Минтранс) федеральное агенство воздушного транспорта (росавиация) фгбоу во «санкт-петербургский государственный университет гражданской авиации» радиооборудование воздушных судов


Скачать 1.58 Mb.
Название Минтранс) федеральное агенство воздушного транспорта (росавиация) фгбоу во «санкт-петербургский государственный университет гражданской авиации» радиооборудование воздушных судов
страница 1/11
Тип Учебное пособие
rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Учебное пособие
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


МИНИСТЕРСРВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
(МИНТРАНС)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА
(РОСАВИАЦИЯ)

ФГБОУ ВО «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ»



РАДИООБОРУДОВАНИЕ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ
И ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИЯ


Учебное пособие


Для студентов ФАИТОП, ФЛЭ и ЗФ
специализации ОЛР, ОРТОП ВС, ОРТОР ВС, профиля ЛЭГВС

Санкт - Петербург

2016

Одобрено и рекомендовано к изданию

Методическим советом
Рубцов Е.А., Шикавко О.М., Сушкевич Б.А. Радиооборудование воздушных судов и его летная эксплуатация: Учебное пособие / СПб ГУ ГА. С. - Петербург, 2016. 120 с.
Издается в соответствии с программами курсов «Радиотехнические средства обеспечения полетов», «Бортовые радиоэлектронные системы и комплексы», «Радиотехнические средства навигации и посадки» и «Радиооборудование воздушных судов и его эксплуатация».

Рассматриваются общие вопросы летной эксплуатации БРНО, принципы функционирования, комплект и особенности летной эксплуатации автоматических радиокомпасов, радиовысотомеров, самолетных дальномеров, оборудования ближней навигации, бортовых систем навигации и посадки, автономных средств навигации и бортовых систем предупреждения столкновений ВС. Отражены особенности радиооборудования воздушных судов нового поколения.

Предназначено для студентов Университета ГА, а также может быть рекомендовано курсантам летных училищ и летному персоналу при переучивании на новые типы ВС.

Ил. 71, табл. 12, библиогр. 11 назв.
Составители: Е.А. Рубцов, канд. техн. наук,

О.М. Шикавко,

Б.А. Сушкевич
Рецензенты: В.Е. Сазанов, канд. техн. наук, доц.,

В.А. Кокла

© Санкт-Петрбургский государственный университет

гражданской авиации, 2016


Содержание

Список сокращений и условных обозначений 4

Глава 1 Диапазоны радиоволн, применяемые в ГА и особенности
их распространения 5

Глава 2 Автоматический радиокомпас 13

Глава 3 Самолетные дальномеры 34

Глава 4 Бортовое оборудование угломерно-дальномерных систем 41

Глава 5 Бортовое навигационно-посадочное оборудование 46

Глава 6 Доплеровские измерители скорости и угла сноса 53

Глава 7 Спутниковые навигационные системы 68

Глава 8 Аппаратура автоматического зависимого наблюдения 79

Глава 9 Бортовые системы предупреждения столкновения 89

Глава 10 Бортовые пилотажно-навигационные комплексы 100

Глава 11 Основы летной эксплуатации авиационного радиооборудования 109

Список литературы 118

Список сокращений и условных обозначений
АЗН – автоматическое зависимое наблюдение

АРК – автоматический радиокомпас

АРО – авиационное радиооборудование

БПНК – бортовые навигационно-пилотажные комплексы

БРЛС – бортовая радиолокационная станция

БСПС – бортовые системы предупреждения столкновений

ВРМ – всенаправленный радиомаяк

ГНСС – глобальная навигационная спутниковая система

ГРП – глиссадный радиоприемник

ДИСС – допплеровский измеритель скорости и угла сноса

ДНА – диаграмма направленности антенны

КИНО – комплексный индикатор навигационной обстановки

КПИ – комплексный пилотажный индикатор

КРП – курсовой радиоприемник

КУР – курсовой угол радиостанции

МНРЛ – метеонавигационный радиолокатор

МРП – маркерный радиоприёмник

РМИ – радиомагнитный индикатор

РСБН – радиотехническая система ближней навигации

РТС – радиотехническое средство

СЭИ – система электронной индикации

ХИП – хаотическая импульсная последовательность
ADF (Automatic Direction Finder) – автоматический радиокомпас

