вы­полнить два-три измерения и осреднить отсчеты. Точность измере­ния УС данным способом над равнинной и холмистой местностями характеризуется =1 °, в горной местности точность значительно ниже. При полете над морем УС можно измерить только при неспокойной его поверхности.

Режимы «метео» и «контур» рассмотрим в следующем вопросе