Сарайский Ю. Н., Алешков И. И. Аэронавигация. Часть 2_СПб ГУГА_2013. Аэронавигация часть II. Радионавигация в полете по маршруту

Как уже отмечалось, удаление отметки объекта на экране от начала развертки соответствует наклонной дальности объекта. Первое, от чего отразится излучаемый электромагнитный импульс – это точка на земной поверхности под ВС. Наклонная дальность от этой точки равна истинной высоте полета, поэтому изображение этой точки появится на соответствующем удалении от начала развертки, то есть не в центре экрана, а на расстоянии, соответствующем высоте. Но антенна сканирует, поэтому изображение этой одной и той же точки появится по всем направлениям излучения. Таким образом, место самолета, которое является точкой, изобразится на экране в виде окружности с радиусом, равным высоте полета! Внутри этой окружности экран будет темным (нет отражающих объектов). В принципе по радиусу высотного кольца можно судить о высоте полета, но точность будет очень низка (порядка 1 км).
Из этого ясно, что на экране БРЛС изображение земной поверхности искажено по сравнению с тем, как оно выглядит на карте. Ведь точка превратилась в линию – окружность. Разумеется, будет искажена форма и других объектов поблизости от ВС. Но на больших удалениях, где наклонная дальность практически совпадает с горизонтальной, искажения будут все меньше и меньше (рис. 9.4).
На масштабе 375 км введена задержка развёртки, соответствующая дальности 200 км. Это означает, что в момент излучения импульса развертка сразу не начинается, а начнется лишь в момент, когда пройдет время, соответствующее дальности 200 км. Объект, находящийся на этом удалении, изобразится в центре экрана (в начале развертки). Причем все объекты на этом удалении, находящиеся в разные стороны от ВС, изобразятся в этой же точке. Здесь уже окружность с радиусом 200 км стянется в одну точку.
Понятно, что и в этом случае будут искажения формы объектов.
Задержка введена для того, чтобы лучше рассмотреть именно удаленные объекты, пусть даже с искажениями. На экране на масштабе 375 км будут видны только объекты, находящиеся на удалениях от 200 до 375 км.
3) Режим «Метео».
Предназначен для обнаружения зон грозовой деятельности.
Используется узкая диаграмма направленности, и устанавливается наклон антенны равный нулю. Антенна сканирует в горизонтальной плоскости на уровне высоты полета и луч пересекает очаги грозовой деятельности (рис.
9.5). Они сильно электризованы, хорошо отражают радиоволны и видны в виде ярких засветок. Чем ярче засветка, тем сильнее гроза (рис. 9.6).

Рис. 9.4. Вид радиолокационного изображения земной поверхности
Рис. 9.5. Диаграмма направленности а режиме «Метео»

Рис. 9.6. Вид грозовых засветок в режиме «Метео»
4) Режим «Контур». То же самое, что и «Метео», но наиболее сильные сигналы полностью подавляются схемой локатора. Это значит, что если мощность отраженного сигнала превышает определенный уровень, то электрическая схема локатора уменьшит ее до нуля – как будто нет никакого отраженного сигнала. Разумеется, на экране в этом месте свечения вообще не будет. Поэтому в режиме «Контур» посередине ярких грозовых засветок будут черные «дырки», как будто бы там нет грозы. На самом деле в этих местах самая сильная грозовая деятельность (рис. 9.7). Данный режим и предназначен для того, чтобы пилот смог выявить самые опасные места.
5) Режим «Снос». Этот режим предназначен для измерения угла сноса.
Используется широкая диаграмма направленности, но сканирование антенны отсутствует. Направление антенны (линии развёртки), можно изменить клавишами управления антенной. Порядок определения угла сноса будет описан далее.
Порядок подготовки БРЛС к работе. Порядок работы с БРЛС во время предполетной подготовки заключается в следующем.
При нахождении ВС на стоянке необходимо включить АЗС (автомат защиты сети) и другие выключатели питания (зависит от типа ВС).
Установить режим «Готов», наклон антенны +10°, регуляторы
«Яркость» и «Метки» установить в среднее положение, а «Контраст» в крайнее левое.

