CC BY
55ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАДИОСВЯЗИ В ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ В КОРОТКОВОЛНОВОМ ДИАПАЗОНЕ
Затучный Дмитрий Александрович,
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Технической эксплуатации радиоэлектронного оборудования воздушного транспорта»
ENSURING CIVIL AVIATION RADIO SHORTWAVE
Zatuchnyy D. A., candidate of technical sciences, associate professor, associate professor of department of «Technical exploitation of radio electronic equipment of air transport»
АННОТАЦИЯ
В данной статье приведён подход к решению задачи обеспечения надёжной связи в гражданской авиации в коротковолновом диапазоне радиоволн. Приведены достоинства использования коротковолновых линий связи. Разработаны рекомендации по использованию подобных линий связи для разных географических районов.
ABSTRACT
To this article, going near the decision of task of providing of reliable connection is driven in a civil aviation in the short-wave range of radio waves. Dignities over of the use of short-wave flow lines are brought. Worked out to recommendation on the use of similar lines of connection for different geographic areas.
Ключевые слова: коротковолновой диапазон, оперативное переключение частот, адаптивная система связи, разнесённый приём.
Key words:short-wave range, operative switching of frequencies, adaptive system of communication, set about reception.
Введение
Требования по обеспечению безопасности полётов являются основными в гражданской авиации. При этом бесперебойная радиосвязь воздушного судна с землёй является необходимым условием для выполнения задач, стоящих перед гражданской авиацией, при повышенной интенсивности воздушного движения.
Обеспечение радиосвязи может решаться только путем комплексного решения проблемы. Для этого необходимо применять различные методы и средства, сочетая их и выбирая в зависимости от конкретных условий данного географического района.
Проблемы, связанные с изменением энергетических характеристик систем связи в зависимости от конкретного региона, были подробно рассмотрены в [1].
Виды сигналов, используемые в радиосвязи гражданской авиации, эффективность их использования в зависимости от региона и типа помех были рассмотрены в [2].
1. Специфика работы коротковолновых систем связи
В настоящее время радиосвязь на коротких волнах применяется для решения ряда задач [3]:
- обеспечение дальней связи с самолетами в полете;
-управление воздушным движением на трассах где нет
ультракоротковолновой (УКВ) радиосвязи;
- взаимодействие и обмен сообщениями между наземными диспетчерскими пунктами службы движения по вопросам управления воздушным движением (УВД), безопасности и регулярности полетов.
Хотя тактико-технические данные (диапазон частот, стабильность частоты, излучаемая мощность, и др.) ряда радиостанций соответствуют современным требованиям, их применение не позволяет обеспечить требуемую надежность связи. Это объясняется частыми случайными изменениями физических свойств каналов.
Относительно невысокая стоимость коротковолновых систем связи, их большая дальность действия является
такими достоинствами, которые стимулируют дальнейшее исследование методов повышения надежности связи в КВ диапазоне. Эта задача отчасти может решаться путём увеличения мощности передатчика, совершенствования антенн, применением эффективных методов отработки сигналов. Однако, при наличии быстрых изменений, условий распространения, надежность коротковолновой связи прежде всего определяется радикальным выбором наилучших рабочих частот связи.
Используемые с этой целью, составленные на основе долгосрочного прогнозирования месячные прогнозы максимальных применяемых частот (МПЧ) и наименьших применимых частот (НПЧ) дают лишь приближенные их значения и недостаточно характеризуют реальное состояние канала связи [4]. При наличии быстрых изменений условий распространения лучшие результаты можно получить на основе использования методов краткосрочного прогнозирования. Один из наиболее эффективных методов связан с применением наклонного зондирования. В таких системах осуществляется оперативное переключение рабочих частот на основе текущей информации, полученной в результате наклонного зондирования ионосферы. Они могут быть названы адаптивными по частоте.
Экспериментальные исследования подтверждают повышение надежности связи при использовании систем с оперативным переключением частот. По предварительным расчетам для отечественных систем однополосной телеграфной коротковолновой системы с пропускной способностью 1200 бит/с применение аппаратуры с оперативным переключением рабочих частот позволяет уменьшить вероятность ошибки с 10-3 до 10-5 то есть на два порядка.
