Принцип дії радіокомпаса РКЛ-41

 

Радіокомпас РКЛ-41 побудований за класичною схемою автоматичного радіокомпаса. Функціональна схема радіокомпаса зображена на рис. 2.25, а часові діаграми до неї на рис. 2.26. Для визначення курсового кута радіостанції в радіокомпасі реалізується рівносигнальний метод пеленгації. Сутність цього методу полягає у використанні комбінованої антенної системи, яка складається з антени неспрямованої дії і радіогоніометричної антени (РГА). Сигнали від неспрямованої і радіогоніометричної антен додаються у контурі складання (суматорі) радіокомпаса. У результаті формується діаграма спрямованості антенної системи, яка має вигляд кардіоїди. Якщо фазу сигналу, прийнятого радіогоніометричною антеною, перед додаванням змінювати на 180°, то напрямок максимуму кардіоїди буде змінюватися на протилежний (див. рис. 2.24, криві 3 і 4). Таким чином, внаслідок періодичної зміни фази сигналу, прийнятого радіогоніометричною антеною, у просторі буде сформований рівносигнальний напрям (РСН).

У напрямку РСН амплітуда сигналу від кардіоїд 3 та 4 однакова, тому цей напрямок називається рівносигнальним. Зміна фази сигналу спрямованої (радіогоніометричної) антени виконується у комутаторі фази (КФ) під впливом напруги опорного генератора (ОГ) (u _ОГ) з частотою 70 Гц. При повороті пошукової котушки гоніометра повертається кардіоїда і можна сумістити РСН з напрямком на привідну аеродромну радіостанцію. Тоді курсовий кут радіостанції визначається за кутом повороту пошукової котушки відносно статорної котушки гоніометра.

Таким чином, сутність методу пеленгації за рівносигнальним напрямком полягає в автоматичному, постійному суміщенні напрямку РСН з напрямком на привідну аеродромну радіостанцію.

Нехай напрямок на ПАР-1 (див. рис. 2.24) утворює з РСН кут γ > 0 (ПАР знаходиться справа від РСН), а фаза сигналу, прийнятого радіогоніометричною антеною, змінюється на 180° з частотою 70 Гц опорного генератора так, що при позитивній полярності напруги U _ОГ (рис. 2.26, б) формується кардіоїда 3 (див. рис. 2.24), а при негативній полярності U _ОГ – кардіоїда 4.

 

 

Рис. 2.26. Часові діаграми напруг у радіокомпасі РКЛ-41

 

Тоді амплітуда результуючого сигналу на виході контуру складання буде змінюватися з частотою комутації кардіоїд, тобто з частотою 70 Гц опорного генератора.

Таким чином, амплітуда результуючого радіосигналу U_{m 3}, що відповідає кардіоїді 3, більша за амплітуду результуючого сигналу U_{m 4}, що відповідає кардіоїді 4 (U_{m 3}> U_{m 4}).

У результаті радіосигнал на виході контуру складання (КС) має амплітудну модуляцію з частотою обвідної 70 Гц (рис. 2.26 – І – д).

Якщо напрямок РСН збігається з напрямом на ПАР-3 (γ = 0), то амплітуди радіосигналів, що відповідають кардіоїдам 3 і 4, рівні між собою, тобто U_{m 3} = U_{m 4}. Тому амплітудна модуляція результуючого сигналу відсутня і на виході контуру складання утворюється радіосигнал постійної амплітуди (рис. 2.26 – ІІ – д).

Якщо напрямок на ПАР-2 утворює з рівносигнальним напрямком кут γ < 0 (ПАР знаходиться ліворуч від РСН), то амплітуда результуючого сигналу, що відповідає кардіоїді 3, менша за амплітуду сигналу, що відповідає кардіоїді 4 (U_{m 3} < U_{m 4}). Тому у результуючому радіосигналі виникає амплітудна модуляція, але фаза обвідної відрізняється від фази обвідної у першому випадку (γ > 0) на 180° (рис. 2.26 – ІІІ – д).

Таким чином, у фазі обвідної результуючого радіосигналу контуру складання закладена інформація про напрямок надходження радіохвиль відносно рівносигнального напрямку. Виділивши обвідну результуючого амплітудно-модульованого сигналу і порівнявши її фазу з фазою напруги опорного генератора, фаза якої постійна, можна сформувати різнополярну керуючу напругу (рис. 2.26 – І, ІІІ – ж). Під дією утвореної напруги (після перетворення у змінну) буде працювати двигун, який повертає пошукову котушку гоніометра. У результаті повертається кардіоїда і рівносигнальний напрям. Робота двигуна продовжується доти, доки рівносигнальний напрямок не збіжиться з напрямком на ПАР. При збігу у результуючому сигналі контуру складання зникає амплітудна модуляція і тому зникає керувальна напруга, що приводить до зупинки двигуна. Напрямок обертання двигуна залежить від полярності керувальної напруги, тобто від того збігаються чи ні фази обвідної амплітудно-модульованого та опорного сигналів.

У результуючій діаграмі спрямованості формуються два рівносигнальні напрямки, внаслідок чого пошукова котушка може випадково зупинитися в помилковому напрямку. Однак відхилення пошукової котушки від цього помилкового напрямку, внаслідок випадкових хаотичних коливань, завжди приводить до того, що результуючий радіосигнал на виході контуру складання стає амплітудно-модульованим. При цьому виникає керуюча напруга і двигун працює та повертає пошукову котушку до збігу РСН з істинним напрямку на ПАР. Таким чином, помилковий рівносигнальний напрямок має хитке положення, а пошукова котушка завжди займає положення, що відповідає дійсному напряму на ПАР.

Радіокомпас РКЛ-41 може працювати в режимах «Компас», «Антена» та «Рамка».

Режим «Компас» є основним робочим режимом і вмикається встановленням на пульті управління перемикача режимів роботи (ПРР) в положення К_АВТ або К_РУЧ. У цьому режимі РКЛ-41 автоматично вимірює курсовий кут радіостанції, а також у телефонах льотчика прослуховуються позивні ПАР (дві або одна букви радіотелеграфної азбуки).

У цьому режимі роботи беруть участь канали спрямованої радіогоніометричної і неспрямованої антен. Результуючий радіосигнал від виходу контуру складання (U _КС рис. 2.26 – І, ІІІ – д) надходить до приймача радіокомпаса. Цей сигнал має амплітудну модуляцію тільки в тому випадку, коли рівносигнальний напрямок не збігається з напрямком на радіостанцію. Приймач радіокомпаса виконаний за супергетеродинною схемою і має, в залежності від положення перемикача ТЛФ – ТЛГ, дві смуги пропускання: широку (6 000 Гц) у положенні ТЛФ і вузьку (3 000 Гц) у положенні ТЛГ. Крім того, у положенні ТЛГ вмикається додатковий генератор 800 Гц для приймання амплітудно-маніпульованих сигналів. У приймачі результуючий радіосигнал підсилюється, перетворюється за частотою на проміжну частоту та детектується. Утворена обвідна амплітудно-модульованого сигналу, яка є сигналом помилки (рис. 2.26 – І, ІІІ – е) надходить до входу компасного каналу, який складається з фазового детектора і модулятора 400 Гц. До входу фазового детектора надходять: а) сигнал помилки, фаза якого залежить від напрямку на радіостанцію відносно РСН; б) опорна напруга від опорного генератора, фаза якого постійна. На виході фазового детектора виникає керувальна напруга, полярність якої визначається співвідношенням фаз напруг помилки та опорного генератора. При однакових фазах цих напруг керувальна напруга має позитивну полярність (рис. 2.26 – І – ж), а при протилежності фаз – негативну (рис. 2.26 – ІІІ – ж). Якщо радіостанція знаходиться на рівносигнальному напряму, то керувальна напруга дорівнює нулю (рис. 2.26 – ІІ – ж).

Модулятор 400 Гц перетворює постійну керувальну напругу від виходу фазового детектора на змінну напругу з частотою 400 Гц та з фазою, яка залежить від полярності постійної керувальної напруги. Утворена змінна напруга відповідної фази від виходу модулятора 400 Гц надходить до керувальної обмотки двигуна. Двигун працює і повертає пошукову котушку гоніометра. Робота двигуна продовжується доти, доки рівносигнальний напрямок не збіжиться з напрямком на привідну радіостанцію. При цьому напруга на пошуковій котушці стане рівною нулю, амплітудна модуляція результуючого сигналу зникне і керувальна напруга дорівнюватиме нулю.

Кут повороту пошукової котушки гоніометра через потенціометричну слідкуючу систему передається до стрілки покажчика радіокомпаса. Шкала покажчика рівномірна та має ціну поділки 5° (рис. 2.27).

Режиму роботи «Компас» відповідають два положення перемикача режимів роботи: К_АВТ і К_РУЧ. У положенні К_АВТ при прольоті ДПРС відбувається автоматичне перемикання радіоком-паса з частоти ДПРС на частоту БПРС.

 

Необхідні умови для автоматичного перемикання:

а) перемикач Д-Б на лівому щитку приладової дошки має бути встановлений у положення Д;

б) політ виконується з ККР, що становить 0 ±30°;

в) спрацював маркерний радіоприймач МРП-56П;

г) випущено шасі.

У цьому випадку постійна напруга +27 В від маркерного радіоприймача через замкнутий кінцевий вимикач при випущеному шасі надходить до схеми автоматичного настроювання радіокомпаса.

Зворотне настроювання радіокомпаса з частоти БПРС на частоту ДПРС виконується при виконанні двох умов:

а) при зміні ККР на кут більше ±30° відносно 0° (при відході на друге коло після прольоту ДПРС чи після прольоту БПРС);

б) при встановленні перемикача режимів роботи з положення К_АВТ у будь-яке інше положення (К_РУЧ, АНТ, РАМ).

У положенні перемикача К_РУЧ перемикання радіокомпаса з частоти ДПРС на частоту БПРС виконується вручну за допомогою перемикача Д – Б, а в іншому режим К_РУЧ нічим не відрізняється від режиму К_АВТ.

У режимі «Антена» відключаються радіогоніометрична антена, генератор опорної частоти і компасний канал, тому курсовий кут радіостанції не вимірюється. У цьому режимі радіокомпас працює як супергетеродинний приймач з неспрямованою антеною на вході. Прийнятий радіосигнал від антени надходить до приймача, в якому перетворюється (підсилюється амплітуда сигналу, утворюється проміжна частота та детектується). Низькочастотний сигнал від виходу приймача після підсилення в ПНЧ телефонного каналу надходить через перемикач РК до входу підсилювача СПУ-9 і далі до телефонів льотчика.

Режим «Антена» використовується для настроювання радіокомпаса на частоти привідних радіостанцій, а також для приймання команд керівника польотів при відмові бортової УКХ радіостанції Р-832М по «21»-му каналу при недостатній розбірливості команд у режимі «Компас».

Режим «Рамка» є допоміжним режимом і його часто називають режимом слухового пеленгування. У цьому режимі приймання радіосигналів здійснюється тільки радіогоніометричною антеною, яка має діаграму спрямованості у вигляді «вісімки». Антена неспрямованої дії, генератор опорної напруги і компасний канал у цьому режимі вимикаються. Режим «Рамка» використовується при відмові радіокомпаса в режимі «Компас» (К_АВТ або К_РУЧ), а також при сильних атмосферних розрядах та при значних коливаннях стрілки покажчика.

Користаючись перемикачем Л – П (ліво – право), до двигуна вручну подають змінну напругу з частотою 400 Гц позитивної або негативної фази. При цьому двигун працює і повертає пошукову котушку і одночасно стрілку покажчика вліво чи вправо. Одночасно періодично змінюється гучність позивних сигналів у телефонах від максимуму до мінімуму, оскільки діаграма спрямованості – «вісімка» обертається. У момент мінімуму гучності сигналу в телефонах необхідно зняти показання покажчика радіокомпаса, але оскільки діаграма спрямованості має два мінімуми, то можлива помилка на 180°.

Усунути неоднозначність показань ККР можна, виконавши запит наземної РЛС (літак приближається до аеродрому чи віддаляється), або використовуючи навігаційну систему РСБН-5С.

Рівень сигналу, який прослуховується в телефонах льотчика, і відхилення стрілки індикатора настроювання залежать як від положення діаграми спрямованості радіогоніометричної антени, так і від положення регулятора гучності. Однак, якщо в режимах «Компас» і «Антена» за допомогою регулятора гучності регулюється рівень низькочастотного сигналу, який подається до входу ПНЧ телефонного каналу, та діє схема автоматичного регулювання підсилювання приймального тракту, то в режимі «Рамка» вказана система вимкнута і тоді регулятором гучності змінюється коефіцієнт підсилення приймального тракту. Це дозволяє постійно збільшуючи підсилення приймача за допомогою регулятора гучності і, використовуючи натискний перемикач Л – П, більш точно встановити мінімум прийнятого сигналу та, внаслідок цього, напрям нульового приймання на ПАР, тобто курсовий кут радіостанції.