Рис. 9.7. Вид грозовых засветок в режиме «Контур»
Включить локатор нажатием клавиши «РЛС» на индикаторе.
(включение). Через 3-5 минут, после прогрева элементов локатора, его можно перевести в режим «Земля». Перед этим необходимо убедиться в отсутствии людей и крупных отражающих объектов в секторе ±100° градусов на удалении до 100 метров. Дело в том, что локатор излучает на частоте 9375
Мгц. Это всего лишь в два с половиной раза меньше, чем частота работы бытовой микроволновой печи, но импульсная мощность БРЛС раз в десять больше.
Затем следует отрегулировать яркость экрана и меток дальности.
Поочередно устанавливая масштабы от 30 до 250 убедиться, что видны все метки дальности, что они имеют приблизительно круглую форма и расстояние между ними примерно одинаково.
Уменьшая угол наклона антенны до нуля, добиться появления радиолокационного изображения объектов, расположенных в районе аэродрома в секторе обзора локатора. Если изображения нет, переключить в режим «Готов» и снова в режим «Земля». Через 20 секунд изображение должно появиться.
Установить минимальную яркость экрана и при вращении регулятора
«Контраст» убедиться в изменении характера изображения.
Установить наклон антенны +5° и режим «Метео». Изображения местных предметов должны исчезнуть.
Установить все регуляторы в исходные положения и выключить радиолокатор или установить режим «Готов».

После взлета БРЛС можно использовать в полном объеме для навигации и обнаружения зон грозовой деятельности.
9.3. Обзорно-сравнительный способ радиолокационной
ориентировки
Благодаря тому, что на экране БРЛС формируется изображение пролетаемой местности, пилот может вести ориентировку путем сопоставления радиолокационного изображения с полетной картой, наподобие того, как это делается при визуальной ориентировке. Такой способ, называемый обзорно-сравнительным, является относительно простым и наглядным, не требует измерений и расчетов, но зато и не обладает высокой точностью. Рассмотрим особенности такой ориентировки.
Изображение на экране классической ЭЛТ является одноцветным, следовательно, видимые объекты различаются только яркостью. Яркость же пропорциональна мощности отраженного сигнала и, значит, степени отражающей способности объекта.
Яркость предметов, которые мы видим глазами, зависит от их способности отражать свет, то есть электромагнитное излучение в видимом диапазоне. Но в дециметровом диапазоне радиоволн, в котором работает
БРЛС, отражающая способность объектов совсем другая. То, что глазами мы видим ярким, на экране локатора может выглядеть невзрачным. А яркая засветка на экране может оказаться просто одним из корпусов завода или небольшой железнодорожной станцией, где много металлических предметов, хорошо отражающих сигнал.
Зависит яркость и от удаления объекта, и от направления облучения, от того, под каким углом падает радиоволна на поверхность объекта – чем более перпендикулярно, тем ярче. Поэтому склоны гор, обращенные в сторону ВС, выглядят ярче равнинной местности.
Если же радиоволна отражается не в сторону ВС, а как от зеркала в противоположную сторону, то отраженный сигнал антенна не примет, экран в данном месте светиться не будет и такой объект (например, водная поверхность озера) будет выглядеть на экране как темное пятно. Но на фоне слабосветящейся суши такое пятно будет хорошо видно, поэтому водные объекты (озера, моря, точнее, их береговая черта, крупные реки) являются хорошими ориентирами.
Максимальная дальность обнаружения объектов зависит от длины волны, мощности передатчика и чувствительности приемника, состояния атмосферы, высоты полета и отражающих свойств объектов. Поэтому значения дальностей можно лишь ориентировочные (табл. 9.2).
Равнинная местность выглядит как равномерно и слабо светящаяся область. На ее фоне хорошо видны водные объекты в виде темных пятен. В свою очередь на фоне водной поверхности могут быть видны крупные морские и речные суда.

