РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЗАДАНИЯ. ПОСАДОЧНЫХ ТРАЕКТОРИЙ. § 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Для автоматического управления самолетом необходима раз­нообразная информация о его положении и параметрах движения. Чтобы стабилизировать угловые положения самолета относитель­но горизонтальной плоскости, требуется информация о текущем значении углов крена и тангажа. Как правило, для улучшения ка­чества стабилизации нужна, кроме того, информация о производ­ных этих углов по времени. Аналогично для стабилизации ско­рости полета необходима информация об отклонении скорости от заданной величины и ее производных. Для вывода самолета на за­данную посадочную траекторию и стабилизации на ней необходи-

«

■.-га информация о величине линейного отклонения центра масс са­молета от этой траектории.

Необходимую для целей управления информацию получают с помощью соответствующих измерительных устройств — датчиков информации (датчиков сигналов).

В литературе по автопилотам и авиационным приборам [3], [6 [10], [29] достаточно подробно освещены датчики угловых отклоне­ний, угловых скоростей и ускорений, высоты, скорости и линейных ускорений. Ввиду ограниченности объема настоящей книги эти дат­чики в ней не рассматриваются.

Существенно слабее освещены принципы действия и характерис­тики датчиков информации об отклонениях самолета от посадоч­ной траектории. Вместе с тем, как станет ясным в последующем, они оказывают первостепенное влияние на точностные характерис­тики и динамику бортовых систем автоматического управления. Поэтому устройства для задания посадочных траекторий целесооб­разно рассмотреть подробно.

Движение центра масс самолета при заходе на посадку и по­садке может рассматриваться состоящим из двух изолированных движений: бокового и продольного.

Боковое движение, происходящее в горизонтальной плоскости, должно обеспечить вывод самолета в плоскость посадочного кур­са— в вертикальную плоскость, проходящую через заданную тра­екторию. Проекция этой плоскости на горизонтальную плоскость, являющаяся также проекцией заданной траектории, называется курсовой линией. Как правило, данная линия совпадает с продолжением оси ВПП (рис. 2.1).

Продольное движение, осуществляемое в вертикальной плоско­сти, должно обеспечить вывод самолета в плоскость глиссады сни­жения (планирования) — в плоскость, проходящую через заданную траекторию и перпендикулярную плоскости посадочного курса. Плоскость глиссады снижения наклонена к горизонту, обычно ча угол 0=2,54-3°. Этот угол является углом наклона глиссады сни­жения самолета.

Таким образом, траекторию захода на посадку можно предста­вить как линию пересечения плоскостей посадочного курса и глис­сады снижения.

Устройства, применяемые для задания траекторий (плоскост, ft) захода на посадку, весьма различны по своим принципам действия — 4G [8]

Так, траектория захода на посадку может задаваться с помощью радиотехнических, светотехнических, акустических и других уст­ройств. В последние годы ведутся активные исследования в обла­сти использования для этих целей лазерной техники и излучения радиоактивных элементов.

В настоящее время широкое применение получили только ра­диотехнические устройства. Это объясняется в первую очередь меньшей зависимостью их точностных характеристик и радиуса действия от метеорологических условий. У светотехнических же средств в условиях облачности и тумана точностные характеристи­ки ухудшаются, а дальность действия резко уменьшается. Поэтому они используются при заходе на посадку как дополнительные для облегчения визуальной ориентировки летчика.

В состав радиотехнических систем, кроме установленных на земле радиомаяков, задающих посадочные траектории, входят так­же бортовые радиоприемные устройства, воспринимающие излуче­ние радиомаяков. В этих системах траекторией захода на посадку является линия пересечения плоскостей курса и глиссады сниже­ния, создаваемых курсовым и глиссадным радиомаяками соответ­ственно. Обычно эти плоскости представляют собой равносигналь — ные зоны или, в ряде случаев, зоны минимума излучения частот модуляции. В дальнейшем для краткости изложения мы будем те и другие зоны условно называть равносигнальными. Очевидно, что такие зоны радиомаяков должны совпадать с заданными плоскос­тями захода на посадку.

Отклонения самолета от равносигнальной зоны курсового ра­диомаяка (курсовой линии) определяются курсовым радиоприем ником, а отклонения от равносигнальной зоны глиссадного радио­маяка (глиссады снижения) — глиссадным радиоприемником.

Информация об этих отклонениях выдается на нуль-индикатор, являющийся визуальным указателем, и в системы управления в З’ї­де тока, пропорционального этим отклонениям.

Кроме того, для обозначения (маркирования) нескольких, обыч­но двух-трех, контрольных точек на земле устанавливают маркер­ные радиомаяки, момент пролета над которыми определяется с по­мощью маркерного радиоприемника. Информация о пролете над маркерным маяком выдается в виде светового и звукового сиг­налов.

Курсовые и глиссадные радиомаяки для захода на посадку ис­пользуются уже более тридцати лет, в течение которых происходи­ло непрерывное их совершенствование. Сейчас радиомаячные сис­темы получили исключительное распространение при автоматиза­ции управления заходом на посадку самолетов гражданской авиации. Курсовые радиомаяки позволяют автоматизировать бокс вое движение самолета также и при приземлении. Использование глиссадного маяка возможно до высот порядка 15 м. Дальнейшая траектория продольного движения самолета имеет нелинейный ха-

рактер и ее построение, как правило, осуществляется с помощью радиовысотомеров.

В радиолокационных посадочных системах определение поло­жения самолета в пространстве осуществляется с помощью назем­ной радиолокационной станции (РЛС) и информация об отклоне­ниях самолета от заданной траектории передается на его борт но радио. Это обстоятельство позволяет существенно упростить боо — товую радиоприемную аппаратуру. Однако РЛС присущ ряд недо­статков, ограничивающих область их использования. Так, они имеют меньшую точность по ’сравнению с радиомаячными системам Вследствие отражения сигналов радиолокатора от неровностей земли вблизи места его установки, на экранах индикаторов созда­ются засветки, в которых трудно выделить полезный сигнал, от­раженный от самолета. Поэтому использование РЛС для целой приземления встречает очень большие трудности. За рубежом РЛС получили распространение в военно-морской авиации для посадки самолетов на авианосцы.

В гражданской авиации РЛС в настоящее время применяются для целей наземного контроля захода на посадку, а также как дуб­лирующие системы (на случай выхода из строя радиомаяков) для захода по командам диспетчера с земли.

Системы с использованием так называемых ведущих, или лидирующих, кабелей задают плоскость посадочного курса на последнем этапе захода на посадку и при приземлении. Откло­нения от этой плоскости воспринимаются специальным бортовым приемником.

Эти системы позволяют задать траекторию и определять откло­нения от нее с очень высокой точностью. Распространения они пока не получили, однако исследования возможности их применения для посадки военных самолетов продолжаются. Представляется перс­пективным применение таких систем для задания траекторий руле­ния самолета после его посадки в условиях тумана.

Поскольку радиомаячные системы почти исключительно рас­пространены для автоматизации управления посадкой самолете в, рассмотрим их более подробно. Далее будут рассмотрены также системы ведущих кабелей и радиовысотомеры, сигналы которых используются для формирования траекторий выравнивания и для некоторых других целей.