RU156987U1 - Бортовое оборудование радиотехнической системы встречи летательных аппаратов - Google Patents

Abstract

Устройство определения относительного пространственного положения летательного аппарата, состоящее из последовательно соединенных измерителя ρ дальности и Δφ отклонения от нулевого пеленга и устройства первичной обработки, последовательно соединенных передатчика и передающей антенны, левой и правой приемных антенн, подключенных к коммутатору, последовательно соединенному с приемником, устройством первичной обработки и измерителем ρ и Δφ, синхронизирующий вход которого подключен к выходу синхронизатора, второй выход которого подключен к управляемому входу коммутатора, при этом выходы измерителя ρ и Δφ по дальности до ретранслятора ρ и отклонения от нулевого пеленга Δφ подключены к соответствующим входам пилотажно-навигационного комплекса (ПНК), отличающееся тем, что дополнительно содержит вычислитель угла места и разности высот полета β (ΔН), формирователь задержки (τ) и схему ИЛИ, при этом выход устройства первичной обработки подключен к первому входу схемы ИЛИ и первому входу формирователя задержки (τ), выход которого подключен к второму входу схемы ИЛИ, выход которой подключен к входу передатчика, а второй вход формирователя задержки (τ) соединен с входом вычислителя β (ΔН) и подключен к высотомерному выходу ПНК, а второй вход вычислителя β (ΔН) подключен к входу измерителя ρ и Δφ, первый дальномерный выход которого подключен к третьему входу вычислителя β (ΔН), выход которого подключен к угломестному входу ПНК.

Description

Полезная модель относится к области радиотехники и предназначена для обеспечения межсамолетной навигации для встречи летательного аппарата (ЛА) с топливозаправщиком. Также система может быть использована для обеспечения привода в заданную точку и захода на посадку. Решение этих задач требует знания на борту ЛА относительного взаимного положения с топливозаправщиком или заданной точки привода ЛА.

Известна и широко эксплуатируется в авиации радиотехническая система ближней навигации. [Современные системы ближней радионавигации летательных аппаратов. Под ред. д.т.н. Пахолкова Г.А., М, Транспорт, 1986.]

Рассматриваемая радиотехническая система встречи двух ЛА для дозаправки топливом реализуется, как правило, в виде отдельного режима работы бортового оборудования радиотехнической системы ближней навигации в специальной комплектации. [Аппаратура обеспечивающая режим "Встречи", описание и работа. Руководство по технической эксплуатации самолета ИЛ-78. Раздел 62.11.50 с. 1-6 и раздел 62.11.60 с. 1-4.]

В режиме "Встреча" система обеспечивает измерение и индикацию значений дальности (ρ) до взаимодействующего самолета, определение стороны отклонения (Δφ) взаимодействующего самолета от равносигнального направления, совпадающего с продольной осью самолета. В этой системе положение самолета относительно топливозаправщика определяется только в горизонтальной плоскости и не предоставляет пилоту всей информации о взаимном пространственном положении ЛА, что затрудняет пилотирование ЛА в ручном режиме и, соответственно, автоматизацию процесса привода и встречи ЛА для дозаправки топливом в воздухе. Как правило, при ручном пилотировании пилоты обмениваются между собой информацией о текущей высоте полета, что перегружает экипаж и усложняет, и без того трудоемкий, процесс осуществления дозаправки.

Задача встречи двух ЛА в воздухе в виде измерения дальности между ЛА и определения отклонения от нулевого пеленга решается в специальных комплектациях бортового оборудования радиотехнической системы ближней навигации (РСБН) начиная с первого поколения РСБН-2СВ [Радионавигационная система РСБН-2СВ. Самолетное оборудование. Техническое описание ЕУ1.247.114ТО] и описана в [Радиотехнические системы; учеб. для студентов вузов. Под ред. Ю.М. Казаринова, М., Академия, 2008, 592 с]

Недостатком находящегося в эксплуатации бортового оборудования радиотехнической системы встречи двух ЛА для дозаправки топливом является отсутствие полной информации о взаимном пространственном положении двух ЛА, т.е. отсутствие информации о взаимной высоте (превышении) или информации об угле места, на котором находится топливозаправщик.

Работа бортового оборудования системы, выбранной за прототип, поясняется Приложениями 1, 2, 3, 4. В приложениях 1 и 2 представлена в общем виде структурная схема аппаратуры РСБН в режиме "Встреча". [Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2013. вып. 3 с. 72].

Аппаратура может работать в двух подрежимах режима "Встреча". На заправляемом ЛА (ЛА-1) она работает в подрежиме "Измерение", а на ЛА-топливозаправщике (ЛА-2) она работает в подрежиме "Ретрансляция". В подрежиме "Ретрансляция" схема синхронизации сигналов синхронизации не выдает и отключается, а коммутатор при этом превращается в сумматор ВЧ сигналов.

Работа аппаратуры в режиме "Встреча" может быть пояснена следующим образом (приложение 2). Запросные сигналы, сформированные измерителем ρ и Δφ 1 ЛА-1 в подрежиме "Измерение" поступают через устройство первичной обработки 2 на вход передатчика 3, излучаются через передающую антенну 4 и в виде радиочастотных сигналов поступают через приемные антенны 5, 6 и коммутатор 7 на вход приемника 8 ЛА-2, находящегося в подрежиме "Ретрансляция". Следует отметить, что синхронизатор 9 в режиме "Ретрансляция" не формирует сигналов переключения и соответственно коммутатор 7 превращается в сумматор радиочастотных сигналов, поступающих с приемных антенн 5 и 6, а суммарная диаграмма направленности (ДН) представлена в приложении 4. Принятые запросные сигналы с выхода приемника 8 поступает на вход устройства первичной обработки 2, в котором формируются ответные сигналы, которые с его выхода поступают на вход передатчика 3 и в виде радиочастотных сигналов излучаются через передающую антенну 4 ЛА-2 (топливозаправщика), который является ретранслятором запросных сигналов. На ЛА-1 ответные сигналы через приемные антенны 5 и 6, коммутатор 7 поступают на вход приемника 8 и через устройство первичной обработки 2 попадают на вход измерителя ρ и Δφ 1, где производится измерение временного интервала между моментом излучения запросного сигнала и моментом приема ответного сигнала. Измеренный временной интервал пропорционален дальности между ЛА-1 и ЛА-2. Значение дальности с выхода измерителя ρ и Δφ 1 поступает в пилотажно-навигационный комплекс (ПНК) для индикации взаимной дальности между ЛА.

Для определения отклонения от нулевого пеленга используются левая (АЛП) и правая (АЛП) приемные антенны с пересекающимися диаграммами направленности (приложение 3). Равносигнальная зона, образованная пересечением диаграмм направленности (ДН) совпадает с направлением продольной оси ЛА и соответствует направлению нулевого пеленга.

Принятые ответные сигналы от ретранслятора по каждой из пересекающихся ДН путем поочередного подключения левой 6 и правой 5 антенн коммутатором 7 поступают на вход приемника 8. Управление коммутатором 7 осуществляется синхронизатором 9, сигналы коммутации с которого поступают на управляемый вход коммутатора 7 и вход синхронизации измерителя ρ и Δφ 1. Принятые ответные сигналы, промоделированные по амплитуде через устройство первичной обработки 2, поступают на вход измерителя ρ и Δφ 1, где путем сравнения амплитуд ответных сигналов, поступающих от правой 5 и левой 6 приемных антенн определяется отклонение от нулевого пеленга. Параметром, характеризующим отклонение ЛА-1 от линии нулевого пеленга Δφ, является коэффициент разнослышимости:

где U₁ и U₂ - амплитуды ответных сигналов, принимаемых от левой 6 и правой 5 приемных антенн.

Значения КРС с выхода измерителя ρ и Δφ 1 поступают в ПНК для индикации отклонения ЛА-1 от нулевого пеленга на ЛА-2.

Рассмотренная система-прототип имеет существенный недостаток, т.к. информация о взаимной дальности и отклонении от нулевого пеленга не дает экипажу полного представления о взаимном пространственном положении ЛА.

Технической задачей предлагаемого устройства является обеспечение экипажа полной пространственной информацией о взаимном положении ЛА при дозаправке, а также для обеспечения привода в заданную точку и захода на посадку.

Поставленная задача достигается тем, что устройство определения относительного пространственного положения летательного аппарата, состоящее из последовательно соединенных измерителя ρ и Δφ и устройства первичной обработки, последовательно соединенных передатчика и передающей антенны, левой и правой приемных антенн, подключенных к коммутатору, последовательно соединенному с приемником, устройством первичной обработки и измерителем ρ и Δφ, синхронизирующий вход которого подключен к выходу синхронизатора, второй выход которого подключен к управляемому входу коммутатора, при этом выходы измерителя ρ и Δφ по дальности до ретранслятора (ρ) и отклонения от нулевого пеленга (Δφ) подключены к соответствующим входам пилотажно-навигационного комплекса (ПНК) дополнительно содержит вычислитель угла места и разности высот полета β (ΔН), формирователь задержки (τ_н) и схему ИЛИ, при этом выход устройства первичной обработки подключен к первому входу схемы ИЛИ и первому входу формирователя задержки (τ_н), выход которого подключен к второму входу схемы ИЛИ, выход которой подключен к входу передатчика, а второй вход формирователя задержки (τ_н) соединен с входом вычислителя β (ΔН) и подключен к высотомерному выходу ПНК, а второй вход вычислителя β (ΔН) подключен к входу измерителя ρ и Δφ, первый дальномерный выход которого подключен к третьему входу вычислителя β (ΔН), выход которого подключен к угломестному входу ПНК.

Решение этой задачи позволит обеспечить экипаж заправляемого ЛА информацией о местоположении топливозаправщика в трех координатах прямоугольной или полярной системы координат. Это позволит также решить дополнительную задачу привода в заданную точку, в том числе, обеспечения захода на посадку при наземном расположении ретранслятора.

Технический результат, достигаемый с помощью предлагаемой полезной модели, состоит в обеспечении возможности:

- определения на борту заправляемого ЛА относительно ретранслятора-топливозаправщика полного текущего пространственного местоположения в трехкоординатной прямоугольной или полярной системе координат;

- привода в заданную точку и захода на посадку при наземном расположении ретранслятора.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемой полезной модели, реализующая указанные возможности. На фиг. 1а представлена эквивалентная структурная схема предлагаемого устройства (фиг. 1), работающего в качестве измерителя на ЛА-1 и ретранслятора на ЛА-2. Жирным шрифтом и жирными линиями обозначены вновь вводимые блоки и связи. Общие элементы структурных схем прототипа и предлагаемой полезной модели имеют одинаковую нумерацию. На фиг. 2 показано использование наземного радиомаяка-ответчика в качестве приводного мобильного радиомаяка для обеспечения привода в заданную точку и захода на посадку.

Предлагаемая полезная модель поясняется с помощью прилагаемых фигур, где:

1 - измеритель ρ (дальность) и Δφ (отклонение от нулевого пеленга);

2 - устройство первичной обработки;

3 - передатчик;

4 - передающая антенна;

5, 6- левая и правая приемные антенны;

7 - коммутатор (в режиме "Измерение"), сумматор (в режиме "Ретрансляция");

8 - приемник;

9 - схема синхронизации;

10 - формирователь задержки (τ_н) - формирователь задержки (τ_н) ответного сигнала, пропорциональной высоте полета ЛА;

11 - схема ИЛИ - предназначенная для подключения к входу передатчика ответного сигнала дальности и задержанного на т_н ответного сигнала;

12 - вычислитель β (ΔН) - вычислитель угла места и разности высот полета.

Технический результат достигается тем, что в состав предлагаемой полезной модели дополнительно введены - вычислитель угла места и разности высот полета β (ΔН) 12, формирователь задержки излучаемого ответного сигнала 10 и схема ИЛИ 11. Информация о высоте полета Н поступает из ПНК на входы вычислителя β (ΔН) 12 и формирователя задержки (τ_н) ответного сигнала 10, пропорциональной высоте полета.

На ЛА-1 (измерителе) запросные сигналы с выхода измерителя ρ и Δφ 1 поступают через устройство первичной обработки 2 на вход передатчика 3, излучаются антенной 4 и принимаются антеннами 5 и 6 на ЛА-2 (ретрансляторе) через коммутатор (сумматор) 7 и приемник 8, поступают на устройство первичной обработки 2, с выхода которого ретранслированные ответные сигналы поступают на первый вход схемы ИЛИ 11 и на вход формирователя задержки (τ_н) 10 ответного сигнала, пропорциональной высоте полета, значение которой поступает из ПНК. Ответные сигналы (прямой и задержанный) с выхода схемы ИЛИ 11 поступают на вход передатчика 3 и через антенну 4 ретранслируются на ЛА-1 (измеритель), где они через приемные антенны 5 и 6, коммутатор 7 и приемник 8 поступают на вход устройства первичной обработки 2, с выхода которого они поступают на вход измерителя ρ и Δφ 1, в котором производится измерение ρ и Δφ выше описанным способом, а также ответные сигналы (прямой и задержанный на величину, пропорциональную высоте полета ретранслятора) поступают на вход вычислителя угла места и разности высот полета β (ΔН) 12, на второй вход которого из ПНК поступает значение высоты полета ЛА-1 (измерителя). В вычислителе производится определение высоты полета ретранслятора путем измерения временного интервала между двумя ответными сигналами и затем производится определение превышения как разности высот ΔН=Н₁-Н₂, а также вычисление угла места

