3.4. Бортовые радиолокационные станции

На ВС гражданской авиации для наблюдения за земной поверхностью и различными препятствиями широко применяются бортовые радиолокаторы (БРЛ). БРЛ - автономные средства, для их работы не требуется наземного оборудования.

БРЛ, предназначенные для наблюдения за земной поверхностью, получили название РЛ обзора земной поверхности, или навигационных РЛ. Они создают на экране индикатора в некотором масштабе радиолокационное изображение (карту) пролетаемой местности. Радиолокационная карта местности позволяет ориентироваться в сложных метеорологических условиях и ночью. Для ориентировки с помощью БРЛ необходимо, чтобы на пролетаемой местности были хорошо опознаваемые радиолокационные ориентиры.

БРЛ, предназначенные для обнаружения атмосферных образований и оценки степени их опасности, называются метеорологическими. Большинство БРЛ совмещают функции метеорологического и навигационного радиолокаторов, их называют метеонавигационными радиолокаторами (МНРЛ).

Используя радиолокационные изображения местности и гидрометеообразований, можно решать следующие навигационные задачи:

— вести ориентировку на местности, наблюдая за радиолокационными ориентирами;

— определять место ВС и производить контроль пути;

— находить дальность и курсовой угол ориентиров (КУО);

― определять путевую скорость, угол сноса и высоту полета;

― предупреждать столкновение с ВС и другими препятствиями;

— обнаруживать грозовые очаги и осуществлять их обход;

— выводить ВС в заданный район или на аэродром посадки,

БРЛ и качество их работы тесно связаны с безопасностью полетов. Объясняется это тем, что БРЛ являются единственным источником информации о зонах грозовой деятельности и мощной кучевой облачности, в которых велика вероятность сильной турбулентности атмосферы. Поэтому отказы БРЛ или их неправильное применение могут привести к опасной ситуации и развитию авиационного происшествия.

Принцип работы и структурная схема.

В общих чертах принцип работы БРЛ ничем не отличается от принципа действия любого РЛ импульсного типа. БРЛ излучает в пространство мощные высокочастотные импульсы, называемые зондирующими. Они достигают различных участков земной поверхности и других объектов и отражаются ими.

Отраженные сигналы возвращаются к БРЛ, принимаются им, усиливаются, и после преобразования поступают на электронно-лучевой индикатор. Принятые БРЛ сигналы создают на экране электронно-лучевого индикатора (ЭЛИ) яркостью засветки, по которым определяются координаты отражающих объектов.

Наклонное расстояние до объекта r определяется по времени запаздывания отраженных сигналов, которое вследствие постоянства скорости распространения радиоволны прямо пропорционально r. Угловая координата объекта в горизонтальной плоскости — КУО определяется по углу поворота антенны относительно продольной оси ВС в момент поступления отраженных сигналов. Объясняется это тем, что вследствие использования направленной в горизонтальной плоскости антенны, отраженные объектом сигналы будут приниматься БРЛ только тогда, когда антенный луч направлен на этот объект.

Яркость засветок на экране ЭЛИ определяется интенсивностью отраженных сигналов. Различные участки земли и другие отражающие объекты имеют разную отражаемость и отображаются, поэтому на экране индикатора засветками разной яркости. Совокупность засветок разной яркости образует на экране ЭЛИ разноконтрастное яркостное изображение пролетаемой местности (радиолокационную карту). Вид радиолокационной карты местности определяется структурой и характером земной поверхности.

Радиолокационное изображение на экране индикатора не всегда точно совпадает с фактической картой местности. Искажения объясняются двумя причинами: измерением наклонных, а не горизонтальных расстояний и влиянием кривизны земной поверхности. Первая причина приводит к искажениям, возрастающим при увеличении угла в вертикальной плоскости, под которым наблюдается объект. Искажения удаленных участков земной поверхности практически отсутствуют. Вторая причина приводит к искажениям только на больших дальностях при полете на больших высотах.

В состав БРЛ (рис. 51) входят следующие основные устройства: антенно-фидерное устройство АФУ, передатчик Прд, приемник Прм, синхронизатор и ЭЛИ.

Синхронизатор вырабатывает периодическую последовательность импульсов, которые поступают на Прд и ЭЛИ. Он задает моменты излучения зондирующих импульсов и согласует во времени работу различных устройств станции. Прд служит для формирования зондирующих импульсов, Прм — для усиления отраженных сигналов, ЭЛИ — для отображения радиолокационной информации.

Излучение и прием сигналов осуществляется с помощью общей приемо-передающей антенны (А). В БРЛ, используется антенна, конструктивно выполненная из облучателя и параболического отражателя, имеющая в верхней части поляризационную решетку. Такая антенна может формировать в вертикальной плоскости две ДНА: узкую - игольчатую и широкую - косекансную. Объясняется это тем, что антенна имеет две формы профиля вертикального сечения отражателя. При использовании в качестве отражателя параболоида вращения антенна формирует игольчатый луч одинаковой ширины в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Если же в качестве отражателя используется поверхность, образованная поляризационной решеткой и нижней частью параболоида вращения, то формируется косекансный луч. Лучи антенны переключаются коммутатором диаграмм направленности (КДН), в качестве которого используется ферритовый вращатель плоскости поляризации. Это устройство под воздействием управляющего сигнала создает либо горизонтально, либо вертикально поляризованную радиоволну. При использовании горизонтально поляризованной волны антенна формирует косекансный луч. Происходит это потому, что поляризационная решетка имеет горизонтальные щели, через которые волна с горизонтальной ориентацией вектора электрического поля пройти не может и отражается поляризационной решеткой. Если же используется вертикально поляризованная волна, то она беспрепятственно проходит через поляризационную решетку, и отражателем служит параболоид вращения, что обеспечивает формирование игольчатого луча.

Общая приемо-передающая антенна подключается либо к Прд, либо к Прм с помощью антенного переключателя АП. АП автоматически подсоединяет антенну к Прд в момент поступления зондирующих импульсов на время, равное длительности зондирующего импульса. После окончания этого импульса АП отключает антенну от Прд и соединяет ее с Прм на все время до поступления следующего импульса Прд. Для передачи высокочастотных сигналов от неподвижного приемопередатчика к поворачивающейся антенне используется специальное устройство — высокочастотный вращающийся переход ВП, расположенный непосредственно у входа антенны.

Антенны БРЛ имеют приводной механизм ПМ, который предназначен для перемещения антенны в горизонтальной плоскости и изменения ее наклона в вертикальной плоскости. В МНРЛ, кроме того, используется устройство стабилизации антенны, которое связано с самолетной гировертикалью. Оно обеспечивает стабилизацию антенны, в результате чего сохраняется нужная ориентация оси антенны в пространстве при изменениях крена и тангажа.

Рис. 52. Временные диаграммы БРЛ:

а - запускающие импульсы; б - зондирующие импульсы; в - отраженные импульсы на входе приемника; г - видеоимпульсы на выходе приемника; д - ток развертки; е - импульсы меток дальности

Работой БРЛ во времени управляет синхронизатор С, он вырабатывает запускающие видеоимпульсы с периодом повторения T_п(рис. 52, а), поступающие на Прд и ЭЛИ. Передатчик, состоящий из модулятора и генера­тора СВЧ, под воздействием запускающих импульсов вырабатывает мощные зондирующие импульсы длительностью τ (рис.52, б). Эти импульсы через АП поступают в антенну и излучаются в пространство. Принятые антенной отраженные сигналы поступают через АП на вход Прм, в качестве которого используется супергетеродинное радиоприемное устройство без УВЧ. Мощность отраженных сигналов значительно меньше мощности зондирующих импульсов (до 10¹⁵ раз), поэтому они не могут вызвать срабатывание индикатора без дополнительного усиления. Передатчик БРЛ не обладает достаточно высокой стабильностью частоты, чтобы обеспечить нормальное усиление сигналов в Прм. Поэтому в Прм частота гетеродина подстраивается автоматически с помощью схемы автоматической подстройки частоты (АПЧ). В некоторых типах БРЛС, кроме того, предусматривается ручная регулировка частоты (РРЧ). С выхода ПРМ снимаются видеоимпульсы, которые поступают на индикатор через специальные видеоусилители. Отраженные импульсы приходят с запаздыванием во времени относительно зондирующих импульсов, пропорциональным расстоянию между БРЛ и отражающим объектом: t_з= 2r/c. Для правильной работы РЛ необходимо, чтобы отраженные сигналы поступали в каждом периоде повторения до начала следующего зондирующего импульса. Это значит, что период повторения импульсов Т_п должен быть больше максимального времени запаздывания отраженных сигналов

t_з = 2r_max/c, т. е. Т_п > 2r_max/c.

Это неравенство носит название условия однозначного измерения расстояний в импульсных РЛС. Показанные на рис.52в, отраженные импульсы представляют собой сигналы, отраженные точечными объектами. Эти импульсы (рис. 52 в,г) имеют такую же длительность, как и зондирующие.

При отражении от поверхностно-распределенных и объемно-распределенных объектов (земная поверхность и гидро-метеообразования) отраженные сигналы имеют вид длительных импульсных колебаний изменяющейся амплитуды, так как импульсы, отраженные соседними элементарными участками распределенного объекта, соприкасаются.

Усиление отраженных сигналов в БРЛ осуществляется на промежуточной частоте (с помощью УПЧ) и на видеочастоте (с помощью специальных видеоусилителей см. рис.51) - трехтонового ТТВУ и видеоусилителя контурной индикации ВУКИ, а также линейного видеоусилителя ЛВУ. Они подключаются в зависимости от выбранного режима работы БРЛ

ТТВУ применяется при обзоре земной поверхности для согласования ограниченного числа яркостных градаций экрана ЭЛТ с большим динамическим диапазоном отраженных сигналов от земной поверхности.

ТТВУ позволяет получить оптимальное, наиболее контрастное радиолокационное изображение земной поверхности.

ЛВУ применяется при наблюдении гидрометеообразований, а ВУКИ - при наблюдении грозовых очагов и мощной кучевой облачности для выделения в радиолокационном изображении этих образований наиболее опасных участков в виде темных пятен.

Работа ЭЛИ и формирование радиолокационной_ карты местности. ЭЛИ состоит (см рис. 51) из электронно-лучевой трубки: (ЭЛТ) и устройств, обеспечивающих ее нормальную работу: отклоняющей системы ОС развертки ГР и меток дальности ГМД. Видеосигналы с выхода приемника поступают на управляющий электрод ЭЛТ и изменяют яркость светового пятна на экране. Чем больше отраженный сигнал, тем ярче световое пятно. ЭЛТ имеет отклоняющую систему ОС, с помощью которой электронный луч, а значит, и световое пятно могут перемещаться в любую точку экрана. Отклоняющая система ЭЛТ с магнитным управлением состоит из горизонтально отклоняющих и вертикально отклоняющих катушек. Отклоняющие катушки расположены на горловине трубки таким образом, что магнитное поле вертикально отклоняющих катушек направлено вдоль горизонтальной оси экрана, а поле горизонтально отклоняющих катушек - вдоль вертикальной оси. На катушки подаются от генератора развертки ГР токи нужных значений и направления.

ГР запускается синхронизатором и вырабатывает линейно нарастающий (пилообразный) ток развертки (см. рис.52, д) :

i _р.=I_mp·t / T_p при 0 ≤t ≤ T_р,

где Т_р- длительность прямого хода развертки; I_mp- амплитуда тока развертки.

Этот ток подается на роторную обмотку вращающегося трансформатора ВТ, угол поворота которой равен углу поворота антенны α, так как ВТ связан с осью вращения антенны. Две взаимно перпендикулярные статорные катушки ВТ соединяются с отклоняющими катушками ЭЛТ (рис.53).

Рис.53. Формирование развертки на индикаторе БРЛС

В статорных катушках ВТ возбуждаются пилообразные токи, амплитуды которых зависят от угла поворота антенны:

I_mг = I_mp·sinα; I_mв = I_mp·cosα.

Вследствие этого токи развертки, проходящие через горизонтально и вертикально отклоняющие катушки, определяются выражениями:

i _р.г= I_mp·sinα·t/T_p; i _p.в=I_mp·cosa·t/T_p.

Они создают в отклоняющих катушках магнитные поля, изменя­ющиеся по такому же закону.

Магнитные поля вызывают отклонение электронного луча от центра экрана ЭЛТ. Поле горизонтально отклоняющей катушки смещает электронный луч по горизонтальной оси на величину х, прямо пропорциональную току развертки i_р.г:

x = k i _р.г = к I_m.p· sinα ·t / Т_р,

где к - чувствительность трубки по отклонению.

Вертикально отклоняющие катушки смещают электронный луч по вертикальной оси на величину

y = k i _p.в = k I_m.p cosα · t/ T_p .

Рис. 54. Отклонение луча и формирование линии развертки

В результате одновременного смещения по двум взаимно перпендикулярным осям луч попадает на экран в точку, проекции которой на оси хиуопределяются выражениями. Угол отклонения луча от вертикальной оси трубки будет равен углу поворота ротора ВТ и, значит, углу поворота антенны а. Действительно, если обозначить угол между вертикальной осью и направлением из центра экрана на световое пятно черезα _р,то

tga_p = x/y = k I _m.p sin · t / T _p /k I _m.p cosa ·t/ T_p = tg a ,

т.е. α_p = α.

В момент времени t электронный луч отклонится от центра экрана на величину

(рис.54)

l = =k I_m.p · t / T_p.

Отсюда следует, что отклонение луча от центра экрана прямо пропорционально времени, т. е. электронный луч движется по радиусу экрана с постоянной скоростью

V = к ·I_mp / T_p.

Следовательно, электронный луч прочерчивает на экране радиальную световую линию под углом, равным углу поворота антенны. Эта линия называется линией развертки. При вращении антенны линия развертки будет вращаться синхронно с ней.

В момент достижения током развертки максимального значения I_mp(при t =Т_p) электронный луч отклоняется на максимальную величинуL = k I_mp, которая называется длиной линии развертки.

В результате можно сделать следующие выводы. В моменты времени, соответствующие прямому ходу развертки (0 < t < Т), в каждом периоде повторения полярные координаты электронного луча относительно центра экрана

l = V · t и α _p = α (4)

прямо пропорциональны времени, отсчитанному от момента излучения зондирующего импульса, а угол отклонения линии развертки от вертикальной оси экрана равен углу поворота антенны относительно продольной оси ВС. Отраженные сигналы увеличивают интенсивность электронного луча, что приводит к появлению яркой засветки в виде пятна на экране. Так как отраженные импульсы от объекта поступают тогда, когда антенна направлена на него, то угол между вертикальной осью и направлением из центра экрана на засветку будет равен КУО. Время появления отраженного импульса прямо пропорционально наклонному расстоянию до объекта t _з= 2r/c.

Поэтому отклонение засветки от центра экрана в соответствии с выражением (4) прямо пропорционально расстоянию г : l_p= 2V·r/c.

Таким образом, положение засветки на экране, индикатора однозначно определяется координатами отражающих объектов. Каждый участок земной поверхности будет отображаться на экране ЭЛИ в точке, соответствующей координатам этого участка. Совокупность засветок от всех участков земной поверхности в результате создает на экране радиолокационную карту местности.

Ток развертки в БРЛ изменяется по линейному закону. В результате отклонения засветок l_pоказываются прямо пропорциональными дальностям в пространстве. Такая развертка называется линейной по дальности. При использовании линейной развертки геометрическая форма радиолокационных изображений на экране индикатора будет соответствовать действительной конфигурации отражающих объектов. Практически точная линейная развертка не обеспечивается и ее нелинейность (т. е. отклонение от линейного закона) приводит к некоторому искажению изображений.

При работе БРЛ от каждого точечного объекта за один оборот антенны приходит несколько отраженных импульсов. Поскольку зондирующие им­пульсы попадают на объект и отражаются им не только тогда, когда на объект направлена ось антенны, но и при ее отклонении от этого направления в пределах ширины ДНА в горизонтальной плоскости θ. Все принимаемые импульсы участвуют в образовании засветки объекта. Отдельные световые пятна, соответствующие каждому импульсу, располагаются на соседних линиях развертки на одинаковом расстоянии от центра экрана.

Эти световые пятна сливаются из-за малого углового интервала между соседними линиями развертки и образуют отметку точечного объекта в виде дужки, угловой размер которой равен θ. Угловое положение середины этой отметки соответствует КУО.

Измерение координат объектов по ЭЛИ. Для отсчета дальностей на экране ЭЛИ создается электронная координатная сетка, для чего используется генератор меток дальности (ГМД). Он запускается синхронизатором и вырабатывает последовательность импульсов с периодом повторения Т_м. Импульсы ГМД вместе с отраженными сигналами поступают на управляющий электрод ЭЛТ и создают на каждой линии развертки световые пятна, расстояния между которыми на экране вдоль линии разверткиl_м= V ·Т_м. Период Т_мвыбирается таким, чтобы он соответствовал определенному расстоянию г_мв пространстве (например, 10; 50 км и т. п.):

T_м = 2r_м /c

Совокупность засветок импульсами ГМД образует на экране световые кольца, называемые масштабными кольцами дальности. С учетом выражения () интервалы по радиусу между этими кольцами l_м = 2V·r_м/с, т. е. в масштабе экрана соответствуют расстояниям г в пространстве. С помощью масштабных колец дальности измеряется расстояние до ориентиров. Грубо оно определяется подсчетом числа колец, размещающихся между началом развертки и отметкой ориентира.

Положение между кольцами дальности находится интерполяцией, при этом допускается СКП отсчета дальности σr = 0,1r_м.

КУО измеряется с помощью механической азимутальной шкалы, имеющей азимутальные деления или риски, нанесенные на светофильтре, который накладывается на экран индикатора. КУО определяется с помощью азимутальных делений способом интерполяции, при этом допускается СКП отсчета КУО

σα = 0,1α_м,

где α_м — угловой интервал между соседними азимутальными делениями.

На полной длине развертки укладывается расстояние М, соответствующее длительности прямого хода развертки Т_р.

Это расстояние в пространстве М = с·Т_р/2 называется масштабом развертки по дальности. Он указывается в километрах на положениях переключателя масштабов развертки на пульте управления БРЛ. При изменении масштаба развертки изменяется значение Т_р при сохранении постоянной амплитуды тока развертки.

Особенности работы БРЛ в различных режимах работы.

В БРЛ используются четыре режима работы:

- обзор земной поверхности - “Земля”

- метеонаблюдений - “Метео”

-метеонаблюдений с контурной индикацией “Контур”

- измерения угла сноса - “Снос”.

Режим обзора_земной поверхности.В этом режиме работы БРЛ обеспечивает обзор земной поверхности и отображение на экране ЭЛИ радиолокационной карты местности. В режиме обзора земной поверхности в БРЛ применяется косекансная форма ДН в вертикальной плоскости (рис. 55), а отраженные от земной поверхности сигналы усиливаются на видеочастоте с помощью ТТВУ.

Рис. 55. ДНА бортового РЛ в вертикальной плоскости:

1- косекансная; 2 - игольчатая

Косекансная ДНА используется для устранения зависимости мощности принимаемого сигнала от расстояния r.Как следует из основного уравнения радиолокации величина Р_прсвязана с г и эффективной площадью рассеяния (ЭПР) σ_ц

Р_пр = Р_и D²λ² σ_ц / (4π)³ r ⁴. (5)

Для более полного соответствия радиолокационной карты пролетаемой местности нужно устранить зависимость Р_прот расстояния, с тем, чтобы Р_пр, а значит, и яркость засветок на экране определялисьбы только ЭПР, т. е. отражающими свойствами объектов. КНД антенны D зависит от угла β в вертикальной плоскости:

D(β)=D₀·F²(β),

где - D ₀ - значение КНД в направлении максимума луча антенны;

F (β) - ДНА в вертикальной плоскости.

Подставив последнее выражение, а также г =Н /sinβ (H - высота полета) в формулу (5), получим условие независимости Р_пр„от расстояния:

P_и D²₀ λ² σ_ц F⁴(β) sin⁴ β / (4π)³ H⁴ = const

Из этого равенства следует, что мощность принимаемого сигнала не будет зависеть от расстояния или от угла места β, если будет выполнено условие

F (β) sinβ = В,

где В - постоянная величина.

Полученное условие определяет форму ДНА в вертикальной плоскости

F(β) = В/.sinβ = В·coseсβ.

Произведя нормировку ДНА, т.е. приравняв ее максимальное значение при угле β₀единице, получим

F (β) = cosecβ / cosecβ_0.

Выражение показывает, что для обеспечения независимости мощности принимаемого сигнала от расстояния антенна должна иметь в вертикальной плоскости косекансную форму диаграммы направленности.

ТТВУ применяется для повышения яркостной контрастности изображения на экране от различных участков земной поверхности. Радиолокационному изображению местности на экране индикатора соответствуют три основных тона: темный (слабое отражение от водных поверхностей), бледный (фон местности) и яркий (отражение от отдельных объектов с большой ЭПР).

В основу работы ТТВУ положен принцип подавления некоторых промежуточных тонов до уровня фона местности с одновременным выделением отдельных, сильно отражающих объектов. Амплитудная характеристика ТТВУ, т. е. зависимость сигнала на выходе от сигнала на входе, нелинейная (рис.56). Она имеет два наклонных участка и два горизонтальных уровня. Наклон первого участка может регулироваться ручкой "Фон". При этом изменяется коэффициент усиления ТТВУ для слабых сигналов. Второй наклонный участок перемещается влево и вправо ручкой "Выделение" или "Контраст".

Это значит, что переход с одного уровня выходного сигнала на другой происходит при различных значениях входного сигнала. Амплитудная характеристика ТТВУ с помощью указанных регулировок изменяется таким образом, чтобы сигналы, отраженные от незастроенных участков суши, мелких населенных пунктов, складок местности и небольших отдельных отражающих объектов, попадали на участок диапазона входных сигналов от U_вх1 до U_вх2.

Рис. 56. Амплитудная характеристика (а) и форма входного (б) и выходного (в) сигналов ТТВУ

При этом яркости засветок от незастроенных участков суши и мелких отражающих объектоввыравниваются. Это приводит к повышению контрастности изображения водных ориентиров и четкости их границ, а также исключает множество ярких засветок индикатора, которые отвлекают внимание экипажа и маскируют опознаваемые ориентиры. Сигналы же, отраженные от крупных отражающих объектов (города, горы и т. п.), попадают в диапазон, превышающий U_вх3, создают на экране яркие засветки, хорошо-наблюдаемые на более слабой засветке фона земли. Таким образом, сильные отраженные сигналы оказываются выделенными по сравнению с более слабыми. И наоборот некоторые отраженные сигналы уменьшились до уровня сигналов, создаваемых равнинной земной поверхностью (фон местности).

