Тема 10-1 Л(2) ПРМГ-5

10 «Общие сведения о ПРМГ-5»
Занятие 1
Учебные вопросы
1. Назначение и задачи, решаемые инструментальными системами посадки.
2. Принципы построения существующих ИСП.
3. Состав, тактико-технические характеристики и принцип работы ПРМГ-5. Размещение ПРМГ-5 на аэродроме.

Назначение и задачи, решаемые инструментальными системами посадки

Инструментальной системой посадки называется совокупность наземных и бортовых устройств, обеспечивающих самолеты информацией, необходимой для управления ими в процессе захода на посадку и во время посадки. Радиомаячные системы посадки (РМС) являются наземной частью систем инструментальной системы посадки самолетов и предназначены для обеспечения посадки как одиночных, так и групп самолетов днем и ночью в сложных метеорологических условиях. Достижения в области радиомаячных систем открывают перспективу для использования их в качестве основных систем посадки при любой погоде. Они позволяют снизить минимум погоды аэродрома и самолетов, повысить пропускную способность аэродромов при заходе самолетов на посадку, что особенно важно при полетах на предельных дальностях действия авиации и в СМУ днем и ночью.
ИСП позволяют решать следующие задачи:
1) обеспечить вывод ЛА и управление им до высоты принятия решения;
2) выдать на борт ЛА информацию об отклонении ЛА, заходящего на посадку, от линии курса и глиссады;
3) выдать на борт ЛА информацию об его удалении от точки приземления (наклонную дальность).
Радиомаячное оборудование системы посадки предназначено для выдачи информации на приборы, установленные на самолете, с помощью которых обеспечивается управление самолетом на конечном этапе захода на посадку и непрерывное получение на борту ЛА следующей информации:
о положении ЛА относительно плоскости посадочного курса по каналу курса;
о положении ЛА относительно плоскости планирования (глиссады) по каналу глиссады;
о расстоянии до начала ВПП по дальномерному каналу (маркерному каналу в РМС метрового диапазона).
В соответствии с ВПР и дальностью видимости ВПП Международная организация гражданской авиации (IСАО) различает три основные категории минимума погоды. В основу этой классификации, которая принята и в РФ, положена возможность обеспечения захода на посадку самолетов при определенных метеорологических условиях.
Различают I, II и III (А, В, С) категории минимума погоды и соответственно категории РМС:
система I категории обеспечивает управление самолетом при заходе на посадку до ВПР 60 м при визуальной дальности видимости на ВПП не менее 800 м;
система II категории обеспечивает управление самолетом при заходе на посадку до ВПР 30 м при визуальной дальности видимости на ВПП не менее 400 м;
системы III категории предназначены для посадки с приземлением при значительном ограничении или отсутствии видимости земли, т.е. ВПР равна нулю.
Регламентированы три группы III категории по дальности видимости на ВПП:
категория III A – 200 м;
категория III B – 50 м;
категория III C – при полном отсутствии видимости.
Таким образом, РМС I, II, III категорий обеспечивают данные для управления самолетом от границ зоны действия до точки, расположенной на глиссаде на высоте соответственно 60, 30, 0 м над горизонтальной плоскостью, включающей ВПП.
РМС после установки на аэродроме проходит этап апробирования. После этого аэродрому присваивается категория, зависящая от трех основных факторов: качества сигнала, генерируемого навигационным оборудованием; управления и надежности системы посадки; отражающих эффектов от пересеченного рельефа местности.
В состав радиомаячного оборудования входят:
курсовой радиомаяк (КРМ);
глиссадный радиомаяк (ГРМ);
ретранслятор дальномера РД (маркерные маяки);
бортовое оборудование (КРП, ГРП, МРП, указатели курса и глиссады).
Курсовые и глиссадные радиомаяки относятся к амплитудным секторным радиомаякам и предназначены для задания направления полета экипажу ЛА соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях методом равносигнального направления или методом нулевой зоны.
Курсовой радиомаяк задает в пространстве вертикальную плоскость посадочного курса, которая совмещается с осью ВПП. Глиссадный радиомаяк задает в пространстве плоскость планирования, наклонную к горизонтальной. В результате пересечения двух указанных плоскостей образуется глиссада.
На самолете сигналы, излучаемые КРМ, принимаются курсовым радиоприемником (КРП), преобразуются в сигнал постоянного тока (К, пропорциональный угловому отклонению самолета от плоскости посадочного курса, с полярностью, определяемой стороной отклонения. Сигнал (К отклоняет вертикальную стрелку нуль-прибора постоянного тока – стрелочного индикатора положения (СИП) системы посадки (рис. 1).
Сигналы, излучаемые ГРМ, принимаются бортовым глиссадным радиоприемником (ГРП) и преобразуются в нем в сигнал постоянного тока (Г, значение и полярность которого характеризуют угловое отклонение и сторону отклонения самолета от плоскости планирования. Этот сигнал отклоняет горизонтальную стрелку индикатора.

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Если самолет находится точно на глиссаде, т.е. в точках пересечения плоскости посадочного курса и плоскости планирования, обе стрелки СИП располагаются в центре шкалы. Это и является критерием экипажу для пилотирования самолета по глиссаде, задаваемой КРМ и ГРМ.
В комплект РМС входят также имитаторы, контрольно-юстировочные приборы и вспомогательное оборудование.
Исторически сложилось так, что первые РМС разрабатывались в метровом диапазоне волн (СП-50, ее модификации, СП-68, СП-70). Однако РМС метрового диапазона свойствен ряд недостатков, основными из которых являются:
использование бортового оборудования РМС (КРП, ГРП) только при посадке ЛА;
низкая мобильность антенных систем РМС метрового диапазона из-за громоздкости конструкции.
Кроме того, в метровом диапазоне волн трудно получить ДНА требуемой ширины при ограниченных габаритных размерах антенны, а увеличение размеров антенны увеличивает ее парусность, уменьшает жесткость конструкции и, следовательно, приводит к нестабильности плоскости курса и глиссады, что уменьшает точностные характеристики РМС. РМС метрового диапазона волн очень критичны к состоянию отражающей поверхности земли, принимающей участие в формировании ДНА ГРМ, что требует тщательного ухода за поверхностью земли в районе установки ГРМ (очистка снежного покрова, скашивание травы и т.д.).
Стремление устранить указанные недостатки или, по крайней мере, уменьшить их влияние на эксплуатационные характеристики РМС потребовало уменьшения длины рабочей волны РМС. РМС дециметрового диапазона характеризуется следующими особенностями по сравнению с РМС метрового диапазона волн.
1. Использование ДМВ позволило объединить бортовое посадочное оборудование с оборудованием РСБН, что позволило сократить массу и объем бортового оборудования и расширить его возможности. Таким образом, возникла комплексная система ближней навигации и посадки.
2. В дециметровом диапазоне волн значительно сократились габаритные размеры антенных систем ГРМ и КРМ. Система стала более мобильной. Появилась возможность перевозки РМС воздушным транспортом.
3. В дециметровом диапазоне волн появилась возможность применения зеркальных и рупорных антенн, исключающих или существенно уменьшающих влияние земли на основные характеристики систем.
Таким образом, РМС дециметрового диапазона более мобильны и требуют меньше времени для развертывания системы и ввода ее в действие, чем системы посадки метрового диапазона волн. Однако основные недостатки, свойственные РМС метрового диапазона волн (например, влияние рельефа земной поверхности вблизи антенн и переотраженных сигналов на параметры курса и глиссады), присущи и РМС дециметрового диапазона.
Наиболее перспективными с точки зрения устранения этих недостатков являются системы посадки сантиметрового диапазона волн. Особенности РМС сантиметрового диапазона следующие:
высокие несущие частоты и узкие ДНА практически исключают возможность появления сигналов, отраженных расположенными вблизи аэродрома объектами, снижено влияние рельефа местности и подстилающей поверхности, поэтому в системах посадки сантиметрового диапазона более высокие точности и стабильность;
благодаря сканированию лучей посадочных радиомаяков можно задать требуемую траекторию снижения непосредственно на борту, что дает возможность оптимизации этой траектории (в РМС с неподвижной ДНА такой возможности нет);
системы посадки сантиметрового диапазона обеспечивают ЛА информацией и на этапе выравнивания самолета, что очень важно для автоматизации посадки;
системы посадки сантиметрового диапазона обеспечивают ЛА большую зону действия в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
К радиомаячным системам посадки предъявляются следующие основные требования:
наведение в вертикальной плоскости в секторе 1200 по азимуту и 700 по углу места и возможность быстрой переориентировки наземного оборудования в целях обеспечения посадки при заходе ЛА с любого азимутального направления в пределах 3600;
возможность выбора любого угла планирования до 250 в вертикальной плоскости;
наведение в горизонтальной плоскости в секторе 1200 по азимуту и 700 по углу места и возможность быстрой переориентировки наземного оборудования в целях обеспечения посадки при заходе с любого направления;
возможность формирования одного, двух или трех направлений захода на посадку в секторе 1200 по азимуту;
точность измерения выбранной глиссады не хуже (0,20 по углу места и (0,50 по азимуту;
дальность действия не менее 18,5 км при линейной зависимости между отклонением ЛА от заданной траектории и показаниями бортового индикатора;
точность измерения наклонной дальности не хуже (15 м;
большая надежность РМС.
Поскольку системы III категории предусматривают автоматизацию посадки, надежность в этих условиях является непременным условием обеспечения безопасности завершающего этапа полета. С этой целью в наземном оборудовании используются полупроводниковые элементы и интегральные микросхемы, осуществляется резервирование аппаратуры. При выходе параметров аппаратуры или излучаемого сигнала за пределы установленных допусков устройство контроля отключает работающий комплект и подключает резервный, который находится в состоянии мгновенной готовности к работе.
Радиомаяки систем посадки автоматизированы и управляются дистанционно с КДП.
Анализ показывает, что наиболее перспективными из систем являются радиомаячные системы посадки со сканирующими ДН-антеннами. Такие системы способны обеспечить предпосадочные маневры ЛА разных типов, посадку и возможность ухода на второй круг с высокой надежностью в любых погодных условиях без ограничений, связанных с рельефом местности.
В настоящее время в ВВС РФ применяются следующие РМС:
1. Дециметрового диапазона: подвижные посадочные радиомаячные группы ПРМГ-4, ПРМГ-4К (некатегорированные), ПРМГ-4КМ, ПРМГ-5 и ПРМГ-76У (I категория).
2. Метрового диапазона: стационарные системы посадки СП-50 (некатегорированная), СП-50М (I категория), СП-68, СП-75 (II категория), СП-80 (категория IIIА).

