Вертолетный радиотехнический комплекс для обнаружения "черного ящика" с сигнализацией самолета, потерпевшего катастрофу
HELICOPTER RADIOTECHNICAL COMPLEX FOR DETECTING "BLACK BOX" WITH ALARM OF CRASHED AIRPLANE

Предлагаемый вертолетный радиотехнический комплекс относится к области авиации и может быть использован для поиска, обнаружения и определения местоположения "черного ящика" с сигнализацией самолета, потерпевшего катастрофу.
Во время катастрофы вместе с самолетом падает на землю и "черный ящик" и при ударе о землю у него выходят из строя составные части, которые затем с большим трудом восстанавливаются. А если катастрофа самолета произошла над морем, тогда "черный ящик" вместе с самолетом падает в море, который без соответствующей сигнализации в нем невозможно отыскать в глубинах моря.
Такое произошло при крушении самолета А-330 над морем. Поиск "черного ящика" осуществлялся на ощупь, так как он не издавал никаких сигналов для поиска. И по этой причине поиск не увенчался успехом.
Аналогичная негативная ситуация возникает и при катастрофе самолета в горах и в труднодоступных местах.
Известны вертолетные радиотехнические комплексы (патент РФ №№2.150.178, 2.275.746, 2.321.177, 2.419.991, 2.465.733; патенты США №№3.806.926, 3.891.989, 3.896.439, 4.328.496, 5.841.872, 7.318.368; патент Великобритании №2.180.728; патенты Германии №№2.538.014, 3.346.155; патент Франции №2.447.041 и другие).
Из известных систем и устройств наиболее близкой к предлагаемому является "Станция радиотехнического контроля" (патент РФ №2.465.733, Н04K 3/00, 2011), которая и выбрана в качестве прототипа.
Технической задачей изобретения является повышение оперативности и достоверности обнаружения самолета, потерпевшего катастрофу, путем использования двух дополнительных пеленгаторных каналов и "черного ящика" с сигнализацией.
Поставленная задача решается тем, что вертолетный радиотехнический комплекс для обнаружения "черного ящика" с сигнализацией самолета, потерпевшего катастрофу, содержащий, в соответствии с ближайшим аналогом, последовательно включенные антенное устройство, приемник, анализатор параметров принимаемого сигнала, устройство запоминания и обработки полученной информации, второй вход которого через пеленгаторное устройство соединен с выходом антенного устройства, и телеметрическое устройство, выход которого является выходом комплекса, при этом приемник выполнен в виде последовательно включенных приемной антенны, первого смесителя, второй вход которого через первый гетеродин соединен с выходом блока перестройки, усилителя первой промежуточной частоты, обнаружителя, второй вход которого соединен с его выходом через первую линию задержки, ключа, второй вход которого соединен с выходом первой промежуточной частоты, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, и усилителя второй промежуточной частоты, выход которого является выходом приемника, управляющий вход блока перестройки соединен с выходом обнаружителя, который выполнен в виде последовательно подключенных к выходу усилителя первой промежуточной частоты третьей линии задержки, четвертого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя первой промежуточной частоты, первого фильтра нижних частот, первого квадратора, сумматора и порогового блока, второй вход которого через первую линию задержки соединен с его выходом, а выход подключен к управляющему входу блока перестройки и к первому входу ключа, последовательно подключенных к выходу усилителя первой промежуточной частоты первого фазовращателя на 90°, пятого перемножителя, второй вход которого через второй фазовращатель на 90° соединен с выходом третьей линии задержки, второго фильтра нижних частот и второго квадратора, выход которого соединен с вторым входом сумматора, пеленгаторное устройство выполнено в виде двух пеленгаторных каналов, каждый из которых состоит из последовательно включенных приемной антенны, смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, и узкополосного фильтра, к выходу первого узкополосного фильтра последовательно подключены третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, третий узкополосный фильтр и первый фазометр, к выходу второго узкополосного фильтра последовательно подключены вторая линия задержки, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, и второй фазометр, вторые входы фазометров соединены с выходом опорного генератора, а выходы подключены к устройству запоминания и обработки полученной информации, антенное устройство содержит три приемные антенны, приемная антенна приемника размещена над втулкой винта вертолета, приемные антенны пеленгаторного устройства размещены на концах первой и второй лопастей несущего винта вертолета, двигатель кинематически связан с винтом вертолета и опорным генератором, отличается от ближайшего аналога тем, что он снабжен двумя дополнительными пеленгаторными каналами и "черным ящиком" с сигнализацией, причем каждый из дополнительных пеленгаторных каналов состоит из последовательно включенных приемной антенны, смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, и узкополосного фильтра, к выходу четвертого узкополосного фильтра последовательно подключены шестой перемножитель, второй вход которого соединен с выходом пятого узкополосного фильтра, шестой узкополосный фильтр и третий фазометр, к выходу пятого узкополосного фильтра последовательно подключены четвертая линия задержки, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом пятого узкополосного фильтра, и четвертый фазометр, вторые входы третьего и четвертого фазометров соединены с выходом опорного генератора, а выходы подключены к устройству запоминания и обработки полученной информации, приемные антенны дополнительных пеленгаторных каналов размещены на концах третьей и четвертой лопастях несущего винта, "черный ящик" с сигнализацией, который в случае катастрофы самолета выбрасывается с парашютом из отсека и приземляется или приводняется на морской поверхности, излучая при этом электромагнитные волны и звуковые сигналы, помещен в отсеке хвостовой части самолета и выбрасывается автоматически, при этом во время раскрытия парашюта открывается кран и через патрубки воздухопровода из камеры сжатый воздух поступает в резиновую камеру, которая надувается и превращается в амортизатор-подушку, излучаемые "черным ящиком" электромагнитные волны и звуковые сигналы также излучаются на глубине, "черный ящик" содержит последовательно включенные дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, смеситель, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, усилитель промежуточной частоты, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, узкополосный фильтр, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, фильтр нижних частот, вычислительный блок, блок формирования модулирующего кода, линии задержки, сумматор, второй вход которого соединен с выходом генератора псевдослучайной последовательности, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра, и усилитель мощности, выход которого соединен с вторым входом дуплексера.
Геометрическая схема расположения приемных антенн на вертолете изображена на фиг. 1. Структурная схема "черного ящика" с сигнализацией представлена на фиг. 2. Временные диаграммы, поясняющие работу "черного ящика", с сигнализацией, изображены на фиг. 3. Структурная схема бортовой аппаратуры вертолета представлена на фиг. 4.
"Черный ящик" с сигнализацией 47 содержит последовательно включенные дуплексер 50, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 49, смеситель 52, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 51, усилитель 53 промежуточной частоты, второй перемножитель 56, второй вход которого соединен с выходом фильтра 58 нижних частот, узкополосный фильтр 52, первый перемножитель 55, второй вход которого соединен с выходом усилителя 53 промежуточной частоты, фильтр 58 нижних частот, вычислительный блок 59, блок 60 формирования модулирующего кода, линия 61 задержки, сумматор 63, второй вход которого соединен с выходом генератора 62 псевдослучайной последовательности (ПСП), фазовый манипулятор 64, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра 57, и усилитель 65 мощности, выход которого соединен с вторым входом дуплексера 56.
Перемножители 55 и 56, узкополосный фильтр 52 и фильтр 58 нижних частот образуют демодулятор 54 ФМН сигналов.
Смеситель 52, гетеродин 51, усилитель 53 промежуточной частоты и демодулятор 54 ФМН сигналов образуют приемник 48 GPS-сигналов.
Бортовая аппаратура вертолета содержит последовательно включенные антенное устройство 1, приемник 2, анализатор 4 параметров принимаемого сигнала, устройство 5 запоминания и обработки полученной информации, второй вход которого через пеленгаторное устройство 3 соединен с выходом антенного устройства 1, и телеметрическое устройство 6, выход которого является выходом комплекса.
Приемник 2 содержит последовательно включенные приемную антенну 7, первый смеситель 12, второй вход которого через первый гетеродин 11 соединен с выходом блока 10 перестройки, усилитель 17 промежуточной частоты, обнаружитель 20, второй вход которого через первую линию 21 задержки соединен с его выходом, ключ 22, второй вход которого соединен с выходом усилителя 17 промежуточной частоты, второй смеситель 24, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 23, и усилитель 25 второй промежуточной частоты, выход которого является выходом приемника 2 и подключен к входу анализатора 4 параметров принимаемого сигнала.
При этом обнаружитель 20 выполнен в виде последовательно подключенных к выходу усилителя 17 первой промежуточной частоты третьей линии задержки 37, четвертого перемножителя 38, второй вход которого соединен с выходом усилителя 17 первой промежуточной частоты, первого фильтра 41 нижних частот, первого квадратора 43, сумматора 45 и порогового блока 46, второй вход которого соединен через первую линию задержки 21 с его выходом, а выход подключен к управляющему входу блока 10 перестройки и к первому входу ключа 22, последовательно подключенных к выходу усилителя 17 первой промежуточной частоты первого фазовращателя 36 на 90°, пятого перемножителя 40, второй вход которого через второй фазовращатель 36 на 90° соединен с выходом третьей линии задержки 37, второго фильтра 42 нижних частот и второго квадратора 44, выход которого соединен с вторым входом сумматора 45.
Пеленгаторное устройство 3 содержит четыре пеленгаторных канала, каждый из которых содержит последовательно включенные приемную антенну 8 (9, 66, 67), смеситель 13 (14, 68, 69), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 1, усилитель 18 (19, 70, 71) первой промежуточной частоты, перемножитель 26 (27, 72, 73), второй вход которого соединен с выходом усилителя 25 второй промежуточной частоты, и узкополосный фильтр 28 (29, 74, 75). При этом к выходу первого узкополосного фильтра 28 последовательно подключены третий перемножитель 30, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра 29, третий узкополосный фильтр 32 и первый фазометр 34, к выходу второго узкополосного фильтра 29 последовательно подключены вторая линия задержки 31, первый фазовый детектор 33, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра 29, и второй фазометр 35. К выходу четвертого узкополосного фильтра 74 последовательно подключены шестой перемножитель 76, второй вход которого соединен с выходом пятого узкополосного 75 фильтра, шестой узкополосный фильтр 78 и третий фазометр 80. К выходу пятого узкополосного фильтра 75 последовательно подключены четвертая линия задержки 77, второй фазовый детектор 79, второй вход которого соединен с выходом пятого узкополосного фильтра 75, и четвертый фазометр 81. Вторые входы фазометров 34, 35, 80 и 81 соединены с выходом опорного генератора 16, а выходы подключены к устройству 5 запоминания и обработки полученной информации.
Антенное устройство 1 содержит пять приемных антенн 7-9, 66 и 67, приемная антенна 7 приемника 2 размещена над втулкой винта вертолета, приемные антенны 8 и 9, 66 и 67 пеленгаторного устройства 3 размещены на концах лопастей несущего винта вертолета (фиг. 1). Двигатель 15 кинематически связан с винтом вертолета и опорным генератором 16.
Вертолетный радиотехнический комплекс для обнаружения "черного ящика" с сигнализацией самолета, потерпевшего катастрофу, работает следующим образом.
При катастрофе самолета из его отсека, находящегося в хвостовой части, выбрасывается "черный ящик" с сигнализацией, с парашютом. Когда "черный ящик" достигает определенной высоты от земли или от поверхности моря, парашют автоматически раскрывается и включается приемник 47 GPS-сигналов, а также наполняется резиновая камера сжатым воздухом. Камера надувается и превращается в амортизатор-подушку при приземлении "черного ящика" на землю, а при приводнении его на море резиновая камера послужит как поплавок для "черного ящика" и будет удерживать его на плаву. Парашют и резиновая камера не показаны на чертежах.
Когда "черный ящик" выбрасывается из отсека самолета, то включается его электропитание и принимается сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМН), излучаемый спутником системы GPS
1
1
1
K1
1
1
U(t)=Vcos[ωt+ϕ(t)+ϕ], 0≤t≤T,
1
1
1
1
где V, ω, ϕ, T - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала;
K1
K1
э
э
ϕ(t) {0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t) (фиг 3.а), причем ϕ(t)=const при kτ<t<(k+1)τ и может изменяться скачком при t=kτ, т.е. на границах между элементарными посылками (k=1, 2, …, N-1);
э
1
1
э
τ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью T (T=N⋅τ, для системы GPS N=(023)), который с выхода антенны 49 через дуплексер 50 поступает на вход смесителя 52, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 51.
Г
Г
Г
Г
U (t)=V⋅cos(ωt+ϕ).
На выходе смесителя 52 образуется напряжение комбинационных частот. Усилителем 53 выделяется напряжение промежуточной частоты (фиг. 3.б)
пр
пр
пр
К1
пр
1
U(t)=V⋅cos[ωt+ϕ(t)+ϕ], 0≤t≤T,
где ;
пр
1
Г
ω=ω-ω - промежуточная (разностная) частота;
пр
1
Г
ϕ=ϕ-ϕ,
которое поступает на первые входы перемножителей 55 и 56. На второй вход первого перемножителя 55 подается опорное напряжение с выхода узкополосного фильтра 57 (фиг. 3.в)
0
0
пр
пр
U(t)=V⋅cos(ωt+ϕ).
На выходе перемножителя 55 образуется напряжение
2
н
К1
н
пр
К1
пр
U(t)=V⋅соsϕ(t)+V⋅cos[2ωt+ϕ(t)+2U],
где ,
из которого фильтром 58 нижних частот выделяется низкочастотное напряжение (фиг. 3.г)
н
н
К1
1
U(t)=V⋅cosϕ(t), 0≤t≤T,
1
пропорциональное модулирующему коду M(t) (фиг. 3.а). Это напряжение поступает на вход вычислительного блока 59, где на основании информации от других спутников системы GPS определяются координаты (долгота и широта) "черного ящика", которые формируются в виде модулирующего кода M(t) в формирователе 60 модулирующего кода.
н
Напряжение U(t) с выхода фильтра 58 нижних частот одновременно подается на второй вход второго перемножителя 56, на выходе которого образуется напряжение
0
2
пр
пр
2
пр
К1
пр
2
пр
пр
0
пр
пр
U(t)=V⋅cos(ωt+ϕ)+V⋅cos[(ωt+2ϕ(t)+ϕ]=2V⋅cos(ωt+ϕ)=V⋅cos(ωt+ϕ),
0
2
где ; V=2V;
к1
2U(t)={0, 2π}.
1
2
Модулирующий код M(t) поступает через линию задержки 61 на первый вход сумматора 63, на второй вход которого подается модулирующий код M(t) с выхода генератора 62 псевдослучайной последовательности (ПСП). На выходе сумматора 63 образуется суммарный код (фиг. 3, д)
Σ
1
2
M(t)=M(t)+M(t).
з
1
1
з
1
Причем время задержки τ линии 61 задержки выбирается равным длительности Т модулирующего кода M(t) (τ=Т).
2
Модулирующий код M(t) является идентификационным номером "черного ящика" и содержит всю необходимую информацию о самолете, потерпевшем катастрофу.
Σ
0
Суммарный модулирующий код M(t) (фиг. 3.д) поступает на второй вход фазового манипулятора 64, на первый вход которого подается гармоническое колебание U(t) (фиг. 3.е) с выхода узкополосного фильтра 57. На выходе фазового манипулятора 64 формируется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (фиг. 3.е)
2
2
2
К2
2
2
U(t)=V⋅[ω(t)+ϕ(t)+ ϕ], 0≤t≤T,
2
пр
2
пр
где ω=ω; ϕ=ϕ
К2
Σ
ϕ(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с суммарным модулирующем кодом M(t) (фиг. 3.д).
Данный сигнал после усиления в усилителе 65 мощности через дуплексер 50 поступает в приемопередающую антенну 49, излучается ею в эфир, улавливается приемными антеннами 7-9, 66, 67 вертолета:
3
3
2
К2
3
U(t)=V⋅cos[ω±Δω)t+ϕ(t)+ϕ],
,
,
,
2
, 0≤t≤T,
3
7
где - V-V - амплитуды сигнала,
±Δω - нестабильность несущей частоты сигнала, обусловленная эффектом Доплера и другими дестабилизирующими факторами;
R - радиус окружности, на которой размещены антенны 8, 9, 66, 67;
λ - длина волны;
Ω=2πR - скорость вращения приемных антенн 8, 9, 66, 67 вокруг приемной антенны 7 (скорость вращения винта вертолета);
α, β - азимут и угол места "черного ящика" ЧЯ (фиг. 1).
Указанный сигнал поступает на первые входы смесителей 12-14, 68, 69, на вторые входы которых подается напряжение первого гетеродина 11 линейно-изменяющейся частоты
Г1
Г1
Г1
Г1
П
2
U(t)=V⋅cos(ω(t)+πγt+ϕ], 0≤t≤T,
где  - скорость изменения частоты гетеродина.
п
Г1
Следует отметить, что поиск ФМН сигналов, излучаемых "черным ящиком", в заданном диапазоне частот Д1 осуществляется с помощью блока 10 перестройки, который периодически с периодом Т по пилообразному закону изменяет частоту ω первого гетеродина 11. В качестве блока 10 перестройки может использоваться генератор пилообразного напряжения.
Следует также отметить, что поиск ФМН сигналов, излучаемых "черным ящиком", осуществляется в районе предполагаемого места катастрофы самолета, куда и направляется вертолет.
На выходе смесителей 12-14, 68 и 69 образуется напряжение комбинационных частот. Усилителями 17-19, 70 и 71 выделяются напряжения первой промежуточной частоты:
пр1
пр1
пр1
К
пр1
2
U(t)=V⋅cos[(ω±Δω)t+ϕ(t)-πγt+γ],
,
,
,
2
, 0≤t≤T,
где ;
;
;
;
;
пр1
2
Г1
ω=ω-ω - первая промежуточная частота;
пр1
3
Г1
ϕ=ϕ-ϕ;
пр1
напряжение U(t) можно представить в следующем виде:
пр1
пр1
пр1
К
пр1
пр1
Σ
пр1
пр1
2
2
U(t)=V⋅cos[(ω±Δω)t+ϕ(t)-πγt+ϕ]=V⋅M(t)⋅cos[(ω±Δω)t-πγt+ϕ],
Σ
где M(t) - суммарный модулирующий код, в соответствии с которым манипулируется фаза гармонического колебания.
Это напряжение поступает на вход обнаружителя 20, а именно на вход линии задержки 37, перемножителя 38 и фазовращателя 36 на 90°. На выходе последнего образуется напряжение
пр6
пр1
пр1
пр1
пр1
пр1
пр1
2
2
U(t)=V⋅M(t)⋅cos[(ω±Δω)t-πγt+ϕ+90°]=V⋅M(t)⋅sin[(ω±Δω)t-πγt+ϕ],
которое поступает на первый вход перемножителя 40.
На выходе линии задержки 37 образуется напряжение
пр7
пр1
1
пр1
1
пр1
2
U(t)=V⋅M(t-τ)⋅cos[(ω±Δω)(t-τ)-πγ(t-τ)+ϕ],
1
где τ - время задержки линии задержки 37.
1
Время задержки τ линии задержки 37 выбирается из следующих соображений:
1
7
пр1
1
τ<τ, (ω±Δω)τ=2πK, K=1, 2, 3,
7
где τ - длительность элементарных посылок (тактовый период).
пр7
Задержанное напряжение U(t) поступает на вход второго фазовращателя 39 на 90°, на выходе которого образуется напряжение
пр8
пр1
1
пр1
1
пр1
2
U(t)=V⋅M(t-τ)⋅sin[(ω±Δω)(t-τ)-πγ(t-τ)+ϕ].
пр1
пр7
пр6
пр8
Это напряжение поступает на второй вход перемножителя 40. Результатом перемножения напряжений U(t) и U(t), U(t) и U(t) являются сложные колебания, из которых фильтрами 41 и 42 нижних частот выделяются следующие низкочастотные напряжения:
H1
H
1
пр1
1
U(t)=V⋅M(t)⋅M(t-τ)⋅cos[(ω±ω)τ],
H2
H
1
пр1
1
U(t)=V⋅M(t)⋅M(t-τ)⋅sin[(ω±ω)τ],
где .
Эти напряжения после квадраторов 43 и 44 приобретают следующий вид:
,
,
и поступают на два входа сумматора 45, на выходе которого образуется суммарное напряжение:
,
пор
которое поступает на вход порогового блока 46, где осуществляется его сравнение с пороговым напряжением V и в случае его превышения принимается решение об обнаружении ФМН сигнала.
3
При обнаружении ФМН сигнала "черного ящика" на выходе обнаружителя 20 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход блока 10 перестройки, выключая его, на управляющий вход ключа 22, открывая его, и на вход линии задержки 21. Ключ 22 в исходном состоянии всегда закрыт.Время задержки х линии задержки 21 выбирается таким образом, чтобы можно было зафиксировать обнаруженный ФМН сигнал и проанализировать его параметры.
При выключении блока 10 перестройки усилителями 17-19, 70 и 71 выделяются следующие напряжения:
пр9
пр1
пр1
К
пр1
U(t)=V⋅cos[(ω±Δω)t+ϕ(t)+ϕ],
,
,
,
2
, 0≤t≤T.
пр9
Г2
Напряжение U(t) с выхода усилителя 17 первой промежуточной частоты через открытый ключ 22 поступает на первый вход смесителя 24, на второй вход которого подается напряжение второго гетеродина 23 со стабильной частотой ω
Г2
Г2
Г2
Г2
U(t)=V⋅cos(ωt+ϕ).
На выходе смесителя 24 образуются напряжения комбинационных частот. Усилитель 25 выделяет напряжение второй промежуточной частоты
пр14
пр14
пр2
К
пр2
U(t)=V⋅cos[(ω±Δω)t+ϕ(t)+ϕ],
где ;
пр2
пр1
Г2
ω=ω-ω - вторая промежуточная частота;
пр2
пр1
Г2
ϕ=ϕ-ϕ,
э
э
Σ
которое поступает на вход анализатора 4 параметров принимаемого ФМН сигнала, где определяются длительность τ элементарных посылок, из которых составлен ФМН сигнал, их количество N (Tc=N⋅τ) и закон фазовой манипуляции в соответствии с суммарным модулирующим кодом M(t). Это позволяет оценить идентификационные данные самолета, потерпевшего катастрофу, и его местоположение.
пр14
пр10
пр11
пр12
пр13
Г2
Напряжение U(t) с выхода усилителя 25 второй промежуточной частоты одновременно подается на вторые входы перемножителей 26, 27, 72 и 73 пеленгаторных каналов, на первые входы которых поступают напряжения U(t), U(t), U(t) и U(t) с выходов усилителей 18, 19, 70 и 71, первой промежуточной частоты соответственно. На выходах перемножителей 26, 27, 72 и 73 образуются фазомодулированные (ФМ) напряжения на стабильной частоте ω второго гетеродина 23:
,
,
,
2
, 0≤t≤T,
где ;
;
;
;
H
Г2
которые выделяются узкополосными фильтрами 28, 29, 74 и 75 с частотой настройки ω=ω.
Знаки "+" и "-" перед величинами  и  соответствуют диаметрально противоположным расположениям антенн 8 и 9, 66 и 67 на концах лопастей несущего винта вертолета.
Г2
Следовательно, полезная информация об азимуте α и угле места β "черного ящика" переносится на стабильную частоту ω второго гетеродина 23. Поэтому нестабильность ±Δω несущей частоты, вызванная эффектом Доплера и другими дестабилизирующими факторами, и вид модуляции (манипуляции) принимаемого ФМН сигнала, излучаемого "черным ящиком", не влияют на результат пеленгации, тем самым повышается точность определения местоположения "черного ящика".
Причем величина, входящая в состав указанных колебаний  и называемая индексом фазовой манипуляции, характеризует максимальное значение отклонения фазы сигналов, принимаемых антеннами 8 и 9, 66 и 67, относительно фазы сигнала, принимаемого неподвижной антенной 7.
Пеленгаторное устройство 3 тем чувствительнее к изменению углов α и β, чем больше относительный размер измерительной базы R/λ. Однако с ростом R/λ уменьшаются значения угловых координат α и β, при которых разность фаз превосходит значение 2π, т.е. наступает неоднозначность отсчета углов α и β.
Следовательно, при R/λ>1/2 наступает неоднозначность отсчета углов α и β. Устранение указанной неоднозначности путем уменьшения соотношения R/λ обычно себя не оправдывает, так как при этом теряется основное достоинство широкобазовой системы. Кроме того, в диапазоне метровых и особенно дециметровых волн брать малые значения R/λ частью не удается из-за конструктивных соображений.
1
1
Для повышения точности пеленгации "черного ящика" в горизонтальной (азимутальной) и вертикальной (углолинейной) плоскостях приемные антенны 8 и 9, 66 и 67 размещаются на концах лопастей несущего винта вертолета. Смещение сигналов от двух диаметрально противоположных антенн 8 и 9, 66 и 67, находящихся на одинаковом расстоянии R от оси вращения несущего винта, вызывает фазовую модуляцию, получаемую с помощью двух приемных антенн, вращающихся по кругу, радиус R которых в два раза больше (R=2R).
Действительно, на выходе перемножителей 30 и 76 образуются гармонические напряжения:
12
12
U(t)=V⋅cos(Ω-α)t,
13
13
U(t)=V⋅cos(Ω-α)t,
где ;
;
с индексом фазовой модуляции
1
, R=2R,
которые выделяются узкополосными фильтрами 32, 78 и поступают на первый вход фазометров 34 и 80, на второй вход которых подается напряжение опорного генератора 16
0
0
U(t)=V⋅cosΩt.
Фазометры 34 и 80 обеспечивают точное, но неоднозначное измерение азимута α и угла места β. Для устранения возникающих при этом неоднозначностей отсчета углов α и β необходимо уменьшить индекс фазовой модуляции без уменьшения отношения R/λ. Это достигается использованием автокорреляторов, состоящих из линий задержки 31 и фазового детектора 33, из линии задержки 77 и фазового детектора 79, что эквивалентно уменьшению индекса фазовой модуляции до величины
,
1
где d<R
На выходе автокорреляторов образуются напряжения:
14
12
U(t)=V⋅cos(Ω-α)t,
15
13
U(t)=V⋅cos(Ω-α)t,
ш2
0
с индексом фазовой модуляции Δϕ, которые поступают на первый вход фазометров 35 и 81 соответственно, на второй вход которых поступает напряжение U(t) опорного генератора 16. Фазометры 35 и 81 обеспечивают грубое, но однозначное измерение азимута α и угла места β.
По измеренным значениям азимута α и угла места β, зная высоту h полета вертолета, легко определяется местоположение "черного ящика" самолета, потерпевшего катастрофу (фиг. 1).
Телеметрическое устройство 6 предназначено для передачи полученной информации в службу спасения, где принимаются определенные меры по изъятию "черного ящика".
з
По истечении времени τ постоянное напряжение с выхода линии задержки 21 поступает на управляющий вход обнаружителя 20 (порогового блока 46) и сбрасывает его содержимое на нулевое значение. При этом ключ 22 закрывается, а блок 10 телеметрии включается, т.е. они переводятся в свои исходные положения.
При обнаружении следующего "черного ящика" в районе катастрофы другого самолета работа предполагаемого комплекса происходит аналогичным образом.
Таким образом, предполагаемый комплекс по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного значения обеспечивает повышение оперативности и достоверности обнаружения самолета, потерпевшего катастрофу. Это достигается использованием двух дополнительных пеленгационных каналов и "черного ящика" с сигнализацией.
Причем два дополнительных пеленгационных канала позволяют определить угол места β "черного ящика". Измерив азимут α и угол места β и зная высоту полета h вертолета, можно определить местоположение "черного ящика". А наличие сигнализации позволяет это сделать оперативно и достоверно.
При этом пеленгаторное устройство, размещенное на борту вертолета, инвариантно к виду модуляции (манипуляции) и нестабильности несущей частоты принимаемых ФМН сигналов, излучаемых "черным ящиком".