Назначение и эксплуатационно-технические характеристики.

Дальномерные радионавигационные системы (РНС) устанавливаются обычно в дополнение к маякам VOR в тех местах, где из-за высокой интенсив­ности воздушного движения, близости маршрутов и по другим причинам эксплуатационного характера требуется более высокая точность, чем точность, достигаемая с помощью маяков VOR. Они предназначаются для точного измерения дальности до фиксированного наземного пункта, в котором установлен ретранслятор дальномера. Точка установки ретранслятора радиодальномера обычно совмещается с точкой расположения всенаправленного радиомаяка, благодаря чему обеспечивается возможность одновременного измерения азимута самолета и дальности от радиомаяка до самолета. При этом обеспечивается определение двух взаимно перпендикулярных линий положения: линии равных пеленгов самолета и линии равных расстояний, которые позволяют однозначно определить положение самолета.

На самолетах западного флота устанавливается бортовое оборудование системы ДМЕ, представляющей собой импульсную дальномерную систему с запросом с самолета. Для работы с наземным оборудованием системы ДМЕ на самолетах восточного флота устанавливаются радиодальномеры СД-67, СДК-67 и СД-75. Эксплуатационно-технические характеристики радиодальномеров всех упомянутых типов близки друг к другу. Согласно рекомендациям ИКАО для них выделены следующие диапазоны частот:

для запроса 1025...1150 МГц;

для ответа 962...1213 МГц.

Интервалы между частотными каналами задаются равными 1 МГц, поэтому для запроса выделяются 126, а для ответа — 252 частотных канала.

Запросные сигналы представляют собой двухимпульсные посылки, для которых предусматриваются два значения кодовых интервалов: 12 и 36 мкс. Коды запроса назначаются независимо от выбора частотных каналов, поэтому для запроса используются 2× 126= 252 частотно-временных канала.

Ответные сигналы также представляют собой двухимпульсные посылки с кодовыми интервалами 12 и 30 мкс. Однако значения кодовых интервалов ответных сигналов жестко закрепляются за определенными значениями несущих частот, поэтому в канале ответа формируются лишь 252 частотно-временных канала.

Между каналами запроса и ответа устанавливается постоянный частотный интервал 63 МГц.

Поскольку для радиодальномеров отведен диапазон дециметровых волн (длина несущих колебаний близка к 30 см), то они работают в пределах прямой видимости между самолетом и ответчиком. Фактическая дальность действия зависит от высоты полета и мощности передатчиков запросчика и ответчика. На трассах устанавливаются ответчики мощностью 6,5 кВт, на аэродромах — 0,5 кВт. Максимальная дальность действия при работе с этими ответчиками составляет соответственно 365 и 95 км.

Для стабилизации режима работы передатчиков ответчиков независимо от действительного числа запросов они излучают 2700 импульсов в секунду. Для защиты от перегрузки передатчиков вводится ограничение на количество импульсов, излучаемых ими за 1 с. Это количество не превышает 2700 пар. Оно обеспечивает формирование ответных сигналов на запрос не более 100 ЛА, расположенных в зоне действия ответчика. Если число самолетов превышает 100, вводится ограничение на количество формируемых ответов, и ответные сигналы посылаются лишь 100 наиболее близко расположенным самолетам. Таким образом, пропускная способность радиодальномерных систем ог­раничена и равна 100 ЛА.

Точность измерений с помощью радиодальномеров всех типов характеризуется удвоенным значением средней квадратичной погреш­ности определения расстояния, которое равно 260 м ± 0,05% измеряемой дальности.

Предусматривается передача сигналов опознавания наземного ответчика. Сигналы опознавания передаются кодом Морзе в течение 5 с через каждые 30 с.

Помимо основного, на земле устанавливается резервный комплект ответчика; он постоянно готов к действию и автоматически включается вместо основного комплекта, если основные показатели качества его работы выходят за установленные пределы (в частности, если происходит изменение времени задержки более чем на 1 мкс или, если величина кодового интервала изменяется более чем на 1 мкс, и т. д.). Время переключения на резервный комплект и включение сигнализации о неисправности не превышает 4...10 с.

Для оперативной проверки работоспособности бортовой аппаратуры радиодальномерной системы в ее составе имеется цепь самоконтроля, основным элементом которой является калиброванная цепь задержки. При включении цепи самоконтроля указатель фиксирует дальность 206,7± 0,8 км.

Принцип действия. Как отмечалось, в радиодальномерах ДМЕ, СД-67, СДК-67 и СД-75 реализуется импульсный метод измерения дальности с запросом с самолета. Следовательно, бортовое оборудование дальномера (запросчик) включает схему формирования запросных импульсов (хронизатор), передатчик, антенну, приемник и схему измерения временного интервала между запросным и ответным импульсами (хронометр) (рис. 7.13,а). В свою очередь в состав наземного оборудования (рис. 7.13,6) радиодальномера (ответчика), помимо антенны, приемника и передатчика, входят декодирующее устройство (иногда называемое дешифратором), предназначенное для формиро­вания одиночного импульса только в том случе, если величина кодовой задержки принятых сигналов соответствует выбранному рабочему каналу, кодирующее устройство, обеспечивающее формирование пары импульсов с требуемой кодовой задержкой в канале ответа, и схема ограничения числа ответных сигналов для предотвращения перегрузки передатчика.