DME (Distance Measuring Equipment) – всенаправленный УВЧ радиомаяк дальномерный

ILS (Instrumental Landing System) – инструментальная система посадки

NDB (Non-Directional Beacon) – приводная радиостанция

VOR (VHF Omni Directional Range) – всенаправленный ОВЧ радиомаяк азимутальный

Глава 1 Диапазоны радиоволн, применяемые в ГА

и особенности их распространения
Область применения бортовых радиотехнических средств, а также их возможности существенно зависят от особенностей распространения радиоволн. Эти особенности оказываются разными для радиоволн различных частот. Определенной общностью свойств обладают некоторые группы частот, которые принято объединять в частотные диапазоны (см. табл. 1).

Таблица 1

Диапазоны радиочастот

Диапазоны радиоволн

Бортовые радиотехнические средства

Название

Границы

Название

Границы

Низкие (НЧ)

30 – 300 кГц

Километровые,

длинные (ДВ)

1 – 10 км

Радиокомпас

Средние (СЧ)

0,3 – 3 МГц

Гектометровые (ГКМВ),

средние (СВ)

0,1 – 1 км

Радиокомпас

Высокие (ВЧ)

3 –30 МГц

Декаметровые (ДКМВ),

короткие (КВ)

10 – 100 м

Средства радиосвязи
ВЧ диапазона

Очень высокие (ОВЧ)

30 – 300 МГц

Метровые (МВ), ультракороткие (УКВ)

1 – 10 м

Оборудование навигации и посадки (VOR,

ILS–КРП, МРП),
средства радиосвязи
ОВЧ диапазона

Ультравысокие (УВЧ)

0,3 – 3 ГГц

Дециметровые (ДМВ)

1 – 10 дм

Оборудование посадки (ILS–ГРП), радио-дальномер (DME), РСБН

Сверхвысокие (СВЧ)

3 – 30 ГГц

Сантиметровые (СМВ)

1 – 10 см

БРЛС, ДИСС, радиовысотомер


В основу работы всех радиотехнических средств положены следующие основные свойства радиоволн:

1) Конечная и достаточно стабильная скорость распространения в однородной среде. Для излучений МВ, ДМВ и СМВ диапазонов земная атмосфера является недиспергирующей, поэтому групповая скорость распространения радиоволн в ней равна фазовой скорости, и обе эти скорости зависят от показателя преломления атмосферы n:



Так как для атмосферы n > 1, то . Для стандартной атмосферы (давление p = 760 мм рт. ст., t = 15°С, парциальное давление водяного пара e = 8,8 мм при относительной влажности 70%) на уровне моря n = 1,000326 и . По мере подъема над землей параметры атмосферы быстро меняются, коэффициент преломления приближается к единице, а скорость радиоволн – к скорости света в вакууме. Для инженерных расчетов можно принять скорость радиоволн равной
3·106 км/с. В целом, скорость прямолинейно распространяющихся радиоволн в атмосфере отличается высокой степенью постоянства, что связано со стабильностью коэффициента преломления атмосферы.

2) Постоянство направления распространения. Радиоволны распространяются по кратчайшему расстоянию между точками излучения и приема. Траектория радиоволны зависит от длины волны и различается у разных диапазонов.

С высокой степенью точности прямолинейными являются траектории волн диапазонов МВ, ДМВ и СМВ в горизонтальной плоскости. Траектория же их распространения в вертикальной плоскости не совсем прямолинейна. Причина отклонений траектории распространения от прямой линии — неоднородность земной атмосферы по высоте. Следствием неоднородности является рефракция. Характер рефракционного искривления траектории радиоволн показан на рис.1. Рефракция может изменять направление распространения на величину порядка десятков угловых минут.

Рисунок 1 – Рефракция радиоволн в атмосфере
3) Способность направленного излучения и приема. Это способность радиоволн концентрировать энергию излучения (приема) в пределах малых телесных углов за счет применения антенных устройств. Направленные свойства антенны принято характеризовать функцией диаграммы направленности (ДН), вид которой представлен на рис.2.


Рисунок 2 – Диаграмма направленности антенны

4) Способность преломляться и отражаться. Отражение и преломление как правило происходит на границе физических сред. Радиоизлучения метровых и более коротких волн отражаются от земной и водной поверхностей, гидрометеоров и других объектов. Это свойство радиоволн используется для обнаружения наземных сооружений, рек, водоемов, облаков, самолетов и т.п. Отражение радиоволн лежит в основе действия радиолокационных станций, входящих в состав бортовых радиоэлектронных комплексов.

С отражением от земной поверхности надо считаться также при анализе электромагнитных полей, формируемых с помощью антенн, устанавливаемых на небольших удалениях от нее. Если излучатель располагается у земной поверхности, то в точку приема приходят две волны — прямая и отраженная (рис.3).


Рисунок 3 – Траектория распространения прямой и отраженной волн
Поле в точке приема представляет собой результат интерференции прямой и отраженной волн. В зависимости от возвышения точки наблюдения над горизонтом разность фаз между прямой и отраженной волнами изменяется. В направлениях, где она близка к 2k (k — целое число), амплитуды колебаний складываются, а в направлениях, где она близка к ·(2k + 1), — вычитаются. Поэтому ДНА в вертикальной плоскости имеет лепестковый характер (рис.4).


Рисунок 4 – Влияние отражений от Земли на ДНА в вертикальной плоскости
5) Эффект Доплера. Если расстояние между источником радиоизлучения
и приемником изменяется, то частота принимаемых колебаний будет отличаться от частоты излучаемых колебаний. Эту разницу называют доплеровским сдвигом частот, и он пропорционален радиальной составляющей скорости изменения расстояния, которая равна проекции вектора скорости на направление излучения.

Среда распространения сигнала
Длина радиоволны λ и частота f связаны следующим соотношением:

λ[м]·f[Гц] = 3×10м/с.

Тогда

λ[м] = 300/ f[МГц]

или

f[МГц] = 300/ λ[м].
Для подавляющего большинства радиолиний гражданской авиации средой распространения сигнала является атмосфера. Атмосфера подразделяется на три основные области: тропосфера, стратосфера и ионосфера.

Тропосфера (нижняя атмосфера) простирается от поверхности Земли, до высот 15…18 км и характеризуется наличием тропосферных неоднородностей: паров воды, облаков и др. Тропосферные неоднородности способны отражать падающие на них радиоволны (характерно для сверхвысоких частот). Характеристики тропосферы определяют величину рефракции радиоволн.

Стратосфера простирается примерно до 60…80 км.

Ионосфера начинается с высот 60…80 км, простирается до высоты 1500 км и имеет слоистый характер (рис.5).


Рисунок 5 – Структура ионосферы
На относительно небольших высотах 60...80 км располага­ется слой D, в котором концентрация свободных электронов невелика. Выше на высотах 100…130 км располагается слой Е, далее на высотах 200…230 км располагается слой F1 и на высо­тах 250…500 км – слой F2, для которого характерна наибольшая концентрация электронов. Состояние этих слоев сильно зависят от времени года и суток, а также от текущего состояния солнечной активности, которая изменяется с периодом 11 лет. Например, слои D и F1 существуют только в дневное время, а электронная концентрация слоев Е и F2 в ночное время уменьшается.

Волны разной длины могут отражаться в разных слоях, либо вовсе не отражаться. Отсутствие отражений наблюдается при из­лучении волн под большим углом по отношению к поверхности Земли и при относительно высоких частотах. В этом случае радиоволны «пронзают» ионосферу и уходят в мировое пространство.

Несмотря на изменчивость свойств ионосферы, относительная регулярность этих изме­нений делает возможным использовать ее на постоянно действующих радиолиниях.

Радиоволны диапазонов МВ, ДМВ и СМВ проходят через атмосферу и ионосферу в космическое пространство. Радиоволны диапазонов СЧ и ВЧ отражаются от слоев ионосферы и возвращаются на землю. Данный тип распространения получил название пространственных радиоволн. В западной технической литературе принято различать пространственные радиоволны, проходящие сквозь ионосферу (space wave) и отраженные от ионосферы (sky wave). Радиоволны диапазона СВ и ДВ способны распространяться, огибая поверхность Земли в виде так называемых поверхностных волн (ground wave). Указанные типы распространения радиоволн приведены на рис.6.


Рисунок 6 – Типы распространения радиоволн
Особенности распространения радиоволн НЧ диапазона
Радиоволны с длинами от 1 до 10 км, соответствующие диапазону НЧ, превышают размеры большей части неровностей почвы и препятствий, поэтому при их распространении заметно проявляется дифракция. Благодаря ди­фракции волны огибают земную поверхность, холмы и даже гор­ные хребты. Однако, обогнув высокое препятствие, волны далее распространяются в свободном пространстве прямо­линейно, поэтому возможно образование «мертвой зоны».

Поверхностные волны индуцируют в почве ЭДС, в результате чего часть энергии радиоволны поглощается. По этой причине волны диапазо­на НЧ способны распространяться на расстояния в сотни кило­метров.

Пространственные радиоволны этого диапазона, если они рас­пространяются в направлении ионосферы, отражаются от нее, позволяя передавать информацию на большие расстояния. Если в место приема сигнала од­новременно приходят поверхностные и пространственные волны, то происходит сложение волн – интерференция. При взаимном наложении интерферирую­щих волн амплитуда суммарных колебаний зависит от разности их фаз, определяемой разными длинами трасс распространения радиоволн, и от значений их напряженностей поля в месте приема.
Особенности распространения радиоволн СЧ диапазона
В диапазо­не СЧ дальность распространения радиоволн с помощью поверхностных волн обычно не превышает 1500 км, так как потери в почве возрастают с повышением частоты.

Про­странственные волны этого диапазона в дневное время сильно поглощаются в слое D ионосферы. Ночью поглощение меньше и пространственное распространение радиоволн СЧ диапазона возможно на расстояния до 2…3 тыс. км. Однако в силу одинакового порядка значений напряженности поля поверхностной и пространственной волн, ночью возможны глубокие ин­терференционные замирания радиосигнала СЧ диапазона.

В диапазоне СЧ (а также НЧ) очень высок уровень атмосферных помех, поэтому для передачи сигналов этого диапазона на большие расстояния необходимо строить передатчики очень большой мощности. Потребность в использовании передатчиков большой мощности обусловлена также низкой эффективностью антенных систем в этом диапазоне. Однако несмотря на отмеченные трудности ДВ и СВ используются в радионавигационных системах, потому что они обеспечивают большую дальность действия вне зависимости от высоты полета.
Особенности распространения радиоволн ВЧ диапазона
Поверхностные волны ВЧ диапазона сильно ослабляются из-за значительных потерь энергии радиоволн в почве, поэтому с их помощью дальность передачи информации невелика (не более 100 км).

Пространственное распространение радиоволн ВЧ диапазона с по­вышением частоты улучшается благодаря уменьшению потерь в ионосфере. При уменьшении частоты радиосигнала возрастает поглощение энергии радиоволны и, соответственно, уменьшается энергия отраженной радиоволны.

Из анализа особенностей распространения поверхностных и пространственных радиоволн ВЧ диапазона следует, что между сравнительно небольшой зоной распространения по­верхностной волны и территорией, на которую приходят простран­ственные волны, образуется «зона молчания» или «мертвая зона» (рис.7), т.е. зона, до которой не доходят поверхностные волны и которую «перескакивают» пространственные волны.

Рисунок 7 – Зона молчания
Распространение радиоволн ВЧ диапазона характеризуется многолучевостью распространения, определяемой рядом факторов:

- наличие поверхностной и пространственной волн;

- диффузность отражения радиоволны от ионосферы;

- магнитоионное расщепление отраженной радиоволны на обыкновенную и необыкновенную волны;

- многомодовость распространения, т.е. распространение с разным числом отражений от Земли, с отражением от разных ионосферных слоев, с неоднократным отражением от Земли и разных ионосферных слоев (рис.8).

Это происходит из-за того, что ионосферные слои представляют собой не зеркальные, а шероховатые (неоднородные и неровные) поверхности, поэтому радиоволны отражаются от них в разных направлениях, т. е. имеет ме­сто рассеянное (диффузное) отражение (рис.8), приводящее к рассеянию энергии радиоволны, падающей на ионосферу, и тем самым уменьшающее энергию отраженной радиоволны.


Рисунок 8 – Эффект многомодовости и диффузного распространения
Многолучевость распространения радиоволн ВЧ диапазона приводит к возникновению интерференционных замираний радиосигнала в месте приема.

Существенное влияние на условия распространения радиоволн ВЧ диапазона оказывают ионосферные возмущения, вызванные процессами на Солнце. Они приводят к резкому повышению степени ионизации как отдельных ионосферных слоев (авроральные возмущения), так и ионосферы в целом (возмущения типа «полярная шапка») на широтах выше 60° с.ш., экранируя верхние слои ионосферы, поглощая и рассеивая энергию радиоволн ВЧ диапазона.
Особенности распространения радиоволн диапазонов ОВЧ, УВЧ и СВЧ


Общим для радиоволн ОВЧ и более высокочастотных диапазонов является сильное поглощение поверхностных волн в земле, слабая дифракция и отсутствие регулярных отражений радиоволн от ионосферы.

Радиоволны ОВЧ и более высокочастотных диапазонов распространяются практически прямолинейно и требуют обеспечения прямой видимости между пунктами передачи информации. За пределами прямой видимости земная поверхность экранирует приемник от передатчика. Это обстоятельство ограничивает расстояния, в пределах которых возможен прием излучений. Дальность прямой радиовидимости r определяется по формуле:



где D – коэффициент рефракции, принимающий значение 3,7 … 4,12 в зависимости от состояния атмосферы;

h1 и h2 – высоты поднятия антенн.
Приведенная формула характеризует расстояние прямой радиовидимости над земной поверхностью, форма которой сферическая. Неровности рельефа могут приводить к уменьшению или увеличению расстояния прямой радиовидимости в зависимости от взаимного расположения точки приема и точки излучения относительно линии горизонта.

Пространственные волны ОВЧ и более высокочастотных диапазонов, т.е. радиоволны, излученные под углом к земной поверхности, уходят в заатмосферное (космическое) пространство практически без изменения траектории. Однако радиоволны этих диапазонов могут рассеиваться тропосферными неоднородностями.

Поверхностные волны ОВЧ и более высокочастотных диапазонов могут отражаться от земной поверхности и местных предметов, что приводит к многолучевости и, как следствие – к интерференционным замираниям радиосигнала.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Похожие:

