Научная статья на тему 'Погрешности радиовысотомера малых высот'

Погрешности радиовысотомера малых высот Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
1279
237
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
РАДИОВЫСОТОМЕР / ПОГРЕШНОСТЬ / ERROR / ВЫСОТА / HEIGHT / RADIOALTIMETER

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Григорьевская А. О., Кайданович М. Л., Мусонов В. М.

Рассматривается принцип работы и погрешности радиовысотомеров малых высот при различных условиях полетов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ERRORS OF THE RADIO ALTIMETER OF SMALL HEIGHTS

The report is about principle of work and an errors of radio altimeters of small heights in various conditions of flights.

Текст научной работы на тему «Погрешности радиовысотомера малых высот»

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 !

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

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.