Главная страница
qrcode

Система vor назначение, состав оборудования, решаемые задачи


Скачать 238.5 Kb.
НазваниеСистема vor назначение, состав оборудования, решаемые задачи
Дата13.02.2020
Размер238.5 Kb.
Формат файлаdocx
Имя файлаSistema_VOR.docx
ТипКонтрольные вопросы
#67075
Каталог


Система VOR

Назначение, состав оборудования, решаемые задачи

Система VOR (VOR - Very-high-frequency Omnidirectional Range - всенаправленный маяк ОВЧ-диапазона) состоит из наземного радиомаяка и бортового оборудования и предназначена для определения на борту самолета азимута маяка, т.е. угла между направлением северного магнитного меридиана, проходящего через антенную систему радиомаяка и направлением самолета на радиомаяк, отсчитанный по часовой стрелке (рис.1).


Рис. 1. Определение азимута радиомаяка VOR
Индикация азимута осуществляется на индикаторах типа РМИ, УШ, УШДБ КПИ, КИНО и др.

Система позволяет решать на самолете следующие задачи:

- определение азимута ВС;

- определения курсового угла радиомаяка (КУР);

- самолетовождения по заданному азимуту;

- определения местоположения самолета по азимутам двух радиомаяков VOR;

- коррекции навигационных вычислителей;

- прослушивания сигналов опознавания маяка или сигналов речевой связи.

Для определения КУР используется информация о магнитном курсе от бортовой курсовой системы.

Самолетовождение по заданному азимуту осуществляется по стрелке курса индикаторов КППМ, ПНП, HSI и др. Отклонение стрелки курса пропорционально расхождению значений текущего азимута и выставляемого пилотом азимута линии заданного пути (ЛЗП).

Для опознавания радиомаяков высокочастотное колебание манипулируется кодом «Морзе» с использованием двух или трех букв. Частота модуляции (1020±50)Гц.

Контрольные вопросы

1. Состав системы VOR.

2. Нарисуйте навигационный параметр, измеряемый на борту самолета в системе VOR.

3. Какой навигационный параметр индицируется на приборе КППМ при работе с радиомаяком VOR?

4. В каких случаях радиомаяк VOR применяется для передачи речевой информации?

5. Нарисуйте навигационный параметр КУР.
Принцип работы

Принцип действия основан на сравнении фаз сигналов частотой 30 Гц, принятых из поля излучения наземного маяка, причем фаза одного из сигналов привязана к направлению северного магнитного меридиана антенны радиомаяка, а фаза второго зависит от направления самолета на радиомаяк. Первый сигнал называется сигналом «постоянная фаза», а второй - сигналом «переменная фаза».

На рис.2 приведены временные диаграммы сигналов для азимута маяка 0º и 270º.


Рис.2 Сравнение фаз сигналов «постоянная « и «переменная фаза»

для азимута маяка 0º и 270º

В зависимости от принципа работы различают стандартный VOR и доплеровский VOR (DVOR).

Наземный радиомаяк стандартного VOR является передающим устройством, формирующего поле излучения с помощью двух антенн - направленного и ненаправленного действия (рис.3).

Рис.3 Диаграммы направленности антенн радиомаяка VOR

На рис.4 изображены временные диаграммы сигналов, поясняющих работу стандартного VOR.

Антенна ненаправленного действия радиомаяка VOR излучает высокочастотный сигнал (рис.4, диаграмма №4), промодулированный по амплитуде сигналом поднесущей частоты 9960Гц, который в свою очередь промодулирован по частоте сигналом 30 Гц (диаграммы №3 и №1). Этот сигнал (30 Гц) и является сигналом «постоянная фаза».

Антенна направленного действия имеет слабовыраженную диаграмму направленности, имеющую форму окружности со смещенным центром, которая вращается с частотой 30Гц. Антенна излучает высокочастотные немодулированные колебания (модуляцию для опознавания не учитываем). Вращение диаграммы направленности приводит к амплитудной модуляции принимаемого на самолете сигнала с частотой огибающей равной частоте вращения диаграммы, т. е. 30 Гц, который и является сигналом «переменная фаза» (Диаграммы №5 и №6 для положений самолетов 1 и 2 рис.3 соответственно).

Радиомаяк VOR регулируется таким образом, что фазы сигналов (30Гц) совпадают в направлении на магнитный север. В любом другом направлении фаза сигнала «переменная фаза» отстает от фазы сигнала «постоянная фаза» на угол между этим направлением и направлением на магнитный север. Следовательно, измерив величину такого отставания можно определить азимут.


Рис.4 Временные диаграммы сигналов работы радиомаяка VOR

Погрешность такой системы около 5 градусов. Столь низкая точность обусловлена сильным влиянием сигналов, отраженных от местных объектов.

Для увеличения точности стандартные VOR заменяют на более сложные радиомаяки (доплеровские), погрешность которых значительно меньше (около 0,5º).

Принцип работы доплеровского радиомаяка (DVOR)
Принцип действия DVOR

Принцип действия доплеровских радиомаяков основан на использовании эффекта Допплера. Эффект Допплера проявляется при движении излучателя относительно точки приема или же при перемещении точки приема относительно излучателя. Например, при движении самолета (точка приема) в направлении излучателя (рис. 5а), частота Допплера (Fд):

Fд =fпрм – fизл.=Vс/λ= Vr/λ, (9.1)

где fпрм – частота принимаемого сигнала;

fизл. - частота излучателя;

Vс – скорость самолета;

λ – длина радиоволны;

Vr - радиальная скорость.

Рис.5 б) Полет самолета в другом направлении

При полете самолета в другом направлении (рис.5б) радиальная скорость меньше: Vr =Vc·cosα, где α –угол между направлением на излучатель и направлением полета.

Соответственно, частота Доплера:

Fд =Vc·cosα / λ,

Рассмотрим случай вращения излучателя относительно точки вращения с радиусом R, точку приема примем неподвижной (рис.6).

За начало отсчета примем положение излучателя в точке 1. Радиальная составляющая скорости Vr =Vизл.·sinφ=0, где φ - угол поворота излучателя.

Для последующих положений излучателя в точках 2…12 радиальная составляющая скорости изменяется, достигая максимального значения в точках 4 и 10 (φ=90º и φ=270º) и меняет свое направление (знак) при 180º < φ < 360º.

Соответственно, частота принимаемого сигнала уменьшается при движении излучателя в пределах 0º < φ < 180º и увеличивается при 180º < φ < 360º.

Максимальное изменение частоты при φ=90º и φ=270º. Изменение частоты принимаемого сигнала по отношению к частоте излучателя соответствует частоте Доплера, т.е. Fд(t) =Vr(t),

λ = Vизл.·sinφ / λ,

Для положения самолета (точки приема) на западе ( азимут радиомаяка α =90º) начальная фаза зависимости радиальной составляющей скорости от времени (угла поворота излучателя) составляет 270º (рис. 7).

Значение частоты Допплера вследствие вращения излучателя по окружности:

Fд(t)=2π ·Fвр.·R·sin( 2π·Fвр.·t - α) / λ,

где R-радиус вращения излучателя,

α-азимут,

λ- длина волны высокочастотных колебаний.

В бортовом приемнике можно выделить данный закон изменения частоты в виде напряжения или сигнала, изменяющегося с частотой 30 Гц. Фаза этого сигнала зависит от направления на самолет и потому данный сигнал называется сигналом «переменная фаза». На рис.6 начальная фаза сигнала «переменная фаза» составляет 180º, а на рис.7 составляет 270º. Начальная фаза сигнала «постоянная фаза» в обоих случаях составляет 0º. Результат сравнения фаз сигналов "переменная " и "постоянная фаза" является азимутом радиомаяка, т.е. 180º и 90º соответственно.


Рис.6 Вращение излучателя по окружности (азимут 180º)
Рис.7 Вращение излучателя по окружности (азимут 90º)
Принцип работы DVOR

Временные диаграммы сигналов, поясняющих работу DVOR, приведены на рис.8 (азимут на радиомаяк 180º).

Антенная система DVOR состоит из 2-х антенн.

Антенна №1 состоит из 50 вибраторов, расположенных по окружности диаметром 13,5 м. На каждый вибратор за счет электронной коммутации, поочередно по часовой стрелке, со скоростью 30 оборотов в секунду, поступает высокочастотное колебание. Тем самым осуществляется как бы вращение излучателя относительно центра вращения со скоростью 30 оборотов в секунду.

Это высокочастотное колебание промодулировано по амплитуде напряжением поднесущей частоты 10 кГц (диаграмма №3).

Для точки приема частота высокочастотных колебаний (диаграмма №4), в силу эффекта Допплера, изменяется с периодичностью Т=1/Fвр., где Fвр.- скорость вращения излучателя.

fпрм.=fизл.+Fдопл.=fизл.+2π ·Fвр.·R·sin(2π·Fвр.·t- α)/λ,

где R-радиус вращения излучателя,

α-азимут,

λ- длина волны высокочастотных колебаний.

Изменение частоты высокочастотных колебаний приводит к соответственному изменению частоты напряжения поднесущей 10 кГц. Таким образом, производится частотная модуляция колебаний поднесущей частоты 10 кГц с периодичностью Т=1/Fвр.

В бортовом приемнике можно выделить данный закон изменения частоты в виде напряжения или сигнала, изменяющегося с частотой 30 Гц. Фаза этого сигнала зависит от направления на самолет и потому данный сигнал называется сигналом «переменная фаза». Сигнал «постоянная фаза» 30 Гц излучается ненаправленной антенной №2 методом амплитудной модуляции высокочастотных колебаний (диаграмма №5). Радиомаяк DVOR регулируется таким образом, что фазы сигналов (30Гц) совпадают в направлении на магнитный север. В любом другом направлении фаза сигнала «переменная фаза» отстает от фазы сигнала «постоянная фаза» на угол между этим направлением и направлением на магнитный север. Следовательно, измерив величину такого отставания можно определить азимут. Доработка бортового бортового оборудования для работы с радиомаяком DVOR не требуется. При таком способе работы радиомаяка влияние сигналов, отраженных от местных предметов значительно уменьшается, так как информационный параметр заложен в фазу не огибающей амплитудно-модулированного колебания (стандартный VOR), а в фазу сигнала модулирующего сигнал 10 кГц по частоте.

Рис.8 Временные диаграммы сигналов работы доплеровского радиомаяка VOR

Принцип работы бортового оборудования

Структурная схема бортового оборудования системы VOR приведена на рис. 9.

На нагрузке амплитудного детектора АД выделяется сложный сигнал, содержащий сигналы 10 кГц и 30 Гц. С помощью фильтров Ф»30Гц» и Ф»10 кГц» производится разделение этих сигналов по двум каналам: сигнал частотой 30Гц поступает на канал «переменной фазы», а 10 кГц- на канал «постоянной фазы».

Примечание. Наименование каналов "переменная фаза" и "постоянная фаза" соответствует работе со стандартным VOR. При работе с DVOR через канал "постоянная фаза" проходит сигнал "переменная фаза".

В канале «постоянной фазы» производится ограничение амплитуды, устраняющей паразитное влияние переизлучателей в усилителе-ограничителе УС. - ОГР., и затем частотное детектирование в частотном детекторе ЧД. На нагрузке ЧД выделяется напряжение сигнала «постоянная фаза» частотой 30 Гц. После усиления в УНЧ сигналы «постоянная фаза « и «переменная фаза» поступают на канал измерения азимута и канал селектора курса.


