Радиолокационная система профильного полета

Профильным (рис. 3.76) называется такой полет летательного аппарата (самолета или вертолета), когда траектория движения этого летательного аппарата повторяет профиль местности, расположенной под летательным аппаратом ЛА.

Необходимость осуществления профильного полета диктуется (в основном, для военной авиации) требованием преодолеть систему противовоздушной обороны (ПВО) противника и скрытно выйти в район заданного объекта. Данное требование может быть выполнено с максимальной эффективностью лишь при полете ЛА на малых высотах, поскольку:

- измерение расстояния до низколетящего ЛА радиосредствами ПВО противника возможно лишь в условиях прямой видимости;

- радиосигналы, отраженные от низколетящего ЛА, в значительной степени маскируются другими отраженными (от земной поверхности, от местных объектов) радиосигналами;

- низколетящий ЛА может обладать повышенными скрытностью (за счет использования складок земной поверхности или выступающих местных объектов) и внезапностью (оставляя средствам ПВО противника малое время на отражение атаки) появления.

Однако, режим маловысотного полета ЛА связан с усложнением самолетовождения в условиях близости к земной поверхности или местным объектам. Данное усложнение связано в первую очередь с резко ограниченным временным ресурсом (возникающим как из-за малых дальностей, так и высоких скоростей полета ЛА). Психологические нагрузки на летчика (экипаж) при пилотировании ЛА на малых высотах оказываются достаточно значительными, и потому целый ряд функций, связанных с маневрированием ЛА, в настоящее время выполняются автоматическими устройствами. В число этих автоматических устройств входит радиолокационная система профильного полета (РСПП).

Задача РСПП состоит в выработке управляющих сигналов для обеспечения маловысотного профильного полета ЛА, на борту которого располагается данная РСПП. Иными словами, управляющие сигналы РСПП должны в каждый момент реализовать сохранение управления профильного полета

(3.94)

где - высота полета ЛА.

Рассмотрим геометрическую картину формирования уравнения (3.94).

Очевидно, что движение ЛА диктует обращение РСПП не к точке, находящейся в данный момент непосредственно под ЛА, а к некой упрежденной точке (А на рис. 3.77), расположенной впереди по курсу ЛА. Тогда составим уравнение

(3.95)

где: - высота точки А над земной поверхностью;

- расстояние от ЛА до точки А;

- угол места (относительно оптической оси антенны) точки А;

- угол атаки ЛА;

из которого получим:

или, полагая углы и малыми

(3.96)

Соотношение (3.96) справедливо для некоторого момента времени, когда высота полета ЛА равна величине . Для момента времени, когда ЛА окажется непосредственно над точкой А, уравнение (3.94) профильного полета примет вид:

(3.97)

Следовательно, бортовая РСПП, измерив расстояние в момент времени, должна (при фиксированных , и ) выработать сигнал, который через интервал времени приведет ЛА к расположению на высоте над точкой А. Поскольку высота полета, согласно уравнению (3.97), определяется (при неподвижном луче) лишь дальностью до упрежденной точки, рассматриваемые РСПП относятся к радиосистемам дальномерного типа. Что касается конкретных значений величины , то они зависят от скорости движения ЛА, его маневренных способностей и рельефа местности. В частности, для современных самолетов при значения должны быть меньше 5...20 км, а для вертолетов 0,5...5 км.

Эти значения обусловливают, в свою очередь, при маловысотном ( - несколько десятков метров) полете небольшие (порядка единиц градусов) величины угла , что влечет за собой требование достаточной (порядка сотых долей градуса) узости диаграммы направленности антенны РСПП и неизбежное увеличение (в сантиметровом диапазоне – до 5...6 м) линейных размеров этой антенны. Поскольку в носовой части фюзеляжа ЛА возможна установка антенн лишь со сравнительно небольшими (40...60 см) линейными размерами, является более целесообразным, чтобы антенна РСПП формировала не один, а два луча. Тогда отсчет углового положения точки А может быть осуществлен методом сравнения (равносигнальным), при котором требуемая (доли угловых минут) точность измерения достигается при реально-обеспечиваемой (порядка 1...3 ) ширине луча. Используемая на практике в РСПП моноимпульсная система измерения угла в вертикальной плоскости позволяет, одновременно с измерением указанного угла определять и высоту (на участке - см. рис. 3.78, а) полета ЛА без качания (сканирования) диаграммы направленности.

Структурная схема РСПП и эпюры напряжений в различных точках РСПП приведены на рис. 3.78.

Работа РСПП осуществляется следующим образом.

Под воздействием импульса запуска, поступившего от синхронизатора 1, радиопередающее устройство 2 вырабатывает высокочастотный радиоимпульс малой (для необходимой точности измерения дальности) длительности, который через антенный блок 3 и систему из двух антенн, формирующих двухлучевую (в вертикальной плоскости) диаграмму направленности, излучается в пространство.

Отраженный от земной поверхности радиоимпульс принимается двумя антеннами и, пройдя через антенный блок, подается на входы радиоприемных устройств суммарного 4 и разностного 5 сигналов.

Поскольку в данной РСПП реализуется метод сравнения (равносигнальный), то измерение дальности будет осуществлено от ЛА до точки А на земной поверхности – именно эта точка соответствует пересечению равносигнального (РСН) направления с земной поверхностью, и временная задержка отраженного от данной точки радиосигнала (относительно момента излучения) будет измеряться по моменту нулевого напряжения (рис. 3.78, б) на выходе радиоприемного устройства разностного сигнала и следующего за ним фазового детектора 6.

На рис. 3.78, б) сплошной линией показан вид напряжения на выходе фазового детектора без учета мешающих флуктуаций отдельных отражающих точек земной поверхности, а пунктирной линией – возможные искажения указанного напряжения, возникающие при наличии флуктуаций. В частности, одним из эффектов, сопровождающих действие этих флуктуаций, являются хаотические спады выходного напряжения до нуля и, соответственно, появление ложных отсчетных импульсов (вырабатываемых формирователем 7) – см. рис. 3.78, в).

Для устранения ошибочных измерений дальности по ложным отсчетным импульсам используются детектор 8, находящийся на выходе радиоприемного устройства суммарного сигнала, и селектор 9. Видеонапряжение (огибающая) суммарного сигнала с выхода детектора (см. рис. 3.78, г) подается на один вход селектора, а последовательность отсчетных импульсов – на второй. В итоге, на выходе селектора вырабатывается отсчетный импульс (рис. 3.78, д), соответствующий точке А. Данный отсчетный импульс поступает далее на измеритель 10 дальности , а сформированный код дальности – из измерителя в вычислительное устройство 11, которое запоминает полученный код дальности и, с учетом информации, поступающей от управляющего устройства 12, рассчитывает упрежденную высоту полета ЛА над точкой А. Затем результаты расчета пересылаются в управляющее устройство, которое в свою очередь регулирует (при необходимости) положение антенной системы и направляет расчетные данные в систему (на рис. 3.78 не показана) автоматического управления полетом ЛА согласно профилю земной поверхности.

Отметим, что рассмотренная моноимпульсная РСПП обеспечивает повышенную точность измерения высоты неровностей земной поверхности и местных объектов, поскольку положение нулевой точки весьма стабильно и не зависит от параметров схем и возможных рассогласований в каналах РСПП.

Поиск по сайту: