Назначение и задачи, решаемые инструментальными системами посадки

Занятие 1

Учебные вопросы

1. Назначение и задачи, решаемые инструмен­тальными системами посадки.

2. Принципы построения существующих ИСП.

3. Состав, тактико-технические характеристики и принцип работы ПРМГ-5. Размещение ПРМГ-5 на аэродроме.

Назначение и задачи, решаемые инструментальными системами посадки

Инструментальной системой посадки называется совокупность наземных и бортовых устройств, обеспечивающих самолеты информацией, необходимой для управления ими в процессе захода на посадку и во время посадки. Радиомаячные системы посадки (РМС) являются наземной частью систем инструментальной системы посадки самолетов и предназначены для обеспечения посадки как одиночных, так и групп самолетов днем и ночью в сложных метеорологических условиях. Достижения в области радиомаячных систем открывают перспективу для использования их в качестве основных систем посадки при любой погоде. Они позволяют снизить минимум погоды аэродрома и самолетов, повысить пропускную способность аэродромов при заходе самолетов на посадку, что особенно важно при полетах на предельных дальностях действия авиации и в СМУ днем и ночью.

ИСП позволяют решать следующие задачи:

1) обеспечить вывод ЛА и управление им до высоты принятия решения;

2) выдать на борт ЛА информацию об отклонении ЛА, заходящего на посадку, от линии курса и глиссады;

3) выдать на борт ЛА информацию об его удалении от точки приземления (наклонную дальность).

Радиомаячное оборудование системы посадки предназначено для выдачи информации на приборы, установленные на самолете, с помощью которых обеспечивается управление самолетом на конечном этапе захода на посадку и непрерывное получение на борту ЛА следующей информации:

о положении ЛА относительно плоскости посадочного курса по каналу курса;

о положении ЛА относительно плоскости планирования (глиссады) по каналу глиссады;

о расстоянии до начала ВПП по дальномерному каналу (маркерному каналу в РМС метрового диапазона).

В соответствии с ВПР и дальностью видимости ВПП Международная организация гражданской авиации (IСАО) различает три основные категории минимума погоды. В основу этой классификации, которая принята и в РФ, положена возможность обеспечения захода на посадку самолетов при определенных метеорологических условиях.

Различают I, II и III (А, В, С) категории минимума погоды и соответственно категории РМС:

система I категории обеспечивает управление самолетом при заходе на посадку до ВПР 60 м при визуальной дальности видимости на ВПП не менее 800 м;

система II категории обеспечивает управление самолетом при заходе на посадку до ВПР 30 м при визуальной дальности видимости на ВПП не менее 400 м;

системы III категории предназначены для посадки с приземлением при значительном ограничении или отсутствии видимости земли, т.е. ВПР равна нулю.

Регламентированы три группы III категории по дальности видимости на ВПП:

категория III A – 200 м;

категория III B – 50 м;

категория III C – при полном отсутствии видимости.

Таким образом, РМС I, II, III категорий обеспечивают данные для управления самолетом от границ зоны действия до точки, расположенной на глиссаде на высоте соответственно 60, 30, 0 м над горизонтальной плоскостью, включающей ВПП.

РМС после установки на аэродроме проходит этап апробирования. После этого аэродрому присваивается категория, зависящая от трех основных факторов: качества сигнала, генерируемого навигационным оборудованием; управления и надежности системы посадки; отражающих эффектов от пересеченного рельефа местности.

В состав радиомаячного оборудования входят:

курсовой радиомаяк (КРМ);

глиссадный радиомаяк (ГРМ);

ретранслятор дальномера РД (маркерные маяки);

бортовое оборудование (КРП, ГРП, МРП, указатели курса и глиссады).

Курсовые и глиссадные радиомаяки относятся к амплитудным секторным радиомаякам и предназначены для задания направления полета экипажу ЛА соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях методом равносигнального направления или методом нулевой зоны.

Курсовой радиомаяк задает в пространстве вертикальную плоскость посадочного курса, которая совмещается с осью ВПП. Глиссадный радиомаяк задает в пространстве плоскость планирования, наклонную к горизонтальной. В результате пересечения двух указанных плоскостей образуется глиссада.

На самолете сигналы, излучаемые КРМ, принимаются курсовым радиоприемником (КРП), преобразуются в сигнал постоянного тока DК, пропорциональный угловому отклонению самолета от плоскости посадочного курса, с полярностью, определяемой стороной отклонения. Сигнал DК отклоняет вертикальную стрелку нуль-прибора постоянного тока – стрелочного индикатора положения (СИП) системы посадки (рис. 1).

Сигналы, излучаемые ГРМ, принимаются бортовым глиссадным радиоприемником (ГРП) и преобразуются в нем в сигнал постоянного тока DГ, значение и полярность которого характеризуют угловое отклонение и сторону отклонения самолета от плоскости планирования. Этот сигнал отклоняет горизонтальную стрелку индикатора.

Если самолет находится точно на глиссаде, т.е. в точках пересечения плоскости посадочного курса и плоскости планирования, обе стрелки СИП располагаются в центре шкалы. Это и является критерием экипажу для пилотирования самолета по глиссаде, задаваемой КРМ и ГРМ.

В комплект РМС входят также имитаторы, контрольно-юстировочные приборы и вспомогательное оборудование.