. При этом измеренное значение ρ поступает с выхода измерителя ρ и Δφ 1 на вход ПНК и вход вычислителя β (ΔН) 12. Вычисленные значения β и ΔН с выхода вычислителя β и ΔН 12 поступают на вход ПНК.

Таким образом, на ПНК ЛА-1 поступает полная информация о взаимном пространственном положении ЛА-1 (измерителя) и ЛА-2 (ретранслятора).

Из вышесказанного следует, что предложенная совокупность признаков обладает свойствами, не проявляемыми отличительными признаками в известных объектах, и, следовательно, удовлетворяет критерию существенных отличий.

Из представленной структуры (фиг. 1) видно, что в состав устройства определения относительного пространственного положения летательного аппарата введены:

- 12 - вычислитель β (ΔН) - вычислитель угла места и разности высот полета;

-10 - формирователь задержки (τ_н) - формирователь задержки (τ_н) ответного сигнала, пропорциональной высоте полета ЛА;

- 11 - схема ИЛИ - предназначенная для подключения к входу передатчика ответного сигнала дальности и задержанного на τ_н ответного сигнала.

При таком построении предлагаемая полезная модель может работать также как прототип либо в режиме измерения ρ, Δφ и β (ΔН), либо в режиме ретрансляции ответных и задержанных на величину τ_н, пропорциональную высоте полета, ответных сигналов.

Таким образом, предлагаемая полезная модель обеспечивает возможность получения экипажем ЛА полной информации о взаимном пространственном положении заправляемого ЛА относительно топливозаправщика, что является несомненным преимуществом по отношению к оборудованию-прототипу.

Предложенная совокупность признаков в виде новых блоков и структурных связей обладает существенной новизной и неизвестна из современных источников информации.

На базе предлагаемого устройства в режиме "Ретрансляция" может быть реализовано создание наземного радиомаяка-ответчика.

Наземный радиомаяк-ответчик может быть использован в качестве приводного мобильного радиомаяка для обеспечения привода в заданную точку и захода на посадку, что проиллюстрировано на фиг. 2. Таким образом, предлагаемая полезная модель обеспечивает возможность получения экипажем ЛА полной информации о взаимном пространственном положении заправляемого ЛА относительно топливозаправщика.

Claims (1)

1. Устройство определения относительного пространственного положения летательного аппарата, состоящее из последовательно соединенных измерителя ρ дальности и Δφ отклонения от нулевого пеленга и устройства первичной обработки, последовательно соединенных передатчика и передающей антенны, левой и правой приемных антенн, подключенных к коммутатору, последовательно соединенному с приемником, устройством первичной обработки и измерителем ρ и Δφ, синхронизирующий вход которого подключен к выходу синхронизатора, второй выход которого подключен к управляемому входу коммутатора, при этом выходы измерителя ρ и Δφ по дальности до ретранслятора ρ и отклонения от нулевого пеленга Δφ подключены к соответствующим входам пилотажно-навигационного комплекса (ПНК), отличающееся тем, что дополнительно содержит вычислитель угла места и разности высот полета β (ΔН), формирователь задержки (τ_н) и схему ИЛИ, при этом выход устройства первичной обработки подключен к первому входу схемы ИЛИ и первому входу формирователя задержки (τ_н), выход которого подключен к второму входу схемы ИЛИ, выход которой подключен к входу передатчика, а второй вход формирователя задержки (τ_н) соединен с входом вычислителя β (ΔН) и подключен к высотомерному выходу ПНК, а второй вход вычислителя β (ΔН) подключен к входу измерителя ρ и Δφ, первый дальномерный выход которого подключен к третьему входу вычислителя β (ΔН), выход которого подключен к угломестному входу ПНК.

   

Images