Режим метеорологических наблюдений. Он предназначен для обнаружения гидрометеообразований (главным образом грозовых очагов и мощной кучевой облачности) и отображения этих объектов на экране индикатора в виде ярких засветок. Кроме того, в этих режимах можно обнаружить горные вершины и другие крупные наземные препятствия и определить, обеспечивается или нет безопасное превышение ВС по высоте над наземными препятствиями, а также обнаружить встречные ВС и определить опасность столкновений с ними.

В режиме метеонаблюдения применяется игольчатая ДНА, сечение которой плоскостью, перпендикулярной оси антенны, представляет круг (см. рис.55). Ширина ДНА 3...4° в горизонтальной и вертикальной плоскостях. В связи с использованием узкого луча БРЛ просматривает в вертикальном направлении зону воздушного пространства, которая располагается при горизонтальной ориентации оси антенны примерно в том же высотном эшелоне, который занимает ВС. Поэтому РЛ обнаруживает препятствия, которые могут представлять действительную угрозу для безопасного полета.

Отраженные сигналы усиливаются на видеочастоте с помощью ЛВУ. Этот видеоусилитель имеет линейную амплитудную характеристику для достаточно больших входных сигналов. После обнаружения грозовых очагов и мощных кучевых облаков можно определить возможные пути обхода этих образований.

Режим метеорологических наблюдений с контурной индикацией.

Он применяется для отображения на экране индикатора наиболее опасных участков грозовых очагов в виде темных пятен на общей яркой засветке от грозового облака. В этом режиме используется игольчатая ДНА, а отраженные сигналы усиливаются на видео частоте с помощью ВУКИ. Амплитудная характеристика ВУКИ (pис.56.) линейная до некоторого порогового уровня входного сигнала U_{вх.пор.,} а затем круто спадает до нуля. Это значит, что на выходе ВУКИ сигнал равен нулю, если это его значение на входе превышаетU_вх.пор..

Рис. 56. Амплитудная характеристика (а) и формы входного (б) и выходного (в) сигналов ВУКИ

ВУКИ применяется для выявления в грозовых очагах наиболее опасных участков, которые характеризуются максимальным количеством выпадающих осадков, поэтому они создают отраженные сигналы наибольшей амплитуды. Если амплитуда такого сигнала на входе ВУКИ будет больше, чем U_вх.пор., то в выходном сигнале образуется провал до нуля и соответствующий участок грозового очага будет отображаться на экране индикатора темным пятном, которое хорошо выделяется на фоне общей яркой засветки грозового облака. Для нормальной работы ВУКИ необходимо, чтобы амплитуда отраженных сигналов на выходе приемника определялась только отражающими свойствами гидрометеообъектов и не зависела от расстояния до них. В данном режиме это обеспечивается применением ВАРУ в приемнике.

Режим измерения угла сноса. Он применяется для определения угла сноса методом остановленной антенны. Этот метод основан на ис­пользовании вторичного эффекта Доплера и является наиболее точным среди возможных способов измерения угла сноса с помощью БРЛ. В режиме измерения угла сноса автоматическое азимутальное сканирование антенны прекращается, но угол ее поворота в горизонтальной плоскости может изменяться ручным способом с пульта управления. Вследствие конечной ширины ДНА в горизонтальной плоскости радиоволны излучаются БРЛ и принимаются под разными углами к вектору путевой скорости. Вследствие проявления эффекта Доплера частоты отраженных сигналов, проходящих с разных направлений в пределах ширины ДНА, будут отличаться друг от друга. При одновременном усилении в приемнике колебаний разных частот возникают биения, которые приводят к амплитудной модуляции с частотой, равной разности частот усиливаемых колебаний. Частота биений зависит от угла между осью антенны и вектором путевой скорости W и становится минимальной, когда этот угол равен нулю. Описанное явление лежит в основе измерения угла сноса методом остановленной антенны. Антенна медленно поворачивается в горизонтальной плоскости в секторе возможного расположения вектора путевой скорости.

Когда ДНА не совпадает с вектором W, частота пульсаций импульсов на выходе приемника достигает сотен Гц. Изменение амплитуды импульсов с такой частотой не приводит к наблюдаемому изменению яркости засветок

(из-за послесвечения экрана и свойств глаза человека). При уменьшении рассогласования между осью антенны и вектором W частота биений начинает уменьшаться, а при совпадении оси антенны с W она становится минимальной и равной нескольким герцам. С такой низкой частотой будет изменяться яркость засветок на линии развертки. В момент, когда скорость из­менения яркости засветок станет минимальной, антенна останавливается, и ее угол поворота относительно продольной оси ВС оказывается равным углу сноса. Этот угол отсчитывается по азимутальной шкале индикатора, как угол между вертикальной осью экрана и линией развертки.

Летная эксплуатация бортовых РЛС.

Особенности летной эксплуатации целесообразно рассмотреть на примере типовых РЛС, устанавливаемых на воздушных судах в настоящее время.

БРЛ ”ГРОЗА”

БРЛ ”ГРОЗА” выпускается в различных комплектациях, в зависимости от типа ВС и относится к классу метеонавигационных.

Основные характеристики.

Максимальная дальность обнаружения за­висит от комплектации БРЛ и составляет:

250.. .350 км — особо круп­ные города и промышленные центры;

160.. .250 км — областные города и средние промышленные центры;

80.. .150 км - незастроенные участки земной поверхности, крупные реки и водоемы;

110...200 км — зоны грозовой деятельности и кучево-дождевые области среднего развития;

сектор азимутального обзора 100°;

пределы ручного наклона оси ДНА в вертикальной плоскости ±10°;

двойная СКП измерения угла сноса ±1,5⁰;

мощность зондирующего импульса 9 кВт;

длительность импульса 2…3,5 мкс;

частота повторения импульсов 400 Гц;

масса 27 — 40 кг;

масштабы развертки дальности: 30 км (метки дальности через 10 км) ; 50 км (метки дальности через 10 км) ; 125 км (метки дальности через 25 км); 250 км (метки дальности через 50 км); 375 км (метки дальности через 50 км, задержка начала развертки на 200 км).

Органы управления расположены на блоке индикатора (рис.57) и обеспечивают оперативное управление работой БРЛ. Их функциональное назначение следующее:

- клавиша "РЛС" - для включения;

- клавиша "Откл." - для выключения БРЛ;

- регулятор "Яркость" - для изменения яркости свечения экрана;

- регулятор "Метки" - для изменения яркости меток дальности;

- регулятор "Контраст" - для изменения формы амплитудной характеристики ТТВУ и

изменения скорости поворота антенны в режиме "Снос";

- регулятор "Частота" - (не задействован);

- регулятор "Наклон" - для ручного наклона ДНА в вертикальной плоскости;

- клавиши 1 - для изменения угла поворота антенны в режиме “Снос”.

Рис.57. Лицевая панель главного индикатора БРЛ "Гроза":

1 - клавиши ручного поворота антенны; 2 - экран ЭЛТ; 3 - клавиша включения РЛС; 4 - клавиша "ОТКЛ"; 5 - регулятор "Метки"; 6 - переключатель масштабов развертки дальности; 7 - регулятор "Контраст"; 8- регулятор "Наклон"; 9 - регулятор "Яркость"; 10 - переключатель режимов работы; 11 - регулятор "Частота"

Включение, подготовка к использованию, выключение РЛ

Перед включением РЛ на земле проверяют целость и чистоту обтекателя антенны, отсутствие его обледенения, целость стекла индикатора, исправность переключателей, ручек, клавиш управления. Одновременно с внешним осмотром органы управления рекомендуется установить в следующие исходные положения:

- переключатель режимов работы - "Готов";

- регулятор "Яркость" - среднее; регулятор "Наклон" - среднее (нулевое);

- регулятор "Контраст" - среднее;

- переключатель масштаба развертки - "125";

- регулятор "Метки" - среднее.

После этого включается электропитание РЛ. Для чего необходимо сначала включить самолетную гировертикаль, с которой связан РЛ, затем включить АЗС радиолокатора и нажать до упора клавишу "РЛС". Признаком включения электропитания является загорание светоиндикатора в нижней части ЭЛИ. После включения электропитания полная работа БРЛ с излучением зондирующих импульсов обеспечивается после 3….5 мин автоматической выдержки времени. Через 5 мин после включения можно обеспечить высокочастотное излучение путем перевода переключателя режимов работы в положение "Земля".

Предварительно следует убедиться в том, что в азимутальном секторе ±100° относительно продольной оси ВС отсутствуют крупные отражающие объекты (ангары, ВС, крупные строения) и люди на расстояниях менее 100 м от ВС.

После установки переключателя в положение "Земля" лампа включения электропитания должна погаснуть, а на экране должны появиться светящиеся масштабные метки дальности и радиолокационное изображение отражений от местных предметов.

При отсутствии колец дальности добиваются их появления вращением регуляторов "Метки" и "Яркость". Масштабные кольца дальности должны быть близкими по форме к дугам окружностей, а интервалы между ними - примерно одинаковыми. Число колец в азимутальных секторах 40...50⁰ и 310 . . 320° должно быть: на масштабах "50", "125" и "250" - 5; на масштабе "30" - 3; на масштабе "375" - 3 или 4. Последнее кольцо на всех масштабах, кроме "375", должно располагаться выше верхней гори­зонтальной риски, нанесенной на линии нулевого азимутального угла. На масштабе "375" третье кольцо должно находиться выше нижней горизонтальной риски на линии нулевого угла.

Затем проверяют работоспособность РЛ в режиме "Метео", установив переключатель режимов работы в это положение и поднимая луч РЛ вверх с помощью регулятора "Наклон" до пропадания отметок от местных отражающих предметов, возвращают регулятор "Наклон" в нулевое положение.

После выполнения перечисленных операций РЛ готов к работе в любом из его режимов.

Включение БРЛ в воздухе производится аналогично описанному выше, с тем лишь отличием, что в режиме "Земля" устанавливается угол наклона антенны вниз на 7°, а масштаб развертки - "30" при Н < 3000 м; "50" - при 3000 м < Н < 5000 м; "125" -при Н = 50000 ... 12 000 м; "250" - при Н > 12 000 м. Выключение РЛ обеспечивается нажатием клавиши "Откл.", после чего АЗС радиолокатора следует поставить в положение "Выкл.". После любого (даже кратковременного) выключения РЛ последующее его включение в работу с излучением высокочастотных колебаний возможно лишь при 3...5 мин выдержки.

Поэтому, если в процессе полета необходимость в РЛ временно отсутствует, но в любой момент он может потребоваться вновь, следует выключить излучение для уменьшения вероятности отказа, поставив переключатель режимов работы в положение "Готов". В этом случае передатчик включается сразу же после перевода переключателя режимов в любое рабочее положение.

Управление радиолокатором и работа с ним в полете.

Для обзора земной поверхности:

- переключатель режимов работы установить в положение "Земля";

- переключатель масштабов в положение "250";

- ручку "Контраст" в крайнее левое положение.

С помощью регулятора "Наклон" наклонить антенну вниз до появления радиолокационного изображения земной поверхности. Наклон луча следует прекратить сразу же после получения на индикаторе непрерывного изображения незастроенных участков суши без провалов, с достаточно четкой засветкой экрана на максимальных дальностях.

Установить требуемую яркость изображения и масштабных колец дальности с помощью регуляторов "Яркость" и "Метки".

Выбрать оптимальный для просмотра участка земной поверхности масштаб развертки.

Рекомендация

Используйте масштаб, превышающий высоту полета менее чем в 6 раз.

С помощью регулятора "Контраст" добиваются наилучшей контрастности интересующих объектов на общем фоне радиолокационного изображения.

Расшифровка радиолокационной карты земной поверхности.

Различные водные ориентиры достаточно четко отображаются в виде темных участков на фоне засвеченных областей экрана от суши. Однако характер и конфигурация береговой черты на радиолокационной карте могут отличаться от фактических вследствие особенностей отражения радиоволн от различных участков прибрежной суши.

Заболоченные берега могут давать на индикаторе менее четкое изображение с меньшей яркостью, провалами и впадинами, которых нет на карте.

Радиолокационное изображение гористой береговой черты имеет резкие темные участки, расположенные сразу же за яркими участками, разрывы в виде изломанных и глубоко вдающихся в берег темных полос. Темные участки и разрывы изображения береговой черты объясняются радиолокационными тенями, возникающими за горами и неровностями рельефа.

Размеры радиолокационных изображений водных ориентиров всегда несколько меньше фактических, особенно в азимутальном направлении, из-за конечной разрешающей способности РЛ. Поэтому малые и средние реки и озера могут не отображаться на индикаторе. По мере увеличения высоты полета и дальности наблюдения размеры этих неотображаемых объектов возрастают.

Сравнительно легко поддаются опознаванию засветки средних и крупных городов, горных цепей и массивов.

При полетах в горных районах на радиолокационном изображении наблюдаются радиолокационные тени, которые могут быть ошибочно приняты за изображения водных объектов. Чтобы избежать этого, необходимо при подлете к горным районам регулярно сравнивать радиолокационное изображение с картой.

Обнаружение облачности и зон грозовой деятельности в режимах "Метео"и "Контур".

Установить:

- переключатель режимов работы в положение "Метео";

- переключатель масштабов развертки - в положение "250";

- регулятор "Наклон" - в нулевое положение.

С помощью регулятора "Яркость" установить нужную яркость масштабных колец дальности при среднем положении ручки "Метки".

После обнаружения гидрометеообъекта по мере сближения с ним следует переключать масштаб развертки, исходя из конкретной ситуации.

При длительном отсутствии изображений метеообъектов и полете в облачности или ночью проверить работоспособность РЛ, наклонив луч антенны вниз на угол 6…7° с помощью регулятора "Наклон". При появлении на экране отражений от земной поверхности в виде широкой светящейся кольцевой зоны можно считать РЛ исправным. Возвратить регулятор "Наклон" в нулевое положение и продолжают наблюдение за атмосферными образованиями.

Степень опасности гидрометеообразований может быть оценена в режиме "Контур". Радиолокационное изображение в этом режиме позволяет судить о градиенте выпадения осадков (разница в интенсивности выпадения осадков из соседних участков облака) и тем самым ориентировочно судить о степени турбулентности. Перевод РЛ в режим "Контур" должен производиться обязательно из режима "Метео" после обнаружения гидрометеообъекта для оценки турбулентности либо выбора наименее опасного пути прохода через него.

В режиме "Контур" радиолокационное изображение гидрометеообъектов имеет вид светлых пятен с темными участками в них, или иначе вид темных пятен, окруженных светящейся каймой. По ширине светящейся каймы можно судить о градиенте выпадения осадков в том или ином участке обнаруженной грозовой зоны или облака. Чем выше градиент, тем уже кайма в соответствующем месте радиолокационного изображения.

ВНИМАНИЕ

Все атмосферные образования, дающие такого рода контурные изображения, следует обходить стороной на расстоянии не менее 10км. Все метеообразования, обнаруженные на расстояниях более 90...100 км, следует считать опасными для полетов.

