RU2485537C2

RU2485537C2 - Способ посадки самолета по курсу или глиссаде на аэродром и устройства для его реализации, рлс определения знака отклонения цели от равносигнального направления

Info

Publication number: RU2485537C2
Application number: RU2011130242/07A
Authority: RU
Inventors: Виктор Леонидович Семенов
Original assignee: Виктор Леонидович Семенов
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2013-06-20

Abstract

Изобретения относятся к радиолокационной технике и могут быть использованы для построения систем посадки самолетов на аэродром. Достигаемый технический результат - повышение надежности посадки самолетов, который достигается за счет более быстрого и точного определения знака ошибки рассогласования между истинными и реальными значениями курса и глиссады на конечном этапе посадки самолета на аэродром. Устройство посадки самолета по курсу или глиссаде на аэродром содержит радиолокационную станцию определения отклонения цели от равносигнального направления (РЛС), излучающую непрерывный сигнал с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал), канал передачи информации с РЛС на самолет об отклонении самолета от курса или глиссады и самолетную переизлучающую РЛС. При этом летчик сажает самолет на аэродром, если к нему поступает информация о том, что на выходах обоих СВЧ смесителей РЛС разностные сигналы частотой …, 15Fдо, 11Fдо, 7Fдо, 3Fдо=3(2Vofo/С) - продукт перемножения излученных и отраженных от самолета или переизлученных самолетной РЛС НЛЧМ сигналов, начинают формироваться одновременно, где С - скорость света, fo - средняя частота НЛЧМ сигнала, выбираемая из условия: Do/Vo=fo/Fmdfm, Fm и dfm соответственно частота модуляции и девиация частоты НЛЧМ сигнала, Do и Vo - выбираемые известные величины расстояния и скорости. 5 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретения относятся к радиолокационной технике и могут быть использованы для построения систем посадки самолетов на аэродром.

Известно, что надежно посадить самолет на аэродром можно, если использовать курс - глиссадный радиолокатор, располагаемый вблизи взлетно-посадочной полосы (ВПП) аэродрома, узконаправленные диаграммы антенн которого сканируют: одна в вертикальной, а другая в горизонтальной плоскостях. При этом оператор на индикаторах радиолокатора отслеживает величины и знаки отклонения самолета от курса и глиссады и сообщает об этом летчику, который устраняет рассогласования, воздействуя на рули самолета.

Недостатком данного способа посадки самолета является сравнительно большое время, затрачиваемое на выявление и устранение ошибок рассогласования, складываемое из времени принятия решения оператором, времени передачи информации от оператора к летчику, времени принятия решения летчиком и т.п.

Известны [патент RU 2374597, F41H 11/02] способ и устройство формирования команды на пуск защитного боеприпаса, заключающийся в том, что импульс - команду на пуск защитного боеприпаса формируют только при совпадении во времени моментов выдачи команды на пуск защитного боеприпаса, устанавливаемых по началу возникновения и обнаружения на двух РЛС, разнесенных в пространстве, сигналов с частотой

Fдо=2Vofo/С,

где С - скорость света, Vo - радиальная скорость защитного боеприпаса,

fo - средняя частота излучаемого РЛС непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону.

При этом устройство формирования команды на пуск защитного боеприпаса, реализующее данный способ, выполнено на базе двух разнесенных в пространстве РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса, каждая из которых содержит пиемо-передающую антенну, вход которой, работающий на передачу, подключен к высокомощному выходу передатчика непрерывный сигнал с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал), а выход, работающий на прием, подключен к входу СВЧ смесителя, вторые входы которого подключены к маломощному выходу передатчика НЛЧМ сигнала, а выход, через последовательно соединенные фильтр разностных частот, низкочастотный (НЧ) смеситель, широкополосный фильтр, усилитель-ограничитель, узкополосный полосовой фильтр, амплитудный детектор, компаратор, формирователь импульса - к выходной шине и генератор опорных сигналов, выход которого подключен к второму входу НЧ смесителя.

Однако данное устройство имеет совершенно иное предназначение, не связанное с посадкой самолетов на аэродром.

Целью изобретения является повышение надежности посадки самолетов.

Поставленная цель достигается за счет более быстрого и точного определения знака ошибки рассогласования между истинными и реальными значениями курса или глиссады на конечном этапе посадки самолета на аэродром.

На фиг.1 и 2 приведены блок-схема РЛС определения знака отклонения цели от равносигнального направления (РЛС), устройств посадки самолета по курсу или глиссаде на аэродром и рисунки, поясняющие их работу.

Устройство посадки самолета по курсу и глиссаде на аэродром (фиг.1) включает самолет 1, самолетную переизлучающую РЛС 2, канал 3 передачи с РЛС на самолет информации, РЛС определения отклонения цели от равносигнального направления, содержащую по две(а): приемо-передающие антенны 4, сверхвысокочастотных (СВЧ) смесителя 6, фильтра 8 разностных частот (ФРЧ), низкочастотных (НЧ) смесителя 9, широкополосных фильтра 10, усилителя-ограничителя 11, узкополосных полосовых фильтра 12, амплитудных детектора 13, компаратора 14, формирователя 15 импульса, а также передатчик 5 непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал), блок 7 генератора опорных сигналов, срабатывающий по фронту фазовый детектор 17 с запоминанием знака, при этом входы пиемопередающих антенн 4, работающие на передачу, подключены к высокомощному выходу передатчика 5 НЛЧМ сигнала, а выходы, работающие на прием, подключены соответственно к входам первого и второго СВЧ смесителей 6, вторые входы которых подключены к маломощному выходу передатчика 5 НЛЧМ сигнала, а выходы, соответственно, через последовательно соединенные первые: ФРЧ 8, низкочастотный (НЧ) смеситель 9, широкополосный фильтр 10, усилитель-ограничитель 11, узкополосный полосовой фильтр 12, амплитудный детектор 13, компаратор 14, формирователь 15 импульса, и последовательно соединенные вторые: ФРЧ 8, НЧ смеситель 9, широкополосный фильтр 10, усилитель-ограничитель 11, узкополосный полосовой фильтр 12, амплитудный детектор 13, компаратор 14, формирователь 15 импульса, подключены к входам срабатывающего по фронту фазового детектора 17 с запоминанием знака, выходы которого подключены через выходные шины 18 к каналу 3 передачи с РЛС на самолет информации, выход блока 7 генератора опорных сигналов подключен к вторым входам НЧ смесителей 9, а вторые входы компараторов 14 подключены к шине опорного напряжения 16.

Причем при посадке самолета 1 по глиссаде приемопередающие антенны 4 устанавливают рядом с взлетно-посадочной полосой (ВПП) аэродрома в вертикальной плоскости на линии, перпендикулярной глиссаде (фиг.2, б), а при посадке самолета по курсу (фиг.2, а), приемопередающие антенны 4 устанавливают в середине начала ВПП в горизонтальной плоскости на линии, перпендикулярной курсу посадки самолета.

Проанализируем работу РЛС определения отклонения цели от равносигнального направления (далее РЛС) и устройств посадки самолета по курсу или глиссаде на аэродром.

Как и в известном устройстве формирования команды на пуск защитного боеприпаса, так и в РЛС определения отклонения цели от равносигнального направления, после перемножения в СВЧ смесителях 6 излученных и отраженных от самолета или переизлученных самолетной РЛС 2 НЛЧМ сигналов, на выходах СВЧ смесителей 6 будут формироваться разностные сигналы, частота которых зависит от расстояния между приемопередающими антеннами 4 РЛС и самолетом и от скорости посадки самолета. Причем как в известном устройстве, так и в предлагаемой РЛС, сигналы разностной частоты на выходах СВЧ смесителей 6 начнут формироваться одновременно, если самолет будет находиться на так называемом равносигнальном направлении, т.е. на равных удалениях от приемопередающих антенн 4 РЛС. Если же самолет отклонится от равносигнального направления, то сигналы разностной частоты на выходах СВЧ смесителей 6 начнут формироваться неодновременно, сначала на выходе того СВЧ смесителя 6, расстояние от которого до самолета будет короче.

Из сказанного можно заключить, что предлагаемая РЛС выгодно отличается от известного устройства, так как содержит всего один передатчик 5 НЛЧМ сигнала, определяющий в основном массогабаритные и особенно стоимостные характеристики систем. Однако принципиальным отличием предлагаемой РЛС от известного устройства является ее возможность формировать на выходах формирователей 15 импульсов - фактически выходах РЛС короткие импульсы в моменты формирования на выходах СВЧ смесителей 6 не одного, а последовательно во времени нескольких разностных сигналов, в частности сигналов частотой …, 15Fдо, 11Fдо, 7Fдо, 3Fдо. Это стало возможным после замены в известном устройстве генераторов непрерывной частоты на блок 7 генератора опорных сигналов, который может быть выполнен в виде набора генераторов непрерывных частот, выходы которых через аналоговый сумматор объединяются в один выход, на котором всегда будут существовать сигналы частотой …, 13Fдо, 5Fдо. Причем следует отметить, что на выходах СВЧ смесителей 6 РЛС сигналы разностных частот …, 15Fдо, 11Fдо, 7Fдо, 3Fдо будут формироваться в моменты пролета самолетом точек пространства, например глиссады, отстоящих от приемопередающих антенн 4 соответственно на удалениях … 90,36 м, 66,36 м. 42,36 м, 18,36 м, при выборе НЛЧМ сигнала с параметрами: Fm=50 кГц, dfm=50 мГц, fo=100 ГГц, выбранными из условия Do/Vo=fo/Fm dfm и Do=6 м и Vo=150 м/с, а также при скорости посадки самолета Vc=9 м/с и опорными сигналами … 1300 кГц, 500 кГц, поступающими на НЧ смесители 9 РЛС. То есть можно утверждать, что на самолет через канал 3 передачи с РЛС на самолет информации, информация с выходов срабатывающего по фронту фазового детектора 17 с запоминанием знака (см. У.Титце, К.Шенк. Полупроводниковая схемотехника, М., Мир, 1982 г., стр.494-495) будет поступать через каждые 24 м или через каждые 2,667 с, что значительно оперативнее чем, если бы это исполнялось оператором курс - глиссадной РЛС и надежнее из-за отсутствия человеческого фактора в принятии решения о наличии или отсутствии ошибок рассогласования при посадке самолета на ВПП аэродрома.

При больших габаритах самолета НЛЧМ сигнал может отражаться от любых его точек, расположенных на значительных расстояниях друг от друга, что может, очевидно, привести к неточностям определения знака рассогласования. В данном случае желательно установить на самолете самолетную переизлучающую РЛС 2, которая принятый только ее раскрывом антенны НЛЧМ сигнал, после усиления по мощности, будет переизлучать в сторону РЛС. При этом, очевидно, снизятся требования к обеспечению нужного отношения сигнал/шум на входе РЛС.

Схемы, содержащие последовательно соединенные НЧ смеситель 9, широкополосный фильтр 10, усилитель-ограничитель 11, узкополосный полосовой фильтр 12, амплитудный детектор 13, компаратор 14, формирователь 15 импульса, а также блок 7 генератора опорных сигналов и представляющие собой обнаружители сигналов узкополосного спектра частот (патент RU 2374597, F41H 11/02), отличаются от последних лишь тем, что в них используются общие источники: опорных сигналов для НЧ смесителей 9 и опорного напряжения для компараторов 14, что с экономической точки зрения также выгодно отличает предлагаемое решение от известного.

Claims

1. Способ посадки самолета по глиссаде на аэродром, заключающийся в радиолокационном облучении самолета из двух точек аэродрома непрерывным сигналом с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал) и формировании разностных сигналов на выходах двух сверхвысокочастотных (СВЧ) смесителей, отличающийся тем, что один и тот же НЛЧМ сигнал излучают из двух точек аэродрома приемопередающими антеннами радиолокационной станции (РЛС) определения отклонения цели от равносигнального направления, отстоящими от высокомощного выхода передатчика НЛЧМ сигнала РЛС на одинаковых расстояниях, а на выходах СВЧ смесителей РЛС, совмещенных с передатчиком НЛЧМ сигнала, формируют последовательно во времени разностные сигналы частотой …, 15Fдо, 11Fдо, 7Fдо, 3Fдо=3(2Vofo/С), отличающиеся, предыдущий от последующего, на 4Fдо,
где С - скорость света, м/с,
fo - средняя частота НЛЧМ сигнала, выбираемая из условия:
Do/Vo=fo/Fmdfm,
Fm и dfm соответственно частота модуляции и девиация частоты сигнала, Гц,
Do и Vo выбираемые известные величины расстояния и скорости, м и м/с, причем при посадке самолета по глиссаде приемопередающие антенны устанавливают рядом с взлетно-посадочной полосой (ВПП) аэродрома, в вертикальной плоскости, на линии перпендикулярной глиссаде, самолета, который летчик сажает на ВПП по информация о том, что на выходах обоих СВЧ смесителей разностные сигналы частотой …, 15Fдо, 11Fдо, 7Fдо, 3Fдо=3(2Vofo/С) начинают формироваться одновременно.

2. Способ посадки самолета по курсу на аэродром, заключающийся в радиолокационном облучении самолета из двух точек аэродрома непрерывным сигналом с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал) и формировании разностных сигналов на выходах двух сверхвысокочастотных (СВЧ) смесителей, отличающийся тем, что один и тот же НЛЧМ сигнал излучают из двух точек аэродрома приемопередающими антеннами радиолокационной станции (РЛС) определения отклонения цели от равносигнального направления, отстоящими от высокомощного выхода передатчика НЛЧМ сигнала РЛС на одинаковых расстояниях, а на выходах СВЧ смесителей РЛС, совмещенных с передатчиком НЛЧМ сигнала, формируют последовательно во времени разностные сигналы частотой …, 15Fдо, 11Fдо, 7Fдо, 3Fдо=3(2Vofo/С), отличающиеся, предыдущий от последующего, на 4Fдо,
где С - скорость света, м/с,
fo - средняя частота НЛЧМ сигнала, выбираемая из условия:
Do/Vo=fo/Fmdfm,
Fm и dfm соответственно частота модуляции и девиация частоты сигнала, Гц,
Do и Vo выбираемые известные величины расстояния и скорости, м и м/с, причем при посадке самолета по курсу приемопередающие антенны устанавливают в середине начала ВПП, в горизонтальной плоскости, на линии перпендикулярной курсу посадки самолета, самолета, который летчик сажает на ВПП по информация о том, что на выходах обоих СВЧ смесителей разностные сигналы частотой …, 15Fдо, 11Fдо, 7Fдо, 3Fдо=3(2Vofo/С) начинают формироваться одновременно.

3. Радиолокационная станция (РЛС) определения отклонения цели от равносигнального направления, содержащая по две(а): приемопередающие антенны, сверхвысокочастотных (СВЧ) смесителя, фильтра разностных частот (ФРЧ) и обнаружителя сигналов узкополосного спектра частот, а также передатчик непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал), отличающаяся тем, что входы приемопередающих антенн, работающие на передачу, подключены к высокомощному выходу передатчика НЛЧМ сигнала, а выходы, работающие на прием, подключены, соответственно, к входам первого и второго СВЧ смесителей, вторые входы которых подключены к маломощному выходу передатчика НЛЧМ сигнала, а выходы, соответственно, через последовательно соединенные первые: ФРЧ, низкочастотный (НЧ) смеситель, широкополосный фильтр, усилитель-ограничитель, узкополосный полосовой фильтр, амплитудный детектор, компаратор, формирователь импульса и последовательно соединенные вторые: ФРЧ, НЧ смеситель, широкополосный фильтр, усилитель-ограничитель, узкополосный полосовой фильтр, амплитудный детектор, компаратор, формирователь импульса, подключены к входам срабатывающего по фронту фазового детектора с запоминанием знака, выходы которого подключены к выходным шинам, а выход блока генератора опорных сигналов подключен к вторым входам НЧ смесителей.

4. Устройство посадки самолета по глиссаде на аэродром, содержащее радиолокационную станцию (РЛС), излучающую и принимающую непрерывные сигналы с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, отличающееся тем, что в нем используют РЛС определения отклонения цели от равносигнального направления, приемопередающие антенны которой устанавливают рядом с взлетно-посадочной полосой (ВПП) аэродрома, в вертикальной плоскости, на линии перпендикулярной глиссаде, а также канал передачи информации на самолет с РЛС определения отклонения цели от равносигнального направления об отклонении самолета от глиссады.

5. Устройство посадки самолета по курсу на аэродром, содержащее радиолокационную станцию (РЛС), излучающую и принимающую непрерывные сигналы с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, отличающееся тем, что в нем используют РЛС определения отклонения цели от равносигнального направления, приемопередающие антенны которой устанавливают в середине начала ВПП, в горизонтальной плоскости, на линии перпендикулярной курсу посадки самолета, а также канал передачи информации на самолет с РЛС определения отклонения цели от равносигнального направления об отклонении самолета от курса.

6. Устройство посадки самолета по глиссаде на аэродром по п.4, отличающееся тем, что в него дополнительно введена установленная на самолете радиолокационная станция, переизлучающая принимаемый со стороны аэродрома непрерывный сигнал с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону.

7. Устройство посадки самолета по курсу на аэродром по п.5, отличающееся тем, что в него дополнительно введена установленная на самолете радиолокационная станция, переизлучающая принимаемый со стороны аэродрома непрерывный сигнал с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону.