CC BY
185
УДК 621.396.96
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСАДОЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ С ПОМОЩЬЮ АВТОМАТИЧЕСКОГО РАДИОКОМПАСА
О.Н. СКРЫПНИК
Статья представлена доктором технических наук, профессором Нечаевым Е.Е.
Рассматривается способ непрерывного определения отклонения от плоскости посадочного курса, дальности до начала взлетно-посадочной полосы и отклонения от плоскости планирования при использовании упрощенной системы посадки и измерения разности курсовых углов приводных радиостанций.
Ключевые слова: система посадки, приводная радиостанция, автоматический радиокомпас.
Посадка представляет собой завершающий и наиболее ответственный этап полета, что определяет высокие требования, предъявляемые к характеристикам систем посадки и требует точного, надежного и непрерывного определения координат воздушного судна (ВС) относительно взлетно-посадочной полосы (ВПП).
Наиболее сложной является посадка на некатегорированные аэродромы, оборудованные аппаратурой упрощенной системы посадки. В состав ее наземной части входят дальний и ближний приводные радиомаяки (соответственно ДПРМ и БПРМ), совмещенные с ними дальний и ближний маркерные радиомаяки (соответственно ДМРМ и БМРМ), автоматический радиопеленгатор и средства авиационной радиосвязи УКВ диапазона. На ВС при посадке используют автоматический радиокомпас (АРК), маркерный радиоприемник, радиовысотомер (РВ), УКВ радиостанцию [1].
Упрощенная система посадки обеспечивает снижение ВС до высоты 50...60 м и вывод его на посадочный курс. При этом, что является существенным недостатком упрощенной системы посадки, отклонение ВС от линии планирования контролируется только в двух точках траектории посадки (при пролете над ДПРМ и БПРМ), экипаж не располагает информацией о расстоянии до начала ВПП, а на заключительном этапе (после пролета БПРМ) посадка выполняется визуально.
Для определения отклонения ВС от плоскости посадочного курса можно измерять разность курсовых углов (КУР) ДПРМ и БПРМ (рис.1) [2]
Л© = ©Д - &Б, (1)
по которой определяется сторона и величина отклонения ВС от плоскости посадочного курса, и затем вырабатываются сигналы траекторного управления в горизонтальной плоскости.
Из рис.1 видно, что разность КУР пропорциональна отклонению ВС от плоскости посадочного курса, а знак разности соответствует стороне отклонения ВС от посадочного курса.
При Л© = 00 ВС будет выполнять полет точно по посадочному курсу. При этом сигнал
траекторного управления в плоскости курса определяется выражением
£к = Кк(©д - ©Б) , (2)
где Кк - коэффициент передачи.
После пролета ДПРМ измеренный курсовой угол ДПРМ ©д скачком изменяется на 1800. В этом случае при нахождении ВС между ДПРМ и БПРМ получим
Л© =1800 - (©Д - ©Б),
что позволяет использовать приведенный выше алгоритм определения стороны и величины отклонения от плоскости посадочного курса.
После пролета БПРМ для определения отклонения от плоскости посадочного курса необходимо вновь использовать выражение (1).
Таким образом, определяя величину и знак А©, можно автоматизировать процесс выполнения захода на посадку на ее завершающем этапе (выдерживание посадочного курса) вплоть до торца ВПП и при движении по ней [2].
Для практической реализации данного метода необходимо поочередное измерение КУР ДПРМ и БПРМ, что требует либо достаточно высокой скорости перестройки приемника АРК с частоты ДПРМ на частоту ДПРМ и обратно, либо использования двух радиокомпасов. Современные радиокомпасы (типа АРК-25), построенные по разомкнутой схеме с «электронным гониометром», могут обеспечить скорость перестройки 0,5-1 с, что позволит реализовать данный метод.
Для определения дальности до начала ВПП в состав наземной части упрощенной системы посадки предлагается ввести дополнительную приводную радиостанцию (доп. ПРС). Дополнительная ПРС устанавливается на одном уровне с началом ВПП и на фиксированном и заранее известном расстоянии D0 от нее. При этом АРК измеряет КУР доп. ПРС ©доп, по которому вычисляется расстояние D до начала ВПП (рис.2) согласно выражению
D = Do ctg (©доп) (3)
Рис. 2. Определение дальности до начала ВПП
Оценим погрешность измерения дальности до начала ВПП предлагаемым методом. Для этого
возьмем полный дифференциал выражения (3) и, переходя к конечным разностям, получим
ЛТЛ дБ дБ
АО =-------АБп +-----А0.;, ,
dDn
где AD - погрешность измерения дальности до начала ВПП; AD0 - погрешность установки дополнительной ПРС; А&доп - погрешность измерения КУР дополнительной ПРС. Отсюда
DD0......
AD = ctg (Авдоп) ADo - 0 °11 . (4)
sin2 Q
Поскольку то после подстановки (5) в (4) получим
ЛВ
В0
@доп = аг^ —,
В
ЛВо -
ВпА0......
0____аг г
Бт arctg
(5)
(6)
Таким образом, точность измерения дальности до начала ВПП будет зависеть от расстояния между доп. ПРС и осью ВПП В0 и от дальности ВС до начала ВПП. Примем для расчетов погрешность измерения КУР, равной 20.
Используя выражение (6), рассчитаем зависимость погрешности определения дальности до начала ВПП от расстояния В для фиксированных значений Во. Результаты расчетов приведены на рис. 3 и рис. 4.
Рис. 3. Зависимость погрешности определения дальности до начала ВПП от расстояния до ВПП на малых удалениях
Рис. 4. Зависимость погрешности определения дальности до начала ВПП от расстояния до ВПП на больших удалениях
Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы:
- по мере приближения ВС к ВПП точность определения дальности предлагаемым методом повышается, причем не зависимо от расстояния В0 между дополнительной ПРС и осью ВПП;
- точность определения дальности существенно зависит от В0;
- на больших удалениях от начала ВПП точность определения дальности тем выше, чем большим выбрано расстояние В0;
- на дальностях В < 1..3 км более высокая точность определения дальности до ВПП достигается при уменьшении расстояния В0.
При выборе оптимального расстояния В0 следует учесть требования к точности определения дальности до ВПП, предъявляемые к системам категорированной посадки. Анализ показывает, что точность определения дальности предлагаемым методом на малых удалениях от начала ВПП существенно выше точности существующих систем инструментальной посадки и соответствует системе посадки III категории по точности определения бокового отклонения.
Непрерывное определение отклонения ВС от плоскости планирования может
осуществляться в бортовом вычислителе, в память которого предварительно введена информация о заданной высоте полета на этапе посадки в зависимости от дальности до начала ВПП. В вычислительное устройство поступает также непрерывно информация от радиовысотомера о текущей высоте полета, которая сравнивается с запрограммированной. В результате сравнения вырабатываются соответствующие сигналы управления положением самолета в вертикальной плоскости.
Для выполнения расчетов высоты для заданной плоскости планирования используется выражение
Н3ад = В tgв,
где В - дальность до начала ВПП, в - угол наклона глиссады данного аэродрома посадки.
Вычисление заданной высоты производится в вычислительном устройстве с использованием значения текущей дальности, определяемого выражением (3). Истинное текущее значение высоты Нтек полета поступает от радиовысотомера. Сравнивая значения заданной и текущей высоты полета, вычислительное устройство формирует сигналы траекторного управления в вертикальной плоскости
Л£г = Кг(Нзад - Нтек).
Из данной формулы видно, что разность высот пропорциональна отклонению ВС от заданной плоскости планирования, а ее знак указывает сторону отклонения. Если разность положительна, то ВС находится выше глиссады, если отрицательна - ниже. Если разность высот равна нулю, то ВС находится точно в плоскости планирования.
ЛИТЕРАТУРА
1. Беляевский Л.С., Новиков В.С., Олянюк П.В. Основы радионавигации: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. / под ред. Л. С. Беляевского. - М.: Транспорт, 1992.
2. Скрыпник О.Н., Лежанкин Б.В. Радиотехническая система захода на посадку. // Радиофизика и электроника: проблемы науки и обучения / Материалы региональной научной конференции. - Иркутск: ИГУ, 1995.
A MEASURING METHOD OF AIRCRAFT LANDING SETTINGS BY APPLYING AN AUTOMATIC RADIO-COMPASS
Skrypnik O.N.
It’s considered the method of fixing the continuous final course surface fluctuation, distance to the air-strip and planing course surface fluctuation by using simplified system of landing and measuring the difference of the heading angles of the homer station.
Key words: landing system, beacon system, automatic direction finding.
Сведения об авторе
Скрыпник Олег Николаевич, 1959 г.р., окончил Киевское ВВАИУ (1981), Почетный работник высшего профессионального образования РФ, профессор, кандидат технических наук, заместитель директора Иркутского филиала МГТУ ГА по учебно-научной работе, автор 60 научных работ, область научных интересов - статистическая радионавигация, системы комплексной обработки радионавигационной информации, оптимальное управление сложными динамическими системами.
