Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени академика С.П. КОРОЛЕВА
Кафедра ЭАТ
Отчет по лабораторной работе:
Выполнил: студент группы 3501
Константинов А.В.
Преподаватель: Кучеров А.С.
Самара 2013
ДОПЛЕРОВСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПУТЕВОЙ СКОРОСТИ И УГЛА СНОСА ДИСС-ЗП
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Унифицированный доплеровский измеритель ДИСС-ЗП предназначен для непрерывного автоматического определения путевой скорости (W) и угла сноса (УС) самолета и выдачи их в навигационное вычислительное устройство НВУ-БЗ, указатель скорости УСВП-К и плановый навигационный прибор ПНП-1.
Система ДИСС-ЗП обеспечивает измерение параметров в диапазонах:
путевой скорости 200—1300 км/ч
угла сноса ±20°
Средняя квадратичная погрешность измерения:
путевой скорости ±0,35%
угла сноса ±15%
Значения измеряемых параметров в режиме самоконтроля:
путевой скорости 860—960 км/ч
угла сноса ±0°30'
Потребляемая мощность: по сети переменного тока115 В 400 Гц 600 В-А
по сети постоянного тока 27 В Вт
Масса системы без кабелей 67 кг
ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ И РАЗМЕЩЕНИЕ
В комплект аппаратуры ДИСС-ЗП входят высокочастотный узел, электронный блок, блок вычислителей, блок питания, пульт управления и распределительная коробка. Высокочастотный узел состоит из антенного, радиопередающего и радиоприемного устройств. В электронный блок входят блок частотомеров, синхронизатор, генератор контроля и схема включения режима «Память».
Высокочастотный узел смонтирован на общей трубчатой раме и установлен в нижней части фюзеляжа между шпангоутами № 3—5. Там же находится вентилятор обдува. Электронный блок, блок вычислителей и блок питания установлены в первом техническом отсеке с правой стороны, на средней полке этажерки оборудования, между шпангоутами № 6—8.
Пульт управления (рис. 3.1) установлен на верхнем электро-щитке кабины экипажа, между шпангоутами № 6—7. На пульте управления расположены лампа сигнализации наличия напряжения питания от бортовой сети «Включено» и лампа сигнализации наличия высокого напряжения, вырабатываемого непосредственно в измерителе для питания элементов высокочастотного узла. Переключатели «Выключено—включено—память- контроль» и «Суша—Море» обеспечивают выбор соответствующих режимов работы измерителя.
Рис. 3.1. Пульт управления измерителя ДИСС-ЗП.
ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ
В основу работы измерителя ДИСС-ЗП положен эффект Доплера, заключающийся в изменении частоты радиоволн, излучаемых из самолета и отраженных от земной поверхности.
Частота Доплера связана с измеряемыми параметрами уравнением
Измеритель ДИСС-ЗП представляет собой радиолокационную станцию с непрерывным излучением, работающую в трехсантиметровом диапазоне волн.
Так как излучение непрерывное, то используются отдельные антенны для передачи и приема с одинаковыми диаграммами направленности.
Антенны измерителя остронаправленные, четырехлучевые (рис. 3.2). Лучи, направленные к земле, отражаются от четырех площадок и используются попарно 1 —3 и 2 — 4.
К площадкам 1 и 2 самолет приближается, поэтому частота колебаний, отраженных от этих площадок и воспринятых антенной, больше частоты, излучаемой измерителем, на величину fD.
Таким образом, при работе одной пары лучей, например 1 — 3, на входе приемника будут существовать колебания с двумя частотами:
Между передающей и приемной антеннами нет полной развязки, поэтому в антенну приемника проникают колебания с частотой f0.
Следовательно, на входе приемника будет существовать спектр частот амплитудно-модулированных колебаний с несущей частотой f0 и двумя боковыми частотами f1 и f2.
Радиолуч, попадая на земную поверхность под разными углами, еще больше расширяет спектр частот на входе приемника.
При отсутствии бокового ветра, а следовательно, и сноса самолета, доплеровские частоты изменяться не будут.
Если самолет летит со сносом (рис. 3.3), то при использовании лучей 1 —3 доплеровские частоты будут определяться по формуле
При использовании лучей 2 —4 доплеровские частоты могут быть определены по формуле
Функциональная схема ДИСС-ЗП приведена на рис. 3.4 и работает следующим образом.
Магнетронный генератор создает высокочастотные колебания, частота которых стабилизирована с помощью схемы стабилизации частоты. Эти колебания через ферритовый коммутатор поступают в антенну и излучаются в направлениях лучей 1 — 3, направленных под углом 0 к земле.
С помощью ферритового коммутатора изменяется плоскость поляризации электромагнитных волн и антенна излучает энергию в направлениях лучей 2 — 4.
Ферритовые коммутаторы передающей и приемной антенн управляются синхронизатором от навигационного вычислителя НВУ-БЗ. Коммутация лучей происходит одновременно с частотой 5±0,1 Гц. Отраженные от земли колебания воспринимаются приемной антенной одновременно с колебаниями, излучаемыми передающей антенной, и подаются через ферритовый коммутатор на вход первого балансного смесителя, где возникает спектр частот амплитудно-модулированных колебаний. В первом балансном смесителе огибающая принятых колебаний переносится на промежуточную частоту 30 мГц, полученную как разность частоты, генерируемой клистронным гетеродином, и частоты колебаний, поступающих из приемной антенны. Таким образом, на входе первого усилителя (промежуточной частоты (УПЧ-1) возникают колебания промежуточной частоты, промодулированные по амплитуде доплеровскими частотами.
Эти колебания усиливаются в УПЧ-1 и подаются на второй балансный смеситель, куда одновременно с балансного смесителя опорного сигнала через второй усилитель промежуточной частоты (УПЧ-2) подается сигнал разностной частоты клистронного гетеродина и магнетронного генератора.
На выходе второго балансного смесителя выделяется спектр доплеровских частот, которые подаются на вход усилителя низкой частоты (УНЧ). В УНЧ имеется фильтр доплеровских частот, резко уменьшающий полосу пропускания, что улучшает избирательность приемного устройства. С выхода УНЧ усиленное напряжение доплеровских частот подается в блок частотомеров.
Усиленное напряжение доплеровских частот в блоке частотомеров преобразуется в импульсное напряжение постоянной амплитуды и длительности, частота которого
пропорциональна средней доплеровской частоте. Эти импульсы используются в блоке импульсной раскладки навигационного вычислителя НВУ-БЗ для определения путевой скорости и угла сноса. Одновременно блок частотомеров выдает постоянные напряжения U\ и U2, пропорциональные доплеровским частотам fD1 и fD2. Эти напряжения подаются в блок вычислителей, который решает уравнения (3.1) и (3.2), представленные в виде
В уравнении (3.3) одно неизвестное УС и вычислитель его решается первым. Второе уравнение относительно модуля путевой скорости решается после подстановки в него значения УС.
Полученные таким образом в блоке вычислителей аналоговые сигналы путевой скорости и угла сноса подаются в аналоговый канал навигационного вычислителя НВУ-БЗ, указатель скорости УСВП-К системы воздушных сигналов СВС-ПН-15-4 и систему траекторного управления СТУ-154.
Связь доплеровского измерителя скорости и угла сноса ДИСС-ЗП с системой траекторного управления СТУ-154 предназначена для индикации и формирования команд управления самолетом. Сигнал, пропорциональный углу сноса (УС), из вычислителя ДИСС-ЗП поступает через переходной блок ПСТ-265Ш-30 на приборы ПНП-1 для индикации и одновременно в СТУ-154 для формирования команд бокового движения самолета.
Датчиками путевой скорости и угла сноса являются потенциометры в блоке вычислителей ДИСС-ЗП.
Аналоговая связь измерителя ДИСС-ЗП с навигационным вычислительным устройством НВУ-БЗ осуществляется в режимах «Работа» и «Память».
В режиме «Работа» из измерителя ДИСС-ЗП в блок навигационного построителя устройства НВУ-БЗ поступает аналоговая информация о путевой скорости и угле сноса для определения направления и скорости ветра.
Сигналы путевой скорости и угла сноса передаются в навигационный вычислитель НВУ-БЗ с помощью потенциометрической дистанционной передачи, источник питания которой расположен в вычислителе ДИСС-ЗП и запитая постоянным напряжением 20 В.
В режиме «Память», который используется при отказе или выключении измерителя ДИСС-ЗП, навигационное вычислительное устройство НВУ-БЗ счисляет текущие координаты самолета по сигналу истинной воздушной скорости, поступающему из системы воздушных сигналов СВС-ПН-15-4 и «запомненным» параметром ветра. При этом путевая скорость и угол сноса, вычисленные схемой навигационного треугольника устройства НВУ-БЗ, подаются для индикации на указатель скорости УСВП-К н плановый навигационный прибор ПНП-1.
Кроме возможного принудительного перевода измерителя ДИСС-ЗП в режим «Память» с помощью переключателя на пульте управления, он переводится в этот режим автоматически по сигналу, поступающему из гировертикалей МГВ-1СК при кренах самолета больше 20°.
Импульсная информация о путевой скорости и угле сноса из измерителя ДИСС-ЗП в виде двух частот поступает одновременно на два входа блока импульсной раскладки вычислителя НВУ-БЗ. На каждый вход блока импульсной раскладки сигналы обоих частот подаются последовательно во времени с частотной коммутации антенн, осуществляемой по сигналам вычислителя НВУ-БЗ, через синхронизатор.
В связи с различием отражающих свойств водных поверхностей по сравнению с сушей, в измерителе ДИСС-ЗП предусмотрено изменение передаточных коэффициентов в схемах формирования измеряемых параметров. При установке переключателя «Суша—Море» в положение «Море» из измерителя ДИСС-ЗП подается в навигационной вычислитель НВУ-БЗ сигнал для изменения передаточных коэффициентов.
В измерителе ДИСС-ЗП имеется генератор контроля, позволяющий имитировать доплеровскне частоты и проверять работоспособность комплекта без какой-либо дополнительной аппаратуры. Имитатор состоит из генератора звуковой частоты, выдающего частоту, близкую к доплеровским частотам. При установке переключателя на пульте управления ДИСС-ЗП в положение «Контроль» генератор контроля генерирует контрольные значения доплеровских частот, что позволяет определить работоспособность системы ДИСС-ЗП.
Питаются измеритель путевой скорости и угол сноса от левой панели автоматов защиты (рис. 3.5).
ЭКСПЛУАТАЦИЯ
Для включения измерителя ДИСС-ЗП необходимо:
— на левой панели автоматов защиты включить АЗС цепей питания ДИСС;
— на пульте управления ДИСС-ЗП установить переключатель режимов работы в положение «Вкл». При этом должна загореться сигнальная лампа включения питания, а через 3 мин — лампа сигнализации включения передатчика.
При полете над сушей переключатель «Суша—Море» на пульте управления ставится в положение «Суша», а при полете над водной поверхностью - в положение «Море».
Если текущие значения путевой скорости угла сноса на индикаторах вызывают сомнение, необходимо переключатель режимов работы установить в положение «Контроль». Измеренные значения путевой скорости и угла сноса должны быть
850—890 км/ч, УС—0°±30'.
Аналогично проверяется работоспособность измерителя ДИСС-ЗП на земле.
При отказе измерителя ДИСС-ЗП переключатель режимов работы на пульте управления устанавливается в положение «Выкл.».
При большом крене самолета или слабом отраженном сигнале на средней приборной доске загорается табло «ДИСС—Память».
В этом случае навигационное вычислительное устройство НВУ-БЗ по запомненным параметрам ветра и истинной воздушной скорости вычисляет и выдает на правый указатель скорости УСВП-К значение путевой скорости, сигналы угла сноса подаются на оба планово-навигационных прибора ПНП-1.
Наземный контроль напряжения и тока на отдельных элементах ДИСС-ЗП осуществляется с помощью переносного пульта контроля, подключаемого к распределительной коробке, а устранение неисправностей — заменой блоков, вышедших из строя.