Канал автоматической подстройки постоянной радиовысотомера КРВ.

Введение

Измеряемая разностная частота радиовысотомером малых высот находится в линейной зависимости с определяемой в соответствии с ней высотой полёта ЛА, где коэффициентом пропорциональности является постоянная радиовысотомера К_РВ, характеризующая его чувствительность по определяемому навигационному параметру.

От стабильности этого коэффициента значительно зависит точность определения высоты. В радиовысотомере малых высот РВ -5 применяются специальные меры по сохранении его постоянства во время работы.

Канал автоматической подстройки постоянной радиовысотомера КРВ.

Функционально в состав радиовысотомера малых высот РВ-5 входит канала автоматической подстройки постоянной радиовысотомера К_РВ.

К_РВ характеризует чувствительность РВ по измеряемому параметру, т.е. зависимость разностной частоты (частоты биений ) от высоты =К_РВ H_истЛА.

,

где: Т_м – период закона модуляции (модулирующей функции),

– частота биений сигналов, – девиация частоты передатчика.

Стабильность этого коэффициента значительно определяет точность измерения высоты. В радиовысотомере применяются специальные меры по сохранению постоянства этого коэффициента во время его работы, что и обеспечивает рассматриваемый нами канал автоматической подстройки постоянной радиовысотомера.

Канал автоматической подстройки постоянной радиовысотомера К_РВ предназначен для уменьшения приборной погрешности за счет нестабильности полосы частотной модуляции.

Постоянная радиовысотомера К_РВ подстраивается путем изменения полосы модуляции (2 ).

Канал автоматической подстройки постоянной радиовысотомера включает в себя (см.рис.1) узлы, расположенные в блоке высокочастотной головки ВЧГ-5: направленный ответвитель (НО), кольцевой балансный смеситель (БС 1), эталонную линию задержки (Л3), усилитель низкой частоты контроля (УНЧК-5) и блок автоматической подстройки постоянной радиовысотомера (БА-5).

Принцип действия канала автоподстройки постоянной радиовысотомера К_РВ заключается в поддержании постоянной частоты биений контроля сигнала, полученного после преобразования на балансным смесителе БС-1 непрерывного частотно-модулированного сигнала, задержанного по времени в эталонной линии задержки ЛЗ с эквивалентом высоты 15м, и гетеродинного сигнала (непрерывного частотно-модулированного), подаваемого через направленный ответвитель НО и аттенюатор от генератора СВЧ.

Непрерывный частотно-модулированный сигнал в диапазоне 4200-4400 МГц с генератора СВЧ через направленный ответвитель НО поступает на кольцевой балансный смеситель БС 1 высокочастотной головки ВЧГ-5. На второй вход БС 1 подаётся тот же высокочастотный (ВЧ) сигнал, но прошедший эталонную линию с временем задержки, соответствующему эквиваленту высоты 15м.

С выхода БС-1 сигнал разностной частоты контроля или частоты биений контроля поступает на усилитель низкой частоты контроля УНЧК-5, принцип работы которого подобен усилителю разностной частоты УРЧ-5 канала измерения высоты. Частотная характеристика УНЧК-5 обеспечивает минимальное затухание на частотах от 1 до 5 кГц.

Усиленный сигнал разностной частоты контроля (или частоты биений контроля ) поступает на вход блока автоматической подстройки постоянной радиовысотомера БА-5.

БА-5 предназначен для формирования сигналов основной частоты модуляции F_м1 с регулируемой амплитудой импульсов, необходимых для управления полосой частотной модуляции 2 с целью автоматической подстройки постоянной радиовысотомера К_РВ, а также для формирования сигнала дополнительной модуляции F_м2.

В состав блока БА-5 входят: счётчик частоты контроля (СЧК), усилитель постоянного тока (УПТ), модулятор (М), генератор основной (Г fm1) и дополнительной частоты модуляции (Г fm2). Принцип работы узлов идентичен работе подобных узлов блоков УРЧ-5 и БИ-5 в канале измерения высоты.

Усиленный сигнал разностной частоты контроля (или частоты биений контроля ) подается в ограничитель блока автоподстройки БА-5 и после ограничения поступает на счетчик частоты СЧК, где преобразуется в ток I _СЧК, пропорциональный частоте контроля. Ток счётчика I _СЧК протекает на вход усилителя постоянного тока УПТ. Одновременно на вход УПТ подается опорный ток I _оп пропорциональный эквиваленту высоты 15м, определяемой эталонной линией задержки ЛЗ. УПТ отрабатывает разность опорного тока и тока счетчика ∆ I = I _оп - I _СЧК , a его выходное напряжение пропорционально этой разности.

В качестве управляющего, выходное напряжение УПТ подается на модулятор М частотного генератора, изменяя амплитуду прямоугольных импульсов генератора основной частоты модуляции Г fm1. Г fm1 представляет собой мультивибратор частоты F_м1= 150 Гц. С модулятора М снимаются прямоугольные импульсы основной частоты модуляции F_{м1 ,} амплитуда которых под воздействием управляющего напряжения равна сумме амплитуд сигнала с УПТ и сигнала основной частоты модуляциис Г fm1, и подаются на стабилизатор-интегратор. Интегратор преобразует их в импульсы треугольной формы, которые и обеспечивают модуляцию частоты генератора СВЧ по «треугольному» симметричному закону.

Генератор дополнительной частоты модуляции Г fm2 предназначен для формирования сигнала вторичной модуляции с частотой дополнительной модуляции F_м2, необходимой для уменьшения дискретной методической погрешности в канале автоподстройки и канале измерения при калибровке на линию задержки ЛЗ.

Канал автоподстройки постоянной радиовысотомера К_РВ является замкнутой следящей системой в которой измерительным элементом является УПТ, отрабатывающий разность опорного тока и тока счетчика частоты контроля ∆ I = I _оп - I _СЧК , а управляющее напряжение пропорциональное этой разности воздействует на исполнительный элемент модулятор.

Так как амплитуда импульсов основной частоты модуляции F_м1 зависит от выходного напряжения УПТ блока автоподстройки БА-5, которое, в свою очередь, зависит от величины рассогласования ∆ I опорного тока и тока счетчика частоты контроля, то все изменения постоянной радиовысотомера будут компенсироваться изменением амплитуды импульсов основной частоты модуляции.

Величина постоянной радиовысотомера будет определяться только постоянством длины линии задержки ЛЗ и величины опорного тока I _оп, которые выбраны достаточно стабильными и являются постоянными.

2. Канал контроля и индикации.

Канал контроля и индикации, также функционально входит в состав радиовысотомера малых высот РВ-5 и включает в себя устройства встроенного контроля работоспособности радиовысотомера и индикации сигналов.

2.1.1. Устройство встроенного контроля работоспособности радиовысотомера.

Устройство конструктивно выполнено в виде отдельного блока контроля (БК-5).

Блок контроля БК-5 осуществляет непрерывный контроль:

за амплитудой сигнала разностной частоты на выходе блока УРЧ-5;

за стабильностью (пульсациями) напряжения -1200 В

за полосой частотной модуляции генератора СВЧ по выходному напряжению УПТ блока автоподстройки постоянной радиовысотомера К_РВ.

В состав БК-5 входят:

амплитудная схема контроля (АСК),

схема контроля по амплитуде источника питания генератора СВЧ,

схема контроля полосы частотной модуляции (СК f),

логическая схема «ИЛИ» для выдачи сигнала «ОТКАЗ», «НЕИСПРАВНОСТЬ»,

схема задержки на выдачу сигнала «ИСПРАВНОСТИ» и снятии сигнала «ПОИСК».

Принцип работы блока контроля БК-5.

Если амплитуда сигнала с выхода усилителя разностной частоты УРЧ-5 достаточна для нормальной работы блока измерения БИ-5, то амплитудная схема контроля АСК выдает сигнал, свидетельствующий о наличии сигнала разностной частоты (частоты биений ) и об исправной работе радиовысотомера. Блок контроля БК-5 выдает на выход радиовысотомера (в бортовые системы) сигнал исправности в виде напряжения +27В. Сигнал исправности выдается с задержкой около 3 секунд после установления нормального режима работы радиовысотомера.

Уменьшение амплитуды напряжения –1200В (стабильное напряжение -1200 В, необходимо для питания анода митрона М-307 – СВЧ генератора магнетронного типа с электронной перестройкой частоты) или амплитуды сигнала разностной частоты, вызванное появлением отказа блока питания или одного из блоков или приборов радиовысотомера (передатчика, модулятора, антенн, усилителя УРЧ-5, кабелей и т.п.), приводит к срабатыванию АСК, которая выдает сигнал «ОТКАЗА I». Этот сигнал поступает на вход блока измерения БИ-5 и вводит усилитель-ограничитель этого блока в режим насыщения, исключая выдачу ложной информации о высоте в САУ и другие бортовые системы.

В блоке БК-5 этот сигнал через схему задержки поступает на схему «ИЛИ», которая выдает сигнал «ОТКАЗ» на выход радиовысотомера (в бортовые системы), в указатель высоты для световой индикации отказа (при неисправности РВ-5 на указателе высоты загорается сигнальная лампа красного цвета ОТКАЗ РВ) и увода стрелки указателя на затемненный сектор (за маску).

2.1.2. Тест-контроль радиовысотомера.

Для проверки общего функционирования и проверки калибровки радиовысотомера в полете и на земле предусмотрена встроенная схема тест-контроля, обеспечивающая контроль калибровки радиовысотомера в одной точке как на земле, так и в полете.

Контроль осуществляется нажатием кнопки-лампы с трафаретом КОНТРОЛЬ на УВ-5 (см.рис.2).

Рис. 2. Указатель высоты УВ-5

1 – лампа желтого цвета сигнализации опасной высоты и ручка «Установ. высот»;

2 – лампа красного цвета сигнализации отказа РВ-5.

На вход измерительного блока подается напряжение частоты контроля с выхода усилителя низкой частоты УНЧК-5 канала автоподстройки блока БА-5. В режиме КОНТРОЛЬ измерительные цепи РВ-5 переключаются на внутреннюю линию задержки, при этом стрелка УВ-5 должна отработать высоту в пределах контрольного сектора шкалы 15 ± 1,5м.

2.2. Устройство индикации сигналов.

Состав устройства включает:

указатель высоты УВ-5;

узлы установки, выдачи, индикации сигнала опасной высоты.

Указатель высоты УВ-5 служит для визуального отсчета высоты полета самолета и обеспечивает установку, выдачу и световую индикацию сигнала опасной высоты и сигнала отказа.

2.2.1 Индикация высоты полёта.

На указатель высоты в модулятор (М) с блока измерения БИ-5 поступает сигнал текущей высоты в виде постоянного напряжения U _H, прямо пропорционального высоте, а также из блока питания приемопередатчика РВ-5 подаются питающие напряжения.

Для преобразования данных о высоте в угол поворота стрелки в указателе высоты применена потенциометрическая следящая система. Напряжение обратной связи U _ОС, снимаемое с потенциометра обратной связи (ПОС), сравнивается в модуляторе М с входным напряжением высоты U _H. и выделяется разностный сигнал (сигнал рассогласования) ∆ U = U _H – U _ОС.

Сигнал рассогласования ∆ U в усилителе переменного тока (УПТ ~) преобразуется в переменный, усиливается по напряжению, мощности и поступает на исполнительный двигатель (ДВ). Под воздействием управляющего сигнала ∆ U исполнительный двигатель ДВ через редуктор (Р) вращает ось потенциометра обратной связи ПОС и жестко связанную с ним стрелку указателя высоты до установления равенства U _ОС = U _H напряжения обратной связи, снимаемого с потенциометра, и напряжения текущей высотыс блока измерения БИ-5. При этом положение стрелки является точной мерой высоты.

2.2.2. Установка, выдача, индикация сигнала опасной высоты.

Установка и отсчёт опасной высоты производится с помощью индекса, перемещаемого по шкале путём поворота ручки «Установ. высот», расположенной в левом нижнем углу лицевой панели УВ-5 (см. рис.2).

С этой ручкой механически связано контактное устройство, представляющее собой разрезное кольцо на котором имеется два узких токопроводящих рабочих сектора и один нерабочий сектор. На ползун контактного устройства, механически связанного со стрелкой указателя высоты подаётся напряжение + 27В из бортовой сети.

При пролете опасной высоты - сверху вниз, вместе со стрелкой указателя высоты перемещается ползун и попадает на токопроводящий сектор контактного устройства. Таким образом, от напряжения +27В загорается сигнальная лампа жёлтого цвета сигнализации опасной высоты (конструктивно выполнена с ручкой «Установ. высот», см. рис.2) и запускается реле времени схемы звуковой сигнализации. Также напряжение +27В поступает в систему автоматического управления (САУ).

Самоблокировка обеспечивает выдачу сигнала опасной высоты на всех высотах ниже установленной. Когда стрелка выше индекса опасной высоты, то ползун попадает на другой токопроводящий сектор контактного устройства и электрическая цепь выдачи напряжения +27В разрывается.

В приемопередатчике РВ-5 имеется схема выдачи звукового сигнала опасной высоты. При срабатывании реле времени, схема выдает звуковой сигнал в виде переменного напряжения частотой 400 Гц в течение 3-9 с на телефоны оператора.

2.2.3. Индикация сигнала отказа.

При формировании на схеме «ИЛИ» в блоке контроля БК-5 сигнала «ОТКАЗ» разрывается электрическая цепь питания потенциометра обратной связи ПОС указателя высоты УВ-5. Под воздействием сигнала смещения, поступающего на исполнительный двигатель Дв, выходной вал указателя высоты УВ-5 вращается в сторону больших высот (увеличения высоты) и стрелка уводится на затемненный сектор (маска) за шкалу прибора (см. рис.2).

Одновременно сигнал отказа (напряжение + 27В) поступает на лампу красного цвета ОТКАЗ РВ указателя высоты УВ-5 (см. рис.2),с помощью которой осуществляется визуальная индикация отказа радиовысотомера.

2.2.4. Узел питания и связь РВ-5 с бортовыми устройствами.

Для питания всех схем и блоков радиовысотомера в приемопередатчике имеется узел питания который состоит из высокочастотного, низковольтного и накального трансформаторов, выпрямителей, фильтров и стабилизаторов.

Радиовысотомер на высотах 7500—7800 м выключается при помощи реле давления ИКДРДа – 1000-300-0, внешним сигналом напряжением +27В (например, от бародатчика).

Связь радиовысотомера РВ-5 с САУ и бортовой вычислительной системой БЦВС осуществляется посредством специального блока связи БС-500. При исправной работе РВ-5 в диапазоне измеряемых высот на вход блока связи БС-500 выдается сигнал о высоте полета самолета и сигнал ИСПРАВНОСТЬ РВ. Выходное напряжение радиовысотомера в БС-500 поступает на вход схемы выдачи сигнала отклонения относительно заданной высоты и на вход схемы разовых команд 1РС (полёт на высоте 130 м и выше) и 2РС (полёт на высоте 300 м и выше).

Наличие разовой команды (1РС или 2РС) для САУ-22-1 является сигналом о том, что самолет находится в зоне безопасной высоты. Сигнал ИСПРАВНОСТЬ РВ в блоке связи поступает на схему надежности, которая выдает САУ-22-1 сигнал надежности, при исправной работе схемы отклонения от заданной высоты и наличии сигнала ИСПРАВНОСТЬ РВ.

Заключение

С целью расширения возможностей радиовысотомера РВ-5 совместно с ним устанавливается комплект БСУ-500 преобразующий информацию о высоте для бортовой вычислительной системой БЦВС и системы автоматического управления самолёта.

Литература

1. Вертоградов В.И. РЭО Л.А., ч. I., М., Воениздат, 1979.

2. Брицын М.И. Авиационные радиоэлектронные средства, ч. I, М., 1981.

3. Сазонов Н.А. Радиовысотомеры малых высот, Тамбов, ТВВАИУ им. Ф.Э.Дзержинского, 1985.

4. Радиовысотомер РВ-5(РВ-5Р). Руководство по технической эксплуатации, ГУ. 000 0112 РЭ.

5. Вертолёт Ми-8. Техническое описание, книга V, РО, М., «Машиностроение», 1972.

6. Вертолёт Ми-24В (Ми-24Д). Техническое описание, книга V, РЭО, М., «Машиностроение», 1982.

7. Самолёт Су17-М. Техническое описание, книга V, РЭО, М., «Машиностроение», 1982.

Содержание.

Введение 4

1. Канал автоматической подстройки постоянной радиовысотомера 5