CC BY
258
УДК 629.73.08; 629.7.004.67
ПОГРЕШНОСТИ РАДИОВЫСОТОМЕРА МАЛЫХ ВЫСОТ
А. О. Григорьевская, М. Л. Кайданович
Научный руководитель - В. М. Мусонов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: pnk-sibsau@mail.ru
Рассматривается принцип работы и погрешности радиовысотомеров малых высот при различных условиях полетов.
Ключевые слова: радиовысотомер, погрешность, высота.
ERRORS OF THE RADIO ALTIMETER OF SMALL HEIGHTS
A. O. Grigoryevskaya, M. L. Kaydanovich Scientific supervisor - V. M. Musonov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: pnk-sibsau@mail.ru
The report is about principle of work and an errors of radio altimeters of small heights in various conditions of flights.
Keywords:radioaltimeter, error, height.
В состав ПНК, помимо барометрических, входят радиовысотомеры малых высот (РВ МВ), обеспечивающие измерение истинной высоты полета на этапе взлета и посадки.
Радиовысотомеры [1] представляют собой основные датчики информации о высоте ВС врежи-ме автоматической посадки, выдавая сигнал в систему траекторного управления. По этому сигналу, начиная с высоты примерно 200 м и до 20...15 м, происходит изменение коэффициента передачи по глиссадному каналу от максимального значения до нуля. РВ МВ позволяют контролировать прохождение заданной высоты полета. В начале выравнивания по команде от РВ вертикальная скорость ВС уменьшается до 0,45 м/с и снижается далее, обеспечивая режим мягкой посадки. Данные РВ используются в современных автоматических системах предупреждения о приближении земли.
Принцип работы РВ МВ поясняется на структурной схеме (рис. 1).
Рис. 1. Упрощенная структурная схема радиовысотомера малых высот
Колебания радиопередатчика с частотой Уизл модулируются линейно-изменяющимся напряжением пилообразной, треугольной или иной формы и излучаются передающей антенной А-1. Радиосигналы, отраженные от поверхности Земли с частотой принимаются антенной А-2 и поступают
Секция «Техническая эксплуатация электросистем и авионики»
на вход балансного смесителя [2], на выходе которого выделяется напряжение разностной частоты рр, усиливается и подается на измеритель частоты - частотомер [3]. Измерение частоты может производиться на основе принципа перезаряда конденсатора или электронно-счетным методом[4].
Измерение высоты полета сводится к измерению времени запаздывания сигнала, излучаемого с ВС на частоте /изл ипринятого, отраженного земной поверхностью, на частоте /пр.
При частотной модуляции генератора по пилообразному, симметричному закону значение разностной частоты связано с высотой ВС следующим выражением
рр =
8 /м /
7м Уд н = м Н,
где /м - частота модуляции; А/ - девиация частоты, а масштабный коэффициент
Мр =
8/м А/д
На рис. 2 приведена обобщенная структурная схема РВ.
А1 !
>Р
I I
А 2 I
Я
ФВ-2
I I
I ВЧГ
I
ФВ-1 НО ФВ-3 1 ЧМГ М иупр
1
БС
УНЧ
СФ УО рр
1
и(н ВЧГ
Рис. 2. Обобщенная структурная схема РВ
с
Передающий тракт РВ содержит модулятор М, который под действием напряжения формирует сигнал, определяющий закон частотной модуляции ЧМГ. Последние вырабатывает генератор, сигнал с которого поступает, на высокочастотную головку ВЧГ. Ферритовые вентили ФВ-1...ФВ-3 служат для развязки радиочастотных элементов и выполняются на ферритовых элементах или на полосковых линиях. При использовании ферритовых вентилей потери в прямом направлении не превышают 1 дБ.а затухание в обратном - не менее 17 дБ. Направленный ответвитель НО необходим для получения опорного сигнала балансного смесителя БС, а также сигнала поступающего в устройство стабилизации масштабного коэффициента. Вместо НО часто применяют делители мощности. Приемный тракт РВ начинается с балансного смесителя БС. Смесители этого типа на 20...30 дБ ослабляют паразитную АМ, вызванную прохождением ЧМ сигнала через резонансные цепи, и уменьшают влияние шума передатчика на чувствительность приемника. Для компенсации ослабления отраженного сигнала при увеличении высоты применяют УНЧ, амплитудно-частотная характеристика которых обеспечивает рост усиления на 6 дБ при повышении частоты в 2 раза (6 дБ на октаву). В некоторых РВ для той же цели используют автоматическую регулировку усиления, управляемую напряжением и(Н) с выхода измерителя частоты. Система фильтров СФ служит для ограничения полосы пропускания схемы обработки сигнала и повышения точности РВ. Для устранения паразитной амплитудной модуляции и формирования импульсов, поступающих на измеритель частоты, применяют усилители-ограничители УО. Информация от РВ обычно выдается в аналоговом или цифровом виде. Выходные сигналы, кроме данных о высоте полета, содержат обычно информацию об опасной высоте. Эта информация в виде звукового сигнала выдается в СПУ при снижении ЛА до заданной высоты. Установка производится пилотом на измерителе высоты. Предусматривается также выдача разовых сигналов РС о полете ниже заранее установленных высот. Все РВ снабжены встроенными схемами контроля (ВСК), с помощью которых формируются сигналы «Исправность» или «Отказ» и готовность «Гот. Н». В режиме контроля выдается предупредительный сигнал «Контроль» в сопряженные с РВ устройства и системы. В выработке сигналов ВСК обычно участвует и система стабилизации ист масштабного коэффициента Мр.
В процессе совершенствования практической реализации РВ, применения методов автоматической калибровки и стабилизации, удалось существенно снизить ряд погрешностей. Суммарная погрешность РВ составляет 3...5 %, а ее абсолютное значение на высотах 10...60 м (в зависимости от типа высотомера) - 0,6. 0,8 м.
Дополнительные погрешности РВ возникают при полетах в горных условиях, особенно при эволюциях ВС по крену и тангажу, поскольку РВ измеряет наклонную дальность по осевой линии диаграммы направленности антенны относительно поверхности земли. Влияние этих погрешностей особенно сказывается при взлете и посадке вертолетов в горной местности, вблизи оврагов, ущелий и других неровностей местности. При полетах над водной поверхностью изменяется коэффициент обратного рассеяния отраженного сигнала, что приводит к сужению диаграммы направленности антенны и изменению масштабного коэффициента. Эта поправка вносится с помощью переключателя суша/море. При полетах над ледовой поверхностью в Арктике РВ может давать завышенные показания, что связано с прохождением части энергии ВЧ колебаний сквозь толщу льда и отражением их от подледной водной поверхности.
Ограничение максимальной измеряемой высоты связано с влиянием шумовой составляющей сигнала передатчика, поступающего через направленный ответвитель на вход балансного смесителя. Для снижения шумовой составляющей используют узкополосные РВ следящего типа. Максимальное значение измеряемых высот для РВ МВ составляет 1 500 м.
Библиографические ссылки
1. Авиационная радионавигация / под ред. А. А. Сосновского. М. : Транспорт, 1990. 254 с.
2. Мусонов В. М., Чижиков В. А. Радиоэлектроника и схемотехника ; СибГАУ. Красноярск, 2013. 378 с.
3. Мусонов В. М., Чижиков В. А. Электрорадиоизмерения ; СибГАУ. Красноярск, 2005. 244 с.
4. Кушнир Ф. В.. Электрорадиоизмерения. Л. : Энергоатомиздат, 1983. 320 с.
© Григорьевская А. О., Кайданович М. Л., 2015