Адаптивные системы связи с оперативным переключением рабочих частот являются перспективными для обеспечения радиосвязи в полярных районах, в том числе для радиосвязи с самолетами. В целях упрощения эксплуатации, повышения надёжности связи, уменьшения времени
на переходы и увеличение пропускной способности радиолинии, операции выбора частоты и перестройки аппаратуры на новую частоту целесообразно автоматизировать и возложить на ЭВМ. Для обеспечения совместимости этих систем с существующих парком связных радиостанций конструктивно их целесообразно выполнять в виде приставки к радиостанциям.
На основании сказанного системы связи с оперативным переключением рабочих частот следует рекомендовать для перспективных радиостанций. Реализация этой рекомендации потребует значительного времени. Наиболее простой и быстрый способ повышения надежности связи состоит в создании средневолновой радиостанции.
2. Методика обеспечения радиосвязи на коротких волнах для передачи непрерывных сообщений
Если для передачи телефонного сообщения а(1) используется в качестве несущего сигнала гармоническое колебание вида
ед= А0 со8(ш0 1+ ф0),
где А0 - амплитуда, ш0 - частота, ф0 - начальная фаза гармонического колебания, то возможно, соответственно, три вида модуляции: амплитудная (АМ), частотная (ЧМ) и фазовая (ФМ). Кроме того, возможны комбинированные виды модуляции, например, амплитудно-частотная или амплитудно-фазовая. Существует так же АМ с подавлением несущей (ПН), называемая модуляцией с двойной боковой полосой с подавлением несущей (ДБП-ПН) и модуляцией с одной боковой полосой с ПН (ОБН-ПН) и ОБП с неподавленной несущей (ОБП-НП).
Так как рассматривается случай передачи радиотелефонных сообщений в КВ радиоканале, то применение угловых видов модуляции, таких как ЧМ и ФМ, является неприемлемым из-за широкой полосы частот, занимаемой сигналами ЧМ и ФМ. Поэтому, для применения самолетной радиосвязи могут быть использованы сигналы с АМ, ДБП-ПН, ОБП-ПН и ОБП-НН. Исходя из эффективности применения указанных видов модуляции, следует заключить, что в КВ радиоканале должны применяться такие виды модуляции, как ОБП-ПН и ОБП-НП. При этом применение ОБП-НП подразумевает использование как части мощности несущего колебания (излучения АЗА), так и всего несущего колебания (излучения АЗН) [5]. Однако, нормы летной годности самолетов (НЛГС-2) допускают применение не только режимов АЗА, АЗН, но и АЗ, АМ. В то же время, согласно рекомендациям Международной организации гражданской авиации (ИКАО) для самолетной радиосвязи в КВ радиоканале, должно использоваться излучение АЗУ (ОБП-ПН) и допускается использование АЗН. Учитывая эти рекомендации, АМ не должна уже в настоящее время применяться в КВ диапазоне для самолетной радиосвязи. Поэтому необходимо ориентироваться на применение в самые ближайшие годы только излучения АЗН и АЗУ в КВ радиоканале с постепенным переходом к системам радиосвязи, работающим в режиме
азу:
3. Методика обеспечения радиосвязи на коротких волнах для передачи дискретных сообщений
Для передачи дискретных сообщений в связных радиостанциях коротковолнового диапазона применяется код
Морзе и слуховой прием, при этом используется амплитудная манипуляция колебаний несущей частоты посылками различной длительности.
В настоящее время помимо слухового приема все более актуальной становится также необходимость обеспечения автоматического обмена данными. Эффективность систем передачи данными в значительной степени зависит от используемого метода манипуляции. Для коротковолнового диапазона этот вопрос следует решать с учетом замираний сигналов, возникающих из-за многолучевого распространения радиоволн.
Одним из наиболее распространенных методов борьбы с замираниями является разнесённый прием, при котором сигнал на приемной стороне воспроизводится по нескольким сигналам, каждый из которых изменяется в значительной степени независимо от другого. В силу независимости изменения уровней различных сигналов вероятность их одновременного замирания будет значительно меньше замирания одного сигнала, благодаря чему вредное действие общих и селективных замираний уменьшается.
Независимость изменения различных сигналов достигается за счет применения того или иного метода разнесения: временного, частотного, пространственного, поляризационного. Для радиосвязи в гражданской авиации основное значение имеют методы частотного и пространственного разнесения.
При частотном разнесении п приемников одновременно принимают сигналы п передатчиков, работающих на различных частотах. Если разнос частот достаточно большой, замирания будут независимы. Эксперименты, проведённые на трассах различной протяженности (800, 1500, 400 км) и на различных частотах (7-20 МГц) показывают, что при разнесении двух частот на 300-3000 Гц и сдвоенном приеме глубина замираний сигнала получается значительно меньше, чем при одинарном приеме, а устойчивость связи существенно выше.
Недостаток частотного разнесения заключается в том, что оно связано с необходимостью увеличения числа частот. Но частотное разнесение несложно осуществить на ограниченной площади, в частности на борту самолета, поэтому применение этого метода разнесения может оказаться целесообразным для связи в направлении Земля -самолет.
При ограниченной площади наземного приемного пункта метод частного разнесения можно применять и на земле для обеспечения двусторонней связи Земля - Земля. Применение частотного разнесения для связи самолет - Земля целесообразно из-за трудности одновременного излучения сигналов на двух частотах бортовым радиопередатчиком.
Широкое применение находит метод пространственного разнесения, при котором производится прием на несколько антенн, установленных на некотором расстоянии друг от друга. Опытом установлено, что в системах связи с пространственным разнесением при расстояниях между антеннами порядка 30^50 длин волн коэффициент корреляции сигналов Я = 0,3, а при расстояниях 10^15 длин волн обычно Я<0,6. На практике обычно применяется двукратное разнесение антенн.
Пространственное разнесение нельзя применять на подвижном объекте, но его можно применять на наземном пункте, осуществляющем связь с самолетом, т.е. для связи самолет - Земля. Этот вид разнесения в сочетании с частотным может обеспечить двустороннюю связь между землей и самолетом.
При любом методе разнесения суммарный сигнал х(1) представляет линейную комбинацию отдельных сигналов х^), каждой из которых есть сумма полезного сигнала и шума:
х.(1)=8. (1)+п. (1)
и входит в общую сумму с некоторым коэффициентом: х(1)=С х (1)+С2 Х2 (1)+...+С Хп (1)=Е1=1ПС1 х.(1)(1), где п - кратность разнесения.
Значения коэффициента С. могут быть различными в зависимости от способа сложения, т.е. от способа образования суммарного сигнала из отдельных сигналов.
Известны три основных способа сложения: селективное сложение (автовыбор наибольшего сигнала), линейное сложение (с равными коэффициентами) и оптимальное сложение (с коэффициентами, пропорциональными отношению сигнал/шум в данном канале).
Помехоустойчивость разнесенного приема характеризуется увеличением отношения сигнал/шум на выходе системы по сравнению с одинарным приемом. Выигрыш в помехоустойчивости возрастает при увеличении числа каналов. Зависимость величины отношения сигнал/шум по мощности от кратности разнесения на селективное, линейное и оптимальное сложение соответственно определяется следующими формулами: а =1 ,П1/1
п сеч. 1=1
а =0,215+0,785п
п лин.
а =п} (1)
п опт. ' 4 '
При этом отношение сигнал/шум в каждом канале считаем равным единице.
На основании изложенного можно сделать вывод о целесообразности применения для связи с самолетами двухкратного частотного разнесения в направлении Земля - самолет и двухкратного пространственного разнесения в направлении самолет - Земля. Для образования суммарного сигнала следует использовать наиболее простые виды сложения - селективное или линейное.
