41. Режимы работы станции рпсн-2

В соответствии с целевым назначением станции предусмотрены следующие режимы ее работы: «Самолеты», «Горы — Грозы», «Об­зор», «Дальний обзор», «Маяк», «Скорость», «Снос» и «Снос точ­но». Режимы «Скорость», «Снос» и «Снос точно» можно включить только с пульта штурмана, а остальные — как с пульта штурмана, так и с пульта управления и контроля.

При работе станции в любом из режимов антенна стабилизи­руется в той плоскости, в которой она установлена с пульта управ­ления. Вращение антенны по азимуту в режимах «Снос» и «Снос точно» осуществляется вручную с пульта штурмана, а в остальных режимах — автоматически.

Включение режима работы станции и поворот антенны относи­тельно горизонтальной плоскости при помощи ручки «Наклон антенны» осуществляются с того пульта, на который установлен переключатель «Штурман — Пилот», расположенный на пульте управления и контроля (на пульте пилота).

Режим «самолеты» предназначен для обнаружения встречных препятствий, т. е. летящих самолетов, горных вершин и зон грозо­вой деятельности. Этот режим обеспечивает также определение сте­пени опасности столкновения с обнаруженными самолетами.

В режиме «Самолеты» антенна станции формирует уз­кую диаграмму направленности (рис. 56), которая симмет­рична и имеет одинаковую ши­рину в горизонтальной и вер­тикальной плоскостях (шири­на этой диаграммы на уровне 0,5 по мощности составляет 3°15'). В результате с помощью стан­ции осуществляется радиолокационный обзор воздушного простран­ства в секторе ±90° от продольной оси самолета по азимуту и в некотором секторе по углу места. Ширина сектора по углу места, в пределах которого обнаруживаются цели, зависит как от рас­стояния до этих целей, так и от их свойств в большей или меньшей степени отражать радиоволны. При полете на высотах до 5000 м и качании антенны в горизонтальной плоскости (тем более — при на­клоненной антенне) на экране индикатора могут наблюдаться за­светки от некоторых наземных целей. Однако отметки летящих са­молетов, наблюдаемые в виде ярко засвеченных небольших по площади участков (точек), сравнительно легко обнаруживаются даже на фоне засветок от земной поверхности, так как они явля­ются более яркими и на экране индикатора перемещаются относительно этих засветок.

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. 57), 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,

Рис. 57. Определение степени опасности столкновения самолетов

Рис. 58. К принципу работы ВАРУ:

1 — импульс напряжения ВАРУ; 2 — изменение напряжения на управляющих сетках ламп УПЧ; 3 — изменение коэффициента усиления УПЧ

исключающие опасное сближение с ним.

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. Горные вершины и зоны грозовой деятельности наблюда­ются на экране индикатора в виде ярко засвеченных участков. При этом засветка отметок горных вершин неравномерна, а зон грозо­вой деятельности — практически одинакова по всей их площади.

Режим «Горы — Грозы» позволяет решать при помощи станции следующие задачи:

определять, обеспечивается ли пролет с безопасным превыше­нием над обнаруженными горными вершинами при данной высоте полета;

определять в зонах грозовой деятельности более, а также менее опасные для самолета участки.

Принцип работы станции в режиме «Горы — Грозы» аналогичен принципу ее работы в режиме «Самолеты», за исключением того, что в режиме «Горы — Грозы» включается система временной авто­матической регулировки усиления (ВАРУ). Эта система запускает­ся в момент генерации импульса передатчиком и регулирует уси­ление принимаемых сигналов приемником (УПЧ) в зависимости от времени. Регулировка осуществляется путем изменения напряже­ния отрицательного смещения на управляющих сетках ламп УПЧ (рис. 58). Импульс ВАРУ имеет длительность около 100 мкс, что соответствует дальностям до 15 км. В результате действия ВАРУ в приемнике незначительно усиливаются сигналы, пришедшие от целей, которые находятся на расстояниях до 15 км. Причем, чем ближе в пределах указанного расстояния находится цель, тем меньше усиливается пришедший

Рис. 59. К принципу работы станции при определении наличия или отсутствия безопасного превышения над препятствием

от нее сигнал. Вследствие этого на экране индикатора сектор в масштабе радиусом 12 км и с цент­ром в начале развертки засвечивается менее ярко, чем остальная часть экрана. Этот сектор называют кругом безопасности.

Принцип работы станции по определению наличия или отсут­ствия безопасного превышения над горной вершиной состоит в сле­дующем. При качании антенны в горизонтальной плоскости с по­мощью станции обнаруживаются горные вершины, находящиеся только в секторе их обнаружения СО (рис. 59) по углу места. Если вершина имеет высоту меньше высоты полета, то по мере прибли­жения самолета к ней она окажется за пределами сектора обнару­жения и ее отметка не будет наблюдаться на экране индикатора. Чем больше превышение линии полета над данным препятствием, тем при большем расстоянии от самолета до препятствия его отмет­ка исчезнет с экрана индикатора. Характеристика приемного кана­ла станции в режиме «Горы — Грозы» такова, что при наличии пре­вышения 900+300 м и качании антенны в горизонтальной плоско­сти горная вершина не обнаруживается, когда самолет находится на расстоянии до нее 10—12 км.

Таким образом, для определения наличия или отсутствия без­опасного превышения над горной вершиной нужно проследить за ее отметкой на индикаторе. Если при ее подходе к кругу безопасности отметка вершины уменьшается в размерах и исчезает, не заходя в этот круг, то полет осуществляется с безопасным превышением. Сохранение изображения препятствия непосредственно в круге безопасности свидетельствует об опасности полета. В этих условиях необходимо изменить курс или набрать высоту, обеспечивающую безопасный полет над горной вершиной.

Принцип работы станции при определении более, а также менее опасных для самолета участков зон грозовой деятельности основан на использовании системы контурной индикации («Изо — Эхо»), обеспечивающей подавление в приемнике принятых сигналов, вели­чина которых превышает заданный уровень.

Радиоволны отражаются более интенсивно участками грозового фронта с активной деятельностью, а также теми участками, кото­рые находятся над сильными восходящими потоками воздуха, удер­живающими в облачности крупные капли дождя и т. п. Следова­тельно, от этих более опасных участков грозового фронта приходят более интенсивные сигналы, чём от менее опасных участков. Но вследствие недостаточной разрешающей способности по яркости экран индикатора не обеспечивает четкое различение этих разных по величине сигналов. С помощью системы «Изо —Эхо» в прием­нике подавляются сигналы с амплитудой больше заданной. Уста­новка уровня, начиная с которого все большие сигналы подавля­ются, осуществляется с пульта управления и контроля (см. рис. 53) при помощи ручки потенциометра «Изо — Эхо». На месте подав­ленных сигналов на экране индикатора наблюдаются темные уча­стки («провалы»), хорошо различаемые на общем фоне яркой за­светки от грозовой облачности. Чем больше ручка «Изо — Эхо» ловернута вправо, тем больше будут площадь и количество темных «провалов» на экране индикатора, являющихся отметками наибо­лее опасных участков зоны грозовой деятельности.

Таким образом, система «Изо — Эхо» дает возможность только сравнить опасность различных участков грозовой облачности, но не позволяет определить степень опасности какого-либо из этих участков.

Для включения системы «Изо — Эхо» необходимо управление станцией переключить на пульт управления и контроля, с этого пульта включить режим «Самолеты» или «Горы — Грозы» и ручку «Изо — Эхо» повернуть вправо за щелчок, т. е. до срабатывания связанного с ней концевого выключателя, которым система вклю­чается в работу. Следовательно, при работе станции в режиме «Самолеты», включенном с пульта управления и контроля, с помо­щью системы «Изо — Эхо» также можно определить более и менее опасные для самолета участки грозовой облачности. Но в этом слу­чае на расстояниях до грозового фронта менее 15 км будут подав­ляться сигналы, пришедшие от участков как с большей, так и с ма­лой интенсивностью отражения, что недопустимо и исключается системой ВАРУ в режиме «Горы — Грозы». Вместе с тем следует иметь в виду, что во время управления станцией с пульта управ­ления и контроля и наблюдения отметок- самолетов или горных вер­шин ручка «Изо — Эхо» во избежание подавления этих отметок должна быть повернута влево за щелчок.

