Главная | Обратная связь

Доплеровский измеритель ДИСС-013

Подробно рассматривается в [2] рекомендуемой литературы.

Доплеровский измеритель ДИСС-013 предназначен для непре­рывного измерения путевой скорости (W) и угла сноса ( ) само­лета и выдачи их в навигационное вычислительное устройство НВУ-БЗ и АБСУ-154.

Информация о путевой скорости выдается на индикатор УСВП-К системы воздушных сигналов (СВС), а угол сноса - на приборы ПНП-1 системы траекторного управле­ния (СТУ-154) и на указатель УШ-3.

Аппаратура ДИСС-013 представляет собой трехлучевую авто­номную радиолокационную систему (РЛС) непрерывного режима излучения и приема отраженного от земной поверхности сигнала трехсантиметрового диапазона волн.

Для одновременного определения путевой скорости и угла сноса доплеровский измеритель должен иметь, как минимум, два луча. Однако применение трехлучевой ДИСС и раздельный прием сигналов по каждому лучу позволяют свести к минимуму погрешности измерения, возникающие при кренах и тангажах самолета, а также снизить флюктуационные погрешности.

В основу принципа действия системы заложен эффект Доплера, который заключается в том, что если на движущемся объ­екте установлен источник частоты (в данном случае источник сверхвысокочастотных сигналов), то за счет движения объекта (самолета) отраженный сигнал от неподвижной точки земли отличается по частоте от излучаемого. Разность по частоте между излученным и отраженным сигналами называется доплеровской частотой. Значение доплеровской частоты зависит от скорости движения самолета, частоты излучения, положения плоскости излучения и угла сноса самолета:

 

F д — доплеровская частота;

W — скорость движения самолета;

— длина волны;

— угол сноса;

и Θ — углы, характеризующие направление излучения.

Техническая реализация этого принципа основана на измере­нии доплеровского сдвига частот и вычислении по этому сдвигу частот путевой скорости (W) и угла сноса ( ) самолета. Для это­го частотно-модулированный (ЧМ) непрерывный сигнал передат­чика формируется антенной щелевой решеткой и излучается в направлении земли поочередно тремя узкими лучами. Один луч вправо — вперед (луч № 1), два луча назад — вправо (луч № 2) и влево (луч № 3). Направление лучей выбрано симметрично от­носительно оси антенны, направление которой совмещено со строительной осью

Применение ЧМ излучаемых СВЧ колебаний обусловлено стремлением значительно уменьшить влияние просачивающего­ся сигнала передатчика на чувствительность приемника. Этот сигнал для приемника ДИСС опасен тем, что имеет достаточно широкий спектр, обусловленный шумами генератора СВЧ и па­разитной модуляцией за счет вибраций и пульсации питающих напряжений. Так как запаздывание просочившегося сигнала от­носительно опорного на входе приемника мало и составляет еди­ницы наносекунд, то при преобразовании частоты происходит «свертывание» спектра этого сигнала в область низких частот. Поскольку в ДИСС с ЧМ используется только часть мощности преобразованного сигнала, сосредоточенная в области высокой частоты, то влияние низкочастотного шума просочившегося сиг­нала сводится к минимуму. Реализация такого способа ослабле­ния влияния просочившегося сигнала позволило в ДИСС-013 на 20—25 дБ снизить требования к развязке передающего и прием­ного трактов, что позволило сдвинуть вплотную друг к другу приемную и передающую антенны и упростить требования к ус­ловиям размещения высокочастотного блока на самолете.

Недостатком ДИСС с ЧМ является возможность возникнове­ния слепых высот, то есть на определенных высотах полета са­молета могут пропадать полезные доплеровские сигналы в поло­се пропускания УПЧ приемника. Это происходит при сложении прямого и отраженного сигнала в первом преобразователе часто­ты на определенных высотах и проявляется в виде разностной частоты, кратной частоте гетеродина второго преобразователя 3Fм. Выделить доплеровский сигнал в этом случае невозможно. Для устранения этого недостатка в измерителе применено уст­ройство вобуляции (УВ), которое обеспечивает медленное изме­нение частоты модуляции Fмпо симметричному пилообразному закону с периодом, равным периоду коммутации лучей антенны. В результате происходит усреднение полезного сигнала по высо­те и создается возможность работы ДИСС-013 на всех высотах.

Отражение от земной поверхности СВЧ сигналы принимаются антенной щелевой решеткой раздельно по каждому лучу. Ком­мутация лучей как на передачу, так и на прием осуществляется с помощью полупроводниковых СВЧ переключателей.

В вычислителе измерителя угол сноса определяется доплеровскими частотами трех лучей антенны и выражается форму­лой:

Путевая скорость определяется по усредненному значению доплеровских частот от двух лучей антенны и выражается форму­лой:

где - угол сноса;

К_1, К₂ - коэффициенты пропорциональности;

F_Д1, F_Д2, F_Д3 - доплеровские частоты от трех лучей.

 

Комплект и размещение на самолете (ТУ-154М).

В комплект измерителя ДИСС-013 входят следующие блоки и устройства, которые на самолете размещены:

-высокочастотный блок (блок ВЧ) с вентилятором обдува — в нижней негерметичной части фюзеляжа, между шпангоутами № 3-5.

Блок ВЧ закрыт обтекателем из радиопрозрачного мате­риала;

- низкочастотный блок (блок НЧ) и блок связи измерителя с навигационным оборудованием (БС-2К) и амортизационной ра­мой — в первом техническом отсеке (правый борт), между шпан­гоутами № 5-6;

- блок механический переходной (БМП) — в первом техни­ческом отсеке, шпангоут № 9;

- светосигнальное табло «Память ДИСС» — на средней при­борной доске пилотов;

- выключатель ВГ-15К «ДИСС.Питание—Выключено», пере­ключатель ПНГ-15К «ДИСС.Суша—Море» и переключатель 2ППНТК «Счисление.НВУ по ДИСС—НВУ по СВС-Контроль ДИСС в полете» — на верхнем электрощитке пилотов;

-выключатель ВНГ-15 «Наземный контроль ДИСС» - в первом техническом отсеке между шпангоутами № 6-7.

Основные эксплуатационно-технические характеристики.

1. Частота излучения, МГц ......................... 8800

2. Частота модуляции, кГц.......................... 800—1200

3. Частота вобуляции, Гц ............................ 3

4. Доплеровский спектр частоты, Гц ............ 800—11000

5. Пределы измерения скоростей, км/ч ........ 180—1300

6. Пределы измерения углов сноса, град ....... ± 30

7. Среднеквадратичные ошибки измерения:

скорости, %........................................... 0,25

угла сноса, град ...................................... 0,26

8. Излучаемая мощность, Вт ....................... 0,3—0,8

9. Масса, кг ............................................... 27

Функциональная схема.

Доплеровский измеритель ДИСС-013 имеет блочную структу­ру: блок ВЧ, блок НЧ, блок связи (БС) измерителя с пилотажно-навигационным оборудованием и блок механический переход­ной (БМП), обеспечивающий связь измерителя с прибором УШ-3.

Потребителем доплеровской информации являются системы АБСУ-154 и НВУ-БЗ.

Угол сноса индицируется на приборах ПНП-1 и УШ-3, а путевая скорость — на УСВПК.

Функционально измеритель ДИСС-013 состоит из передаю­щего устройства, антенно-волноводной системы, приемного уст­ройства, устройства управления, устройства слежения, вычис­лителя, блока связи с потребителями доплеровской информации и источников (выпрямителей) электропитания .

 

Рис. 3. Упрощенная функциональная схема ДИСС-013.

Передающий тракт состоит из генератора СВЧ, модулятора, устройства вобуляции (УВ) и передающей антенны.

Генератор СВЧ, выполненный на клистроне, генерирует час­тоту 8800 МГц. Частота клистрона модулируется путем измене­ния напряжения на его отражателе с частотой, вырабатываемой модулятором fм = 800—1200 кГц.

Модулятор состоит из генератора ЧМ колебаний, усилителя - ограничителя, схемы регулировки амплитуды пропорциональ­но частоте и оконечного усилителя.

Генератор ЧМ вырабатывает напряжение частотой fм, кото­рая, в свою очередь, изменяется по пилообразному закону син­хронно с коммутацией лучей антенны (вобуляция). Пилообраз­ное напряжение вырабатывается генератором пилы, который уп­равляется прямоугольными импульсами, поступающими с уст­ройства управления (блок НЧ). Управляющее пилообразное на­пряжение воздействует на элементы схемы генератора ЧМ, пере­страивая его частоту.

Сформированный ЧМ сигнал, медленно изменяющийся по пи­лообразному закону, поступает на усилитель -ограничитель, который ослабляет паразитную амплитудную модуляцию сигна­ла вобуляции и стабилизирует амплитуду колебаний. С выхода усилителя - ограничителя сигнал поступает в УПЧ на второй смеситель приемника и на каскад регулировки амплитуды про­порционально частоте модуляции и далее на оконечный усили­тель, а затем на отражатель клистрона. Таким образом, сформи­рованный в передатчике ЧМ сигнал поступает через вентиль и направленный ответвитель в передающую антенную щелевую ре­шетку, которая формирует и излучает в направлении земли по­очередно три узких луча СВЧ энергии. Коммутация лучей с час­тотой, равной 3 Гц, осуществляется СВЧ переключателями.