Реализация двухкратного частотного разнесения может быть выполнена различными способами. Один из способов состоит в передаче каждого бита при частотной манипуляции сдвинутыми на половину длительности посылки Т колебаниями не одной, а двух частот. Значение девиации:
^з-у/2=ад/2 (2)
выбирается как в обычной ЧМ. Расстояния между частотами из первой и второй половинах посылки выбираются из соображений получения независимости изменения сигналов на частотах 1 и а также на частотах 1 и 1 . Разность между указанными частотами должна быть больше интервала корреляции по частоте: 12-11=14-1з>Л1_Х (3)
В такой системе связи информационные посылки 1 или 0 передаются колебаниями на двух частотах 11 и 12 или 13и 14, изменяющихся в значительной степени независимо
друг от друга.
Описанный вид кодирования может быть назван частотной манипуляцией с разнесением (ЧМР). Иногда его называют частотно-временной манипуляцией. Однако это название не совсем удачно, так как информация только в изменениях в соответствии с кодом сообщения частот (^и 1 или 1 и 1), а сдвиг по времени на Т/2 информации не несет.
Отметим, что независимость двух сигналов на входе приемника в данном случае обеспечивается за счет разнесения по частоте, так как сдвиг по времени на Т/2 даже при малой скорости передачи (например, при скорости у=50 бит/с, половине длительности посылки Т/2=10мс) много меньше периода изменения состояния ионосферы (секунды).
Частотную манипуляцию с разнесением можно осуществить как на высокой частоте, так и на низких поднесу-щих частотах. При использовании в телефонном режиме амплитудной модуляции в целях обеспечения совместимости в режиме передачи данных следует использовать сигналы ЧМР на поднесущих с амплитудной модуляцией колебаний несущей частоты (ЧМР-ЛМ):
81 (1)=А[1+т со8(2лБН+^1)] со8ш0 1+ф1 , (4)
8„ (1)=А[1+т со8(2лБ21+^2)] со8ш0 1+ф2 , (5)
83 (1)=А[1+т со8(2лБ31+^3)] со8ш0 1+ф3 , (6)
84 (1)=А[1+т со8(2лБ41+^4)] со8ш0 1+ф4 , (7)
где у1,ф1 (1=1,2,3,4) - случайные фазы; И - поднесущие
частоты, которые должны лежать в диапазоне звуковых частот, принятых в данной радиостанции. Колебания этих частот выделяются на выходе амплитудного детектора и затем разделяются соответствующими фильтрами. Значения частот И определяются значением необходимой девиации частоты и требованиями обеспечения частотного разнесения, например: Б1=500 Гц,Б2=1500 Гц, Б3=1000 Гц,Б4=2000 Гц.
Применение двухкратного частотного разнесения по сравнению с одинарным приемом в зависимости от способа сложения, как это видно из формул (1), позволяет увеличить отношение сигнал/шум по мощности от 1,5 (при селективном сложении) до 2 (при оптимальном сложении) раз.
Помимо сигналов ЧМР для бортовых коротковолновых радиостанций представляют интерес и сигналы с фа-зо-разностной манипуляцией (ФРМ), хотя опыт эксплуатации систем связи с такими сигналами пока мал.
Системы связи с сигналами ЧМ, а также системы с различными видами разнесения относительно просты, надежно работают, обладают высокой устойчивостью работы в условиях замираний. Эксплуатируемые бортовые радиостанции несложно модернизировать для приема сигналов ЧМР - АМ. В этом смысле сигналы ЧМР более предпочтительны.
На основании сказанного можно сделать вывод: сигналы ЧМР следует рекомендовать для коротковолновых бортовых радиостанций при передаче дискретных сообщений.
Литература.
1. Ж.В. Сладь. К оценке энергетических потерь при ра-
боте системы связи. - Научный вестник МГТУ ГА, №222, стр. 107-113.
2. Сарычев В.А. Сложные сигналы произвольной поляризационной и временной структуры и их применение в электросвязи. - Электросвязь, 2003, №7.
3. Затучный Д.А. Оценка вероятности безотказной работы при передаче информации. - Научный вестник МГТУ ГА, 2013, №198, стр. 88-90.
4. Затучный Д.А. Уменьшение погрешностей при пере-
даче данных с борта воздушного судна в горных районах для ОВЧ-диапазона путём совершенствования выбора места передачи. - Научный вестник МГТУ ГА, 2012, №176, стр. 150-152.