Таблица 9.2
Примерные максимальные дальности обнаружения объектов на экране БРЛС
Вид ориентира
Дальность обнаружения, км
Крупные промышленные центры
250-350
Средние города
150-200
Береговая черта (вид со стороны моря)
100-200
Крупные реки
100-150
Средние озера
80-100
Грозовая облачность
150-200
Населенные пункты выглядят как светлые пятна, причем их конфигурация в общем случае не совпадает с их конфигурацией на карте.
Неплохо видны железнодорожные мосты и плотины в виде ярких светящихся точек.
У крупных рек может быть видна их водная поверхность. Но часто можно заметить и средние реки благодаря наличию склонов у их берегов.
Ведь поверхность, наклоненная в сторону радиолокатора будет давать более сильный отражающий сигнал и изгибы реки будут заметны в виде более яркой линии на фоне равномерной засветки.
Горная и пересеченная местность будет видна в виде пёстрых светлых и темных пятен. Темные пятна образуются из-за затенения объектов. Ведь локатор «видит» местность не так, как человеческий глаз. Если пилот будет смотреть на местность с ВС как это показано на рис. 9.8, то ближняя к нему гора будет видна на фоне дальней и точка А будет видна непосредственно рядом с точкой В. Но на экране БРЛС расположение точек зависит от удаления до них. На соответствующем удалении от центра экрана будет видна точка А, и на значительно большем удалении точка В. А между ними экран будет темным, ведь никакой отраженный сигнал не пришел с удалений от А до В. Такие темные пятна можно спутать с озерами. Отличить же от озер такие затененные области можно благодаря изменению их формы при движении самолета.
Наблюдаемые на экране объекты, можно разделить на радиолокационные точки (РЛТ), и радиолокационные ориентиры (РЛО)
РЛТ – это любой малоразмерный объект, наблюдаемый на экране.
Пилот может и не знать, что это за объект, его может не быть на карте.
РЛО – это опознанные объекты, с известным расположением на земной поверхности.

Рис. 9.8. Затенение объектов
Обычно под РЛО понимают не весь какой-то большой площадной объект, а малоразмерный точечный объект, который, возможно, является частью этого объекта: мост, мыс на береговой черте, характерный изгиб реки, небольшой остров в море. С помощью РЛО можно вести ориентировку и определить место самолета. Правила радиолокационный ориентировки в целом совпадают с правилами визуальной ориентировки, описанными в главе
1.
РЛТ для ориентировки использовать нельзя, поскольку неизвестно их расположение на земной поверхности. Но их можно использовать для других целей, например, для определения путевой скорости.
9.4. Определение места самолета с помощью БРЛС на карте
С помощью БРЛС можно определить МС гораздо точнее, чем обзорно- сравнительным способом. Для этого на экране локатора нужно измерить курсовой угол и дальность до ориентира.
Курсовой угол ориентира (КУО, ψ) – это угол, заключенный между продольной осью ВС и направлением на ориентир (рис. 9.9). Это по сути то же самое, что КУР, только вместо радиостанции ориентир.
На экране локатора КУО - это угол между курсовой чертой (она направлена по продольной оси ВС) и направлением на ориентир от центра экрана. Отсчитать значение КУО можно по делениям и оцифровке, нанесенной на краю экрана. Правда, точность такого измерения не очень высока, СКП составляет около 1,5º.
Дальность до РЛО определяется с помощью меток дальности. Если считать, что на рис. 8.9 изображение соответствует масштабу 50 км
(расстояние от центра до края экрана) и, следовательно, интервал между метками дальностей 10 км, то удаление первого РЛО примерно 38 км, а второго около 44 км. Понятно, что если РЛО находится между метками дальности, то пилоту приходится интерполировать дальность, и точность определения дальности будет зависеть от его глазомера. Если интервал между метками 10 км, то можно ошибиться на 1-2 км, а если этот интервал

(на другом масштабе) 50 км, то погрешность будет значительно больше.
Наибольшая точность будет, когда РЛО находится прямо на метке дальности.
В зависимости от масштаба СКП измерения дальности может составлять от 1 до 4 км.
Рис. 9.9. Курсовые углы и дальности ориентиров
С помощью БРЛС измеряют наклонную дальность и в принципе ее необходимо пересчитать в горизонтальную. Но это имеет смысл делать лишь при небольших удалениях. Например, если высота полета 10 км, а наклонная дальность 40 км, то горизонтальная дальность составит 38,7 км, то есть будет отличаться от наклонной на 1,3 км. Поэтому, если дальность не пересчитывать, то погрешность из-за этого будет сравнима с погрешностью измерения самой этой наклонной дальности. А на больших удалениях она будет гораздо меньше.
Дальность сама по себе уже является навигационным параметром, а с помощью КУО можно рассчитать пеленг самолета. Поэтому даже по одному
РЛО можно определить два навигационных параметра, что достаточно для определения МС. Но на экране можно наблюдать одновременно несколько
РЛО, поэтому определить МС можно разными способами. Это практически те же способы, которые были рассмотрены применительно к другим навигационным средствам. Например, если мы знаем, как определить МС с помощью пеленга и дальности, полученных с помощью VOR/DME, то точно так же можно определить МС по пеленгу и дальности, полученным с помощью БРЛС. Не имеет значения, с помощью какого именно средства получены эти два навигационных параметра. В этом и состоит достоинство обобщенного метода линий положения.

1) гломерно-дальномерный способ (по курсовому углу и дальности).
Для его применения достаточно наблюдать один РЛО (например, одинокий остров в океане). По экрану БРЛС измеряются КУО и дальность до ориентира.
При необходимости дальность пересчитывается в горизонтальную, а по КУО и курсу рассчитывается истинный пеленг самолета. Расчет ИПС производится точно так же как, как и рассмотренный ранее расчет ИПС по курсовому углу радиостанции (КУР), ведь не имеет значения, курсовой угол чего именно мы измерили – радиостанции или ориентира.
Если измерен магнитный курс, то
ИПС=МК+КУО±180+ΔМ+(λ
рло
-λ)sin φ
ср
,
Здесь также магнитное склонение берется в месте вероятного местоположения ВС, а последний член формулы предназначен для перехода от истинного меридиана ВС к истинному меридиану РЛО – ведь именно от него на карте будет прокладываться пеленг.
После расчета на карте прокладываются ЛРПС и ЛРР и в точке их пересечения определяется место самолета (рис. 9.10).
Рис. 9.10. Способы определения МС по БРЛС на карте а) угломерно-дальномерный, б) угломерный, в) дальномерный

2) гломерный способ (по двум курсовым углам).
Может быть использован, когда по каким-то причинам метки дальности на экране не видны. Выбираются два РЛО и для каждого из них рассчитывается ИПС по приведенной выше формуле. Чтобы точность определения была выше, следует выбирать такие РЛО, чтобы разность их курсовых углов была ближе к 90°. Место самолета определяется в точке пересечения двух проложенных на карте ЛРПС (см. рис. 9.10,б).
3) Дальномерный способ (по двум дальностям ориентиров).
По меткам дальности до двух РЛО определяются дальности и на карте прокладываются соответствующие им ЛРР в виде окружностей (см. рис. 9.10, в). Хотя курсовые углы ориентиров не измеряются, РЛО также следует выбирать так, чтобы разность КУО была ближе к 90°. Ведь этой величине и будет равен угол пересечения линий положения, а от него зависит точность определения МС.
9.5. Аналитический способ определения частноортодромических
координат места самолета по БРЛС
Точность определения КУО и дальности по бортовой РЛС и так не высока, а при графической работе на карте добавляются дополнительные погрешности. Кроме того, заниматься в полете графическими построениями, тем более пилоту, не очень удобно.
Учитывая, что для выдерживания ЛЗП нет необходимости получить
МС именно как точку на карте, а достаточно знать ЛБУ и пройденное или оставшееся расстояние, можно предложить аналитический способ определения этих величин, то есть расчет их по формулам, без использования карты. По своему принципу этот способ аналогичен рассмотренному выше аналитическому способу определения координат по УДРНС. Он заключается в следующем.
Заранее, еще до полета, на карте измеряется координата z рло радиолокационного ориентира, то есть, насколько сбоку он находится от
ЛЗП, а также измеряется расстояние s рло от траверза РЛО до расположенного впереди ППМ (рис. 9.11). Эти величины можно надписать на карте, поскольку они от полета к полету не меняются.
В полете при появлении РЛО на экране измеряется КУО и дальность D до ориентира. Рассчитывается вспомогательный угол ∆ по формуле
∆ = КУО- УС
р
Здесь под УС
р понимается просто разность заданного путевого угла и курса
УС
р
=ЗМПУ – МК.

Рис. 9.11. Аналитический способ определения координат
Если самолет летит с расчетным курсом следования, то эта величина действительно будет расчетным углом сноса. Но если самолет летит с каким- то другим курсом (например, выходит на ЛЗП), то это просто величина, показывающая, на сколько курс отличается от ЗМПУ.
Далее рассчитываются z
тр
= D sin ∆, s
тр
= D cos ∆.
Величина z тр это боковое удаление ВС от РЛО (по направлению, перпендикулярному к ЛЗП). Если бы ВС находилось на ЛЗП, то эта величина совпала бы с z рло
. Сравнив z тр с z рло легко определить, на какую величину самолет уклонился от ЛЗП.
А s тр это просто расстояние от самолета до траверза РЛО вдоль ЛЗП.
Поскольку расстояние от траверза до ППМ известно, то нетрудно определить оставшееся расстояние до ППМ: s
ост
= s тр
+ s рло
Приведенные формулы работают при любом расположении ориентира и при любом угле сноса, если не забывать про знаки входящих в них величин.
Рис. 9.11 соответствует случаю, когда РЛО находится справа от ЛЗП.
Приведем пример расчета для случая, когда РЛО расположен слева от ЛЗП.
Рисунок, соответствующий этому примеру читателю предлагается представить самостоятельно.
Пусть z рло
= -30 км (минус означает, что РЛО слева); s
рло
= 100 км (это расстояние от траверза до лежащего впереди ППМ).

Пусть ЗМПУ=220 , МК= 223, КУО= 348, D=130 км.
Находим УС
р
= ЗМПУ-МК=220-223=-3. Как уже отмечалось, это вовсе не значит, что УС составляет -3°. Это просто значит, что продольная ось отклонена вправо на 3° от направления ЛЗП.
Находим ∆=КУО-УС. Для удобства расчета на НЛ-10 можно вместо
КУО=348 взять КУО= -12 (это тот же самый угол).
∆= 348- (-3)=351, или, что то же самое,
∆=-12-(-3)= -12+3= -9.
Далее: z
тр
= 130 sin (-9)= -20, s
тр
= 130 cos (-9) = 128.
Косинус функция четная, поэтому s тр получилось положительным.
Впрочем, в таких задачах эта величина всегда будет положительной. Ведь это расстояние, оставшееся до траверза, который всегда находится впереди
(заднюю полусферу БРЛС не наблюдает).
Следовательно, до траверза РЛО осталось лететь 128 км и еще от траверза до ППМ 100 км. Значит, оставшееся расстояние 228 км.
Если бы самолет находился на ЛЗП, то боковое расстояние до него было бы 30 км (это z рло
), а по расчету получилось 20 км (это z тр
). Знак минус просто говорит о том, что РЛО слева. Следовательно, самолет ближе к РЛО, чем надо, на 10 км, то есть ЛБУ= -10 км.

перейти в каталог файлов