Минтранс) федеральное агенство воздушного транспорта (росавиация) фгбоу во «санкт-петербургский государственный университет гражданской авиации» радиооборудование воздушных судов icon Минтранс россии) федеральное агентство воздушного транспорта (росавиация)...
Безопасность жизнедеятельности: Программа, методические указания по изучению дисциплины и задания на контрольную работу / Университета...
Минтранс) федеральное агенство воздушного транспорта (росавиация) фгбоу во «санкт-петербургский государственный университет гражданской авиации» радиооборудование воздушных судов icon Российской федерации (минтранс россии) федеральное агентство воздушного транспорта
В течение первых 5 месяцев 2013 года произошло 2 авиационных происшествия и 1 серьезный инцидент, связанных со столкновением воздушных...
Минтранс) федеральное агенство воздушного транспорта (росавиация) фгбоу во «санкт-петербургский государственный университет гражданской авиации» радиооборудование воздушных судов icon Федеральное агентство воздушного транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный...
Минтранс) федеральное агенство воздушного транспорта (росавиация) фгбоу во «санкт-петербургский государственный университет гражданской авиации» радиооборудование воздушных судов icon Росавиация приволжское межрегиональное территориальное управление воздушного транспорта приказ
Федерации (утверждёнными приказом Минтранса России от 02. 07. 2007г.) и Федеральными авиационными правилами «Положение о порядке...
Минтранс) федеральное агенство воздушного транспорта (росавиация) фгбоу во «санкт-петербургский государственный университет гражданской авиации» радиооборудование воздушных судов icon Методические указания по изучению курса и контрольные задания Для студентов
Министерство транспорта Российской Федерации (Минтранс России) Федеральное агентство воздушного транспорта (Росавиация)
Минтранс) федеральное агенство воздушного транспорта (росавиация) фгбоу во «санкт-петербургский государственный университет гражданской авиации» радиооборудование воздушных судов icon Руководство по Гигиене и Санитарии в Авиации, Всемирная Организация...
Методические рекомендации "Обеспечение воздушных судов гражданской авиации лекарственными препаратами и медицинскими изделиями" (утв....
Минтранс) федеральное агенство воздушного транспорта (росавиация) фгбоу во «санкт-петербургский государственный университет гражданской авиации» радиооборудование воздушных судов icon Руководство по Гигиене и Санитарии в Авиации, Всемирная Организация...
Методические рекомендации "Обеспечение воздушных судов гражданской авиации лекарственными препаратами и медицинскими изделиями" (утв....
Минтранс) федеральное агенство воздушного транспорта (росавиация) фгбоу во «санкт-петербургский государственный университет гражданской авиации» радиооборудование воздушных судов icon "О совершенствовании порядка разработки, утверждения и оборота документации...
В соответствии с нормами статей 2, 6, 8, 36, 37, 61, 66 и 67 Воздушного кодекса Российской Федерации, а также во исполнение плана...
Минтранс) федеральное агенство воздушного транспорта (росавиация) фгбоу во «санкт-петербургский государственный университет гражданской авиации» радиооборудование воздушных судов icon Методические указания по выполнению лабораторной, расчетной, контрольной...
Министерство транспорта Российской Федерации (Минтранс России) Федеральное агентство воздушного транспорта (Росавиация)
Минтранс) федеральное агенство воздушного транспорта (росавиация) фгбоу во «санкт-петербургский государственный университет гражданской авиации» радиооборудование воздушных судов icon Федеральное агентство воздушного транспорта информационный сборник по вопросам функционирования
О коллегии Федерального агентства воздушного транспорта, посвященной итогам работы гражданской авиации в 2011 году и основных задачах...
Минтранс) федеральное агенство воздушного транспорта (росавиация) фгбоу во «санкт-петербургский государственный университет гражданской авиации» радиооборудование воздушных судов icon Федеральное агентство воздушного транспорта информационный сборник по вопросам функционирования
О федеральном Государственном унитарном предприятии государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации
Минтранс) федеральное агенство воздушного транспорта (росавиация) фгбоу во «санкт-петербургский государственный университет гражданской авиации» радиооборудование воздушных судов icon Приказ от 20 июня 1994 г. N дв-58 об утверждении "наставления по...
России, которое учитывает накопленный опыт поддержания летной годности воздушных судов, современное состояние, структурные, организационные...
Минтранс) федеральное агенство воздушного транспорта (росавиация) фгбоу во «санкт-петербургский государственный университет гражданской авиации» радиооборудование воздушных судов icon Росавиация дальневосточное межрегиональное территориальное управление воздушного транспорта
Дальневосточному межрегиональному территориальному управлению воздушного транспорта Федерального агентства воздушного транспорта...
Минтранс) федеральное агенство воздушного транспорта (росавиация) фгбоу во «санкт-петербургский государственный университет гражданской авиации» радиооборудование воздушных судов icon Росавиация дальневосточное межрегиональное территориальное управление воздушного транспорта
Дальневосточному межрегиональному территориальному управлению воздушного транспорта Федерального агентства воздушного транспорта...
Минтранс) федеральное агенство воздушного транспорта (росавиация) фгбоу во «санкт-петербургский государственный университет гражданской авиации» радиооборудование воздушных судов icon Московский государственный технический университет гражданской авиации
Разработка профессиональных программ, направленных на освоение модифицированных технических средств и современных методов поддержания...
Минтранс) федеральное агенство воздушного транспорта (росавиация) фгбоу во «санкт-петербургский государственный университет гражданской авиации» радиооборудование воздушных судов icon Управлние воздушного транспорта федерального агентства воздушного...
Дальневосточному межрегиональному территориальному управлению воздушного транспорта Федерального агентства воздушного транспорта...

Руководство, инструкция по применению




При копировании материала укажите ссылку © 2024
контакты
rykovodstvo.ru
Поиск