Включающаяся в режиме «Горы — Грозы» система ВАРУ умень­шает усиление приемником сигналов, отраженных целями, которые находятся на расстояниях до 15 км. Если на таких удалениях име­ются цели, слабо отражающие радиоволны, то в режиме работы станции «Самолеты» отметки этих целей будут наблюдаться на индикаторе, а в режиме «Изо — Эхо» могут не наблюдаться. Об этом сигнализирует лампочка с красным светофильтром, которая установлена на пульте уп­равления и контроля возле

ручки «Изо — Эхо» и горит при работе станции в режи­ме «Горы — Грозы».

Режимы «Обзор» и «Дальний обзор» предназна­чены для радиолокационно­го обзора земной поверхнос­ти с целью ведения ориентировки.

В режиме «Обзор» антенна формирует веерную, типа косеканс-квадрат диаграмму направленности (рис. 60). При такой диаграм­ме в направлении на более дальние цели антенной излучается боль­ше мощность, чем в направлении на ближние цели. Благодаря этому яркость отметок расположенных на земле целей практически не зависит от расстояния до этих целей и определяется их способно­стью отражать радиоволны.

Так как при помощи станции определяется наклонная даль­ность наземных целей, то на экране индикатора наблюдается так называемый высотный сектор с центром в начале развертки и ра­диусом, в масштабе, равным высоте полета самолета. Этот сектор отображает воздушное пространство между самолетом и землей и в его пределах отметки наземных целей отсутствуют.

Несмотря на ограниченную ширину диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости, близкие к месту самолета наземные цели облучаются при любом азимутальном положении антенны. В результате этого по мере приближения самолета к цели угловые размеры ее отметки по азимуту на экране индикатора уве­личиваются и у края высотного сектора отметка растягивается по азимуту на весь экран индикатора, а затем исчезает. Это приводит к тому, что в момент пролета цели наблюдение ее отметки стано­вится невозможным.

Расстояние между наземными целями измеряется по индика­тору как разность наклонных расстояний от самолета до них. Эта разность всегда меньше действительного расстояния между целя­ми на земле, а также уменьшается с увеличением высоты полета и с уменьшением расстояния от самолета до целей. Если ближняя цель находится от самолета на удалении, превышающем пять высот полета, то при практических расчетах измеренное по экрану инди­катора расстояние между двумя наземными целями считают рав­ным действительному расстоянию между ними на земле.

При работе станции в режиме «Обзор» дальность обзора земной поверхности уменьшается с уменьшением высоты полета. Для уве­личения дальности обзора при малых высотах полета используется режим «Дальний обзор». В этом режиме диаграмма направленно­сти антенны через каждый полуцикл ее качания автоматически переключается с веерной на узкую, затем опять на веерную и т. д. При веерной диаграмме облучаются ближние, а при узкой — даль­ние участки земной поверхности. Вследствие послесвечения экрана индикатора изображения, получаемые с помощью обеих диаграмм, наблюдаются одновременно. Вместе с тем изображение земной поверхности на экране индикатора не имеет разрывов, так как угол между направлениями максимального излучения при той и другой диаграммах составляет 1—1,5°, что обеспечивает некоторое взаим­ное перекрытие узкого и веерного лучей.

Режим «Маяк» по назначению и принципу работы станции на самолете Ан-24 аналогичен режиму «Дальний обзор».

Режим «Скорость» предназначен для определения путевой ско­рости самолета. По принципу работы станции этот режим анало­гичен режиму «Обзор», за исключением следующего: в режиме «Скорость» для индикатора штурмана автоматически включаются масштаб развертки 50 км и задержка развертки на 60 км. Кроме того, задержку развертки на этом индикаторе можно регулировать от 60 до 150 км при помощи ручки «Выбор цели», расположенной на пульте штурмана.

Автоматическая задержка развертки на 60 км исключает воз­можность определения путевой скорости по близкой к самолету на­земной цели, что привело бы к заведомо плохой точности этого определения. Регулируемая задержка обеспечивает поиск харак­терной цели, по скорости перемещения отметки которой определяют путевую скорость самолета.

