Недостатки, свойственные посадочным радиолокаторам

Существующие посадочные радиолокаторы в основ­ном удовлетворяют требованиям ИКАО. В настоящее время они довольно эффективно используются как средство управ­ления воздушным движением для контроля с земли за поло­жением ВС относительно линий курса и глиссады при заходе на посадку, а также как резервное средство радиомаячной системы посадки. Применение посадочных радиолокаторов в комплексе со светотехническими и другими радиотехнически­ми средствами способствует повышению уровня безопасности посадки, снижению посадочных минимумов, увеличению про­пускной способности аэропортов. Вместе с тем посадочным радиолокаторам свойственны недостатки, снижающие эффек­тивность их использования. Основной из них связан со значи­тельными погрешностями определения координат ВС при ви­зуальном съеме информации, субъективизмом в оценке воз­душной обстановки, выработке команд диспетчером посадки и значительным временем, необходимым для принятия реше­ния и передачи команд на борт ВС.

Опыт эксплуатации показывает: поляризационная селек­ция, используемая в посадочном радиолокаторе как средство защиты от метеопомех, недостаточно эффективна в особен­ности при ливневых осадках.

Принятая прямоугольная система координат и неравномер­ная развертка по дальности являются причиной того, что при линейном движении ВС в вертикальной и горизонтальной плоскостях при посадке отметка от него на экране индикатора перемещается по криволинейным траекториям (линиям курса и глиссады). Это обстоятельство создает неудобства для ра­боты диспетчера при отождествлении радиолокационного изо­бражения с реальной воздушной обстановкой и определении места ВС.

Структурная схема ПРЛ

Рис.1

Структурная схема ПРЛ (рис.1) состоит из следующих основных элементов: антенно-волноводного тракта АВТ; передатчика ПРД; приемника ПРМ; устройства черезпериодного вычитания сигналов УЧПВ, осуществляющего селекцию движущихся целей; синхронизатора Сх; тракта передачи сигналов ТПС; устройства обработки сигналов УОС, а также контрольного КИ и ос­новного (ОИ) индикаторов.

Антенно-волноводный тракт служит для излучения и приема электромагнитных колебаний в пределах заданного сектора пространства, изменяя поляризации этих колебаний для ослабления влияния на характеристики ПРВ мешающих отражений, а также для передачи высокочастотных сигналов к антенне или от нее. Кроме того, в АВТ формируются для индикаторов ПРВ угловые отметки обозна­чения определенных положений антенн и сигналы угловой информации.

Основные элементы АВТ — антенна курса АК и антенна глиссады АГ созда­ют узкие в одной и широкие в другой плоскости ДН, с помощью которых осу­ществляется обзор пространства. Ширина ДН антенны курса в горизонтальной плоскости - 0, 5°, а в вертикальной - несколько градусов.

Характерной особенностью ПРЛ является поочередная работа антенн, что позволяет использовать для каналов курса и глиссады общий передающий и приемный тракты и облегчить раздельную индикацию положения ЛА относитель­но линий курса и глиссады. Антенны передают и принимают сигналы в течение интервалов работы, соответствующих движению антенн с постоянной угловой скоростью. К волноводному тракту антенны подключаются вращающимся антенным переключателем ВАП. Во время переключения антенны не излучают и не принимают энергию.

В большинстве ПРЛ применяется механическое сканирование антенны. С механизмом привода МПК или МПГ соответствующей антенны (см. рис.1) связаны датчики угловой информации ДУК и ДУГ, вырабатывающие сигналы для формирования разверток индикаторов и угловых отметок определенных положений антенн.

В некоторых зарубежных ПРЛ (например, AN/TPN-25) применяют антенны типа фазированных решеток, состоящих из нескольких сотен (до 800) излучаю­щих элементов. В таких антеннах положением ДН в пространстве управляют электронным способом с помощью ЦВМ. При использовании электронного сканирования информация об угловом положении антенны выдается с ЦВМ, которая управляет положением ДН.

Сигналы для развертки луча индикатора по азимуту (канал курса) или углу места (канал глиссады) формируются сельсинами-датчиками, роторы которых связаны с механизмом поворота соответствующей антенны. Формируются два вида сигналов: синусоидальное напряжение частотой 10 кГц, модулированное по амплитуде в соответствии с законом сканирования антенн (угловая информа­ция), и напряжение гашения индикаторов в нерабочем секторе антенн, которое меняется в соответствии с углом наклона АК в вертикальной и АГ в горизонталь­ной плоскостях. Поэтому на экране индикатора высвечиваются только секторы, соответствующие данному углу установки антенн. Напряжение питания сельсинов подается с устройства обработки сиг­налов УОС. Промодулированные напряжения сельсинов-датчиков также поступают на усилитель угловой информации УУИ, а затем транслируются на КДП. Угловые метки вырабатывают фотоэлектронные датчики, связанные с механизмом поворота антенн. Основу каждого датчика составляет сегмент с тре­мя узкими прорезями, перемещаемый механизмом поворота антенны между источником света и фотодиодом.

Сигналы датчиков после усилителя угловых меток УУМ по кабельной линии КЛ поступают на УОС, а затем на основные индикаторы ПРЛ. Кроме того, эти сиг­налы подаются на КИ. Коммутатор К, работающий синхронно с вращающимся антенным переключателем ВАП, служит для подключения сигналов угловой информации каналов курса и глиссады к общему тракту передачи сиг­налов.

В состав АВТ входит также антенный переключатель АП, отключающий при­емный тракт на время излучения зондирующего импульса, и аттенюатор Ат., че­рез который часть мощности излучаемого сигнала ответвляется в приемное уст­ройство, где используется для автоподстройки частоты магнетронного генератора передатчика и фазирования когерентного гетеродина устройства СДЦ.

Конструктивно АК и АГ обычно представляют собой зеркальные антенны с отражателями специальной формы или в виде части параболоида вращения. Вблизи от облучателей антенн в волноводном тракте расположены поляризаторы Пол., позволяющие с помощью помещаемой внутрь волновода диэлектрической пластины изменять поляризацию излучаемых колебаний от линейной до круговой и подавлять отраженные от гидрометеоров сигналы.

Передатчик содержит магнетронный генератор МГ, модулятор М и механизм настройки магнетрона МН. Магнетрон генерирует зондирующие импульсы дли­тельностью порядка десятых долей мик­росекунды с мощностью 50 — 300 кВт.

Особенностью передатчика, связан­ной с применением в ПРЛ устройства СДЦ, является работа с двумя частота­ми повторения импульсов. Для преду­преждения ухода частоты генерируе­мых магнетроном колебаний из-за из­менения режима магнетрона применя­ются специальные меры, например из­менение выходного напряжения моду­лятора в такт со сменой частоты пов­торения импульсов.

Для обеспечения постоянства ча­стоты зондирующих колебаний при тем­пературных изменениях параметров ма­гнетрона частота последнего подстраи­вается по местному стабильному гетеро­дину СГет. с помощью устройства АПЧ, входящего в состав приемного тракта. Исполнительным устройством АПЧ служит механизм настройки магнетро­на. Этим механизмом можно управлять и вручную.

Модулятор передатчика выполнен по схеме с накопителем энергии и им­пульсным тиратроном в качестве раз­рядного элемента. Запускающие им­пульсы подаются на тиратрон от син­хронизатора (при работе с СДЦ) или от входящего в состав модулятора гене­ратора импульсов.

Как правило, ПРЛ работают на одной фиксированной частоте. Однако, иногда для борьбы со слепыми скоростями, свойственными устройствам СДЦ, при­меняют поочередное излучение на двух несущих частотах.                                    Приемное устройство содержит три функциональные цепи: устройство АПЧ магнетрона; канал основного усиления принимаемого сигнала и входные цепи устройства СДЦ.

Для управления частотой генерируемых магнетроном колебаний в смесителе СМ-1 устройства АПЧ выделяется разностная частота, номинальное значение которой равно промежуточной частоте приемника. На СМ-1 колебания подаются от магнетрона через аттенюатор Ат. и стабильного гетеродина СГет., собранного на клистроне со стабилизирующим частоту объемным резонатором. Сигнал разностной частоты поступает на усилитель-ограничитель промежуточной частоты УОПЧ, а затем на частотный дискриминатор ЧД, настроенный на промежуточ­ную частоту. Сигнал ошибки по частоте управляет механизмом настройки маг­нетрона. Поскольку полоса пропускания АПЧ обеспечивает подстройку только при уходах частоты магнетрона, не превышающих 15 МГц, в ПРЛ иногда предус­матривают устройство поиска по частоте. Точность подстройки частоты магне­трона составляет ±0, 25 МГц.

