СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗНАКА И ВЕЛИЧИНЫ ОТКЛОНЕНИЯ САМОЛЕТА ОТ КУРСА И ГЛИССАДЫ НА КОНЕЧНОМ ЭТАПЕ ЕГО ПОСАДКИ НА АЭРОДРОМ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИХ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHODS OF DETERMINING SIGN AND VALUE OF DEVIATION OF AIRCRAFT FROM HEADING AND GLIDE PATH AT FINAL LANDING PHASE ON AERODROME AND APPARATUS FOR REALISING SAID METHODS

Изобретения относятся к радиолокационной технике и могут быть использованы для формирования ошибки рассогласования, используемых для принятия решения о посадке самолета на аэродром, в частности, для посадки самолета на палубную взлетно-посадочную полосу авианосца.
Известно, что 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 2374597, RU, 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, когда цель будет находиться на удалении от РЛС, равном Do+(Vi/Vo)Do,
где С - скорость света,
Vi - радиальная скорость цели,
fo - средняя частота излучаемого РЛС непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, выбираемая из условия: Do/Vo=fo/Fm dfm,
где Fm и dfm соответственно частота модуляции и девиация частоты сигнала,
Do и Vo выбираемые известные величины расстояния и скорости,
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 дополнительного определения величины и знака ошибки рассогласования между истинными и реальными значениями курса и глиссады на конечном этапе посадки самолета.
Определение знака и величины отклонения самолета от курса или глиссады на конечном этапе его посадки на аэродром осуществляют после радиолокационного облучения цели непрерывными сигналами с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону и формирования импульс-команд на двух разнесенных в пространстве радиолокационных станциях определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС) по началу возникновения и обнаружения на них сигналов частотой 3Fдо=3(2Vo fo)/С, когда цель будет находиться на удалении от РЛС, равном 3Do+(Vi/Vo)Do,
где С - скорость света,
Vi - радиальная скорость цели,
fo - средняя частота излучаемого РЛС непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, выбираемая из условия: Do/Vo=fo/Fm dfm,
где Fm и dfm соответственно частота модуляции и девиация частоты сигнала,
Do и Vo выбираемые известные величины расстояния и скорости.
При этом в качестве цели используют отражатель радиоволн, устанавливаемый в начале взлетно-посадочной полосы аэродрома, на ее продольной оси, а ошибки отклонения самолета от курса и глиссады нужного знака формируют на выходах двух фазовых детекторов, являющихся: один нагрузкой двух идентичных курсовых РЛС, антенны которых располагают на оси параллельной продольной оси самолета, а второй, нагрузкой двух идентичных глиссадных РЛС, антенны которых располагают по оси параллельной вертикальной оси самолета.
На фиг.1 приведены рисунки, поясняющие способ определения знака и величины отклонения самолета от курса или глиссады на конечном этапе его посадки на аэродром. При этом, если антенны двух РЛС установить на удалении АВ друг от друга по оси параллельной поперечной оси самолета, то такая система позволит определить знак и величину отклонения самолета от курса, а если две антенны двух других РЛС установить аналогично, но по оси параллельной вертикальной оси самолета то такая система образует датчик определения знака и величины отклонения самолета от глиссады.
Если проанализировать работу известной РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (далее РЛС) и известного устройства формирования данной команды, то можно сделать следующие выводы:
1
1
- при неточном приближении самолета по курсу или глиссаде к отражателю С, установленному вначале ВПП, на ее продольной оси, на выходах РЛС-А (фиг.2а, г) и РЛС-В (фиг.2б, д) начнут формироваться импульс команды, когда между антеннами РЛС и отражателем будут расстояния AC или ВС, теоретически вычисляемые при решении уравнения:
1
2AC Fm dfm/С-2 Vi fo/С=3(2Vo fo/С),
а на выходах РЛС-А (фиг.2б, д) и РЛС-В (фиг.2а, г) когда между антеннами РЛС и отражателем будут расстояния АС или ВС, теоретически вычисляемые при решении системы уравнений:
2АС Fm dfm/С-2Vi Cosk fo/С=3(2Vo fo/C)
AC=АВ/Sinк
Очевидно, что величина интервала времени
<mrow><msup><mi>A</mi><mn>1</mn></msup><mi>A</mi><mo>/</mo><mi>V</mi><mi>i</mi><mtext> </mtext><mi>и</mi><mi>л</mi><mi>и</mi><mtext> </mtext><msup><mi>B</mi><mn>1</mn></msup><mi>B</mi><mo>/</mo><mi>V</mi><mi>i</mi><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msup><mi>A</mi><mn>1</mn></msup><mi>C</mi><mo>−</mo><msqrt><mrow><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>B</mi><mi>C</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><mo>−</mo><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>A</mi><mi>B</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></msqrt></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><mi>V</mi><mi>i</mi></mrow>
определяет уровень отклонения самолета от курса (фиг 2.а, б) или от глиссады (фиг.2г, д), а очередность начала формирования импульс-команд на РЛС определяет знак отклонения самолета от нужного направления (влево или вправо от курса или вверх или вниз от глиссады), что фазовым детектором (см. У. Титце, К. Шенк, Полупроводниковая схемотехника, М, Мир, 1982 г., стр.494-495) может быть преобразовано в ошибку рассогласования нужного знака и величины для, например, управления рулями самолета;
- при точном приближении по курсу и глиссаде самолета к отражателю С, на выходе РЛС-А и РЛС-В (фиг.2 в, с) импульс-команды начнут формироваться одновременно когда между антеннами РЛС и отражателем будет расстояние АС или ВС, теоретически вычисляемые при решении системы уравнений:
1
2АС Fm dfm/C-2Vi Cosк fo/С=3(2Vo fo/C)
1
AC=0,5AB/Sinк,
- при других выбранных величинах Vo и Do и других параметрах излучаемого сигнала изменятся и дальности между отражателем С и антеннами РЛС (самолетом), при которых начнут формироваться на РЛС импульс-команды. Так, например, в известном формирователе команды на пуск защитного боеприпаса это будет происходить на удалении самолета от отражателя С порядка 18 м, т.е. при значительном запасе времени на окончательное принятие решения летчиком: сажать или не сажать самолет, равном 18 м/(9 м/с)=2 с.
Рассмотрим на примере работу датчика знака и величины отклонения самолета от курса или глиссады.
1
1
1
Пусть через приемо-передающие антенны РЛС, установленные друг от друга на расстоянии АВ=0,75 м, излучают и принимают непрерывные СВЧ сигналы с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону с параметрами: fo=100 ГГц, Fm=50 кГц, dfm=200 мГц, выбранными при Do=1,5 м и Vo=150 м/с, а также на второй смеситель в РЛС подают опорный сигнал частотой 100 кГц и пусть самолет точно заходит на посадку по глиссаде и чуть левее курса (фиг.1а). Тогда, при приближении самолета к отражателю С, на выходе РЛС-А импульс-команда начнет формироваться, когда между антенной РЛС и отражателем будет расстояние АС=4,59 м, а на выходе РЛС-В, когда между антенной РЛС и отражателем будет расстояние ВС=4,591 м, т.е. когда угол K будут равен 9,405 град. При этом интервал времени AA/Vi определится величиной 0,006883 с. Очевидно, что при больших отклонениях чем 0,75 м самолета от курса, величины интервалов времени AA/Vi будут большими. Сказанное правомерно и при отклонении самолета вправо от курса или вниз от глиссады, за исключением того, что импульс-команды вперед начнут формироваться на РЛС-В чем на РЛС-А.
Очевидно, что точность и скорость дополнительного определения возможности посадки самолета на аэродром должны дать летчику дополнительную уверенность в принятии им окончательного решения на конечном этапе посадки самолета и тем самым повысить надежность посадки самолета в целом.