32 Радиовысотомер малых высот

Радиовысотомеры (РВ) предназначены для измерения истинной высоты полета летательного аппарата. Они относятся к классу автономных радионавигационных установок, так как не требуют для образования канала измерения дополнительного наземного оборудования.

Радиовысотомеры малых высот (до 1500 м) применяют главным образом для управления ЛА в вертикальной плоскости в системах захода на посадку и автоматической посадки. Используются, в основном, РВ с изучением непрерывных частотно-модулированных колебаний.

Принцип действия радиовысотомера малых высот.

Упрощенное объяснение этого метода состоит в следующем, генератор УВЧ через передающую антенну излучает по направлению к земле высокочастотные колебания, модулированные по частоте специальным частотным модулятором. Кроме того, колебания генератора подаются непосредственно к балансному декодеру (так называемый прямой сигнал).

Отраженные от земли частотно-модулированные высокочастотные колебания принимаются приемной антенной радиовысотомера и поступают на вход балансного декодера с запаздыванием по отношению к прямому сигналу на время t=2H/C, где Н-высота полета, С- скорость света.

В результате смещения прямого и отраженного сигналов на входе балансного детектора образуется результирующий сигнал, представляющий собой высокочастотные колебания, модулированные не только по частоте, но и по амплитуде.

Методы измерения малых высот.

Частотный метод измерения высоты основан на частотной модуляции (ЧМ) излучаемых колебаний.

Низкочастотный генератор ГНЧ (рис.1.) вырабатывает модулирующее на­пряжение, которое управляет частотой высокочастотных колебаний генерируе­мых передатчиком Прд. Отраженный от земной поверхности сигнал поступает на балансный смеситель БС, куда подается также часть мощности излучаемых ЧМ колебании. Частоты принимаемого и излучаемого колебаний отличаются друг от друга, так как за время t_H мгновенная частота излучаемого колебания изменяется из-за модуляции частоты. Сигнал разностной частоты выделяется усилителем низкой частоты УНЧ и поступает на измеритель частоты ИЧ с которого снимается напряжение U(Н), пропорциональное высоте полета.

Рис1. Упрощенная структурная схема частот­ного радиовысотомера

Рис2 Структурная схема, поясняющая принцип действия широкополосного частотного радиовысотомера.

Частотные радиовысотомеры в зависимости от ширины полосы пропуска­ния усилителя преобразованного сигнала разделяют на широкополосн. и уз­кополосные.

Широкополосный РВ (рис. 2.) имеет полосовой усилитель ПУ,

полоса про­пускания которого F_П.У. F_с, где F_с — ширина спектра преобразован­ного сигнала. Крайние частоты F_min и F_max полосы пропускания определяются диапазоном измеряемых высот. В амплитудном ограничителе АО преобразован­ный сигнал превращается в последовательность импульсов постоянной ампли­туды, которые подаются на счетчик импульсов СИ. Средняя частота следования этих импульсов равна при отсутствии помех среднеквадратической частоте сиг­нала. Счетчик вырабатывает напряжение, пропорциональное количеству посту­пивших на него импульсов, а инерционное звено ИЗ усредняет это напряжение. Обычно ограничитель вырабатывает импульсы при пересечении напряжением сигнала нулевого уровня. Поэтому счетчик измерителя частоты часто называют счетчиком числа переходов через нуль.

Узкополосные РВ широко применяют в качестве прецизионных измерите­лей высоты, в частности, в системах автоматического захода на посадку.

В узкополосных РВ полосу пропускания тракта обработки преобразован­ного сигнала выбирают близкой к ширине спектра преобразованного сигнала F_C и используют следящую систему, которая позволяет совмещать среднюю частоту преобразованного сигнала с частотой f₀ настройки тракта. Погрешности:

Первую группу погрешностей образуют методические, связанные со случайным характером принятого сигнала, изменением рассеивающих свойств земной поверхности в процессе полета, влиянием крена и тангажа ЛА, флуктуациями сигнала из-за процесса рассеяния ЭМ волн, шумами внешнего и внутреннего происхождения.

Вторая группа связана с динамическими ошибками. В радиовысотомерах они возникают из-за маневров ЛА: измерение высоты сильнопересеченного рельефа, использования РВ в системах управления самолета и других случаях. Так как измерительные устройства РВ имеют динамические характеристики соответствующего порядка, то при наличии вышеуказанных причин имеет место отставание в измерении высоты и возникает динамическая ошибка.

Третью группу составляют инструментальные (аппаратурные) погрешности, связанные с прохождением сигналов через антенно- фидерные, приемно-передающие и измерительные тракты РВ, а также ошибки из-за схемных конструктивных и технологических решений конкретных блоков РВ.