Канал основного усиления сигнала содержит смеситель СМ-2, на который подаются отраженные сигналы с АП и колебания СГет., усилитель промежуточной частоты УПЧ и амплитудный ограничитель АО. При работе ПРЛ в режиме без СДЦ сигналы с УПЧ детектируются (на схеме детектор включен в УПЧ) и через суммирующее устройство СУ подаются на индикаторы. При использовании СДЦ сигналы поступают на АО, где устраняются амплитудные флуктуации, ухудшаю­щие работу устройства СДЦ. Приемники современных ПРЛ имеют коэффициен­ты шума 3, 3 — 12 дБ и усиления по основному каналу 80 дБ.

Находящийся обычно в приемнике когерентный гетеродин КГ устройства СДЦ запускается синхроимпульсами ПРЛ перед началом генерации магнетрона и фазируется колебаниями магнетрона, поступающими на него из УОПЧ устрой­ства АПЧ. Колебания КГ с частотой, равной промежуточной частоте, использу­ют в качестве опорных при фазовом детектировании принятых сигналов, которые поступают на ФД с амплитудного ограничителя.

Устройство черезпериодного вычитания предназначено для задержки сиг­нала на период повторения импульсов и образования разности задержанных и незадержанных импульсов. В ПРЛ обычно применяют два периода повторения, которые переключаются от импульса к импульсу. Видеоимпульсы с ФД подаются на модулятор линии МЛ и далее в виде амплитудно-модулированных колебаний с несущей частотой 15 МГц на ЛЗ. Сигналы с ЛЗ-1 и ЛЗ-2 через коммутатор К поступают на УВЧ, детектор Д1, а затем на устройство вычитания УВ. Коммутатор управляется синхроим­пульсами ПРЛ. С модулятора линии снимается также незадержанная последовательность импульсов, которая после детектора Д-2 поступает на УВ. Такое построение трак­та прохождения сигналов облегчает получение идентичных по форме импульсов на входе УВ. Для этой же цели служит и устройство автоматической регули­ровки усиления АРУ, работающее по разности амплитуд задержанных и неза­держанных сигналов и выравнивающее эти амплитуды изменением коэффициента усиления УВЧ. С выхода УВ сигналы подвижных целей в виде модулированной по амплитуде импульсной последовательности поступают в режиме работы с СДЦ на суммирующее устройство СУ. Коэффициент подавления помех от не подвижных целей и СДЦ составляет 20 -25 дБ.

Синхронизатор служит для получения импульсов, управляющих работой ПРЛ, а также контрольных импульсов, предназначенных для настройки устройст­ва СДЦ. Основной элемент синхронизатора — блокинг-генератор БГ имеет частоту собственных колебаний много меньше частот повторения импульсов ПР. При включении синхронизатора первым импульс БГ через формирователь импульсов ФИ поступает на модулятор линии МЛ, а затем на одну из линий задержки ЛЗ. После усиления в УВЧ и детектирования этот импульс вместе с отраженными сигналами, поступившими на МЛ от ФД, подается на амплитудный селектор АС, где выделяется больший по амплитуде импульс БГ, который и образует пер­вый циркулирующий в петле синхронизации импульс. Этот импульс через стробирующий каскад запускает БГ. При этом формируется второй циркулирующий импульс и т. д. Циркулирующие импульсы, временная расстановка которых определяется задержкой в соответствующей ЛЗ, используются для синхрони­зации передатчика и других элементов ПР. Стробирующий каскад СК после генерации очередного импульса БГ запирается импульсом мультивибратора МБ на время, большее половины периода повторения синхроимпульсов. Такая мера предотвращает запуск БГ случайными импульсами, возникшими, например, из-за коммутационных процессов.