5. Затучный Д.А. Многофакторный анализ существующих методов передачи информации при автоматическом зависимом наблюдении. - Austrian journal of Technical and Natural Sciences, 2015, №3-4, стр. 43-45.
О КИНЕТИКЕ АЗОТНОКИСЛОТНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ КОНЦЕНТРАТА
МЕСТОРОЖДЕНИЯ ТАРОР
Самихов Шонавруз Рахимович
кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, Института химии им. В.И. Никитина Академии наук Республики Таджикистан Зинченко Зинаида Алексеевна доктор технических наук, заведующая лабораторией обогащения руд, Института химии им. В.И. Никитина Академии наук Республики Таджикистан
KINETICS OF THE NITRIC ACID LEACHING OF TAROR, S DEPOSIT CONCENTRATE
Samikhov SH.R. the candidate of the technical sciences, the Leading scientist of the name of V.I. Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan
Zinchenko Z.A. Doctor of Technical Sciences, The Head of Mineral Processing Laboratory the name of V.I. Nikitin Institute of Chemistry of Academy of Sciences of the Republic Tajikistan
АННОТАЦИЯ
Представлены результаты исследований по кинетике азотнокислотного выщелачивания концентратов месторождения Тарор. Вычисленное значение энергии активации (37,21 кДж/моль) свидетельствует о протекании процесса в диффузионно-кинетической области.
ABSTRACT
The results of the kinetics nitric acid leaching of Tarors deposit concentrates researches are presented. Computable calculated energy of activation (37,1 к^/mol) indicatives about flow of process in diffusion -kinetic area.
Ключевые слова: кинетика, температура, энергия активация, азотнокислотного выщелачивания, концентрат, извлечение, месторождение.
Key words: kinetic, temperature, energy of activation, nitric acid leaching, concentrate, extraction, deposit.
Вскрытие золотосодержащих сульфидных концентратов, содержащих мышьяк, за рубежом осуществляется, в основном, окислительным обжигом [1,2]. Однако это может быть связано с выделением в окружающую среду значительных количеств сернистого газа и мышьяксодер-жащих пылей, что недопустимо с экологической точки зрения.
В связи с вышеизложенным разработка гидрометаллургической технологии переработки таких концентратов представляет определенный интерес. Одним из перспективных методов вскрытия упорных золото - сульфидных концентратов является гидросульфатизация в растворе азотной кислоты [3,4].
В промышленных масштабах азотнокислотный способ разложения сульфидов применяется на одном из заводов для разложения молибденитовых концентратов [5]. Азот-нокислотный способ позволяет переводить мышьяк, серу и железо в раствор в виде мышьяковистой и серной кислот, а железо в виде нитрата и сульфата железа.
Согласно современным представлениям сульфиды окисляются азотной кислотой до сульфатов по реакциям:
3Ме8 + 8ИШ3 = 3Ме804 + 8МО + 4Н20 ;(1) 3Меп 8ш + 8пНШ3 = 3пМе804 + 3(ш-п)8 + 8пМ0 + 4И20(2)
Окисление пирита и арсенопирита азотной кислотой можно представить уравнениями:
2Бе82 + 10ИМ03 = Бе2 (8О4)3 + И2804 + 10М0 + 4Н20;
(3)
2БеА88+6ИМ03+3И2804=Бе2(804)3+8+2И3А8О4+4М 0+Ш03+3Н20 (4)
Согласно уравнению реакции взаимодействия халькопирита с азотной кислотой:
6СиБе82 + 22ИМ03 = 6Си(Ш3)2 + 3Бе203 + 1280+ 10Ш + 11И20 (5)
возможно торможение выщелачивания оболочкой нерастворимых продуктов 80 и Бе203, покрывающих поверхность исходных сульфидов и образующихся при дефиците кислоты.
Нами было изучено влияние различных факторов в широких интервалах изменения параметров на вскрыва-емость концентрата. Химический состав флотационного золото-, медно-, мышьякового концентрата месторожде-