Приемный тракт состоит из приемной антенны, радиочас­тотной головки (РЧГ), УПЧ и УНЧ. Отраженный от земли СВЧ сигнал принимается поочередно каждым из трех лучей прием­ной антенной решеткой. Коммутация лучей приемной антенны происходит синхронно с коммутацией лучей передающей антен­ны и осуществляется переключателями СВЧ под действием им­пульсов устройства управления (блок НЧ). Приемник выполнен по супергетеродинной схеме с двойным преобразованием часто­ты. С выхода переключателя СВЧ приемной антенны сигналы поступают в радиочастотную головку. В ее состав входят: на­правленный ответвитель, аттенюатор и балансный смеситель. Сигналы из приемной антенны поступают в балансный смеси­тель. В качестве напряжения первого гетеродина используется часть мощности передатчика, поступающей в балансный смеси­тель через направленный ответвитель и регулировочный атте­нюатор. Выделенная в нагрузке смесителя промежуточная часто­та, равная 3fм, усиливается в трехкаскадном УПЧ на транзис­торах и поступает на второй смеситель. Сигналом второго гетеро­дина используется третья гармоника частоты модуляции, посту­пающая во второй смеситель из модулятора. Сигнал промежу­точной частоты во втором смесителе преобразуется в сигнал допплеровской частоты. Второй смеситель выполнен на диодах. На­грузкой его является LC фильтр нижних частот, который пропу­скает доплеровские частоты и отфильтровывает сигналы высо­кой частоты (свыше 750 кГц). Полоса пропускания УПЧ выбра­на с учетом изменения частоты модуляции при вобуляции.

Низкочастотный сигнал с выхода УПЧ поступает на вход уси­лителя низкой частоты, выполненного на микромодулях. УНЧ усиливает сигналы доплеровских частот в диапазоне 0,8—11 кГц и обеспечивает автоматическую регулировку усиления сигнала при помощи схемы АРУ. В тракте УНЧ предусмотрена ручная регулировка усиления. Усиленный сигнал с выхода УНЧ посту­пает в блок НЧ на устройство слежения.

Функционально блок НЧ состоит из устройства управления, устройства слежения, вычислителя, схемы встроенного контроля и низковольтного выпрямителя.

Устройство управления состоит из синхронизатора и двух кварцевых генераторов низкой частоты. Оно запускается от уст­ройства слежения. Синхронизатор вырабатывает импульсные сигналы, поступающие: в модулятор для управления частотой вобуляции, на переключатели СВЧ для синхронного переключе­ния лучей антенн и устройство слежения для управления ком­мутаторами. Два кварцевых генератора синусоидального напря­жения выдают сигналы для контроля работоспособности устрой­ства слежения и вычислителя.

Устройство слежения состоит из дискриминатора, преобразо­вателя доплеровских сигналов, трех управляемых генераторов и представляет собой замкнутую трехканальную (по числу лучей) следящую систему с синхронным детектированием.

Устройство слежения обеспечивает:

- автоматический поиск сигнала доплеровской частоты в случае первоначального включения измерителя или уменьше­ния уровня сигнала ниже допустимого и захват сигнала при его обнаружении;

- автоматическое слежение за тремя средними доплеровскими частотами соответствующих лучей антенного устройства;

- автоматический переход измерителя в режим «Память» при исчезновении сигнала или уменьшении его ниже допустимо­го уровня и выдачи сигнала «Память» на табло и в НВУ-БЗ;

- выдачу выходных сигналов в виде импульсов отрицатель­ной полярности с частотами следования, равными средним час­тотами доплеровских спектров каждого из лучей.

На вход вычислителя информация с устройства слежения по­дается в виде последовательностей импульсов с доплеровскими частотами F_Д1, F_Д2, F_Д3 .

С помощью формирователей импульсов (ФИ) импульсы преобразуются по длительности и амплитуде и подаются на интегрирующие RC цепочки, на которых образуют­ся напряжения постоянного тока А1, А2, А3, пропорциональные соответствующим выходным частотам F_Д1, F_Д2, F_{Д3 .} Путевая скорость и угол сноса вычисляются аналоговым вычислителем на постоянном токе. Вычислитель работает только совместно с индикаторами, вычисляет и индицирует по значениям доплеровских частот угол сноса и путевую скорость самолета.

Для связи вычислителя с потребителями доплеровской ин­формации используется блок связи БС-2К и блок механический переходной.

Информация об угле сноса и путевой скорости выдается в НВУ-БЗ. Путевая скорость индицируется индикатором УСВПК, а угол сноса — на приборах ПНП-1 и УШ-3.

Для формирования интегральной исправности и готовности режима автоматического самолетовождения по маякам VOR из ДИСС в АБСУ выдается сигнал исправности измерителя ДИСС в виде напряжения + 27 В.

Аппаратура ДИСС-013 охвачена системой встроенного кон­троля. Функциональная исправность измерителя определяется с помощью органов управления и микроамперметра, расположен­ных на передней панели блока НЧ (рис. 10.2), цифрового счет­чика «Скорость» и шкального устройства «Угол сноса», располо­женных на передней панели БС-2К, а также используются инди­каторные приборы ПНП-1, УШ-3, УСВПК и светосигнальное табло «Память ДИСС».

Система электропитания обеспечивает функциональные узлы и отдельные каскады стабилизированными напряжениями пита­ния. Для этой цели в блоке ВЧ имеется субблок высоковольтно­го выпрямителя для питания резонатора, отражателя и накала клистрона, состоящего из трех источников: - 500 В; + 400 В и ± 6,3 В. Первоисточником является бортсеть переменного тока на­пряжением 115 В 400 Гц.

В блоке НЧ имеется субблок низковольтного выпрямителя, обеспечивающий вторичными напряжениями питания блоки НЧ и ВЧ: - 6,3 В, + 6,3 В; - 27 В; - 12,6 В; + 12,6 В; + 5 В; + 60 В. Первоисточником является бортсеть переменного тока напряжени­ем 115 В 400 Гц и бортсеть постоянного тока напряжением 27 В.

Особенности конструкции и органы управления.

Измеритель ДИСС-013 выполнен в виде четырех блоков: ВЧ, НЧ, БС и БМП.

Конструктивно блок ВЧ состоит из передающей и приемной щелевой антенн, волноводного тракта и приемопередатчика, же­стко укрепленного на несущей раме. Снизу к раме крепятся ан­тенны, а сверху — приемопередатчик. Для крепления блока к конструкции самолета имеется шесть отверстий, расположен­ных на раме симметрично с каждой стороны. В качестве эле­ментной базы в приемопередатчике используются полупроводни­ковые приборы, микромодули, печатный монтаж. В высоко­вольтном выпрямителе используются электронные лампы. Для охлаждения блока установлен вентилятор. Двигатель вентилято­ра запитан от сети переменного тока напряжением 115 В 400 Гц.

Блок НЧ легкосъемный. Он установлен на индивидуальную амортизационную раму. На раме установлен вентилятор для обду­ва блока НЧ. Двигатель вентилятора запитан от сети 115 В 400 Гц. Элементной базой блока НЧ являются полупроводниковые приборы, микромодули, интегральные микросхемы.

 

Рис. 4. Лицевая панель блока НЧ.

 

На передней панели блока установлен галетныи переключатель, имеющий де­вять положений, микроамперметр и кнопка В1, которые совмест­но с переключателями «Суша—Море» и «Счисление. НВУ по ДИСС— НВУ по СВС—Контроль ДИСС в полете» установлены на верхнем электрощитке пилотов и выключатель «На­земный контроль ДИСС», рас­положенный в первом техниче­ском отсеке, используются при проверке работоспособности из­мерителя от встроенного кон­троля. Слева от микроамперме­тра под крышкой находится контрольный разъем.

 

 

Рис. 5. Щиток включения и управления измери­теля ДИСС-013.

Блок БС-2К в составе измерителя обеспечивает связь с потре­бителями доплеровской информации и индикацию скорости и угла сноса при наземном контроле ДИСС.

Блок механический переходной является согласующим для индикатора УШ-3.

Электропитание и защита.

Питание измерителя осуществляется от бортовых сетей по­стоянного тока напряжением 27 В и переменного тока напряже­нием 36 В 400 Гц, 115 В 400 Гц.

Напряжение + 27 В с левой панели автоматов защиты сети через АЗСГК-2 и выключатель «ДИСС. Питание — Выкл» посту­пает в блок БС-2К и на БМП.

Напряжение 115 В поступает в блок БС-2К из левой РК -115/200 В через предохранитель ПМ-5 при включении выклю­чателя «ДИСС.Питание—Выкл».

Напряжение 36 В поступает в блок БС-2К и БМП из левой РК-36 В через предохранители ПМ-2 при включении выключа­теля «ДИСС.Питание—Выкл».

Питающие напряжения в блоки ВЧ и НЧ поступают по про­водам межблочных соединений.

Вентилятор обдува блока ВЧ работает только на земле, поэто­му напряжение 115 В поступает на вентилятор через реле ТКЕ2ШОДГ, которое срабатывает при замыкании концевого вы­ключателя при обжатой левой основной опоре самолета.

Включение, проверка работоспособности и использование в полете.

1. При наличии на борту самолета питающих напряжений 27 В постоянного тока, 115 В и 36 В переменного тока убедить­ся, что АЗС «ДИСС» на левой панели автоматов защиты сети включен.

2. Убедиться, что галетный переключатель на блоке НЧ нахо­дится в положении «Выкл».

3. Убедиться, что на верхнем электрощитке пилотов выклю­чатель «ДИСС.Питание—Выкл» находится в положении «Выкл», переключатель «ДИСС.Суша—Море» — в положении «Суша», а переключатель «Счисление, НВУ по ДИСС—НВУ по СВС—Контроль ДИСС в полете» — в положении «НВУ по СВС».

4. Включить питание ДИСС, установив выключатель «ДИСС.Питание—Выкл» в положение «ДИСС.Питание». При этом на средней приборной доске пилотов загорается светосиг­нальное табло «Память ДИСС».

5. Нажать и удерживать во включенном состоянии нажимной

выключатель «Наземный контроль ДИСС», расположенный в первом техническом отсеке (шпангоуты № 6-7, прав. борт). Должно погаснуть светосигнальное табло «Память ДИСС». Через 2,5—3 минуты после включения снять показания путевой скоро­сти и угла сноса на блоке БС-2К.

Показания должны быть: W = (696 ± 19) км/ч; = (0 ± 1,5)°.

6. Отпустить нажимной выключатель «Наземный контроль ДИСС». Светосигнальное табло «Память ДИСС» при этом долж­но загореться. Показания путевой скорости должны измениться не более чем на ± 11 км/ч, а угол сноса не должен сместиться более чем на ± 1°.

7. Установить последовательно галетный переключатель на блоке НЧ в положения «Смес. 1», «Смес. 2», «Гетер» (каждый раз нажимая кнопку В1). При этом показания микроамперметра (на блоке НЧ) должны быть в пределах делений шкалы прибора:

«Смес. 1» — 25 60;

«Смес. 2» — 25 60;

«Гетер» — 20 70;

«Вых. УНЧ» — 25 95;

«Клистр» — 40 80.

Отклонение показаний от допустимых свидетельствует о неис­правности блока НЧ или БС-2К (для пп. 5, 6) или блока ВЧ (при проверке по п. 7).

П р и м е ч а н и я: 1. В положении «Клистр» возможно зашкалива­ние микроамперметра.

2. В случае отсутствия показаний микроампер­метра в положениях «Смес, 1» и «Смес. 2» дальнейшую проверку не производить.

Проверка в кабине

1. Установить: - переключатель «Р – К» в положение «Р»,

- переключатель «С – М» в положение «С».

2. При наличии на борту самолета питающих напряжений 27 В постоянного тока, 115 В и 36 В переменного тока включить АЗС «ДИСС».

Через 5…10с на индикаторе ДИСС должна загореться лампа «Память»(П).

Переключатель «Р - К» на индикаторе установить в положение «К».

Через 1 мин лампа «Память» на индикаторе ДИСС должна погаснуть и через 3 мин снять показания путевой скорости и угла сноса. Измеренные значения должны быть:

- путевая скорость………………………..700 ±20км/ч,

- угол сноса………………………………...0°±2°.

Во время полетапоставить левый переключатель на индикаторе в положение «Р»(работа), правый переключатель в положение «С» или «М».

Индикатор начинает выдавать путевую скорость и угол сноса не более чем через 1 мин после достижения самолетом путевой скорости 180 км/ч.

 

Рис.6. Индикатор.

1 – табло памяти «П», 2 – стрелка индикации УС, 3 – переключатель «С – М» (суша-море), 4 – табло счетчика скорости, 5 – переключатель «Р – К» (работа- контроль.

 

Рис.7. Блок низкочастотный.

1 – часы наработки, 2 – переключатель В2 для контроля измерителя, 3 – ручка для переноски. 4 – микроамперметр, 5 – кнопка контроля, 6 – контрольный разъем, 7 – проводник.