Тракт передачи сигналов обеспечивает трансляцию сигналов, необходимых для работы выносных индикаторов, устанавливаемых обычно на КПД. На КПД транслируются видео- и синхроимпульсы, угловые метки и напряжения с сель­синов, несущие информацию об угловых положениях АК и АГ. В аппаратную ПРЛ с КДП передается переменное напряжение частотой 10 кГц для питания сельсинов-датчиков угловой информации. Трансляция осуществляется по кабельной линии длиной до 3 км.

Видеоимпульсы с выхода ПУ (при работе без СДЦ) или с УЧПВ (при работе с СДЦ) поступают на суммирующее устройство СУ, куда подаются и синхро­импульсы с модулятора передатчика. СУ коммутирует и усиливает в зависи­мости от выбранного режима видеоимпульсы, соответствующие всем или только движущимся целям, и смешивает их с большими по амплитуде синхроимпуль­сами. Полученный суммарный сигнал видео- и синхроимпульсов поступает после усиления в кабельном усилителе КУ по кабельной линии на устройство обработки сигнала УОС, установленное на КДП.

Устройство обработки сигналов располагается на расстоянии до 3 км от аппаратурной ПРЛ и содержит блоки, выделяющие и коммутирующие подаваемые с аппаратной сигналы, а также вырабатывающие вспомогательные сигналы для индикаторов КДП и для аппаратуры ПР. УОС управляет работой ПР и контро­лирует ее. Для выделения синхроимпульсов применяют амплитудные селекторы, гак как эти импульсы в 2 раза превосходят видеоимпульсы по амплитуде.

Один из основных узлов УОС — аналоговый вычислитель линий, отобра­жающих на индикаторах заданные траектории посадки в вертикальной и го­ризонтальной плоскостях, и линий равных отклонений от этих траекторий. Необходимость применения вычислителя обусловлена сложной конфигура­цией отображаемых на индикаторах кривых, что является следствием смеще­ния антенн ПРЛ относительно оси ВПП и расчетной точки приземления ТП. Индикаторные устройства отображают необходимую для контроля посад­ки информацию. В состав ПРЛ входят основные индикаторы ОИ, устанавливае­мые на рабочих местах диспетчеров КДП, и контрольный индикатор КИ, разме­щаемый в аппаратной ПРЛ. В состав каждого из индикаторов входит электронно­лучевая трубка ЭЛТ; видеоусилитель, сигналы с выхода которого управляют яркостью ЭЛТ; каскады формирования напряжений развертки по углу и даль­ности, а также источники питания и вспомогательные устройства. На прямоуголь­ном экране ЭЛТ формируются изображения рабочих секторов каналов глисса­ды и курса при данном угловом положении антенн ПРЛ и отметки, соответствую­щие ВС, находящимся в данных секторах. Изображения воспроизво­дятся в прямоугольных координатах «угол места — наклонная дальность» и «азимут — наклонная дальность».

Каскады формирования развертки по углу представляют собой усилители постоянного тока, на вход которых подается напряжение угловой информации с УОС, Это напряжение получается в результате детектирования сигналов частоты 10 кГц, передаваемых с сельсинов-датчиков углового положения антенн ПРЛ. Фаза колебаний частоты 10 кГц при выделении сгибающей определяется ключевыми фазовыми детекторами, управляемыми импульсами, которые формируются из синусоидальных напряжений возбуждения сельсинов. Так как рабочие участ­ки секторов сканирования антенн соответствуют движению антенн с постоянной угловой скоростью, то выделенные огибающие сигналов сельсинов-датчиков представляют собой линейно изменяющееся (пилообразное) напряжение с пе­риодом» равным периоду сканирования антенны. Это напряжение после усиления используется для вертикального отклонения луча ЭЛТ.

Каскады формирования развертки по дальности запускаются задержанными синхроимпульсами и вырабатывают отклоняющие напряжения экспоненциальной формы. С помощью задержки синхроим­пульсов начало развертки (отметка нуле­вой дальности) совмещается с точкой, со­ответствующей расчетной точке призем­ления ВС. Экспоненциальный закон из­менения напряжения горизонтальной развертки позволяет получить нелиней­ный масштаб по дальности с растянутым начальным участком. При этом облегча­ется контроль положения ВС на завершающем этапе захода на посадку. Считывание информации облегчается нали­чием одно- и пятикилометровых меток дальности.

