Радиолокационные системы, обеспечивающие безопасную работу аэропортов, Радиолокационные станции обзора летного поля – Радиоэлектронные средства управления воздушным движением

Назначение и общие сведения о РЛС обзора летного поля

Радиолокационные станции обзора летного поля (ОЛП) осуществляют наблюдение за самолетами, идущими на посадку при удалении от начала ВПП на 4 км и с высоты 50 м, за движением самолетов по ВПП и рулежным дорожкам; контроль за взлетающими самолетами; наблюдение и контроль за автотранспортом, пересекающим ВПП и движущимся по рулежным дорожкам.

Высокая разрешающая способность по дальности и азимуту обеспечивается в связи с использованием миллиметрового диапазона длин волн. Для обеспечения высокой разрешающей способности по дальности станция должна работать короткими импульсами, а индикатор иметь достаточно большой диаметр экрана и небольшие масштабы развертки. Для получения высокой разрешающей способности по азимуту РЛС ОЛП имеет узкую ДНА в горизонтальной плоскости. Координаты дальность и азимут, измеряемые РЛС ОЛП, равноценны при определении взаимного расположения объектов, поэтому разрешаемое расстояние по углу должно быть примерно равно разрешаемому расстоянию по дальности.

Для обеспечения хорошего кругового обзора всего летного поля и уменьшения мертвой зоны обзора РЛС ОЛП устанавливают на вышках высотой в несколько десятков метров непосредственно на аэродроме. Все объекты, находящиеся на земной поверхности и наблюдаемые из точки размещения РЛС ОЛП под различными углами места ? удалены от радиолокатора на расстояние r=h/sin?, где h – высота установки антенны РЛС.

Уменьшение длительности импульса и времени восстановления приемника позволяет уменьшить минимальную дальность действия.

Диаграмма направленности антенны в вертикальной плоскости имеет форму cosec²? и ширину луча 48°, ширина луча антенны в горизонтальной плоскости 0,2°.

В горизонтальной плоскости пределы зоны обзора составляют 360° благодаря круговому вращению антенны в горизонтальной плоскости. В гражданской авиации применяется импульсная РЛС ОЛП «Обзор-2», структурная схема которой приведена на рис. 6.1.

Основными составными частями РЛС ОЛП являются антенный пост и аппаратура КДП. Антенный пост является собственно радиолокатором-источником радиолокационной информации.

Аппаратура КДП включает в себя аппаратуру приема радиолокационной информации с антенного поста, ее преобразование в телевизионный сигнал и отображение на двух рабочих индикаторах. Кроме того, в состав РЛС входят устройства телеуправления и телесигнализации (ТУ-ТС).

Антенная система, шкаф приемо-передатчика (ШПП) и блок высокой частоты (БВЧ) предназначены для генерирования коротких радиочастотных импульсов, излучения их в пространство, приема отраженных сигналов, их усиления и детектирования.

Продетектированные сигналы усиливаются до уровня, обеспечивающего работу аппаратуры кодирования и трансляции, расположенной в шкафу синхронизации (ШС), и после преобразования совместно с синхроимпульсами и сигналами углового положения антенны, вращающейся со скоростью 60 об/мин, по двум независимым каналам транслируются на КПД. Одновременно эти сигналы для контроля качества преобразования подаются на контрольный индикатор, расположенный в стойке контроля (СК).

Устройства управления обеспечивают возможность управления аппаратурой РЛС дистанционно с КДП, централизованно из антенного поста, а также с каждого из устройств антенного поста.

В режимах дистанционного и централизованного управления, устройства управления обеспечивают возможность автоматического включения аппаратуры РЛС по сигналам с панелей дистанционного или централизованного управления. В этих режимах осуществляется автоматическое включение резервных комплектов аппаратуры по сигналам от устройств встроенного контроля.

На КДП радиолокационная информация, синхроимпульсы и сигналы углового положения антенны поступают на шкаф управления и распределения ШУР, где они разделяются, преобразуются и поступают на шкафы графеконных преобразователей ШГП. В ШГП радиолокационная информация преобразуется в телевизионный сигнал и через шкаф управления и распределения подается на два рабочих телевизионных индикатора (ТИК) и на стойку выносного контрольного устройства (ВКУ) и телеуправления-телесигнализации (ТУ-ТС) для отображения на контрольном телевизионном индикаторе.

Включение резерва аппаратуры антенного поста в работе предусмотрено при централизованном или дистанционном режимах управления РЛС и в зависимости от типа аппаратуры осуществляется автоматически, полуавтоматически или вручную.

Автоматически включение резерва в работу производится по сигналам отказа устройств с помощью устройства логической автоматизации.

Функциональная схема РЛС обзора летного поля

Функциональная схема РЛС ОЛП представлена на рис 6.2. Высокочастотные сигналы формируются в передатчике РЛС с момента поступления импульса

запуска, поступающего с выхода блоков синхронизации соответствующего комплекта. ВЧ-сигналы через устройства контроля и ВЧ-тракт передатчика поступают на волноводный переключатель БВЧ, затем в антенну и излучаются в пространство. Выход второго комплекта шкафа приемо-передатчика подключен к эквиваленту антенны.

Отраженные сигналы с выхода антенны по тому же тракту через устройство контроля поступают на вход приемника. Развязка между выходом передатчика и входом приемника обеспечивается волноводным переключателем.

С выхода приемника РЛС продетектированные и усиленные сигналы поступают на шкаф синхронизации, куда поступают также сигналы угловой информации в параллельном коде (коде Грея) с датчиков угла, установленных на колонне привода вращения антенны и механически связанных с ней.

С выхода блока кодирования и трансляции информации смесь видеосигналов с синхроимпульсами и кодами углового положения антенны через схему переключений поступает на кабельную линию трансляции информации и на блок кодирования информации стойки контроля. Декодированные и сформированные в блоке декодирования информации сигналы поступают на контрольный индикатор кругового обзора, на экране которого также присутствует азимутально-дальномерная электронная сетка.

В шкафу синхронизации вырабатываются сигналы синхронизации и стробирования, определяющие синхронность работы всего изделия, а также преобразовываются сигналы угловой информации, используемые для формирования развертывающих напряжений в ИКО и ТИКО.

Устройства шкафа синхронизации (ШС) обеспечивают синхронность работы всех устройств РЛС. Сигналы синхронизации, угловой информации и видеосигналы поступают на ИКО, на экране которого отображается наземная обстановка на летном поле.

Декодированная видеоинформация через шкаф управления и распределения (рис. 6.1) поступает на входы трех шкафов графеконного преобразователя, куда поступают и сигналы управления ШГП.

В ШГП происходит преобразование радиолокационной информации в телевизионный сигнал. Два ШГП являются рабочими, а третий-резервный.

Особенности построения РЛС ОЛП в основном связаны с применением восьмимиллиметрового диапазона волн, оказывающего существенное влияние на структуру антенного поста и приемо-передатчика.

Антенная система предназначена для излучения электромагнитной энергии в пространство и приема отраженных от цели сигналов. Благодаря узкой ДН в горизонтальной плоскости (0,2°) антенна обеспечивает высокую разрешающую способность по азимуту. Коэффициент усиления антенны – не менее 60000.

Скорость вращения антенны 60 об/мин; уровень боковых лепестков – не более — 20 дБ; ДН в вертикальной плоскости – косекансная. Антенна может работать при вертикальной, круговой или эллиптической поляризации поля. Управление поляризацией дистанционное. Отражатель облучается Е-плос-костным рупором, помещенным в фокусе отражателя.

Поляризационная решетка, расположенная перед раскрывом рупорного облучателя, может поворачиваться параллельно плоскости раскрыва на 180° со скоростью до 2 об/мин.

В случае, когда угол между пластинами и раскрывом облучателя составляет 45% антенна излучает (принимает) поле круговой поляризации.

Поле круговой поляризации используется для подавления помех от метеообразований (дождь, снег и т. п.).

При использовании круговой поляризации имеет место не полное подавление отражений от метеообразований, и можно говорить только о приеме существенно ослабленного поля, поэтому при отсутствии метеообразований используется линейная поляризация.

Приемник и передатчик (рис. 6.3) связаны между собой общей системой автоматики и управления, которая обеспечивает как работу приемо-передающих устройств в целом, так и индивидуальное включение и выключение приемника и передатчика.

Рис. 6.3. Структурная схема ШПП

ВЧ сигнал передатчика генерируется магнетронным генератором. В подмодуляторе вырабатывается импульс управления модулятором необходимой длительности и амплитуды. В модуляторе импульс подмодулятора усиливается до амплитуды, необходимой для нормальной работы магнетронного генератора. Магнетронный генератор генерирует высокочастотные импульсы.

Уменьшенные по мощности на 50 дБ сигналы передатчика поступают через ВЧ-тракт на ответвитель с ослаблением 10 дБ и далее в приемник для работы системы АПЧ и на устройство контроля частоты и огибающей ВЧ импульсов.

Чтобы не допустить попадания высокочастотной мощности передатчика на вход приемника, между входом последнего и плечом 3 циркулятора установлен разрядник защиты приемника.

На приемник (рис. 6.4) также поступают синхронизирующие импульсы, необходимые для запуска соответствующих устройств и контроля работоспособности приемника.

Рис. 6.4. Структурная схема приемника ОЛП

Приемник ОЛП предназначен для усиления, детектирования и трансляции принятых сигналов.

Приемник ОЛП представляет собой супергетеродин с двойным преобразованием частоты, автоматическими регулировками усиления ВАРУ и ШАРУ, автоматической подстройкой частоты первого гетеродина и непрерывным самоконтролем работоспособности. В канале приема осуществляются усиление, селекция, преобразование, детектирование принятых сигналов и их трансляция на аппаратуру КДП.

Канал АПЧ осуществляет подстройку частоты первого гетеродина так, чтобы разность частот между магнетроном передатчика и клистроном гетеродина составляла 700 МГц.

РЛС обзора летного поля «Аксай»

Радиолокационная станция обзора летного поля «Аксай» (РЛС ОЛП «Аксай») предназначена для установки в аэропортах гражданской авиации и обеспечивает круговой радиолокационный обзор земной поверхности (с возможностью установки необходимого рабочего сектора обзора) и отображение наземной обстановки на летном поле: воздушных судов, транспортных средств, стай птиц, крупных животных, людей и других наземных предметов, находящихся на ВПП, рулежных дорожках, перроне, стоянках с твердым покрытием.

Технические характеристики

• 1. РЛС ОЛП «Аксай» обеспечивает обнаружение с вероятностью 0,9 воздушных судов и транспортных средств с эффективной отражающей поверхностью не менее 2 кв. м, находящихся на ВПП, РД с искусственным покрытием, при этом:
  • а) максимальный радиус обнаружения в плоскости земли:
    • – для воздушного судна, транспортного средства 5000 м
    • – для одного человека 2000 м
  • б) минимальный радиус обнаружения в плоскости земли 50 м
  • в) разрешающая способность: по дальности 16 м

по азимуту 0,8 град.

г) погрешность измерения координат: по дальности – не более 20 м

по азимуту – не более 30 мин

2. Темп обновления информации 1,5 с

Скорость вращения антенны 39-41 об/мин

• 3. Угол обзора в горизонтальной плоскости 360 град.
• 4. Длина волны 3,2 см
• 5. Поляризация горизонтальная или вертикальная
• 6. Среднее время наработки на отказ не иене 2000 ч

Средний ресурс до предельного состояния не менее 80000 ч

• 7. РЛС ОЛП «Аксай» обеспечивает работоспособность в условиях:
  • – изменение температуры окружающей среды: от – 50 до 50 град.
  • – относительная влажность воздуха при температуре 25 град 98%.
  • – воздействие ветровых нагрузок со скоростью воздушного потока до 30 м/с.
• 8. Питание от трехфазной сети напряжением 323 – 418 В частотой 50 Гц.

Реестр сертификатов типа на радиотехническое оборудование и оборудование авиационной электросвязи, используемое для обслуживания воздушного движения

Радиолокационная станция обзора летного поля (РЛС ОЛП) «Атлантика» предназначена для обнаружения малоразмерных наземных объектов на ВПП и РД, а также низколетящих целей в районе ВПП.

РЛС ОЛП «Атлантика» обеспечивает:

– автоматический ввод в сопровождение, полуавтоматический ввод в сопровождение по указанию диспетчера и автосопровождение 115 движущихся объектов, находящихся на ВПП, РД, а также ручной ввод в сопровождение на перронах и стоянках с твердым покрытием; автоматический сброс с сопровождения после выхода воздушного суд на за пределы зоны автоввода, а также ручной сброс с сопровождения;

– классификацию целей по размеру, отличая ВС от наземных транспортных средств;

– сигнализацию о занятости ВПП;

– сигнализацию о несанкционированном доступе на ВПП и РД.

Основные характеристики РЛС ОЛП «Атлантика» приведены в таблице 3.20.

Таблица 3.20. Основные характеристики РЛС ОЛП «Атлантика»

Конструктивно РЛС ОЛП состоит из антенно-приемопередающего модуля (АППМ), блока сопряжения и радиолокационного унифицированного терминала (РУТ).

На аэродроме РЛС ОЛП устанавливается в радиопрозрачном укрытии (рис.3.30.).

АППМ (рис.3.31.) представляет собой функционально и конструктивно законченные моноблоки, содержащие передатчик и приемник в микроэлектронном исполнении, электромеханический привод вращения антенны с бесконтактным моментным двигателем и электронной системой управления, позволяющей регулировать скорость вращения.

Рис.3.30. РЛС ОЛП «Атлантика» в радиопрозрачном защитном укрытии

РУТ представляет собой комплекс сбора, обработки, отображения и регистрации радиолокационной информации. Эти задачи в РУТ решаются аппаратно-программным способом на базе универсальных ПЭВМ. Вид изображения посадки ВС на РУТ показан на рис.3. 32

Рис.3.31. Внешний вид АППМ Рис.3.32. Изображение посадки ВС на экране РУТ

РЛС ОЛП «Атлантика» могут быть территориально-разнесенными и объединяться в единую многопозиционную сеть с общим отображением радиолокационной обстановки, полученной под разными ракурсами наблюдения. В РЛС ОЛП «Атлантика» предусмотрена возможность приема и обработки информации в соответствии с протоколом информационного обмена ASTERIX, используемого в современных системах УВД.

Контрольные вопросы:

1. Дайте классификацию средств наблюдения по функциональному назначению.

2. Характеристика возможностей 1Л118 по наблюдению ВС.

3. Дайте сравнительную характеристику ОРЛ-Т типа 1Л118 и Лира-Т

4. Дайте характеристику тактических возможностей аэродромного радиолокатора АОРЛ-85 и его модификаций.

5. Сравните возможности аэродромных комплексов УРАЛ и Лира-А10.

6. Какие возможности по получению информации наблюдения имеет ВРЛ Крона?

7. Какие возможности по радиолокационному наблюдению ВС имеет ВРЛ Радуга?

8. Проведите сравнительный анализ ВРЛ Крона и МВРЛ СВК.

9. Посадочные РЛС. Назначение, тактические характеристики.

10. Какие задачи решает РЛС ОЛП? Дайте характеристику возможностей РЛС «Атлантика».