Исторически сложилось так, что первые РМС разрабатывались в метровом диапазоне волн (СП-50, ее модификации, СП-68, СП-70). Однако РМС метрового диапазона свойствен ряд недостатков, основными из которых являются:

использование бортового оборудования РМС (КРП, ГРП) только при посадке ЛА;

низкая мобильность антенных систем РМС метрового диапазона из-за громоздкости конструкции.

Кроме того, в метровом диапазоне волн трудно получить ДНА требуемой ширины при ограниченных габаритных размерах антенны, а увеличение размеров антенны увеличивает ее парусность, уменьшает жесткость конструкции и, следовательно, приводит к нестабильности плоскости курса и глиссады, что уменьшает точностные характеристики РМС. РМС метрового диапазона волн очень критичны к состоянию отражающей поверхности земли, принимающей участие в формировании ДНА ГРМ, что требует тщательного ухода за поверхностью земли в районе установки ГРМ (очистка снежного покрова, скашивание травы и т.д.).

Стремление устранить указанные недостатки или, по крайней мере, уменьшить их влияние на эксплуатационные характеристики РМС потребовало уменьшения длины рабочей волны РМС. РМС дециметрового диапазона характеризуется следующими особенностями по сравнению с РМС метрового диапазона волн.

1. Использование ДМВ позволило объединить бортовое посадочное оборудование с оборудованием РСБН, что позволило сократить массу и объем бортового оборудования и расширить его возможности. Таким образом, возникла комплексная система ближней навигации и посадки.

2. В дециметровом диапазоне волн значительно сократились габаритные размеры антенных систем ГРМ и КРМ. Система стала более мобильной. Появилась возможность перевозки РМС воздушным транспортом.

3. В дециметровом диапазоне волн появилась возможность применения зеркальных и рупорных антенн, исключающих или существенно уменьшающих влияние земли на основные характеристики систем.

Таким образом, РМС дециметрового диапазона более мобильны и требуют меньше времени для развертывания системы и ввода ее в действие, чем системы посадки метрового диапазона волн. Однако основные недостатки, свойственные РМС метрового диапазона волн (например, влияние рельефа земной поверхности вблизи антенн и переотраженных сигналов на параметры курса и глиссады), присущи и РМС дециметрового диапазона.

Наиболее перспективными с точки зрения устранения этих недостатков являются системы посадки сантиметрового диапазона волн. Особенности РМС сантиметрового диапазона следующие:

высокие несущие частоты и узкие ДНА практически исключают возможность появления сигналов, отраженных расположенными вблизи аэродрома объектами, снижено влияние рельефа местности и подстилающей поверхности, поэтому в системах посадки сантиметрового диапазона более высокие точности и стабильность;

благодаря сканированию лучей посадочных радиомаяков можно задать требуемую траекторию снижения непосредственно на борту, что дает возможность оптимизации этой траектории (в РМС с неподвижной ДНА такой возможности нет);

системы посадки сантиметрового диапазона обеспечивают ЛА информацией и на этапе выравнивания самолета, что очень важно для автоматизации посадки;

системы посадки сантиметрового диапазона обеспечивают ЛА большую зону действия в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

К радиомаячным системам посадки предъявляются следующие основные требования:

наведение в вертикальной плоскости в секторе 120⁰ по азимуту и 70⁰ по углу места и возможность быстрой переориентировки наземного оборудования в целях обеспечения посадки при заходе ЛА с любого азимутального направления в пределах 360⁰;

возможность выбора любого угла планирования до 25⁰ в вертикальной плоскости;

наведение в горизонтальной плоскости в секторе 120⁰ по азимуту и 70⁰ по углу места и возможность быстрой переориентировки наземного оборудования в целях обеспечения посадки при заходе с любого направления;

возможность формирования одного, двух или трех направлений захода на посадку в секторе 120⁰ по азимуту;

точность измерения выбранной глиссады не хуже ±0,2⁰ по углу места и ±0,5⁰ по азимуту;

дальность действия не менее 18,5 км при линейной зависимости между отклонением ЛА от заданной траектории и показаниями бортового индикатора;

точность измерения наклонной дальности не хуже ±15 м;

большая надежность РМС.

Поскольку системы III категории предусматривают автоматизацию посадки, надежность в этих условиях является непременным условием обеспечения безопасности завершающего этапа полета. С этой целью в наземном оборудовании используются полупроводниковые элементы и интегральные микросхемы, осуществляется резервирование аппаратуры. При выходе параметров аппаратуры или излучаемого сигнала за пределы установленных допусков устройство контроля отключает работающий комплект и подключает резервный, который находится в состоянии мгновенной готовности к работе.

Радиомаяки систем посадки автоматизированы и управляются дистанционно с КДП.

Анализ показывает, что наиболее перспективными из систем являются радиомаячные системы посадки со сканирующими ДН-антеннами. Такие системы способны обеспечить предпосадочные маневры ЛА разных типов, посадку и возможность ухода на второй круг с высокой надежностью в любых погодных условиях без ограничений, связанных с рельефом местности.

В настоящее время в ВВС РФ применяются следующие РМС:

1. Дециметрового диапазона: подвижные посадочные радиомаячные группы ПРМГ-4, ПРМГ-4К (некатегорированные), ПРМГ-4КМ, ПРМГ-5 и ПРМГ-76У (I категория).

2. Метрового диапазона: стационарные системы посадки СП-50 (некатегорированная), СП-50М (I категория), СП-68, СП-75 (II категория), СП-80 (категория IIIА).