Для контроля положения ВС на экране основных индикаторов высвечи­ваются линии, соответствующие задан­ному положению ЛГ и ЛК, и линии равных отклонений от них.

Основные индикаторы получают сигналы от УОС, расположенного на КДП, и отображают всю информацию, необходимую для работы диспетчера. Конт­рольный индикатор предназначен для контроля работоспособности ПРЛ. В аппаратуре индикатора осуществляются те же преобразования сигналов, что и в УОС, за исключением формирования ЛГ и ЛК и линий равных отклонений. На этом индикаторе отображаются только отметки от ВС, находящиеся в секторе обзора ПРЛ, и угловые метки.

Требования, предъявляемые к ПРЛ

 

К посадочным радиолокаторам предъявляются определен­ные требования по зоне обзора, выбору позиции при разме­щении их на аэродроме, точности определения координат, разрешающей способности и скорости обновление информа­ции. Посадочные радиолокаторы должны обеспечивать обна­ружение ВС, имеющих площадь отраженной поверхности 15 м² или более, и определение их местоположения в про­странстве, ограниченном сектором обзора по азимуту 20 и углу места 7° на расстоянии не менее 17 км от радиолокатора.

Посадочный радиолокатор устанавливается на аэродроме позади точки приземления в направлении взлетного конца ВПП на расстоянии 915 м или более и 1200 м или более при смещении ПРЛ в сторону от оси ВПП соответственно на 1-20 м и 185 м при необходимости обес­печения сектора обзора по азимуту в пределах ±10(20)°, а в пределах ±15 5(20)° - на расстоянии 685 и 915 м при сме­щении ПРЛ в сторону от оси ВПП соответственно на 120 м и 185 м.

В зависимости от особенностей аэродрома и оснащенности его радиотехническим оборудованием используется тот или другой вариант размещения ПРЛ. Для всех рассмотренных случаев необходимо, чтобы посадочный радиолокатор обеспе­чивал обзор пространства в секторе, начинающемся в точке, расположенной на расстоянии 150 м от точки приземления в направлении взлетного конца ВПП, азимутальный угол со­ставлял ±5° по отношению к осевой линии ВПП, а угол места - от -1 до +6°.

Посадочные радиолокаторы позволяют при посадке опре­делить отклонения ВС вправо и влево от линии курса, вверх и вниз от заданной траектории снижения (глиссады) и удале­ние от места размещения радиолокатора. Предъявляются сле­дующие требования к точности определения местонахождения ВС.

При отклонениях от линии курса:

— допустимая погрешность составляет 0, 6% от расстоя­ния ВС до ПРЛ плюс 10% от величины отклонения от линии курса, или 9 м (берется большая величина);

— погрешность в точке приземления не превышает 0, 3% расстояния от антенны, или 4, 5 м (берется большая вели­чина);

При отклонениях от линии глиссады:

— допустимая погрешность составляет 0, 4% от расстоя­ния ВС до ПРЛ плюс 10% от величины отклонения от линии глиссады, или 6 м (берется большая величина);

— погрешность в точке приземления не превышает 0, 2% от расстояния до ПРЛ, или 3 м (берется большая величина).

Допустимая погрешность определения удаления воздуш­ного судна от точки приземления не должна превышать 30 м + 3% от расстояния ВС до точки приземления.

Разрешающая способность радиолокатора при определе­нии положения двух ВС по азимуту и углу места составляет соответственно 1, 2 и 0, 6°. Разрешающая способность радио­локатора при определении расстояния между двумя воздуш­ными судами при одном и том же азимуте составляет 120 м.

Скорость обновления информации должна быть такой, чтобы информация обновлялась ежесекундно.

Для обеспечения высокой надежности ПРЛ предусматри­ваются высокоэффективные средства контроля работоспособ­ности с автоматическим включением резерва и отключением отказавших элементов.

Должны быть соблюдены и требования электромагнитной совместимости посадочных радиолокаторов с другими радио­техническими системами аэропортов: посадочный радиолока­тор, радиотехнические средства связи, навигации и УВД не должны создавать взаимных помех.

 

 

 

 

⇐ Предыдущая567891011121314

Поделиться: