10. Учебно-материальное обеспечение занятия

Стенд АРК, электрифицированный планшет

6.1.1 Основные принципы и задачи радиопеленгования

Радиопеленгатором называется радиоприемное устройство с направленным приемом радиоволн, предназначенные для определения направления на источник излучения.

Радиопеленгаторы относятся к угломерным радионавигационным системам, позволяющим определить направление на источник радиоволн, т.е. производить пеленгование. Различают амплитудные, фазовые и импульсные радиопеленгаторы.

Наибольшее распространение нашли амплитудные самолетные радиопеленгаторы.

Направление на источник излучения определяется методами максимума, минимума, сравнения амплитуд.

Рисунок 1

При пеленговании по методу максимума используется одно-лепестковая диаграмма направленности. Направление на источник излучения определяется по максимуму принимаемого сигнала.

Достоинство – простота антенной системы. Недостаток – трудно создать узкую диаграмму направленности при необходимости обеспечить большую дальность, что приводит к малой крутизне изменения сигнала пи значительных отклонениях от направления на источник излучения.

При пеленговании по методу минимума используется двух лепестковая диаграмма направленности антенны. Пеленг при этом определяется по минимальному принимаемому сигналу от источника излучения.

Крутизна изменения сигнала здесь выше, но наличие шумов приводит к появлению зоны неопределенность, т.е. сигнал от источника излучения исчезнет в шумах раньше, чем диаграммы направленности своим минимумом будет направлено на источник излучения, одновременно в момент пеленга исчезает и сигнал.

Радиопеленгаторы, использующие метод сравнения сигналов, имеют двух лепестковую диаграмму направленности. Каждый лепесток имеет свою окраску. Например, промодулирован разными частотами, как в системе ПРМГ-4 из комплекта РСБН.

Направление на источник определяется в момент, когда сигналы от обоих лепестков равны (равносигнальная зона). Данный метод более точен, но сложен в техническом решении из-за сложности антенных систем, необходимых для получения двух лепестковых диаграмм направленности.

6.1.2 Назначение, комплект, ттд радиокомпасов Назначение радиопеленгаторов

Радиопеленгаторы широко используются в авиационной навигации. С помощью наземных радиопеленгаторов определяется направление на самолетную радиостанцию (пеленг), а с помощью самолетных радиопеленгаторов (радиокомпасов) – направление на наземную радиостанцию (курсовой угол радиостанции - КУР).

МПР = КУР + МК

Рисунок 2

МК (магнитный курс самолета) – это угол между продольной осью самолета и магнитным меридианом;

КУР – это угол между продольной осью самолета и направлением на радиостанцию;

МПР (магнитный пеленг радиостанции) – угол между линиями северного магнитного меридиана и направлением на ПРС, проходящим через центр самолета.

Зная МПР двух радиостанций, можно определить местонахождение самолета. Оно определяется на карте, на которой обозначены положения двух ПРС.

Рисунок 3

Рамочная антенна (рамка) является чувствительным элементом АРК. Ее ЭДС – управляющий сигнал АРК. Фаза этого сигнала зависит от направления на ПРС. Простейшая рамочная антенна – виток, расположенный в вертикальной плоскости. В АРК используют рамки из ферритового сердечника прямоугольной формы, на котором уложена обмотка. На самолете ее располагают над или под фюзеляжем в специальном углублении и закрывают радиопрозрачным обтекателем. ЭДС в ней наводится вертикально поляризованной радиоволной.

Как любая приемная антенна, рамка характеризуется действующей высотой, равной отношению амплитуды ЭДС на зажимах антенны к амплитуде напряженности электрического поля радиоволны:

h_д = Е_m / E_m h_др = 2  n S/

 – магнитная проницаемость сердечника;

n – число витков;

S – площадь витка;

 – длина волны принимающего радиосигнала.

Благодаря использованию ферритового сердечника с высокой магнитной проницаемостью удалось сконструировать малогабаритные рамочные антенны с достаточной действующей высотой, не ухудшающие аэродинамических качеств самолета.

Диаграмма направленности рамки в горизонтальной плоскости имеет форму восьмерки.

Рисунок 4

При приеме радиосигнала из двух направлений, перпендикулярных к плоскости витков  = 90 и 270, ЭДС рамки равна нулю. Эти направления называются направлениями нулевого приема. При приеме из направлений, совпадающих с плоскостью рамки,  = 0 и 180, ЭДС максимальна. В момент, когда рамка при вращении проходит через положение нулевого приема, фаза ее ЭДС изменяется на 180.

В целом e_h = – n_p dФ /dt, где Ф = _p H S_p sin cos₀t,

Ф – магнитный поток, пронизывающий контур рамки;

п_р – число витков рамки;

_р – магнитная проницаемость сердечника рамки;

H – амплитуда напряженности магнитного поля в центре рамочной антенны;

S_p – площадь рамочной антенны;

 - угол между нормалью к плоскости рамки и направлением на радиостанцию.

l₁ l₂ – путь, проходимый радиоволной до витков рамки, когда плоскость рамки перпендикулярна радиостанции l₁ = l₂, E₁ = E₂, Е_р = 0.

Рисунок 5

В АРК, кроме рамочной антенны, используется ненаправленная антенна. Амплитуда и фаза ее ЭДС не зависят о направления на ПРС. Эту ЭДС используют в качестве опорного сигнала ненаправленной и рамочной антенн. ЭДС сдвинуты по фазе на 90, поэтому перед суммированием ЭДС сигнала рамки необходимо повернуть на 90. Тогда результирующий сигнал будет равен:

Е_с = Е_на + Е_р = Е_а(1 + S_m cos) cos₀t,

т.к. Е_на = E_a cos₀t, Е_р = E_a S_m cos cos₀t,

E_a – амплитудное значение напряженности электрического поля, пеленг радиостанции в точке приема.

Рисунок 6

Когда E_p  0, то пройдя через приемник, узлы и каскады преобразования, оно воздействует на двигатель и вращает рамку, пока E_p не станет равной 0. Одновременно отрабатывает стрелка указателя курсового угла радиостанции, т.е. приведение рамки в положение нулевого приема является следящим. Но у рамки имеется два положения нулевого приема, отличающиеся на 180 (истинный нулевой прием – ИНП, ложный нулевой прием - ЛНП). Для исключения ошибки на 180 применено схемное решение. Поясним это с помощью рисунка при различном положении рамки относительно радиостанции и по ним убедимся, что ИНП является устойчивым, ЛНП – неустойчивым. Условно управляющую обмотку двигателя подключим непосредственно к выводам витка рамки. Тот провод витка, который ближе к станции, имеет ЭДС опережающую по фазе (+), противоположный – отстающую (–).

Вращение двигателя в случае «г» изменилось на противоположное, потому что ток течет не от первого вывода ко второму, а от второго к первому при не изменившемся подключении обмоток.

На самолетах истребительной авиации в настоящее время устанавливается радиокомпас АРК-19.