Рис.9 Структурная схема бортового оборудования системы VOR

В канале измерения азимута сигнал «постоянная фаза» поступает на фазовращатель ФВ 1 и с его выхода затем на фазовый детектор ФД 1. На другой вход ФД 1 подается сигнал «переменная фаза» 30 Гц. На выходе ФД 1 образуется постоянный ток, величина и направление которого зависит от фазового сдвига между этими сигналами. Выходное напряжение постоянного тока с фазового детектора ФД 1 поступает на преобразователь ПРЕОБР., в котором оно преобразуется в сигнал частотой 400 Гц, амплитуда которого пропорциональна выходному напряжению ФД 1, а фаза принимает два значения – 0 или 180º (относительно бортсети 400 Гц) в зависимости от полярности выходного напряжения ФД 1. Сигнал 400 Гц поступает на обмотку двигателя, ротор которого через редуктор связан с ротором фазовращателя ФВ 1. Двигатель будет вращать ротор ФВ 1 до тех пор, пока выходное напряжение фазового дедектора ФД 1 не станет равным нулю, при этом разность фаз сравниваемых сигналов будет равна нулю. На одном валу фазовращателя ФВ 1 установлены синусно-косинусные трансформаторы СКТ-датчик и СКТ-дифференциал. Через СКТ – датчик поворот ротора ФВ 1 передается на указатель азимута, а через СКТ - дифференциал- на указатель, для индикации курсового угла радиомаяка.

Для решения задачи самолетовождения по заданному азимуту применяется канал селектора курса. В этом канале сравнение фаз сигналов «переменная фаза « и «постоянная фаза» осуществляется в фазовом детекторе ФД 2. Но фаза сигнала «постоянная фаза» зависит от угла поворота ротора фазовращателя ФВ 2, угол которого определяется значением азимута линии заданного пути, выставляемого пилотом на блоке селектора курса. На выходе ФД 2 образуется постоянный ток, величина и направление которого зависит от фазового сдвига между этими сигналами. Выходное напряжение постоянного тока с фазового детектора ФД 2 поступает на отклонение стрелки курса нуль-индикатора (КППМ, ПНП, HSI и др.). Стрелка указывает положение ЛЗП относительно самолета.

Кроме того, для индикации направления полета «НА» - «ОТ» (на радиомаяк или от радиомаяка) с выхода фазовращателей ФВ 1 и ФВ 2 сигналы подаются на схему СХЕМА «НА» - «ОТ». Если разность между фазами сигналов находится в пределах 0-180º, напряжение с выхода данной схемы поступает на табло «НА», в противном случае - на табло «ОТ». При пролете самолетом радиомаяка фаза сигнала «переменная фаза « изменяется на 180º. При этом ротор ФВ 1 разворачивается на 180º. На входе схемы «НА»- «ОТ» разность между фазами сигналов будет в пределах 180º- 360º и загорится табло «ОТ». Если самолет сделал разворот на 180º и летит в направлении на данный радиомаяк, то для правильной индикации отклонения самолета относительно ЛЗП следует изменить выставленный азимут на блоке селектора курса на 180º.

На выходе устройства контроля УСТР. КОНТ. формируется сигнал готовности "Гот." при условии достаточного уровня сигналов "постоянная" и "переменная фаза". Этот сигнал поступает на селектор режимов КУРС МП-70 на загорание лампы "К1" или "К2" и на коммутатор, с выхода которого подается сигнал на закрытие бленкера курса КППМ.

Нормы ICAO на основные тактико-технические данные системы VOR

1. Частотный диапазон –108-117,975 МГц.

2. Количество частотных каналов –160.

3. Дальность действия (если она не ограничивается дальностью прямой видимости) –370км, для аэродромных VOR – 50 км.

4. Зона действия по углу места – не менее 40º.

5. Погрешность определения азимута:

- стандартный VOR - ±3,6º;

- доплеровский VOR - ±(0,5 – 1)º.




перейти в каталог файлов


связь с админом