Задержка развертки означает, что линия развертки начинает прочерчиваться на экране индикатора не в момент излучения импульса передатчика, а с некоторым опозданием. Время этого опоздания соответствует расстоянию, которое в данном случае не отображается на индикаторе. Указанные выше задержки развертки на индикаторе штурмана приводят к следующему: когда ручка «Выбор цели» повернута влево до упора, на индикаторе отобра­жается участок земной поверхности на расстояниях 60—110 км от самолета, а при правом крайнем положении ручки обозревается участок на расстояниях 150-—200 км от самолета.

При любой задержке развертки осуществляется обзор участка протяженностью 50 км, так как включен соответствующий масштаб развертки.

Перед определением путевой скорости измеряют угол сноса са­молета, после чего в режиме «Скорость» выбирают яркую отметку цели, которая перемещается на экране индикатора в направлении линии фактического пути (ЛФП) или параллельно ей. Измерив время, в течение которого отметка пройдет определенное расстоя­ние, по известным пути и времени вычисляют скорость.

В режиме «Скорость» изображение земной поверхности на ин­дикаторе первого канала летчика аналогично получаемому в режи­ме «Обзор».

При работе станции в режимах «Обзор», «Дальний обзор» и «Скорость» целесообразно использовать следующие органы управ­ления: ручку потенциометра «РРУ» (ручная регулировка усиления), расположенную на пульте штурмана, ручки «Наклон антенны» и «Дифференц.» (Дифференцирование).

С помощью ручки потенциометра «РРУ» регулируется Усиление принятых сигналов приемником (видеоусилителем), что обеспечи­вает изменение яркости отметок целей на индикаторах первого ка­нала летчика и штурмана. При необходимости получить более четкое и яркое изображение какого-либо участка земной поверх­ности этого добиваются наклоном антенны на соответствующий угол, т. е. направляют максимум излучения энергии на данный уча­сток.

Если отметки целей сливаются, более крупные и яркие из них плохо просматриваются на фоне менее ярких, то поворотом ручки «Дифференц.» можно добиться исчезновения последних и получить равномерный фон, на котором будут отчетливо наблюдаться яркие отметки целей.

Следует иметь в виду, что регулировки «РРУ» и «Дифференц.» в режимах «Самолеты» и «Горы — Грозы» не действуют.

Режимы «Снос» и «Снос точно» предназначены для определения угла сноса самолета. В этих режимах антенна автоматически не качается, ее можно поворачивать по азимуту с помощью ручки «Угол сноса», имеющейся на пульте штурмана. Угол в плоскости азимутов между продольной осью самолета и электрической осью (направлением максимального излучения) антенны отсчитывается по шкале, расположенной над ручкой вращения антенны.

Принцип действия станции при определении угла сноса основан на явлении, носящем название эффекта Допплера. Это явление со­стоит в следующем: при изменении расстояния между передатчи­ком, излучаемым радиоволны, и приемником, который принимает эти волны, частота сигнала на входе приемника отличается от ча­стоты передатчика. Разность этих частот прямо пропорциональна скорости изменения расстояния между передающей и приемной ан­теннами.

Если антенны сближаются, то

f _прм = f _прд (1+v/c)

где f _прм — частота принимаемого сигнала; f _прд — частота передат­чика; v — скорость сближения передатчика и приемника; с = 300 000 км/с — скорость распространения радиоволн.

Угол сноса определяется с помощью станции путем сравнения частот сигналов, отраженных различными участками земной поверх­ности. Передатчик и приемник станции установлены на самолете и приближаются к этим участкам. Отражая радиоволны, поверх­ность земли принимает их, как приемная антенна, а затем переиз­лучает эти волны, т. е. ведет себя как передающая антенна. В дан­ном случае радиолокационную станцию и земную поверхность, кото­рая отражает радиоволны, следует рассматривать как две системы передатчик — приемник:

передатчик станции — земная поверхность как приемник;

земная поверхность в качестве передатчика — приемник станции.

Так как в режиме опре­деления угла сноса антенна не качается, то развертка на индикаторе штурмана наблюдается в виде прямой радиальной линии.

Одновре­менно появляется линейная развертка на индикаторе, который установлен на пуль­те штурмана и предназначен для его использования толь­ко в режимах определения угла сноса.

В этих же режи­мах индикатор пилота от­ключается.

Перед определением угла сноса антенну наклоняют, поэтому на земле облучается опреде­ленная поверхность.

Для уяснения принципа работы станции рассмотрим на облу­чаемой поверхности два участка, которые расположены симметрич­но относительно электрической оси антенны. На рис. 61 изображе­ны азимутальные положения антенны в двух случаях: когда на­правление ее электрической оси не совпадает с вектором путевой скорости W (рассматриваемые участки обозначены 1' и 2') и когда электрическая ось антенны совмещена с направлением путевой ско­рости самолета (рассматриваемые участки обозначены 1 и 2). В пер­вом случае скорость движения самолета относительно каждого из участков 1' и 2' различна (под скоростью самолета относительно какой-либо точки понимается проекция вектора его путевой скоро­сти на направление от самолета на данную точку): W₁'<W₂'. В ре­зультате этого и вследствие проявления эффекта Допплера сигналы, поступающие на вход приемника станции от участков 1' и 2', будут иметь различные частоты. На входе приемника они складываются и получаются Колебания, амплитуда которых изменяется с разностной частотой этих сигналов. В процессе преобразования, усиления и де­тектирования в приемнике изменения амплитуды принятого сигнала сохраняются. При поступлении такого сигнала на индикатор штур­мана линия развертки имеет не одинаковую яркость на различных ее участках, а на индикаторе с линейной разверткой наблюдаемые отметки изменяются по величине. Аналогичные результаты получат­ся при рассмотрении других малых участков облучаемой поверх­ности.

Когда электрическая ось антенны установлена по азимуту в на­правлении линии фактического пути, скорость самолета относитель­но участков 1 и 2, аналогичных участкам 1' и 2', одинакова: W₁ — W₂. В результате этого амплитуда сигнала, полученного при сложении отразившихся от этих участков радиоволн, не будет изме­няться и ее изменения не будут наблюдаться на индикаторах. Но такой результат будет только при сложении сигналов, отразившихся от участков, расположенных симметрично ЛФП. В действитель­ности на входе приемника складываются сигналы, отраженные от различных участков облучаемой поверхности, относительно которых скорость движения самолета несколько не одинакова. Однако раз­ность скоростей перемещения самолета относительно этих участков будет меньше, чем по отношению к участкам 1' и 2' в ранее рас­смотренном случае.

Следовательно, при совмещении по азимуту антенны с ЛФП из­менения яркости и амплитуды принятых сигналов на индикаторах будут минимальными.

При работе станции в режиме «Снос» задержка развертки не включается и можно включить любой из ее масштабов, предусмот­ренных для индикатора штурмана.

Режим «Снос точно» предназначен для использования при высо­тах полета более 5000 м. Чтобы на индикаторах не отображалось расстояние от самолета до земли, в этом режиме автоматически включается задержка развертки на 50 км. Кроме того, для получе­ния более четкого изображения принимаемых сигналов также вклю­чаются масштаб развертки 50 км и частота посылок импульсов 1000 Гц.

Перед определением угла сноса после включения соответствую­щего режима работы станции необходимо:

ручкой «Фокус», расположенной возле индикатора штурмана, несколько «расширить» линию развертки на этом индикаторе;

наклоняя антенну радиолокационной станции при помощи ручки «Наклон антенны», добиться максимальной яркости мерцаний сиг­налов на линии развертки;

отрегулировать изображение при помощи ручек «РРУ» и «Яр­кость», установленных возле индикатора штурмана;

если будет использоваться индикатор с линейной разверткой, отрегулировать изображение на нем ручками «Яркость» и «Фокус», имеющимися возле этого индикатора.

Для определения угла сноса необходимо поворотом антенны с помощью ручки «Угол сноса» добиться наименьшей модуляции сиг­налов на экране индикатора, т. е. получить на этом экране возмож­но «спокойное» изображение.

При этом угол по азимуту между продольной осью самолета и электрической осью антенны радиолокационной станции будет ра­вен углу сноса самолета и отсчитывается по шкале, которая име­ется возле ручки «Угол сноса».

Следует отметить, что угол сноса самолета приближенно можно определить при помощи станции <в режиме обзора земной поверх­ности.

Для этого нужно наблюдением за отметками целей на экране индикатора определить, которая из них перемещается к началу раз­вертки по азимутальной риске.

Курсовой угол данной цели, не изменяющийся с течением вре­мени, будет равен углу сноса самолета.