Файл: радиотехника.docx

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт авиамашиностроения и транспорта

Наименование института

Кафедра самолётостроения и эксплуатации авиационной техники

Наименование кафедры

Отчёт по лабораторной работе	1
	шифр

по дисциплине «Системы радиооборудования»

Радиовысотомеры малых высот

Название темы

Выполнил студент		СМ-19-1				Ахмедов С.Р.
		шифр		подпись		Фамилия И.О.
Проверил		Проф., д.т.н.				Зотов И.Н.
				подпись		Фамилия И.О.

Иркутск 2023 г.

Цель работы: изучение принципа действия, конструкции и основных тактико-технических данных радиовысотомеров малых высот; изучение аппаратуры проверки, проверка работоспособности и калибровка радиовысотомеров.

---

Приборы и принадлежности, материалы и оборудование: комплекты радиовысотомеров малых высот РВ-2 и РВ-5, проверочная аппаратура — тестеры Т-1, Т-2.

1. 
   Основные понятия
   

Радиовысотомеры (РВ) предназначены для измерения истинной высоты полета летательного аппарата (ЛА) и относятся к классу автономных радионавигационных устройств, так как не требуют для образования канала измерения дополнительного наземного оборудования. В зависимости от максимальной измеряемой высоты различают РВ малых (до 1500м) и больших (до 30км) высот. Для радиовысотомеров выделены диапазоны частот вблизи 4300, 1600—1900 и 440МГц. Радиовысотомеры малых высот применяют главным образом для управления ЛА в вертикальной плоскости в системах захода на посадку и автоматической посадки. Большинство РВ малых высот дают информацию не только о текущей высоте полета, но и достижении самолетом установленной заданной высоты полета (кили опасной высоты), а также о своей работоспособности. Эта информация обычно в виде постоянных напряжений поступает на индикатор РВ, световой и звуковой сигнализаторы и в вычислитель системы управления ЛА. Радиовысотомеры больших высот применяют как вспомогательное навигационное средство при аэрофотосъемке местности и для других целей.

Принцип работы радиовысотомеров основан на свойстве радиоволн распространяться в воздухе с постоянной скоростью и отражаться от земной поверхности.

Передатчик Прд радиовысотомера (Рисунок 1) формирует колебания, которые с помощью антенны А-1 направляются в сторону земной поверхности. Отраженный сигнал поступает на антенну А-2 и приемник Прм. Измеритель высоты (ИВ) вырабатывает напряжение U(H) , пропорциональное времени прохождения сигнала до земной поверхности и обратно а, следовательно, пропорциональное истиной высоте H:



где - скорость распространения радиоволн.



Рисунок 1. Определение высоты с помощью радиовысотомера

Для малых высот (до 1500м) время прохождения радиосигнала до земли и обратно очень мало и обычными методами измерить его не удается. Поэтому в радиовысотомерах используются косвенные методы: частотный и импульсный. РВ малых высот используются, в основном, с излучением непрерывных частотно-модулированных колебаний.

---

На летательных аппаратах гражданской авиации в настоящее время наибольшее распространение получили радиовысотомеры малых высот типа РВ-2, РВ-УМ и РВ-5.

На примере радиовысотомера малых высот РВ-2 рассмотрим частотный метод измерений, сущность которого состоит в следующем.

Передатчик радиовысотомера через передающую антенну посылает непрерывный сигнал, который проходит путь т от самолета до земной поверхности, отражается от нее и возвращается на антенну приемного устройства (отраженный сигнал). Одновременно на вход приемника через кабель, находящийся внутри приемопередатчика, подается сигнал непосредственно от передатчика (прямой сигнал). Частота передатчика с помощью модулятора периодически с частотой 124Гц плавно изменяется в пределах 424 - 464МГц (при работе на первом поддиапазоне 0-120м) и в пределах 442-446МГц (при работе да втором поддиапазоне 100-1200м). Благодаря тому, что путь отраженного сигнала, зависящий от высоты полета самолета над землей, значительно превышает путь прямого сигнала, который, поступает на балансный детектор непосредственно с передатчика, отраженный сигнал по сравнению с прямым сигналом попадает вход приемника (на балансный детектор) с некоторым запаздыванием.

За это время частота передатчика (к моменту прихода отраженного сигнала) изменится па некоторую величину, зависящую от высоты полета. Следовательно, на вход приемника непрерывно подается два сигнала (прямой и отраженный) различной частоты. В результате сравнения этих сигналов возникает переменное напряжение с частотой, равной частоте биений. Частота биения, равная разности частот прямого и отраженного сигналов, определяется выражением:



где K – постоянный коэффициент, зависящий от скорости изменения частоты передатчика радиовысотомера.

И з формулы видно, что частота биений пропорциональна высоте полета самолета. После детектирования (Рисунок 2) напряжение частоты биений усиливается усилителем низкой частоты приемника и попадает на частотомер (счетчик), где преобразуется в постоянный ток, величина которого пропорциональна частоте биений. Полученный постоянный ток проходит через индикатор высоты – прибор постоянного тока – и отклоняет его стрелку. Так как величина тока будет пропорциональна частоте биений прямого и отраженного сигналов, а частота биений, в свою очередь, пропорциональна высоте полета самолета, то шкалу индикатора радиовысотомера можно отградуировать непосредственно в метрах высоты, что и сделано в индикаторе ПРВ-46.

---

Рисунок 2. Блок-схема радиовысотомера РВ-2

На Рисунке 3 разобран идеальный случай работы радиовысотомера (частота передатчика изменяется по «пилообразному» закону). Сплошной линией показан прямой сигнал, пунктирной – отраженный сигнал. Отраженный сигнал отстает от прямого на время .



Рисунок 3. Идеальный случай работы радиовысотомера: а – частота прямого и отраженного сигналов; б – частота биений

Частота биений для этого случая выражается следующим соотношением:



где – девиация частоты, Гц;

– частота модуляции, Гц.

В реальных условиях частота передатчика радиовысотомера изменяется не по идеальному («пилообразному») закону, а по закону, близкому к синусоидальному.

Принцип работы систем сигнализации заданной высоты высотомеров РВ-2 и РВ-УМ состоит в следующем. Высоту, сигнализацию о снижении до которой необходимо получить, устанавливают с помощью переключателей, по принципу действия представляющих собой потенциометры. При установке на таком переключателе высоты, от него на систему сравнения в высотомере подается постоянное напряжение, пропорциональное заданной высоте. На эту же систему сравнения от системы измерения высотомера все время поступает напряжение, пропорциональное измеряемому значению высоты. При равенстве этих значений включается сигнализация о достижении самолетом заданной высоты.

В радиовысотомере РВ-5 высоту, сигнализацию о снижении до которой требуется получить, устанавливают по шкале указателя при помощи ручки, которая имеется на нем. При этом устанавливают в определенное положение электрический контакт, вращаемый этой ручкой. Другой, аналогичный, контакт вращается электродвигателем вместе со стрелкой указателя и на заданной высоте совмещается (замыкается) с первым контактом, вследствие чего включается сигнализация о снижении самолета до заданной высоты.

---

2. Особенности летной эксплуатации

В процессе летной эксплуатации радиовысотомеров малых высот необходимо помнить некоторые общие закономерности, проявляющиеся в их работе и обусловленные их принципом работы. При малых высотах полетов, составляющих десятки метров, радиовысотомеры РВ-2 и РВ-УМ реагируют на отдельные строения, овраги и т.п., в связи с чем наблюдаются колебания стрелки указателя. В то же время этих колебаний нет в моменты пролета над отдельными деревьями, мачтами.

Над густым лиственным лесом показания указателя высотомера соответствуют высоте от верхних кромок деревьев. При полете над горной местностью с резко изменяющимся рельефом пользоваться радиовысотомером затруднительно и не следует при больших колебаниях стрелки указателя. Над водной поверхностью радиовысотомер работает устойчиво, показывая высоту от этой поверхности. В случае больших кренов самолета, превышающих 30˚ показания указателя, являются завышенными и не должны использоваться, за исключением случаев, когда высотомер РВ-5 кратковременно автоматически включен в режим «ПАМЯТЬ», о чем выдается световая сигнализация.

При полете над земной поверхностью, покрытой толстым по сравнению с высотой полета слоем снега или льда, необходимо учитывать особенности распространения радиоволн, отражающихся от поверхности земли в этих условиях. Когда полет осуществляется над земной поверхностью, покрытой слоем снега, почти вся энергия радиоволн проходит сквозь снег и отражается от земли; за счет потерь энергии в снегу отраженный сигнал будет ослаблен. В этом случае высотомер покажет расстояние не до снежного покрова, а до земли, то есть его показания будут завышенными на величину, примерно равную толщине снежного покрова.

При полете над толстым слоем льда радиоволны как отражаются от его поверхности, так и проходят сквозь лед, отражаясь от земли. При этом сигнал, отраженный от поверхности льда, будет сильнее, чем в случае отражения от снега. Потери энергии радиоволн, распространяющихся в слое льда, также будут меньше, чем в снеге. Но скорость распространения радиоволн в слое льда в несколько раз меньше, чем в воздухе, поэтому показания радиовысотомера могут быть завышенными относительно поверхности земля на величину, которая больше толщины ледяного покрова. Считают, что при полетах над толстым слоем льда пользоваться радиовысотомером можно только тогда, когда высота полета не менее чем в десять раз превышает толщину льда. При полете над материковым льдом, толщина слоя которого неизвестна, пользоваться высотомером нельзя.

---