Радионавигация

РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ  СИСТЕМА БЛИЖНЕЙ  НАВИГАЦИИ РСБН-4Н

          Общие сведения

  Радиотехническая  система ближней навигации РСБН-4Н  разработана с учетом опыта, накопленного в процессе технической эксплуатации системы РСБН-2Н. В основу разработки системы РСБН-4Н был положен принцип преемственности, что позволило использовать бортовое оборудование типа РСБН-2С без его доработки. Особое внимание при разработке этой системы ближней навигации было уделено повышению надежности, уровня автоматизации и расширению тактических и технических возможностей системы. Для повышения надежности оборудования системы РСБН-4Н наряду с применением 100%-ного резервирования всех основных блоков большое внимание уделяется разработке высоконадежных схем и использованию современных методов конструирования  аппаратуры.

  Система РСБН-4 представляет собой комплекс наземных и бортовых устройств, предназначенный для определения текущих значений полярных координат самолета (азимут и наклонная дальность) на его борту, а также определения полярных координат самолетов, находящихся в зоне действия системы, на земле с помощью индикатора кругового обзора.

   Как известно, информация о текущих значениях азимута и дальности обрабатывается с помощью бортовых вычислительных устройств и используется для решения различных задач самолетовождения.

  Состав  оборудования и размещение на местности. Комплекс наземных средств системы РСБН-4 взаимодействует с бортовым оборудованием РСБН-2С или его модификациями.

В состав комплекта бортового оборудования системы РСБН-2С входят следующие основные блоки: самолетный запросчик дальности (СЗД); самолетный приемник азимута и дальности (СПАД-2); блок измерения азимута (БИА); блок дальности (БД); блок обработки счетно-решающего прибора (БОСРП); блок управления счетно-решающим прибором (БУСРП); прямопоказывающие приборы дальности и азимута пилота (ППДАП) и штурмана (ППДАШ); комбинированный пилотажный прибор (КППМ); датчик высоты (ДВ-47) и др.

  Комплектация  бортовой аппаратуры может быть различной  и производиться в зависимости от типа самолета. При этом ей присваивается определенный литер. От литера зависит комплектация приборами КППМ, блоками связи и антенно-фидерной системой.

  В состав наземных средств радиотехнической системы РСБН-4 (РСБН-4Н) входят: антенно-фидерная система; азимутально-дальномерный радиомаяк, смонтированный в кузове двухосного прицепа; контрольно-выносной пункт (КВП), установленный на некотором удалении от радиомаяка; источники электропитания; выносной индикатор кругового обзора (ВИКО) и пульт дистанционного управления, устанавливаемые на расстоянии до 30 км, например, на КДП.

   В аппаратном помещении (кузове) установлены  следующие группы оборудования: радиопередающие и радиоприемные устройства; импульсно-навигационная и контрольно-проверовочная аппаратура; индикатор кругового обзора (ИКО); аппаратура автоматической стабилизации скорости вращения азимутальной антенны; контрольно-измерительная аппаратура; аппаратура исполнительного пункта дистанционного управления и щит питания и вентиляции.

   Все основные блоки РСБН-4Н имеют 100%-ный резерв. Исключение составляют вспомогательная и нестандартная измерительная аппаратура, а также устройства, обладающие высокой надежностью (привод вращения антенны и блок питания электромагнитного усилителя антенны). В одиночном комплекте выполнены также антенно-фидерные устройства.

  Источником  электропитания радиомаяка является электростанция, в состав которой входят:

  для стационарных аэродромов, имеющих надежную сеть 380/220 В 50 Гц—2 комплекта преобразователей 218 СД и 1 комплект передвижной электростанции ЭСД-20М;

  для полевых аэродромов—1 комплект преобразователя 218СД и 2 комплекта ЭСД-20М.

  Питающим  напряжением для всего оборудования системы РСБН-4Н является переменное напряжение 220 В 400 Гц.

  Система РСБН-4Н выполняется только в мобильном (передвижном) варианте, поэтому вся основная аппаратура расположена в серийно выпускаемом кузове К66-У1Д, установленном на прицепе (на рис. 9.1 показан общий вид РСБН-4Н). Радиомаяк может транспортироваться грузовым автотранспортом, по железной дороге и воздушным транспортом.

  Конструкция крепления кузова к прицепу обеспечивает съем кузова, что бывает необходимо при транспортировке самолетом.

  Вся аппаратура, расположенная в кузове, смонтирована в блоках типовой конструкции  размером 270 X 380 X 490 мм, в которых элементы расположены по левую и правую стороны от центральной вертикальной рамы. Такое расположение обеспечивает свободный доступ к монтажу, позволяет' более эффективно использовать объем блоков и обеспечивает хорошую вентиляцию. Механизмы удержания и поворота блоков позволяют выдвинуть блок и повернуть   его  на   угол  около 90°.

  Элементной  базой электронных блоков системы  РСБН-4Н являются электровакуумные и полупроводниковые приборы повышенной надежности.

  Радиотехническая  система ближней навигации в зависимости от поставленных радионавигационных задач может устанавливаться как в районе аэродромов, так и на трассах полетов. В последнем случае радиомаяк должен устанавливаться с учетом нерабочей зоны над ним (±45°) и высоты полетов по данным трассам. Для этого рекомендуется  смещать радиомаяк от края воздушных коридоров или линии пути самолетов на величину двух нерабочих зон для конкретной высоты полетов.

   В любом варианте установки РСБН-4Н необходимо выполнять следующие требования к местности:

  1. Для установки радиомаяка необходимо выбирать сравнительно ровную площадку радиусом 500 м и углом наклона местности (повышение и понижение) не более 0,5° с возможностью подъезда и размещения автоприцепов и КВП.
  2. В радиусе 150 м от точки установки радиомаяка допускается наличие редких кустарников, небольших неровностей и строений (без металлических каркасов) высотой не более 1—1, 5 м.
  3. В радиусе 150—1000 м нежелательно наличие густой растительности и строений (леса, зданий и т. п.).
  4. Местные предметы (здания, лес, мачты, башни и т. п.) не должны быть видны из точки установки радиомаяка под углом более 0,5— 0,7°, так как угол закрытия более 0,25° уже может приводить к снижению дальности действия. Снятие углов закрытия производится с помощью теодолита, установленного на треноге в точке проекции оси вращающейся азимутальной антенны.
  5. Площадка для установки радиомаяка в радиусе 20 м не должна быть наклонной. Недопустимо расположение радиомаяка в котловине и на возвышенностях, так как это эквивалентно изменению высоты расположения антенн и приводит к появлению провалов в диаграммах направленности. Для увеличения дальности действия системы при обслуживании определенного района место для размещения радиомаяка желательно выбирать на местности, господствующей над данным районом по высоте (высокое плоскогорье, широкая возвышенность).
  6. Для устранения взаимных влияний рекомендуется место установки радиомаяка выбирать на расстоянии не менее 500 м от других радиотехнических средств.

  Существенное  влияние на качество работы радиомаяка (обеспечение максимальной дальности и точности в направлениях наибольшей интенсивности полетов) оказывает правильное размещение на местности его антенно-фидерных устройств (рис. 9.2).

  При расположении радиомаяка в районе аэродрома желательно устанавливать его на расстоянии не более 600 м от оси ВПП, на траверсе её середины. При этом необходимо учитывать ранее приведенные требования к местности.

  7. В результате предварительного осмотра площадки, намеченной для развертывания радиомаяка, определяются точка привязки радиомаяка (предполагаемая точка установки центра вращающейся азимутальной антенны), координаты этой точки, истинное северное направление на КВП, снимается также карта углов закрытия. Далее осуществляется разметка площадки, установка аппаратной машины и развертывание АФУ.

  Антенны дальномерного передатчика и  передатчика опорных сигналов (А1 и А2) устанавливаются на максимальном удалении от аппаратной машины, определяемой длиной ВЧ кабелей. При установке передающих антенн А1 и А2 следует учитывать то, что в направлениях от этих антенн на азимутальную антенну А5 образуются «затенения» этой антенны, что приводит к периодическим сбоям в работе радио-

  

маяка под малыми углами места в этих направлениях. Поэтому расстановка антенн должна производиться таким образом, чтобы указанные секторы «затенения» не совпадали с направлениями рабочих зон аэродрома или трассы.

  Антенна   КВП   А6   устанавливается  под углом  и истинному северному направлению,   кратным   10°, с точностью не хуже ± 30" и на удалении от антенны дальномерного передатчика А1, равном  130 ± 5  м.   При   установке антенны КВП следует учитывать воздействия на эту антенну других радиотехнических     средств,      поэтому необходимо,    чтобы раскрыв антенны   не  был  направлен в сторону радиосредств, создающих помехи.

  Запрещается устанавливать КВП в секторе 340—350°  градусов, а также в секторах ±20°  от направлений на передающие антенны  и ±30° от места установки агрегатов электропитания. Приемные антенны верхних и нижних углов A3 и А4 устанавливаются на кузове автомашины AM.

  Тактико-технические  данные. 1. Дальность действия радиомаяка зависит от высоты полета самолета и должна быть менее: 550 км при высоте Н = 36 000 м, 380 км при Н = 12 000 м, 250 км при Н = 5000 м, 195 км при Н = 3000 м и 50 км при Н = 250 м.

  1. «Воронка молчания» над радиомаяком расположена под углом более ±45° к горизонту и имеет радиус, зависящий от высоты полета. Так, при высоте 3000 м радиус составляет не более 3 км, при 6000 м радиус не более 6 км.
  2. Точность определения координат на «борту»: по азимуту ± 0,25°, по дальности ±200 м ±0,03% от расстояния.
  3. Точность определения координат на ИКО: по азимуту ±Г, по дальности ±2 км на масштабе 100 км и ± 6 км на масштабе 400 км.
  4. Диапазон частот наземных передающих и самолетных приемных устройств по радиолинии земля—борт: по азимутальному каналу 873,6—935,2  МГц,   по  дальномерному   каналу  939,6—1000,5  МГц.

Число частотных каналов — 88.

  1. Диапазон частот бортового передатчика СЗД и наземного приемного устройства 772—812,8 МГц. Число частотных каналов 22.
  2. Для повышения помехозащищенности, кроме частотного разделения, используется кодовое разделение соседних каналов.

Количество  кодовых каналов 4.

  1. Количество самолетов, обслуживаемых радиомаяком: по дальномерному каналу не менее 100, по азимутальному каналу не ограничено.
  2. Выносной индикатор кругового обзора связан с наземным радиомаяком с помощью радиоканала ретрансляции, в котором используются наземные импульсные передатчики.
  3. Опознавание самолетов, работающих с наземным радиомаяком, производится только по запросу с земли с помощью-связной радиостанции. Для ответа на запрос пилот должен вручную нажать кнопку «Опознавание», расположенную на приборной доске пилота, в результате чего СЗД дает повторную посылку сигнала индикации и на индикаторах ИКО и ВИКО сдваивается видео отметка от этого самолета.
  4. Мощность, потребляемая радиомаяком от трехфазной сети напряжением 220 В, частотой 400 Гц, не более 15 кВт.

   Структурная схема наземного оборудования.

     Упрощенная структурная схема РСБН-4Н приведена на рис. . Как отмечалось выше, основные блоки системы имеют 100%-ный 'резерв, поэтому рассмотрим взаимодействие наземного оборудования одного из комплектов, например, первого.

  Для измерения азимута на борту самолета по радиолинии земля — борт необходимо передать азимутальный сигнал и серии опорных импульсов «35» и «36». Азимутальный сигнал излучается вращающейся азимутальной антенной A3, связанной с непрерывным каналом азимутально-опорного передатчика, входящего в РПДУ 1к. Опорные импульсы «35» и «36» вырабатываются датчиками сигналов ДС, связанными с вращающейся азимутальной антенной. Далее они формируются и кодируются в шифраторе опорных сигналов в блоке азимутального канала, входящего в комплекс блоков импульсно-навигационной аппаратуры (ИНА 1к). В ИНА 1к кроме шифратора опорных сигналов входят шифратор дальномерного канала, шифратор импульсов «180» и шифратор ретрансляции (кодирование ответных импульсов индикации для ВИКО), а также дешифратор радиоприемных устройств РПУ. Кодированные импульсы «35» и «36» модулируют импульсный канал азимутально-опорного передатчика РПДУ 1к и излучаются ненаправленной передающей антенной опорных сигналов А2.

  При измерении дальности на «борту» кодированные запросные сигналы дальности ЗД принимаются приемными антеннами верхних и нижних углов А5, А6, проходят два отдельных приемника, входящих в состав РПУ и складываются на входе дешифратора, входящего в ИНА 1к. Две приемные антенны и двухканальное РПУ необходимы для создания непрерывной зоны обзора в вертикальной плоскости. Декодированные импульсы запроса дальности кодируются ответным 
 
 
 
 
 

П1—ПЗ  — анте  
 
 
 

кодом в шифраторе дальномерного  канала ИНА 1к (импульсы ответа дальности ОД), модулируют дальномерный передатчик, входящий в РПДУ 1к и излучаются ненаправленной передающей антенной А1 ответчика дальномера.

  Для определения полярных координат  самолетов, находящихся в зоне действия системы, все самолеты последовательно облучаются диаграммой направленности вращающейся азимутальной антенны A3. Кроме того, на «борт» передается непрерывная серия двухградусных импульсов («180»), являющихся сигналами запроса индикации (ЗИ). Импульсы «180» вырабатываются датчиком ДС, формируются и кодируются шифратором индикаторных сигналов ИНА 1к, модулируют дальномерный передатчик, входящий в РПДУ 1к и излучаются антенной А!. В момент облучения самолета азимутальным сигналом на его борту формируется ответный импульс индикации, который кодируется ответным кодом индикации и излучается СЗД. Ответные импульсы индикации ОИ принимаются приемными антеннами А5, А6, проходят РПУ, декодируются дешифратором ИНА 1к и поступают на ИКО.

  Для запуска развертки ИКО на него подаются также импульсы «180». Для отображения воздушной обстановки на экране ВИКО импульсы ОИ кодируются кодом ретрансляции в шифраторе ретрансляции ИНА 1к, модулируют дальномерный передатчик и излучаются антенной А1. Приемная антенна А7 и приемник ПРМ ВИКО принимают эту информацию. После декодирования дешифратором ДШИ импульсы поступают на индикатор ВИКО, Для формирования радиально-круговой развертки ВИКО, синхронной с вращением азимутальной антенны, и ее синхронизации ВИКО принимает также импульсы «35», «36» и «180».

   Контрольно-проверочная аппаратура предназначена для контроля правильности установки и ручной регулировки начала отсчета азимута (нуля азимута) и автоматической регулировки задержки в дальномерном канале (нуля дальности), а также выдачи сигналов аварии и ухудшения параметров. В состав контрольно-проверочной аппаратуры входят КВП и блоки контроля азимута БКА 1к и дальности БКД 1к, а также блок установки азимута БУА.

   Контроль  нуля азимута производится путем  контроля правильности установки каретки с датчиками в колонне антенны A3, т. е. путем контроля совпадения в блоке БКА 1к азимутального импульса, соответствующего середине «провала» двойного колокообразного импульса, и одного из импульсов «36». Антенна КВП А4 принимает сигналы, излучаемые антеннами A J — A3. Далее они проходят двухканальное выносное приемное устройство ВПУ 1к. Азимутальный сигнал поступает в БКА 1к, а все импульсные сигналы — в БКД 1к. В случае неправильного положения каретки с датчиками ее положение может корректироваться с помощью сельсинной передачи с БУА.

  Контроль  нуля дальности осуществляется путем  контроля величины задержки в дальномерном канале. Величина задержки дальномерного канала непрерывно сравнивается с эталонной задержкой в блоке БКД 1к. В случае рассогласования задержек в блок шифратора дальномерного канала ИНА 1к поступает ток регулирования, который является током подмагничивания линии переменной задержки дальномерного канала. Для контроля задержки дальномерного канала в блоке БКД 1к вырабатываются импульсы, задающие временной интервал. Эти, так называемые запрос-контрольные импульсы ЗК, кодируются в блоке БКД 1к и поступают на вход дешифратора ИНА 1к. Декодированные и вновь кодированные в блоке шифратора дальномерного канала ИНА 1к запрос-контрольные импульсы поступают в блок БКД 1к по пути: дальномерный передатчик, антенна Л/, антенна А4, делитель мощности ДМ, ВПУ 1к, БКД 1к. Сигналы аварии или ухудшения параметров с блоков БКА 1к и БКД 1к поступают на блоки автоматики азимутального (БАА) и дальномерного (БАД) каналов или на блок исполнительного пункта БИП, куда поступают также сигналы контроля мощности с линеек непрерывного допускового контроля передатчиков ЛНДК-

  Управление  системой осуществляется с блока  дистанционного управления БДУ, на котором также осуществляется сигнализация технического состояния основных устройств системы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Передатчик  опорных сигналов

  Опорный сигнал излучается ненаправленной антенной АРМ и содержит две последовательности импульсов, которые по числу импульсов, приходящихся на один оборот ДН – 1, называют опорными сигналами 35 и 36. Разность частот следования этих импульсов. В Момент импульсы обеих последовательностей совпадают, что используют для формирования северного сигнала СС. Импульсы 36 следуют через каждые десять градусов оборота ДН – 1.Азимутально-опорный передатчик представляет собой комбинированный двухканальный передатчик. Канал непрерывного излучения нагружен на азимутальную вращающуюся антенну (передача азимутального сигнала), импульсный канал связан с ненаправленной антенной опорных сигналов (передача импульсов «35» и «36»). Частота следования импульсов «35» составляет 58,33 Гц, импульсов «36» — 60 Гц.

  Азимутально-опорный  передатчик имеет следующие технические  данные:

  Диапазон  частот обоих  каналов  873,6-f-935,2 Мгц

  Мощность  непрерывного канала        Не менее 80 Вт

  Мощность  импульсного канала  Не менее 30 кВт

  Длительность  импульса  5,5±0,5 мкс

  Загрузка  импульсного канала передатчика  постоянная     240 имп/с

  Потребляемая  мощность , 2,1 кВт 
 

Структурная схема азимутально-опорного передатчика приведена на рисунке

 Образование  частотных каналов происходит  как и в дальномерном передатчике.  Также имеются две группы кварцев  Кв1 и Кв2. Задающий генератор ЗГ1 имеет группу из 9 кварцев, обозначенных АА, АБ, ..., АК. Задающий генератор ЗГ2 имеет группу из 10 кварцев, обозначенных А1, А2, ..., А10. Высокочастотные колебания разностной частоты после смесителя СМ усиливаются усилителем  У1,  затем частота  их удваивается удвоителем частоты УЧ1, имеющим два выхода. Каскады УЧ2, У2, У 43, УЧ4 и У Ml составляют канал непрерывного излучения, а каскады УЧ5, УЗ, УЧ6, УЧ7   и   УМ2 — импульсный канал,   в котором осуществляется импульсная  модуляция высокочастотных колебаний сигналами, поступающими с блока модулятора БМ.

Непрерывные высокочастотные колебания с выхода усилителя мощности У Ml через антенный переключатель Ш и направленный ответвитель. Н01 поступают на вращающуюся азимутальную антенну и измеритель непрерывной мощности ИПМ-Н: Линейка непрерывного допускового контроля ЛНДК осуществляет допусковый контроль по мощности и выдает сигналы о нормальном и аварийном значениях мощности на блок автоматики БАА. Радиоимпульсы «35» и «36» через П2 и Н02 поступают в антенну опорных сигналов, измеритель проходной импульсной мощности ИПМ-И, -в также через линейку ЛНДК2 подаются в блок автоматики БАА. Принципиальные схемы азимутально-опорного и дальномерного передатчиков  весьма  похожи.

Конструктивно азимутально-опорный передатчик выполнен в виде трех двухканальных блоков: возбудителя умножителей частоты и генератора  
 
 
 
 
 

   

 
 
 

                    Структурная схема РСБН-4Н с учетом резервирования основных блоков 

 

  Функциональная  электрическая схема  опорного передатчика  сигналов. 
 
 

Радионавигация