2. Принципы построения существующих ИСП
2.1. Принцип построения глиссадных радиомаяков

Глиссадный радиомаяк служит для задания плоскости планирования, ориентированной под некоторым углом к горизонту. Линия планирования (глиссада), по которой производится пилотирование ЛА при его заходе на посадку, получается при пересечении плоскости планирования плоскостью курса.
В РМС посадки плоскость планирования задается равносигнальной зоной, образующейся в результате пересечения двух лепестков диаграммы направленности (ДН) антенной системы маяка. При этом для однозначного определения положения ЛА относительно заданной плоскости планирования сигналы, излучаемые в пределах каждого из двух взаимно пересекающихся лепестков, модулируются по амплитуде различными частотами.
Рассмотрим принцип действия глиссадного радиомаяка по обобщенной структурной схеме (рис. 2).
Передатчик ПРД генерирует высокостабильные по частоте непрерывные колебания с частотой f0. Они поступают через разделительное устройство (РУ), предназначенное для перераспределения энергии между антеннами радиомаяка и уменьшения влияния каналов верхней Ав и нижней Ан антенн друг на друга, на модуляторы М1 и М2. На выходе модулятора М1 получают амплитудно-модулированные колебания с частотой модуляции F1, а на выходе модулятора М2 – амплитудно-модулированные колебания с частотой модуляции F2 c одинаковыми коэффициентами модуляции. К выходу модулятора М1 подключается верхняя антенна Ав, а к выходу модулятора М2 – нижняя антенна Ан. Антенны называются верхней и нижней, потому что они подняты над уровнем земли на разные высоты Н1 и Н2, причем Н1(Н2. Диаграмма направленности антенной системы ГРМ имеет слабо выраженные направленные свойства в горизонтальной плоскости (ширина ДН для метровых ГРМ примерно 800) и многолепестковый характер ДН в вертикальной плоскости. Вследствие этого в вертикальной плоскости формируются несколько равносигнальных направлений. Пересечение первых от уровня земли лепестков определяет направление рабочей равносигнальной зоны. Обычно угол плоскости планирования выбирают в пределах 2 – 40, в то время как следующая равносигнальная зона располагается под углом 15 – 200, благодаря чему исключается возможность пилотирования по ложной зоне.



13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

Недостатком такой схемы построения ГРМ является наличие паразитной фазовой модуляции за счет работы антенн на одной несущей частоте. Для устранения этого недостатка применяется схема с подавлением несущей частоты (рис. 3).

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Как и в описанном выше радиомаяке, в ней имеется два канала: верхней и нижней антенн. Каждый канал включает балансный модулятор (БМ) и регулятор мощности (РМ). В балансных модуляторах осуществляется амплитудная модуляция и подавление колебаний несущей частоты. В результате этого антенны излучают сигналы только боковых частот амплитудной модуляции.
Дальнейшее усовершенствование равносигнального метода в целях повышения точности и стабильности выходных параметров зоны излучения привело к созданию ГРМ с излучением антеннами колебаний типа «сумма-разность» с опорным нулем. При таком способе равносигнальное направление задается с помощью сбалансированного излучения колебаний, модулированных двумя частотами (суммарная ДН), и одновременного направленного излучения колебаний боковых частот (разностная ДН). Высота нижней антенны, чтобы максимум ее излучения располагался в направлении минимума излучения верхней антенны, должна быть в два раза меньше, чем высота верхней антенны.

2.2. Особенности построения курсовых радиомаяков

Курсовой радиомаяк служит для задания вертикальной плоскости посадочного курса ЛА. Линия курса получается при пересечении плоскости курса плоскостью планирования.
По принципу построения КРМ с излучением несущей и суммарно-разностной ДН аналогичен ГРМ. Отличие состоит только в антенной системе, которая формирует равносигнальную зону в горизонтальной плоскости. По своему составу антенная система КРМ отличается наличием трех и более антенн, расположенных симметрично относительно линии курса.
В КРМ метрового диапазона с «опорным напряжением» плоскость курса задается зоной курса, на оси которой глубина модуляции амплитудно-модулированного сигнала равна нулю. При отклонении от оси зоны курса глубина модуляции возрастает, а фаза огибающей при переходе через ось зоны курса скачком изменяется на 1800.
Глубина модуляции принятого на борту сигнала позволяет определить угол отклонения его от плоскости курса, а фаза огибающей – сторону отклонения.

2.3. Принцип построения бортового оборудования
На борту ЛА сигналы наземных радиомаяков принимаются либо специальными глиссадными (ГРП) и курсовыми (КРП) приемниками, либо аппаратурой РСБН. Совместно со специальным индикатором приемная аппаратура осуществляет прием, усиление и детектирование сигналов ГРМ и КРМ, а также индикацию положения ЛА относительно линии планирования. Обобщенная структурная схема бортовой аппаратуры ИСП имеет вид, представленный на рис. 4.
После детектирования сигнал разделяется на два канала с помощью фильтров, настроенных на частоты модуляции. Далее сигналы выделенных частот преобразуются в постоянное напряжение, пропорциональное отклонению ЛА от линии планирования, которое отклоняет в соответствующую сторону и на определенную величину стрелки индикатора в горизонтальной и вертикальной плоскостях. В качестве индикатора используется типовой прибор системы посадки (например, командно-пилотажный прибор КПП).



13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

3 . Состав, тактико-технические характеристики, принцип работы
ПРМГ-5. Размещение ПРМГ-5 на аэродроме

Посадочная радиомаячная группа ПРМГ-5 предназначена для вывода самолетов, оборудованных бортовой аппаратурой систем РСБН-2, РСБН-4 и их модификациями, на ВПП аэродрома днем и ночью при минимумах погоды I и II категорий при ручном, директорном и автоматическом управлении ЛА. В состав ПРМГ-5 входят дальномерно-курсовой радиомаяк (ДКРМ) и глиссадный радиомаяк (ГРМ).
Дальномерно-курсовой радиомаяк состоит из курсового радиомаяка (КРМ) и ретранслятора-дальномера (РД).
Аппаратура каждого из радиомаяков (ДКРМ и ГРМ) размещена в автомобиле УАЗ-452 АЭ.
ДКРМ устанавливается на продолжении оси ВПП на расстоянии 500 – 1150 м от ее конца. Допускается отклонение от оси ВПП не более ±1 м.
ГРМ размещается в пределах от 200 до 450 м от торца ВПП и 120 – 180 м от ее оси.
Радиомаяки КРМ и ГРМ по своему принципу действия одинаковы. Они создают в пространстве равносигнальные зоны приема двух сигналов с частотами модуляции 1300 и 2100 Гц. Зона курса создается КРМ в горизонтальной плоскости в направлении оси ВПП, зона глиссады создается ГРМ в вертикальной плоскости под углом планирования самолета.
С помощью специальной антенной системы КРМ создает в горизонтальной плоскости два пересекающихся лепестка диаграммы излучения.
В левом лепестке по курсу посадки высокочастотные колебания маяка промодулированы частотой 2100 Гц, а в правом – частотой 1300 Гц (рис. 5).
Пересекающиеся диаграммы создают в горизонтальной плоскости равносигнальную зону. Характерной особенностью для маяков ПРМГ-5 является поочередное формирование в пространстве пересекающихся лепестков. Одновременно в пространстве оба лепестка не существуют. Они коммутируются с частотой 12,5 Гц.
При отклонении самолета от оси равносигнальной зоны вправо на выходе бортового приемного устройства будет преобладать сигнал с модулирующей частотой 1300 Гц, влево – с модулирующей частотой 2100 Гц.


13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

Рис. 5. Принцип действия КРМ

При входе самолета в зону действия КРМ сигналы радиомаяка принимаются бортовым приемником РСБН и с помощью двух фильтров разделяются на два канала: канал 1300 Гц и канал 2100 Гц. Оба канала идентичны и имеют в своем составе выпрямители, подключенные встречно к общей нагрузке (рис. 6). Нагрузкой является КПП. Если самолет находится на оси равносигнальной зоны, вертикальная стрелка прибора проходит через центр шкалы. Если же самолет отклоняется влево (вправо) от оси зоны, вертикальная стрелка КПП уходит вправо (влево) от центра шкалы, показывая положение оси зоны (оси ВПП).
Аналогично работает глиссадный канал, с той лишь разницей, что ГРМ с помощью своей антенной системы создает пересекающиеся лепестки в вертикальной плоскости. Причем в верхнем лепестке ВЧ-колебания промодулированы частотой 1300 Гц, а в нижнем – частотой 2100 Гц (рис. 7). Напряжение с выхода канала глиссады отклоняет горизонтальную стрелку КПП.

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

Рис. 6. Структурная схема бортового оборудования
Если самолет находится на глиссаде планирования, горизонтальная стрелка КПП проходит через центр шкалы. Если же самолет отклоняется вверх от глиссады, будет преобладать сигнал с модуляцией частотой 1300 Гц, а вниз – с модуляцией частотой 2100 Гц, и стрелка прибора уходит вниз (вверх) от центра шкалы, показывая положение глиссады относительно самолета. Для правильного выполнения посадки летчик должен удерживать самолет в таком положении, при котором вертикальная и горизонтальная стрелки пересекаются в центре шкалы КПП.

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

Рис. 7. Принцип действия ГРМ
Ретранслятор дальномера РД-5 представляет собой наземное оборудование импульсной радиодальномерной системы с запросом с борта самолета. Он предназначен для приема запросного сигнала, формирования и излучения ответного сигнала дальности, по которому в бортовом оборудовании определяется наклонная дальность от самолета до точки приземления.
Тактико-технические данные системы ПРМГ-5 соответствуют ГОСТ на РМС I категории:
Дальность действия – не менее 45 км для КРМ, 18 км для ГРМ,
РД – 50 км.
Диапазон частот передающих устройств: КРМ: 905,1 - 932,4 МГц;
ГРМ, РД: 939,6 - 966,9 МГц;
приемного устройства РД – 772 - 808 МГц.
Мощность передатчика КРМ, ГРМ – не менее 8 Вт; РД – 400 Вт.
Число рабочих каналов через 0,7 МГц – 40;
число приемных каналов РД – 10.
Регулировка угла наклона глиссады – от 2 до 40.
Зона действия КРМ в горизонтальной плоскости представляет собой сектор шириной (150 относительно линии заданного курса, в вертикальной плоскости – сектор от 0,85 до 70 относительно горизонта.
Отклонение линии курса от оси ВПП у начала ВПП – 10,5 м.
Ширина курса регулируется в пределах от 3 до 60.
Зона действия ГРМ в горизонтальной плоскости представляет собой сектор (80 относительно линии курса, в вертикальной плоскости:
выше глиссады - от ( до 1,75(, где ( - угол глиссады;
ниже глиссады – от ( до 0,3(.
Отклонение глиссады от установленного значения – не более 0,075(.
Реальная погрешность определения дальности РД – не более (250 м.
12. Чувствительность приемника РД – не менее -113 дБ/Вт.









13PAGE 14115






























































F2=2100 Гц

F1=1300 Гц

ГРМ


···o·|·


···|···


·|·o···


···|···

~ _

~ _

Фильтр 1300 Гц

Фильтр 2100 Гц


ПРМ
РСБН

F2=2100 Гц

F1=1300 Гц

КРМ


···o·|·


···|···


·|·o···

Индикатор

Фильтр
F2

Фильтр
F1

ВЧ тракт

Детектор

Выпрямитель

Выпрямитель

Рис. 4. Структурная схема бортовой аппаратуры ИСП.



КИП

Акип

FН (()

Нкип


БУ

ПРД
f0

БМ1
F2/2

Рис. 3. Упрощенная схема ГРМ с подавлением несущей

АН

АВ

Н1

Н2


РМ2


РМ4

БМ1
F1/2


РДМ

Рис. 2. Упрощенная схема ГРМ с излучением несущей.

АН

АВ

Н2

М2

М1

РУ

ПРД

Н2

Рис. 1. Взаимодействие наземного и бортового оборудования.

f2

f1

( Г

( К

СИП

ГРП

КРП




Приложенные файлы

  • doc 23922435
    Размер файла: 137 kB Загрузок: 2

Добавить комментарий