5. Бортовое радиотехническое оборудование воздушных судов
В настоящем пособии задача детального (глубокого) изучения конкретного радиотехнического оборудования (РТО) не ставится - это задача специальных дисциплин. Здесь же основной целью является ознакомление с тем, какое РТО на борту имеется, какие функциональные задачи оно решает и, по возможности, какими методами (или на каких принципах).
РТО, устанавливаемое на борту ВС, обычно подразделяют на три группы- связное, радионавигационное и радиолокационное. Иногда в отдельную группу выделяют оборудование обработки и отображения информации.
По принципу реализации функций бортовое оборудование может являться автономным или работать совместно с наземными радиотехническими системами.
5.1 Связное оборудование
Проводная система внутрисамолетной связи
Основой внутрисамолетной проводной связи являются самолетные переговорные и громкоговорящие системы. Эти системы имеют набор пультов управления по числу абонентов, усилительные устройства и проводную сеть. Основными задачами внутрисамолетной связи являются:
осуществление переговоров между членами экипажа;
выход членов экипажа на внешнюю связь через соответствующие радиостанции;
прослушивание сигналов приемных устройств бортовых навигационных систем;
вещание музыкальных программ в пассажирские салоны самолета;
запись специальной информации для идентификации нештатных и аварийных ситуаций.
Переговорное устройство внутренней связи имеет абонентские аппараты первого и второго пилотов, штурмана, бортинженера и бортрадиста с авиагарнитурами. К щитку бортпроводника подключается микрофон и микротелефонная трубка. Для прослушивания сигналов радионавигационных систем в проводную сеть подключены выходы автоматического радиокомпаса(АРК), инструментальной системы посадки (СП),радиотехнической системы ближней навигации (РСБН), самолетной дальнометрии (СД) и радиовысотомера (РВ). Документирование информации осуществляется с помощью магнитофона, который имеет противоударную конструкцию и теплозащиту. Для выполнения операций по техническому обслуживанию самолета и его систем аппаратура внутренней связи имеет розетки в технических отсеках для подключения авиагарнитуры. Для записи переговоров членов экипажа дополнительно используются выносные микрофоны ,установленные в кабине самолета .
Оборудование внешней радиосвязи
Для обеспечения связи экипажа самолета с наземными службами на борту установлены радиостанции двух типов- для работы в диапазоне УКВ и для работы в коротковолновом диапазоне волн . На борту устанавливаются по два комплекта КВ и УКВ радиостанций. Радиостанция УКВ работает в диапазоне частот от 118,0 МГц до 135,975 МГц, в котором частотные рабочие каналы разнесены на 25 кГц или на 8.3 кГц. УКВ радиостанция обеспечивает связь только в пределах прямой видимости, и на высоте полета 10 км дальность связи достигает 350 км. УКВ радиостанция еще называется командной, поскольку, в основном , используется первым и вторым пилотами для связи с диспетчерами УВД . При этом по каналам связи проходит командная(управляющая) информация. В этом же диапазоне волн экипаж получает метеоинформацию.
КВ радиостанция используется экипажем, главным образом, для дальней связи с диспетчерскими пунктами аэропортов на международных и внутренних авиалиниях. Эта радиостанция используется также для связи с диспетчером УВД при отказе УКВ радиостанций. Пульты управления УКВ радиостанциями расположены в зоне видения пилотов управления КВ радиостанций - на приборном щите по правому борту самолета.
5.2.Радионавигационное оборудование
В состав радионавигационного оборудования самолета входят следующие системы:
аппаратура навигации и посадки;
радиотехническая система ближней навигации;
радиодальномер;
радиотехническая система дальней навигации;
радиовысотомер малых высот;
автоматический радиокомпас;
доплеровский измеритель скорости самолета и угла сноса.
Аппаратура навигации и посадки
В составе навигационного комплекса самолета эта аппаратура обеспечивает важнейшую функцию выполнения посадочного маневра. При этом посадка может выполняться в ночное время и в сложных метеоусловиях.
Самолет должен идти на посадку прямолинейно по глиссаде с постоянной скоростью. Известно, что глиссада представляет собой линию пересечения двух плоскостей – вертикальной, проходящей через ось ВПП, и слегка наклонной (угол- 2040”) к плоскости расположения ВПП, проходящей через перпендикуляр к оси ВПП у ее порога. Первая в пространстве задается курсовыми радиомаяками (КРМ) и определяет курс посадки. Вторая в пространстве задается глиссадным радиомаяком (ГРМ) и определяет угол наклона глиссады. (Предостережение: название «глиссадный» не должно вводить в заблуждение, ГРМ без КРМ глиссаду создать не может).
КРМ и ГРМ вместе с несколькими маркерными радиомаяками (МРМ) входят в состав наземной системы посадки (например, СП-80 и др.). МРМ территориально расположены на позициях соответствующих приводных радиостанций (ПРС). Упрощенная схема размещения КРМ, ГРМ, МРМ и ПРС приведена на рис. 5.1.
Рис. 5.1. Схема размещения КРМ, ГРМ, МРМ и ПРС
Принцип формирования плоскостей для КРМ и ГРМ одинаков. Ниже он поясняется на примере КРМ (рис. 5.2).
Диаграмма направленности в горизонтальной плоскости антенной системы КРМ имеет два лепестка, направления максимумов которых отвернуты от оси ВПП на некоторый угол в разные стороны с таким расчетом, чтобы в направлении оси ВПП уровни лепестков были равными.
Сигналы, излучаемые по обоим лепесткам, имеют одинаковую несущую частоту, но по-разному “окрашены”, т.е. имеют отличительные признаки, что дает возможность их опознания на борту. Если ВС находится на оси ВПП, то на бортовой приемник поступают одинаковые амплитуды сигналов по обоим лепесткам ДН.
Рис. 5.2. Формирование курса посадки антенной КРМ
При отклонении ВС от требуемого курса равновесие сигналов по лепесткам нарушается. Соотношение амплитуд обоих сигналов отражается на индикаторе: при их равенстве его указатель находится в среднем положении, при неравенстве он отходит от среднего положения, показывая, где от продольной оси ВС находится равносигнальная зона курса посадки.
В составе бортовой системы инструментального захода на посадку имеются три приемника (курсовой, глиссадный и маркерный), устройство обработки сигналов и индикаторное устройство. В качестве индикаторного устройства используется пилотажно-навигационный прибор (ПНП-1), который имеет две стрелки - курсовую и глиссадную. Среднее положение стрелок выполнено на приборе в виде соответствующих рисок. В поле прибора имеются два бленкера – курсовой и глиссадный. Флажки бленкеров срабатывают при входе самолета в зону действия наземных курсо-глиссадных маяков и свидетельствуют о нормальной работе всего комплекса посадки. Бортовая аппаратура работает таким образом, что при полете самолета точно по глиссаде соответствующие стрелки расположены в центре прибора. При отклонении самолета, например, от курса, как это показано на рис. 5.2, стрелка прибора также отклоняется. Таким образом, задача пилотов состоит в том, чтобы при выполнении посадки удерживать стрелки ПНП-1 в центре перекрестка.
Маркерный радиоприемник бортовой системы совместно с наземными маркерными радиомаяками обеспечивает фиксацию моментов пролета самолета позиций приводных радиостанций. Конфигурация диаграммы направленности антенны наземного маркерного радиомаяка такова, что сигнал на выходе маркерного бортового приемника появляется только при пролете над маяком. Моменты пролета самолета над маяками фиксируются с помощью звуковой и световой сигнализации. Экипаж определяет высоту самолета в моменты пролета приводных радиостанций и сравнивает ее с требуемой. Таким образом экипаж имеет дополнительную возможность контроля за выдерживанием линии снижения самолета при отказе или отсутствии наземной системы посадки.
Радиотехническая система ближней навигации
Бортовая радиотехническая система ближней навигации РСБН-7С работает в комплексе с наземной системой ближней навигации (РСБН-4Н). Использование этой системы позволяет получать на борту информацию о местоположении ВС в полярной системе координат относительно наземной системы РСБН-4Н. Так как наземная аппаратура устанавливается, как правило, на территории аэродрома, то и местоположение самолета также определяется относительно аэродрома.
Определение координат ВС с помощью системы РСБН осуществляется по двум независимым каналам - дальномерному и азимутальному. При определении азимута используются направленные свойства антенны наземной станции в горизонтальной плоскости. Зеркало антенны при работе вращается, обеспечивая тем самым вращение диаграммы направленности и, следовательно, постепенный обзор воздушного пространства. Работа системы устроена таким образом, что в РСБН-7С появляется импульс каждый раз, когда антенна наземной станции пересекает северное направление. Так осуществляется формирование начала отсчета азимута для всех ВС, находящихся в зоне действия наземного маяка и оборудованных системой ближней навигации. Северный импульс начала отсчета на борту запускает специальный электронный счетчик времени, который останавливается в момент облучения антенной наземной станции данного конкретного ВС. Зная угловую скорость вращения антенны наземной станции и время между началом отсчета (северное направление) и моментом облучения ВС, можно определить угол между северным направлением и направлением на наземный РСБН-4Н. Этот угол и будет являться азимутом ВС относительно конкретной наземной станции РСБН-4Н. На штурманской карте нанесены позиции (места расположения) наземных станций РСБН-4Н, и экипаж знает, с какой именно станцией он в данный момент работает. Зная место расположения наземной станции и измерив азимут, штурман на карте может нанести первую линию положения для своего ВС. Это будет радиус-вектор. Для определения местоположения самолета надо знать длину радиуса-вектора, т.е. дальность между ВС и наземной станцией.
Эта задача решается с помощью дальномерного канала системы ближней навигации. Принцип действия измерителя дальности основан на измерении временных интервалов, пропорциональных расстоянию. Самолетный запросчик (передатчик РСБН-7С) излучает сигналы в виде кодированных радиоимпульсных последовательностей. Одновременно этот запросный сигнал запускает в бортовой системе РСБН-7С специальный электронный счетчик времени. Излученный самолетным запросчиком сигнал принимается приемником наземной системы РСБН-4Н и переизлучается наземным передатчиком в эфир. Далее этот сигнал принимается приемником бортовой системы и после обработки используется для остановки электронного счетчика времени. Скорость распространения электромагнитных волн постоянна и равна скорости света. Зная скорость и время, бортовая аппаратура определяет расстояние между самолетом и наземным маяком РСБН-4Н. Таким образом, с помощью систем ближней навигации РСБН-7С с РСБН-4Н определяют местоположение ВС в пространстве (с учетом измерения высоты полета).