В радиодальномерах принимается ряд мер, обеспечивающих достижение высокой надежности их функционирования. К числу таких мер относятся полная автоматизация работы оборудования, использование кодовой защиты от помех, частотной и временной селекции сигналов и т. п.

Сущность кодовой защиты состоит в использовании для запроса и ответа вместо одиночных импульсов пары импульсных сигналов с фиксированными значениями временных интервалов между ними. Эти интервалы называются кодовыми. В бортовой и наземной аппаратуре предусматривается несколько значений кодовых интервалов. Временное кодирование сигналов позволяет увеличить количество независимых рабочих каналов и обеспечивает существенное повышение помехозащи­щенности этих каналов. Без достаточной помехозащиты не может быть достигнута высокая надежность работы радиодальномеров. В самом деле, при высокой интенсивности воздушного движения количество запросных и ответных сигналов становится столь значительным, что на борту данного ЛД появляется возможность приема сигналов, посылаемых в ответ на запрос другого самолета. Прием такого сигнала нарушает работу дальномера, так как его временное положение от­личается от временного положения сигнала ответа на запрос данного ЛА. При временном кодировании предотвращается возможность проникновения в каналы дальномера любых одиночных импульсов и парных импульсов, кодовый интервал между которыми не совпадает с кодовым интервалом, установленным в данном дальномере. Таким образом, помимо частотной селекции сигналов различных дальномеров, осуществляется также их кодовая селекция и достигается существенное повышение надежности функционирования.

Для реализации принципов кодовойселекции в состав запросчика включается кодирующее устройство, обеспечивающее формирование

парных запросных импульсов с кодовым значением задержки между ними, и декодирующее устройство, обеспечивающее выделение только той пары ответных импульсов, кодовый интервал между которыми соответствует заданному значению.

В свою очередь в состав ответчика вводятся выполняющие ана­логичные функции декодирующее устройство канала запроса и кодирую­щее устройство канала ответа. Функциональные схемы кодирующего и декодирующего устройств и временные диаграммы процессов в этих устройствах приведены на рис. 7.14.

Для обеспечения высокой помехозащищённости и надежности работы радиодальномеров, помимо кодовой селекции, применяются также частотная и временная селекции.

Частотная селекция состоит в том, что запросные импульсы, излучаемые различными самолетами, отличаются друг от друга частотами повторения и это приводит к тому, что при постоянстве временных интервалов между запросными импульсами и импульсами ответаназапрос данного ЛА (точнее эти временные интервалы сравнительно медленно изменяются из-за перемещения ЛА) задержка импульсов ответа на сторонние запросы относительно запросного импульса данного ЛА быстро изменяется от запроса к запросу и эти импульсы в схему измерения временного интервала не пропускаются.

Сущность временной селекции состоит в том, что бортовой приемник основную часть времени закрыт и открывается только на короткие интервалы времени при приходе ответных сигналов. Благодаря такому режиму работы мешающие сигналы, обычно не совпадающие по своему временному положению с полезными сигналами, на выход приемника и в измерительные цепи не проникают.

Таким образом, бортовой приемник обычно закрыт и открывается специальным селекторным импульсом, длительность которого несколько превышает общую длительность парного ответного сигнала. Очевидно, что временное положение селекторного импульса должно соответствовать

временному положению ответного сигнала. Так как временное положение ответного сигнала неизвестно, то в запросчике предусматривается специальная схема управления селекторным импульсом. Эта схема выполняет две функции: она обеспечивает поиск ответного сигнала в начальный период работы радиодальномера после его включения и автоматическое сопровождение этого сигнала после завершения процесса поиска. При поиске совершается последовательный «просмотр» интервала времени, следующего за излучением сигналов.

Автомат сопровождения осуществляет определениевеличины временного рассогласования между селекторным и ответным импульсами и формирование сигнала управления временным положением селекторного импульса, т. е. его задержкой относительно момента запроса.

Уместно указать еще одну особенность схемы наземного ответчика. В ответчике предусмотрена цепь фиксированной задержки ответных сигналов, величина которой известна и учитывается при калибровке бортового хронометра. Эта цепь обеспечивает ликвидацию слепой зоны в области малых значений измеряемой дальности. В отсутствии подобной цепи задержки минимальная измеряемая дальность определялась бы общей длительностью пары запросных импульсов и составляла бы 5 км при τ_к= 36 мкс. Введение задержки на время, большее максимальной длительности запросного сигнала, позволяет устранить ограничение на минимальную величину измеряемой дальности.

Измерение времени задержки ответных импульсов относительно запросных производится следующим образом. Измеряемый временной интервал заполняется так называемыми счетными импульсами, период следования которых Т_сч строго постоянен и известен. Производя определение числа счетных импульсов в измеряемом временном интервале, рассчитывают дальность до ответчика по формуле

r= 0,5cn T_сч,

где r — наклонная дальность; с — скорость распространения радиоволн, принимаемая равной скорости света в вакууме; п — число счетных импульсов в измеряемом временном интервале.

Контрольные вопросы:

1. В каких случаях устанавливаются дальномерные радионавигационные системы?

2. Какое оборудование устанавливается на ЛА восточного флота для работы с наземным оборудованием системы ДМЕ?

Лекция №12.