Управление, индикация и сигнализация

Органы управления и светосигнализаторы РВ расположены на передней панели УВ (рис. 2.9).

а	б

Рис. 2.9. Указатели высоты:
а – УВ-5М, б – А-034-4:

1 – указательная стрелка и шкала, оцифрованная в метрах; 2 – контрольный сектор шкалы; 3 – красный бленкер нерабочего состояния РВ; 4 – индекс установки заданной высоты; 5 – а) лампа сигнализации заданной высоты (желтая) / б) ручка-лампа (желтая) установки и сигнализации заданной высоты; 6 – а) ручка-кнопка установки заданной высоты и контроля РВ / б) кнопка контроля РВ; 7 – черный сектор

Указатели высоты УВ-5М и А-034-4 взаимозаменяемы и отличаются формой флажкового сигнализатора (бленкера), размещением и конструкцией ручки установки заданной высоты.

При нажатой ручке-кнопке «Контроль. Уст. высот» / кнопки «Тест» на УВ отрабатывается контрольное значение высоты. Вращение ручки-кнопки «Контроль. Уст. высот» / ручки с индексом «Δ» перемещает индекс заданной высоты по шкале высот на соответствующее значение. Светосигнализатор «Опасная высота» / «Δ» горит, когда стрелка показывает меньшее значение высоты, чем то, на которое установлен индекс.

На приборных досках предусмотрены дублирующие световые табло. При прохождении стрелки индекса заданной высоты в сторону уменьшения высоты, в течение 3–9 с в телефонах командира ВС прослушивается звуковой сигнал. Бленкер появляется при отказе РВ, при полетах выше рабочего диапазона высот, и при потере радиолокационного контакта с землей.

Включение и проверка работоспособности

Включение и проверка работоспособности РВ производится в следующей последовательности:

– включить необходимые автоматы защиты в цепях питания (в кабине автомат защиты сети по постоянному току). При прогреве стрелка уходит за черный сектор шкалы, после прогрева (до двух минут) бленкер убирается, а стрелка УВ устанавливается на нулевую риску шкалы в пределах погрешности;

– вращением ручки-кнопки «Контроль. Уст. высот» / ручки-лампы «Δ» установить индекс заданной высоты на деление шкалы 10 м. Светосигнализаторы «Опасная высота» / «Δ» на фланцах УВ должны гореть;

– нажать и удерживать ручку-кнопку «Контроль. Уст. высот» / кнопку «Тест». Стрелка УВ должна установиться в контрольном секторе шкалы (15 ± 1,5 м), светосигнализаторы «Опасная высота» / «Δ» должны погаснуть;

– отпустить ручку-кнопку «Контроль. Уст. высот» / кнопку «Тест». При возвращении стрелки к нулю в момент прохождения индекса загорятся светосигнализаторы «Опасная высота» / «Δ», табло на приборных досках, в телефонах авиагарнитуры прослушивается звуковой сигнал продолжительностью 3–9 с. Для выключения светосигнализаторов необходимо установить индекс заданной высоты на упор со стороны нуля или выключить РВ.

Проверка в режиме встроенного контроля в полете выполняется аналогично проверке на земле, при этом звуковая и световая сигнализация будут срабатывать при условии, если индекс заданной высоты установлен на деление шкалы более контрольного значения (15 ± 1,5 м).

Задание и порядок выполнения работы

1. Уяснить принцип работы частотных РВ неследящего и следящего типов.

2. Изучить назначение, решаемые задачи, функциональные возможности, основные параметры РВ.

3. Изучить работу неследящего и следящего РВ по структурной схеме.

4. Ознакомиться с причинами возникновения погрешностей измерения высоты, особенностями работы РВ над сложными отражающими поверхностями, эксплуатационными ограничениями.

5. Изучить управление работой, индикацию, сигнализацию, проверку работоспособности изучаемых РВ.

6. Рассчитать методическую погрешность радиовысотомера РВ-5 при двухчастотной модуляции.

7. Рассчитать требуемую длительность импульса для импульсного РВ, способного измерить высоту 1 м.

8. Определить погрешность измерения высоты из-за влияния эффекта Доплера при вертикальной скорости ВС 5 м/с.

9. Подготовить форму отчета и продумать ответы на контрольные вопросы.

На лабораторном занятии следует:

1. Получить допуск к работе.

2. Ознакомиться с комплектом, конструкцией, органами управления радиовысотомеров РВ-5, РВ-5М, на стенде радионавигационного оборудования.

3. Используя компьютерный тренажер РВ-5М (А-037) с указателем высоты А-034-4 (рис. 2.10), выполнить предполетную проверку РВ. Включение тренажера осуществляется щелчком левой кнопки мыши по выключателю в правом нижнем углу окна. Вращение ручки-лампы «Δ» происходит последовательными щелчками левой кнопки мыши на ее правую или левую часть. Кнопка «Тест», клавиши «ВЗЛЕТ», «ПОСАДКА» активируются щелчками левой кнопки мыши.

4. Используя клавиши «ВЗЛЕТ», «ПОСАДКА» научиться пользоваться РВ в полете.

5. Сделать выводы о возможности эксплуатации РВ, удобстве и недостатках использования, указать на возможно имеющиеся отклонения в работе от теории, предложить пути модернизации аппаратуры.

Рис. 2.10. Компьютерный тренажер РВ-5М (А-037) с УВ А-034-4

6. Сравнить и оценить с точки зрения точности отсчета высоты и удобства в эксплуатации имеющиеся на стенде радионавигационного оборудования указатели высоты УВ-5, УВ-5М, А-031-4.

7. Подготовить отчет о работе и сдать преподавателю.

Рекомендуемая литература: [1]–[6], [9].

Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Основные эксплуатационно-технические показатели изучаемых РВ.

3. Структурная схема РВ и временные диаграммы, поясняющие его работу.

4. Управление, индикация, сигнализация РВ.

5. Результаты расчетов, выполняемых при домашней подготовке (пп. 6–8). Результаты экспериментального исследования РВ.

6. Объяснение результатов и выводы по результатам исследований.

Контрольные вопросы

1. Каковы назначение, решаемые задачи, состав оборудования РВ и его размещение на ВС?

2. Каковы основные эксплуатационно-технические показатели РВ?

3. В чем состоит принцип работы частотного РВ?

4. Как и от каких параметров зависит разностная частота?

5. Поясните работу неследящего и следящего РВ по структурной схеме.

6. Каковы недостатки РВ, реализованного по разомкнутой схеме?

7. Каковы причины возникновения погрешностей измерения высоты РВ и методы их минимизации?

8. Почему для измерения малых высот не используются импульсные РВ?

9. Как используют информацию от РВ другие системы ВС?

10. Каковы принципы проверки работоспособности РВ в режимах непрерывного функционального и допускового контроля?

11. Как проводится проверка работоспособности РВ на земле и в полете?

12. Каковы эксплуатационные ограничения при использовании РВ?

Лабораторная работа № 3.
ДОПЛЕРОВСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛИ СКОРОСТИ
И УГЛА СНОСА дисс-Ш013В, ДИСС-016

Целью работы является изучение назначения, возможностей, принципов функционирования, особенностей схемотехнического построения доплеровских измерителей скорости и угла сноса ДИСС-Ш013В, ДИСС-016 и приобретение практических навыков по их включению, проверке работоспособности и летной эксплуатации.

Общие положения

ДИСС предназначен для непрерывного измерения путевой скорости, угла сноса и оставшегося расстояния до поворотного или конечного пункта маршрута, если в комплект аппаратуры входит блок счисления пути (блок СП).

Установлены на отечественных ВС Ил-86, Як-42, Ту-154М и др.

Измеренные значения выдаются на собственный индикатор, в ЦВМ, угол сноса на ND, путевая скорость в КС.

На ВС со «стеклянной» кабиной скорость и угол сноса определяются по данным бортовой инерциальной системы путем интегрирования сигнала ускорения вдоль продольной оси ВС. Указанные параметры определяют также спутниковые системы навигации.

Принцип работы

В основу работы ДИСС положен эффект Доплера. Он состоит в том, что частота принимаемых отраженных от шероховатой земной поверхности высокочастотных колебаний отличается от частоты колебаний, излучаемых наклонно в сторону земли. Измерение разности частот (частота Доплера) излучаемого и принимаемого сигналов позволяет определить скорость ВС:

 откуда

где  – частота Доплера; f ₀ – частота излучаемого сигнала; l₀ – длина волны излучаемого сигнала; c – скорость распространения радиоволн; W_r – радиальная составляющая скорости ВС – проекция вектора путевой скорости на ось радиолуча (рис. 3.1).

   

Рис. 3.1. Составляющие путевой скорости и пространственная ориентация
лучей антенны ДИСС

На рис. 3.1 вектор W – истинная воздушная скорость, W _п – путевая скорость.

Частота Доплера  зависит не только от скорости, но и при наличии ветра от величины, и знака угла сноса a (см. рис. 3.1).

С учетом этого доплеровский сдвиг частоты по радиолучу

включает в себя два неизвестных навигационных параметра W _п и a. Для их вычисления необходимо совместное решение системы аналогичных (как минимум двух) уравнений. В случае неподвижной антенны такая система уравнений может быть получена путем приема радиосигналов с двух симметричных относительно продольной оси ВС направлений (лучи 2 и 3, рис. 3.1).

Из вышеприведенных формул видно, что радиальная составляющая скорости W_r и частота  зависят не только от скорости W _п и сноса a, но и крена и тангажа ВС. Для компенсации искажений навигационной информации при эволюциях ВС необходимо применение, как минимум, трех, а лучше четырех симметричных лучей с последующим усреднение результатов измерения  по парам симметричных лучей в вычислителе ДИСС.

Измеряя значения частот , , , можно вычислить значения путевой скорости W _п и угла сноса a:

   

Поскольку облучается конечный участок земной поверхности (рис. 3.2), то, во-первых, отраженный сигнал состоит из набора гармоник различной интенсивности (спектра) доплеровских частот , во-вторых, максимум отраженной мощности  смещается в сторону меньших доплеровских частот . Из-за различной зависимости коэффициента отражения К _отр от угла падения луча g при полетах над различными поверхностями, средняя величина смещения при полете над сушей равна 0,4 %, над морем 1,7 %. Поэтому при полете над морем пилотом вручную в счисление параметров вводится дополнительная поправка  = 1,3 %.

Рис. 3.2. Формирование огибающих спектра доплеровских частот
при отражении от суши и от моря

Упрощенная структурная схема ДИСС приведена на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Упрощенная структурная схема ДИСС

В состав ДИСС входят две антенны: передающая А_ПРД и приемная А_ПРМ. ДИСС-016 реализован по схеме с пространственным разделением каналов. Его передающая антенна формирует в пространстве одновременно три луча, направленные вправо-вперед, вправо и влево-назад. Прием сигналов осуществляется приемной антенной одновременно и раздельно по каждому лучу с последующей
отработкой в трех идентичных каналах. На рис. 3.4 показан один канал, состоящий из балансного смесителя СМ, выделяющего разностную (доплеровскую) частоту , узкополосного следящего фильтра УПФ, осуществляющего поиск и пропускание узкополосного доплеровского сигнала в широкой полосы шумов, определяемой диапазоном возможных доплеровских частот, измерителя частоты ИЧ, формирующего постоянные напряжения (аналоговый выход) и цифровые коды (импульсный выход), пропорциональные доплеровской частоте по каждому лучу.

Четырехлучевой ДИСС-Ш013 реализуется по схеме с временным разделением каналов, т. е. с последовательным переключением лучей передающей и приемной антенн с частотой 3,1 Гц. Обработка доплеровской информации по каждому лучу осуществляется последовательно в одном канале, что снижает аппаратурные затраты. Дополнительная информация, принятая по четвертому лучу, позволяет улучшить метрологические и надежностные параметры измерителя.

Блоки ПРД, ПРМ, ИЧ, А_ПРД, А_ПРМ конструктивно объединены в моноблок.

Автономное вычислительное устройство ВУ (может работать в составе моноблока) на основе цифровой или аналоговой информации, выдаваемой ИЧ по лучам, по вышеприведенным формулам вычисляет необходимые потребителям значения путевой скорости W _п и угла сноса a.

Режимы работы

Рассмотрим три основных режима работы ДИСС.

1. «Работа». В этом режиме ДИСС измеряет и выдает потребителям значения путевой скорости W _п и угла сноса a.

2. «Контроль». Включается оператором переключателем на индикаторе ДИСС при автономной проверке перед полетом (при необходимости в полете) или по сигналам ЦВМ при проверке ДИСС в составе пилотажно-навигационного комплекса ВС. При этом осуществляется допусковый контроль всей аппаратуры, включая антенный блок, без излучения в пространство. Принцип встроенного контроля заключается в выработке в моноблоке кварцованных частот, которые поступают в вычислительно-индикаторный тракт вместо доплеровских частот. В результате на индикаторе отрабатываются контрольные значения W _п и a. Непрерывный контроль работоспособности основан на вычислении и анализе соотношения доплеровских частот в каналах.

3. «Память». В рассматриваемый режим ДИСС переходит автоматически при недостаточной величине отраженного сигнала хотя бы по одному лучу, что бывает, например, при полете над спокойной водной поверхностью, больших углах крена и тангажа ВС или из-за отказа измерителя. При этом на индикаторе остаются последние вычисленные значения, а потребителям запрещается использовать информацию ДИСС.

Основные параметры

Основные технические параметры ДИСС приведены в таблице.

Состав аппаратуры

В состав ДИСС-Ш013В входят следующие блоки:

1. Моноблок Ш013-7М. Осуществляет генерирование и излучение СВЧ-сигналов, прием и усиление отраженных сигналов по четырем лучам, последовательно коммутируемых во времени, выделение и узкополосную фильтрацию сигналов доплеровских частот, преобразование доплеровских сигналов в последовательность импульсов, частота которых равна среднему значению спектра доплеровских частот. Устанавливается снизу фюзеляжа по оси ВС.

Волноводно-щелевая антенна последовательно во времени формирует лучи с углами g = 74°, b = 10° (см. рис. 3.1). Ширина луча в вертикальной плоскости около 4,5°, коэффициент усиления антенны по каждому лучу не менее 500.

2. Вычислитель Ш013-8. Обрабатывая доплеровские сигналы каждого из четырех лучей в виде импульсных последовательностей, вычисляет и выдает данные о путевой скорости и угле сноса потребителям в виде постоянных напряжений и с обмоток синусно-косинусных трансформаторов в виде напряжений переменного тока. Расположен в отсеке оборудования.

3. Индикатор Ш013-9М. Предназначен для цифровой индикации путевой скорости и угла сноса по данным вычислителя, сигнализации режима «Память», направления и знака сноса, управления работой ДИСС. Находится на правой приборной доске пилотов.

В расширенном комплекте ДИСС-016 кроме основного моноблока, в состав которого входит вычислитель, и индикатора предусмотрены резервный моноблок, блок логики и выдачи данных (блок ЛВД), блок счисления пути (блок СП).

Блок ЛВД осуществляет вычисление угла сноса и путевой скорости, их индикацию и выдачу внешним потребителям и на индикатор ДИСС, контроль вычислительно-индикаторного тракта, непрерывный функциональный контроль работоспособности ДИСС, автоматический переход на резервный моноблок при отказе основного, сигнализацию перехода и отказа резервного моноблока.

Блок СП служит для вычисления и индикации оставшегося расстояния до выбранного пункта маршрута. Представляет собой счетчик периодов доплеровской частоты. Блок СП входит также в состав измерителя ДИСС-Ш013Г.