Если на расстояниях 60...70 км темные участки в изображении не появились, то они, вряд ли появятся на меньшей дальности, за исключением случая интен­сивного развития гидрометеообъекта. Если между ВС и опасной облачностью значительные площади заняты выпадающими в виде дождя осадками, то дальность обнаружения опасных гидрометеообразований уменьшается.Атмосферные образования, обнаруженные на дальностях более 100 км, могут представлять только средние или крупные ливневые и грозовые облака, создающие сильную турбулентность. Однако темные участки в изображении гидрометеообъектов на указанных дальностях вряд ли будут получены. При интенсивном дожде между ВС и опасной облачностью она вообще может быть не обнаружена, что может привести к развитию авиационного происшествия.

В режимах "Метео" и "Контур" на экране индикатора, кроме радиолокационных изображений атмосферных образований, могут появляться также засветки от участков земной поверхности и наземных объектов даже при размещении антенны в носовом обтекателе. Эти засветки могут быть приняты ошибочно экипажем за изображения облаков или гроз. Для устранения этих мешающих отражений при полете над ровной местностью достаточно поднять луч РЛ вверх на угол 0,5. .. 2° в зависимости от высоты полета. Отражения от гроз при таких углах не пропадают, и тем самым обеспечивается различение гидрометеообъектов и участков земной поверхности.

При полете в горных районах отражения от горных вершин могут не исчезнуть при указанном и даже большем подъеме луча, особенно когда плоскость полета лежит ниже уровня отдельных горных вершин. Районы, дающие такие изображения, следует обходить стороной или верхом, даже не анализируя их природу.

Измерение угла сноса.

Для измерения угла сноса:

- уста­новить переключателя режимов работы в положение "Снос";

- переклю­чателя масштабов в положение "50" при высоте полета менее 10 000 м или "125" при больших высотах полета.

Перевод РЛ в режим "Снос" должен обязательно производиться из режима "Земля" после получения в нем радиолокационного изображения земной поверхности.

Через несколько секунд после установки режима нажатием одной из клавиш “1"(рис.65) добиваются перемещения линии развертки в тот азимутальный сектор, где предполагается размещение истинной линии пути. При подходе линии развертки к предполагаемому положению истинной линии пути уменьшают с помощью регулятора "Контраст" скорость перемещения линии развертки до минимальной. По мере приближения линии развертки к истинной линии пути линия развертки или отдельные ее участки начинают мерцать сначала с высокой, а затем с все более низкой частотой. Минимальная частота мерцаний наблюдается при совпадении линии развертки с вектором путевой скорости.

Значение и знак угла сноса определяются углом поворота линии развертки в положение, соответствующее минимальной частоте мерцаний, считываются по азимутальной шкале индикатора. При полете над морем на большом удалении от берегов РЛ, как правило, не обеспечивает измерения угла сноса.

Применение БРЛС для обхода очагов гроз.

Заблаговременное обнаружение очагов гроз позволяет экипажу ВСвыполнитьнеобходимые расчеты и по согласованию со службой движения принять решение об обходе очага грозы стороной на заданном эшелоне или сверху или о полете на запасной аэродром.

Для обхода на заданной высоте необходимо:

- измерить курсовой «угол грозы» Ψ_гр - угол между продольной осью ВС и направлением на ближайшую к линии курса границу очага грозы (рис.58) и расстояние до него Д _гр;

- рассчитать боковое расстояние от грозы до линии курса

Z _гр = Д _гр sin Ψ_гр;

Если это расстояние меньше безопасного расстояния прохода мимо грозы

Z _без = 10км, то необходимо изменить курс полета для пролета очага на безопасном удалении;

- определить безопасный курсовой угол (с учетом знака) грозы с помощью НЛ- 10

Ψ _без = arcsin Z _без / Д _гр.

Рис. 58. Схема обхода грозы стороной

Знак Ψ _без в зависимости от стороны обхода грозового очага берется аналогично знаку курсового угла Ψ _гр;

- рассчитать поправку в курс (с учетом знаков ψ _гр и ψ _без)

Δγ = Ψ _гр - Ψ _без.

Поправка ∆γ определяется непосредственно по экрану индикатора РЛС — она равна так называемому дополнительному углу отворота (УО) линии курса от границы очага для прохода на безопасном удалении (отворот влево — УО приписывается знак минус; вправо — знак плюс);— определить безопасный курс полета

γ _без = γ+Δγ.

Изложенный порядок расчета элементов обхода справедлив в предположении, что грозовой очаг и воздушное судно сносятся ветром одинаково. Поскольку это не всегда верно, то по мере сближения с грозой необходимо следить за величиной ψ_гр. и в случае надобности производить уточняющие отвороты.

При встрече мощных фронтальных гроз большой протяженности, которые невозможно обойти на заданном эшелоне, обход производится над очагом гроз с превышением не менее Н _без = 500 м.

Для выполнения этой операции (рис.59) необходимо определить превышение верхней границы грозового очага над эшелоном полета ∆ Н_пр.

Во всей имеющейся литературе по самолетовождению рекомендуется определять его по формуле

^ΔΗ _пр. ^{= Д} _гр. ^{tg α} _гр^,

где α _гр — «угол грозы», равный

α_гр. = α _а — 0,5θ_в;

α _а — угол подъема антенны до исчезновения с экрана индикатора РЛС отметки грозы.

С другой стороны (рис. 59,а)

ΔH_пр =ΔH_ст +ΔH_гр,

гдеΔH_ст- превышение плоскости стабилизацииантенны над высотой полета;

ΔH_гр- превышение верхней границы грозового очага над плоскостью стабилизации.

Рис. 59. Схема обхода грозы сверху

Как показано в [7] величины ΔH_сти ΔH_гр могут быть оценены следующими величинами

ΔH_ст = 0,08 D²_гр,

ΔH_гр =17,5α_гр · D_гр- 0,02·D²_гр,

где ΔH_сти ΔH_гримеют размерность в метрах;

D_гр- в километрах;

α_гр - в градусах.

Для прохода ВС над грозовым очагом на безопасной высоте необходимо произвести набор до значения:

ΔH_наб =ΔH_ст + ΔH_гр+ΔH_без= 17,5·α_гр·D_гр + 0,06D²_гр + 500.

Измерив D_гри α_грэкипаж должен определить время полета до грозы (с учетом расстояния безопасного сближения) и требуемую вертикальную скорость набора:

t_пол = (D_гр-D_без ) / v_ист v_верт = ΔH_наб / t _пол;.

Если окажется, что (ΔH_пр+ΔH_наб) меньше рабочего потока ВС, а располагаемая вертикальная скорость больше , чем требуемая, то можно начать обход очага сверху.

Однако погрешности определение требуемого значения ∆Н_наб.при такой методике получаются весьма значительными и могут быть оценены величиной

σ∆H_наб. = 10D_гр.,

где - σ∆H_наб.– среднее квадратическое значение погрешности определения требуемого превышение над очагом грозы;

D _гр.- удаление до очага грозы.

Поэтому по мере сближения с очагом грозы необходимо непрерывно оценивать возможность обхода сверху. Это проще всего определить по характеру изменения угла грозы α_гресли он убывает, то обход сверху возможен (при условии, что рабочий потолок большеH_пр+ ∆H_наб.); в противном случае обход очага гроз сверху исключен.

Использование БРЛС для предупреждения столкновений.

Режим работы БРЛС, в котором применяется игольчатая диаграмма направленности антенны, может быть использован для предотвращения столкновения с наземными препятствиями и встречными ВС.

Обнаружение наземных препятствий и пролет над ними на безопасной высоте получил название метода круга безопасности.

Для этой цели угол наклона антенны должен быть равен нулю. Из рис.60 видно, что

R = H_ист / sinθ,

где θ- половина ширины DНAантенны θ_вв вертикальной плоскости.

Заданным значением H_бези θ_всоответствует контрольная дальность:

R_к = H_без / sinθ

Рис. 60. Предупреждение столкновения с наземным препятствием.

П

б)

а)

Рис. 61. Отметка препятствия на экране БРЛС при сближении с ним

а)

Е

б)

Следует иметь в виду, что пропадание изображения препятствия на заранее рассчитанном R не гарантирует пролет ВС над препятствием на высоте Н_без. Это обусловлено погрешностью величины θ_в и погрешностями системы стабилизации антенны. Если суммарная погрешность определение

σ_θ = 0,5⁰, то при R_к = 35км среднеквадратическая погрешность выдерживании высоты пролета может достигать 300м.

Предупреждение опасных сближений с ВС.

Безопасности полетов для предотвращения столкновения ВС в воздухе обеспечивается вертикальным, продольным и боковым эшелонированием и применением бортовых РЛС. Для этого необходимо осуществить подъем антенны до исчезновения с экрана изображения земной поверхности. На экране индикатора появляются отметки, только от тех ВС, которые выполняют полет на высотах, близких к высоте полета собственного ВС.

Степень опасности столкновения с обнаруженным самолетом определяется наблюдением за перемещением его отметки по экрану индикатора.

Следует иметь в виду, что при помощи станции обнаруживаются также самолеты, находящиеся на других относительно данного эшелонах, но дальность их обнаружения несколько меньше, чем самолетов, летящих на одном эшелоне с тем, на котором установлена станция.

Степень опасности столкновения с обнаруженным самолетом определяется наблюдением за перемещением его отметки по экрану индикатора.

Если курсовой угол самолета с течением времени не изменяется, т. е. его отметка приближается к началу развертки по ее радиусу (рис.62), то такой самолет потенциально опасен в смысле столкновения с ним. Когда отметка не приближается к началу развертки по ее радиусу, т. е. курсовой угол обнаруженного самолета с течением времени изменяется, столкновение при неизменных курсах самолетов исключено. Но в этом случае нужно по траектории движения отметки на экране индикатора определить, будет ли с течением времени обеспечено наименьшее допустимое расстояние между самолетами, а также внимательно наблюдать за движением отметки самолета, чтобы при необходимости своевременно предпринять меры, исключающие опасное сближение с ним.

Рис.62. Определение степени опасности столкновения самолетов

Применение БРЛС для предупреждения опасности сближений возможно только в режиме, при котором антенны стабилизирована в горизонтальной плоскости с углом наклона ее, близким к нулю. Следовательно, при этом обзор земной поверхности с целью решения навигационных задач исключается. И, напротив, в режиме обзора земной поверхности БРЛС не может служить средством предупреждения опасных сближений.

Аварийные переключения в радиолокаторе

В радиолокаторе «Гроза» для отключения отдельных отказавших собственных или сопряженных устройств и подключения резервных предусмотрены переключатели: «РЕЗЕРВ. СТАБ.» - для отключения от станции самолетной гировертикали в случае ее отказа и «РЕЗЕРВ. ПЕРЕД.» - для отключения отказавшего приемопередатчика и подключения вместо него резервного в комплектации БРЛС с двумя приемопере­датчиками.

Если при выполнении полета экипажем достоверно установлен отказ самолетной гировертикаль, с которой связан ра­диолокатор, то она отключается от радиолокатора переводом переключателя «РЕЗЕРВ. СТАБ.» из положения «ВЫКЛ.» в верхнее положение, а с помощью регулятора «НАКЛОН» получают оптимальное изображение земной поверхности в ре­жиме «ЗЕМЛЯ» при горизонтальном полете без крена.

При выходе из строя самолетной гировертикали на экране БРЛС в режиме «ЗЕМЛЯ» наблюдается полное отсутствие или периодическое пропадание изображения на краях экрана (слева и справа) или в центральной его части. Следует иметь в виду, что аналогично проявляется отказ блока стабилизации и управления радиолокатора, однако в этом случае отключение самолетной гировертикаль не приводит к изменению характера изображения на экране.

При отказе в радиолокаторе приемопередатчика, что проявляется в исчезновении радиолокационного изображения и невозможности его восстановления регуляторами «НАКЛОН» и «КОНТРАСТ.», следует осуществить следующие переключения:

установить режим работы «ГОТОВ», регулятор «НАКЛОН» - в положение, соответствующее наклону луча вниз на 7°, масштаб развертки - в положение «30» (при Н < 3000 м), «50» (при 3000 м < Н <5000м),« 125» (при 5000м < Н< 12000м),

«250» (при Н > 12000 м) и включить резервный приёмопередатчик переводом переключателя «РЕЗЕРВ. ПЕРЕД.» из положения «ВЫКЛ.» в верхнее положение.

После этого включить режим «ЗЕМЛЯ» добиться появления радиолокационного изображения на экране индикатора. В дальнейшем нужно использовать радиолокатор так, как это описано ранее.

Метеонавигационный радиолокатор МНРЛС-85

Разработан для установки на ВС четвертого поколения в комплексе стандартного пилотажного оборудования и обеспечивает решение следующих задач:

- обнаружение зон грозовой деятельности и их обход;

- сигнализацию о наличии опасных облачных структур по курсу ВС на высоте полета;

- обзор земной поверхности с целью решение навигационных задач.

В состав МНРЛС входят: антенный блок, два приемо-передатчика с волноводным переключателем, пульт управления.

Основные эксплутационно-технические характеристики МНРЛС-85

Дальность обнаружения при H_пол= 12км не менее, км:

- очагов кучево-грозовых метеообразований 550

- крупных городов 590

- фона среднепересеченной местности 200

- зона обзора по азимуту, град ±90

- угол наклона антенны, град ±15

- ширина ДНА узкого луча, град 3

- мощность излучения в импульсе, кВт 20

Антенна РЛС представляет собой волноводно-щелевую решетку с электронным управлением положения ДНА в горизонтальной плоскости и устройством формирования, когда углового положения оси ДНА в вертикальной плоскости. Приемо-передатчик служит для генерации и приема отраженных сигналов, обработки полученной информации и выдачи соответствующих сигналов в устройство управления антенным блоком и в систему электронной индикации (СЭИ), где на экране КИНО проектируется условный план местности.

Управление работой МНРЛС осуществляется с пульта управления при его работе в составе пилотажно-навигационного оборудования совместно с СЭИ.

Радиолокатор МНРЛС имеет три режима работы: "Земля", "Метео", “Контроль".

Режим "Земля" обеспечивает обзор земной поверхности в азимутальном секторе ± 90° в целях обнаружения радиолокационных ориентиров и использования их для навигации.

Режим "Метео" предназначен для обнаружения зон грозовой деятельности по курсу самолета в передней полусфере при углах наклона антенны ± 15°. Грозовые фронты и кучевые облака в зависимости от интенсивности развития отображаются на КИНО в виде яркостной отметки с градациями различного цвета (красный, желтый, зеленый).

Режим "Контроль" предназначен для определения работоспособности PЛC (до конструктивного модуля) с выдачей информации на светодиодную информацию лицевой панели блока приемопередатчика. Кроме того, для контроля работоспособности РЛС предусмотрены:

-непрерывный встроенный контроль исправности блоков с индикацией отказавшего блока на КИНО;

-режим расширенного контроля для проверкиработоспособности станции на уровне взаимодействия между системами.

Эксплуатация МНРЛС-85

Управление работой МНРЛС осуществляется с ПУ (рис.63) на котором расположены :

ПРД

Рис. 63. Пульт управления МНРЛС - 85

- кнопки- табло “ПРД” для выбора и включения в работу одного из приемо - передатчиков.

- рукоятка НАКЛОН, для изменения угла наклона антенны в пределах

± 15°, значение угла наклона индицируется на КИНО справа(↑14˚).

- кнопка-табло “ЗЕМЛЯ” для включения режима отбора земной поверхности.

- кнопка-табло “МЕТЕО” для включения режима метеонаблюдений

- кнопка- табло “КОНТРОЛЬ” - для включения систем встречного контроля.

- кнопка -табло “СТАБ” - для отклонения системы гиростабилизации антенны.

- кнопка- табло “СЕКТ” - обеспечивает сканирование ДНА в секторе ±45° с целью сокращения времени обновления информации.

- рукоятка “УСИЛЕНИЕ” служит для регулирования интенсивности радиолокационного изображения на КИНО. При повороте рукоятки против часовой стрелки до упора изображения на КИНО исчезает, а излучение СВЧ энергии в пространство отключается.

Перед включением МНРЛС органы управления на ПУ установить в исходное положение:

- рукоятку “УСИЛЕНИЕ” – против часовой стрелки до упора;

- рукоятку “НАКЛОН” – в положение 0˚;

- лампы - кнопки не подсвечиваются.

Для включения радиолокатора переключатель режимов на пульте управления СЭИ устанавливается в положение МНРЛС, после чего нажимаются кнопки-табло “ПРД 1”, и “ЗЕМЛЯ”. Подсвет кнопок-табло свидетельствует о включении режимов.

После прогрева РЛС через 2…3 мин на экране КИНО появляются электронные метки дальности и курсового угла, яркость свечения которых и развертки регулируются рукояткой “ЯРКОСТЬ” на пульте управления СЭИ (Рис.64).

Поочередным переключением рукояткой “ДИАПАЗОН” на пульте управле­ния СЭИ масштаба от 20 до 640км проверяется количество

20-километровых меток - на экране КИНО. В зависимости от масштаба количество меток должно быть следующее: 20км - одна, 40 - две, 80 - четыре, 160 - восемь, 320 - три, 640 - шесть (Рис.65).

Азимутальные метки отображаются на всех масштабах в виде пунктирных линий пурпурного цвета, нанесенных через 30°,

Проверка работоспособности радиолокатора осуществляется нажатием кнопки-табло “КОНТРОЛЬ”. Нормальная работоспособность РЛС подтверждается отсутствием на экранах КИНО сигналов "ОТКАЗ ПРД", "ОТКАЗ МНРЛС” как при проверке первого, так и второго передатчика.

Для проверки радиолокационного изображения на экранах КИНО переключатель масштабов “ДИАПАЗОН” на пульте управления СЭИ устанавливается в положение "20" и нажимается кнопка “СНЯТ. КАРТ”. Вращением по часовой стрелке рукоятки “УСИЛЕНИЕ” на пульте управления МНРЛС необходимо получить появление радиолокационного изображения от наземных препятствий. Оптимальное свечение радиолокационных отображений от наземных препятствий можно получить путем вращения рукояток “НАКЛОН” на пульте управления МНРЛС и “ЯРК” на пульте управления СЭИ.

Проверка работоспособности второго комплекта приемопередатчика осуществляется в описанной последовательности после нажатия кнопки-табло “ПРД 2”. Аналогичная проверка работоспособности радиолокатора производится на втором индикаторе КИНО при управлении СЭИ и МНРЛС с пульта управления СЭИ второго пилота.

После проверки радиолокатора рукоятка “УСИЛЕНИЕ” устанавливается в крайнее положение против часовой стрелки, рукоятка “НАКЛОН” выставляется на " 0⁰ " и нажимается кнопка-табло “ МЕТЕО”.

Рис. 64. ПУ СЭИ Рис. 65. КИН0 в режиме МНРЛС “Метео”

1,3 - метки азимута и дальности; 2- зоны грозы

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

1. Во время предполетной проверки радиолокатора ЗАПРЕЩАЕТСЯвключать его на излучение, если в опасной зоне (менее 30м) нахо­дятся люди,

2. Перед включением радиолокатора рукоятка “УСИЛЕНИЕ” на пульте управления МНРЛС должна быть установлена против часовой стрелки в крайнее положение.

3. В полете для обнаружения зон грозовой деятельности экипажу необходимо придерживаться следующей последовательности:

а) на пульте управления МНРЛС нажимается кнопка-табло “МЕТЕО” и регулятором “НАКЛОН” устанавливается положение НОЛЬ-НАКЛОНА;

б) на пульте управления СЭИ:

переключатель индикации на КИНО устанавливается в положение МНРЛС

нажимается кнопка-табло “СНЯТ. КАРТЫ”;

вращением регулятора “ЯРК” устанавливается видимая линия развертки;

переключатель масштабов “ДИАПАЗОН” устанавливается в положение "320".

После обнаружения грозовых очагов, по мере приближения к ним, переключатель “ДИАПАЗОН” устанавливается последовательно на масштабы 160, а затем 80км.

Маневр обхода грозовых очагов рекомендуется выполнять заблаговременно, когда самолет находится от грозового облака (красной засветки) на расстоянии не менее 50 км. После выполнения отворота и прохода траверза грозового очага осуществляется маневр выхода на линию пути.

В случае необходимости прохода между двух грозовых очагов допустимое расстояние между ними должно быть не менее 50км. При проходе коридора грозовых фронтов необходимо учитывать, что ширина его остается непостоянной, особенно при интенсивной грозовой деятельности.

Необходимо помнить, что на экране индикаторов КИНО опасные очаги зоны грозовой деятельности высвечиваются красным цветом. В дополнение к этому при появлении особенно сильных отражений вводится в действие система сигнализации, обеспечивающая формирование на экране КИНО буквенных надписей красного цвета: МЕТЕО ОПАСНО, ТУРБУЛЕНТНОСТЬ ОПАСНО.

Для получения радиолокационного изображения в более узком секторе необходимо нажать кнопку-табло СЕКТ на пульте управления МНРЛС; антенна при этом переходит в режим сканирования в секторе ±45° .

При использовании радиолокатора для целей навигации:

а) На пульте управления СЭИ (рис.63) установить требуемый масштаб и нажать кнопку- табло “СНЯТ. КАРТЫ”;

б) На пульте управления МНРЛС нажать кнопку- табло “ЗЕМЛЯ” и вращением рукояток“ НАКЛОН” и “УСИЛЕНИЕ” выделить необходимые ориентиры.

Если переключатель индикации КИНО на ПУ СЭИ находится в любом положении, кроме МНРЛС, то при появлении грозовой облачности на высоте полета в секторе курсовых углов ±15° и дальности менее 200км на экране КИНО возникает надпись красного цвета “ОПАСНО МЕТЕО ”.

При полете в зоне грозовой деятельности следует следить, чтобы регулятор УСИЛЕНИЕ на ПУ МНРЛС не находился в крайнем левом положении.

В случае появления на КИНО информации “ПРД ОТКАЗ ” необходимо нажать кнопку- табло ПРД для включения резервного передатчика. При этом информация “ПРД ОТКАЗ ” с экрана КИНО снимается.

При появлении информации на КИНО “КРЕН-ТАНГАЖ БИНС ОТКАЗ” нажать кнопку-табло “СТАБ” на ПУ МНРЛС, что обеспечит работу МНРЛС без стабилизации антенны. При этом при крене ВС радиолокационное изображение на КИНО искажается. В нижнем углу КИНО появится мигающий символ “С”, который указывает на отключение системы стабилизации антенны.