МП-70

21

1.Стандартный испытательный сигнал центрирования - сигнал, для которо-

го РГМ≤0,2% (≤ 0,002).

2.Стандартный сигнал отклонения - сигнал, для которого РГМ = 9,3%

(0,093).

3.Курсовой сектор - область углов влево и вправо от оси ВПП, ограниченная значениями РГМ=15,50.

Обычно курсовой сектор равен 4 ... 6 град (±2 ... 3 град). Удобно также ввести крутизну углового отклонения

				Sϕ =	курсовой сектор/2		(10)
					РГМ(=15,5%)
Примем	2	для расчётов курсовой сектор равным 4град,					тогда
Sϕ =				=12,90град / ед. РГМ = 0,225рад / ед, РГМ
	0,155
Если крутизна углового отклонения выражена в рад/ед.РГМ, то у порога
ВПП линейное отклонение самолёта от оси ВПП равно
L=[(длина ВПП)+(удаление маяка от конца ВПП)] Sϕ РГМ							(11)

4.3.3. Глиссадный канал ILS.

Глиссадный маяк ILS-G (Glide slope) формирует в пространстве поле излучения, одновременно модулированное двумя частотами - 90 Гц и 150 Гц.

На глиссаде глубина модуляции каждой из этих частот равна 40%.

Если самолёт отклоняется вниз от глиссады, то увеличивается глубина модуляции частотой 150 Гц и уменьшается глубина модуляции частотой 90 Гц, и наоборот. Принцип формирования глиссадного сигнала отклонения полностью совпадает с курсовым.

Информативным параметром сигнала глиссадного канала является ток отклонения εг:

εг = Sεг (m90 − m150 ) = Sεг РГМ

(12)

где Sεг = εг / РГМ - крутизна характеристики глиссадного приёмника.

Для глиссадного маяка ILS принято также использовать следующие поня-

тия:

1. Стандартный испытательный сигнал центрирования - сигнал с РГМ ≤

0,2% (≤ 0,002).

2.Стандартный сигнал отклонения - сигнал с РГМ = 0.092.

3.Глиссадный сектор - область углов вверх и вниз от глиссады, ограниченная значениями РГМ = 17,5%.

Размеры глиссадного сектора зависят от категории системы посадки и угла

наклона глиссады θ0.

Для оптимального угла наклона глиссады и 2-й и 3-й категории системы посадки сектор глиссады равен 1,1 ... 1,5 град (± 0,53 ... 0,75 град).

Удобно также ввести крутизну углового отклонения

22

	Sθ	=	глиссадный сектор/ 2	(13)
			РГМ(= 17,5%)

Примем для расчётов глиссадный сектор равным 1,3 град. Тогда

	Sθ =	0,65		= 3,71град / ед. РГМ = 0,065рад / ед. РГМ	(14)
		0,175

Если крутизна углового отклонения выражена в рад/ед.РГМ, то у порога ВПП линейное отклонение самолёта H от глиссады равно

H = (удаление маяка от порога ВПП) Sθ РГМ

(15)

4.4.Аппаратура "Курс МП-70"

4.4.1.Состав аппаратуры и выбор режима

Аппаратура "Курс МП-70" состоит из двух полукомплектов, каждый из которых может работать самостоятельно. Общими для полукомплектов являются две антенны (курсовая и глиссадная), селектор режимов, маркерный радиоприёмник, выпрямитель, блок встроенного контроля и индикатор углов.

В состав каждого полукомплекта входят: устройство навигационнопосадочное, пульт управления, селектор курса и командно-пилотажный прибор. Устройство навигационно-посадочное состоит из курсового и глиссадного приёмников, низкочастотного блока и блока посадки.

Включение каждого полукомплекта осуществляется тумблером на пульте управления полукомплектом.

Описание аппаратуры "Курс МП-70" приведено, например, в [3].

Курсовой приёмник предназначен для работы на одном из 200 каналов в диапазоне 108,00 ... 117,95 МГц (2,78 ... 2,54 м) с разносом между каналами 0,05 МГц. Из 200 каналов для VOR отведено 160 каналов, для курсовых маяков ILS-L - 40 каналов.

Глиссадный приёмник предназначен для работы на одном из 40 каналов в диапазоне 329,15 ... 335,00 МГц (0,91 ... 0,89 м) с разносом между каналами 0,15 МГц.

Частота курсового приёмника набирается на пульте управления с помощью двух ручек - единицы МГц и доли МГц. Набор частоты одного из каналов однозначно определяет режим работы - навигация или посадка.

Если на пульте управления установлена частота курсового маяка ILS-L, то это однозначно определяет частоту настройки глиссадного приёмника.

Пусть, например, на пульте управления 1 установлена частота 108,00 (частота VOR). В этом случае полукомплект 1 переходит в работу с маяком VOR, т.е. в режим навигации.

Если, например, на пульте управления 1 установлена частота 108,10 (частота курсового маяка ILS-L), то полукомплект переходит в режим посадки. Если при этом на селекторе режимов переключатель ILS - СП-50 находится в положении ILS, то глиссадный приёмник будет автоматически настроен на частоту 334,70 МГц.

23

4.4.2. Командно-пилотажный прибор

В составе командно-пилотажного прибора имеется нуль-индикатор с вертикальной и горизонтальной планками и два блинкера - азимутальный и глиссадный

(см. рис.5).

Азимутальный блинкер срабатывает (закрывается) при наличии устойчивого сигнала от маяков VOR или курсового ILS-L , а глиссадный - от ILS-G.

Вертикальная планка нуль-индикатора показывает отклонение от заданного курса полёта в режиме посадки или навигации, а горизонтальная планка - отклонение от плоскости глиссады при посадке.

Обратите внимание, что центр неподвижной шкалы соответствует продольной оси самолёта, подвижная вертикальная планка совпадает с плоскостью курса, задаваемой маяком ILS-L или VOR, а подвижная горизонтальная планка - с плоскостью глиссады, задаваемой маяком ILS-G. При посадке точка пересечения планок соответствует глиссаде. Если, например, при посадке вертикальная планка отклонилась вправо, а горизонтальная - вверх, то это означает, что самолёт находится по отношению к глиссаде слева внизу.

Для удобства выполнения лабораторной работы характерные точки на шкале нуль-индикатора обозначены на рис.5.

Аппаратура "Курс МП-70" рассчитана на использование нуль-индикатора с током полного отклонения 150 мкА. На стенде установлен нуль-индикатор с током полного отклонения 250 мкА, поэтому отклонение планок на нём составляет 60% от того значения, которое можно наблюдать на согласованном нульиндикаторе.

При выполнении отчёта следует полагать, что установлен нуль-индикатор на 150 мкА. Для такого индикатора зависимость положения планки от тока приведена на рис.5.

4.4.3. Функциональная схема "Курс МП-70" в режиме VOR.

Функциональная схема "Курс МП-70" в режиме VOR приведена на рис.6 (один полукомплект). Сигнал от маяка принимается курсовой антенной и далее поступает в приёмник. Приёмник выполнен по супергетеродинной схеме с двойным преобразованием частоты: первая промежуточная частота 18,5 МГц, вторая - 2,04

МГц. В качестве первого гетеродина используется синтезатор частоты. С помощью амплитудного детектора выделяется результирующая огибающая сигнала (см.рис.2в), которая содержит в себе информацию о сигналах "Опорная фаза" и "Переменная фаза". Сигнал "Опорной фазы" 30 Гц выделяется из огибающей с помощью последовательно включённых полосового фильтра, ограничителя и частотного детектора.

24

25

26

Результирующая огибающая (с выхода амплитудного детектора) и сигнал "Опорной фазы" (с выхода частотного детектора) подаются на два практически одинаковых по характеристикам канала: ручной (основной) и автоматический (контрольный).

Выходным прибором автоматического канала является вращающаяся шкала указателя азимута на передней панели навигационно-посадочного устройства (УНП). С помощью электромеханической передачи показания азимута транслируются на индикатор углов, где 1-му полукомплекту "Курс МП-70" соответствует стрелка с цифрой "1", а второму - с цифрой "2".

Выходным прибором ручного канала является нуль-индикатор команднопилотажного прибора. Ручной канал используется для полёта на маяк и от него (см. п. 4.4). Отклонение от направления на маяк сигнализируется в виде отклонения вертикальной планки нуль-индикатора.

Как в ручном, так и в автоматическом каналах "Переменная фаза" выделяется из результирующей огибающей с помощью ФНЧ, а сигнал "Опорная фаза" поступает в обоих каналах на фазовращатели.

Далее в каждом канале сигналы "Опорная фаза и "Переменная фаза" подаются на фазовый детектор. На его выходе уровень и полярность сигнала определяются разностью фаз сигналов "Опорная фаза" и "Переменная фаза".

После фазового детектора дальнейшее прохождение сигнала отличается в обоих каналах.

Вавтоматическом канале сигнал с выхода фазового детектора используется (после преобразования) для вращения двигателя следящей системы, причём полярность напряжения с выхода фазового детектора управляет направлением вращения. Двигатель вращает фазовращатель автоматического канала до тех пор, пока сигнал на выходе фазового детектора станет равным нулю.

Вручном канале сигнал с выхода фазового детектора отклоняет вертикальную планку нуль-индикатора. Чтобы сделать сигнал на выходе фазового детектора равным нулю, надо повернуть ось фазовращателя ручного канала на "Селекторе курса". Угол (в градусах) поворота оси фазовращателя ручного канала можно наблюдать на счётчике "Селектора курса".

Предположим, что следящая система автоматического канала отработала сигнал рассогласования, т.е. свела к нулю напряжение на выходе фазового де-

тектора, и при этом на индикаторе углов установилось значение азимута α, т.е. значение угла, на который следящая система повернула ось фазовращателя автоматического канала. Если на "Селекторе курса" на такой же угол α повернуть ось фазовращателя ручного канала, то напряжение на выходе детектора ручного канала будет равно нулю и вертикальная планка нуль-индикатора займёт центральное положение. Именно таким образом реализуется одна из важнейших функций VOR - полёт по трассе от одного маяка до другого (по ломаным линиям), причём по отношению к каждому маяку этот полёт складывается из полёта "на маяк" и полёта "от маяка".

Рассмотрим численный пример. Пусть самолёт находится в точке В (рис.1). Предположим, что после настройки приёмника на частоту маяка следящая система отработала (измерила) азимут 60 град. Для полёта "на маяк" уста

27

новим на "Селекторе курса" 60 град. Вертикальная планка нуль-индикатора займёт центральное положение.

Если подать напряжение отклонения с нуль-индикатора на автопилот, то полёт можно выполнять автоматически.

Для того, чтобы сигнализировать о моменте пролёта над маяком, существует схема "ОТ" - "НА", которая работает следующим образом. Напряжения "Опорной фазы" 30 Гц с выходов фазовращателей ручного и автоматического каналов суммируют векторно, с учётом сдвига фаз между ними. Если на "Селекторе курса" установлено то значение азимута, которое отработано следящей системой, то сигналы "Опорной фазы" синфазны и результирующее колебание имеет удвоенную амплитуду. Если значения на шкале азимута и"Селектора курса" отличаются на 180 град, то амплитуда результирующего колебания равна нулю. Это произойдёт, когда самолёт пролетел маяк и продолжает тем же курсом двигаться дальше, т.е. азимут становится равным 60+180=240 град для рассмотренного выше примера. В схеме "ОТ"-"НА" измеряется амплитуда результирующего колебания и по результатам измерения принимается одно из альтернативных решений - "ОТ" или "НА". Лампочка с соответствующим названием загорается на пульте управления.

Необходимо отметить следующее. Фазовые детекторы построены таким образом, что для получения на их выходе нулевого напряжения необходимо иметь сдвиг фаз 90 град или 270 град между подаваемыми на них сигналами "Опорная фаза" и "Переменная фаза". Поскольку в качестве фазовращателей в "Курс МП-70" используются СКВТ, то их необходимо предварительно повернуть на 90 град и этому положению присвоить значение "Азимут 0 град" в автоматическом канале и "0 град" на "Селекторе курса". Иными словами, если на вход аппаратуры подать сигнал, соответствующий азимуту 0 град, когда напряжения "Опорная фаза" и "Переменная фаза" имеют между собой нулевой сдвиг, то на входе фазовых детекторов сигнал "Опорная фаза" будет отставать от сигнала "Переменная фаза" на 90 град. Конечно, для ручного канала это справедливо, если для такого нулевого входного сигнала на "Селекторе курса" набрано нулевое значение угла.

В аппаратуре "КУРС МП-70" имеется схема самоконтроля, которая выдаёт сигнал готовности в виде загорания лампочки "Готов. курс", если принимаемый сигнал достаточен для обеспечения нормальной работоспособности и в его составе имеются сигналы "Опорная фаза" и "Переменная фаза".

4.4.4. Функциональная схема "Курс МП-70 в режиме ILS/

Каждый полукомплект аппаратуры "Курс МП-70" состоит из двух независимых и практически идентичных по принципу действия каналов - курсового и глиссадного. Различие между ними заключается в антенне и высокочастотных частях приёмника.

Функциональная схема одного из таких каналов изображена на рис.7. Каждый из таких каналов имеет, в свою очередь, два канала - основной и

контрольный. Нагрузкой основного канала является нуль-индикатор команднопилотажного прибора, нагрузкой контрольного - сопротивление нагрузки Rнагр..

28

29

С целью повышения надёжности посадки выходные сигналы обоих каналов сравниваются в схеме самоконтроля и сигнал готовности ("Готов. курс" или "Готов. глисс") выдаётся только в том случае, если сигналы на выходах каналов отличаются на малую величину (подробнее схема самоконтроля будет рассмотрена далее).

Сигнал от курсового (глиссадного) маяка поступает на курсовую (глиссадную) антенну и далее в курсовой (глиссадный) приёмник. Курсовой приёмник используется в режиме VOR и о нём упоминалось в предыдущем пункте. Глиссадный приёмник по принципу действия аналогичен курсовому.

С выхода амплитудного детектора курсового (глиссадного) приёмника огибающая сигнала поступает одновременно на полосовые фильтры 90 Гц и 150 Гц. Выделенная на выходе каждого фильтра низкая частота модуляции маяка поступает на двухполупериодные выпрямители. Нагрузка выпрямителей

90 Гц и 150 Гц является общей и по ней протекает разностный ток ε = I150-I90, пропорциональный РГМ (разность глубин модуляции).

Точка +σ имеет относительно точки -σ потенциал:

σ = I150 R1 + I90 R2

Поскольку величина токов I150 и I90 изменяется с изменением РГМ линейно, а R1=R2, то величина σ с изменением РГМ остаётся неизменной и используется в схеме самоконтроля. Изменение суммарного напряжения σ в режиме ILS свидетельствует об изменении уровней сигналов 90 Гц и 150 Гц независимо от того, чем эти изменения вызваны: качеством входного сигнала, неисправностями в цепях приёмного устройства, неудовлетворительной работой системы АРУ, неисправностями в канале усиления суммарного канала 90 Гц и 150 Гц, в фильтрах, детекторах и т.д.

Кроме того, для самоконтроля используются разностные токи основного и контрольного каналов.

Логика работы схемы самоконтроля отражена на рис.8. В схеме самоконтроля токи основного и контрольного каналов вычитаются один из другого и формируют модуль разности

∆ε = εосн − εконтр

Полученное значение ∆ε сравнивают с переменным порогом, который изменяется от 11 до 25 мкА. Предполагается, что при большом удалении от полосы допускаются большие отклонения от глиссады и большой порог. Если ∆ε не превышает порога, то выдаётся сигнал "да".

Суммарные напряжения основного σосн и контрольного σконтр каналов

суммируются и полученная сумма Σ = σосн + σконтр сравнивается с двумя поро-

гами - Umax и U min.

Если она находится в интервале между этими порогами и ∆ε меньше переменного порога, то выдаётся сигнал готовности.

30

4.5.Система посадки СП-50

Вглиссадном маяке СП-50 структура поля и положение ДН в пространстве аналогично глиссадному маяку ILS-G. Отличие состоит в том, что верхний лепесток в СП-50 промодулирован частотой 150 Гц, а нижний - 90 Гц (в ILS-G верхний - 90 Гц, а нижний - 150 Гц).

Курсовой маяк СП-50 создаёт поле, амплитудно-модулированное частотой 60 Гц с глубиной модуляции, зависящей от направления. Вдоль оси ВПП глубина модуляции равна нулю, при отклонении вправо или влево глубина модуляции возрастает. Кроме того, отклонению в разные стороны от оси ВПП соответствует изменение фазы огибающей 60 Гц на 180 град.

Для выделения знака огибающей в излучаемое колебание замешивается опорный сигнал 60 Гц с постоянной фазой. Для этого опорным сигналом модулируют по частоте поднесущую 10 кГц, а затем поднесущей модулируют по амплитуде несущее колебание.

Таким образом, курсовой сигнал системы СП-50 очень близок по своей структуре сигналу VOR, поэтому для его приёма используется канал VOR аппаратуры.