книги / Эксплуатация авиационного радиоэлектронного оборудования

УДК 62^.735.083.05 : 621.396.6(083)

Давыдов П. См Иванов П. А. Эксплуатация авиационного радио­ электронного оборудования: Справочник. — М. Транспорт, 1990. — 240 с.

Рассмотрены структурные схемы и параметры бортовых систем ра­ диоэлектронного оборудования, их надежность, влияние на безопас­ ность, регулярность и экономичность полетов. Приведены параметры безотказности элементов радиоустройств, методы расчета показателей надежности. Изложены основы инженерно-авиационного обеспечения РЭО. Описаны стратегии, виды и технологические процессы техническо­ го обслуживания, методы и средства технического диагностирования и

циалистов, связанных с обеспечением технической эксплуатации радио­ электронного оборудования.

Ил. 133, табл. 14, библиогр. 41 назв.

Справочник специалиста

Давыдов Павел Семенович, Иванов Петр Александрович

ЭКСПЛУАТАЦИЯ АВИАЦИОННОГО РАДИОЭЛЕКТРОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Указатель составил П. С. Давыдов Технический редактор Р. А. Иванова

Корректор-вычнтчнк С. М. Лобова

Корректор А. Б. Мельникова

ИБ № 1440

Сдано в набор 03.04.89. Подписано в печать 26.12.89. Т-18644

Формат 60X88Vie. Бум. офс. № 2. Гарнитура литературная. Офсетная печать,

Ордена «Знак Почета* издательство «ТРАНСПОРТ», 103064, Москва, Басман ный туп., 6а

Московская типография № 4 Госкомпечати СССР

129041. Москва. Б. Переяславская, 46.

3206040000-056

198-89

Д049(01)-90

ПРЕДИСЛОВИЕ

Безопасность и регулярность эксплуатации воздушных судов (ВС) граж­ данской авиации во многом определяются бесперебойной работой многочис­ ленных средств радиообеспечения полетов — различными типами радиоэлект­ ронных устройств и систем. Радиоэлектронное оборудование (РЭО) решает задачи информационного обеспечения полета, выбора оптимальных маршру­ тов, посадки в сложных метеорологических условиях. В состав РЭО входят различные типы радионавигационных и радиолокационных устройств, аппа­ ратура посадки и связные радиостанции. Особенностями современной радио­ аппаратуры на борту являются разнотипность изделий и их элементной базы, сложность отдельных устройств и систем, комплексирование в составе еди­ ного бортового пилотажно-навигационного комплекса (БПНК). Работа РЭО осуществляется в условиях повышенной вибрации и ударных нагрузок, воздействия шумов, влажности и температурных перепадов, что приводит к развитию деградационных процессов, возникновению неисправностей и отка­ зов. Для современного РЭО характерна потребность в операциях технического обслуживания и ремонта (ТО и Р), управления техническим состоянием в про­ цессе этих операций. ТО и Р РЭО осуществляются сложной организационно­ технической системой — инженерно-авиационной службой ГА (ИАС ГА). Эта служба имеет свою структуру, документацию, разработанные техноло­ гические процессы управления состоянием авиационной техники и использу­ ет в своей работе совершенные методы и средства диагностирования и конт­ роля. Управление в процессе ТО и Р состоянием сложных технических сис­ тем — изделий РЭО обусловливает большую степень сложности управляю­ щей системы технической эксплуатации.

Высокие темпы научно-технического прогресса определяют появление в эксплуатации новых типов различного РЭО. При этом не всегда происходит замена парка изделий, а чаще всего осуществляется одновременная эксплуа­ тация различных модификаций. Это обстоятельство требует от специалистов, осуществляющих ТО и Р бортовых систем, знание принципов работы, основ­ ных параметров, взаимосвязей различных изделий, организации их техниче­ ской эксплуатации, методов оценки и их состояния, алгоритмов поиска места отказа, прогнозирования средств диагностирования и контроля. Кроме того,

вполе зрения специалиста должны находиться вопросы электромагнитной совместимости различных видов РЭО, их взаимодействия с наземными средст­ вами УВД, навигации и посадки, показатели надежности. Необходимо иметь

ввиду крайнюю ограниченность времени, в течение которого специалист должен принять правильное решение в оценке состояния изделий РЭО и ме­ тодов его восстановления.

Сведения о технике сосредоточены в различных документах — руковод­ ствах, справочниках, учебных пособиях и другой производственно-техниче­ ской литературе. Большинство этих работ носит достаточно специализиро­ ванный характер описания одного типа или одной группы систем. В связи с этим актуальным становится наличие источника информации, содержащего в сжатой форме справочные сведения как о самих изделиях авиационного РЭО, так и о методах, процессах и средствах их технической эксплуатации.

Эта задача в рамках настоящего справочника решалась авторами путем тщательного отбора материала и определения рационального объема сведе­ ний по изделиям РЭО, их систематизации, радионавигационным системам, радиолокационному оборудованию, средствам посадки и радиосвязи. В ра­ боте представлены рекомендации по определению надежности действующих

систем, расчетам их энергетического потенциала, организации ТО, составле­ нию эксплуатационных документов. Большое внимание уделено вопросам диагностирования РЭО, средствам диагностирования и контроля, оценкам качества работы диагностических систем, эксплуатационной метрологии.

Настоящий справочник не подменяет действующую документацию, инст­ рукции, руководства и указания по технической эксплуатации РЭО. Его цель — помочь специалистам и руководителям быстро получить необходимые сведения, произвести количественные оценки, определить качество и степень совершенствования новой техники и ее эксплуатационной технологичности. Специалист должен иметь целостное представление, как об объекте, так и о ме­ тодах и средствах его эксплуатации. Методическая особенность справочника— единый системный подход к проблеме.

Замечания по справочнику и пожелания по его улучшению следует на­ правлять в издательство «Воздушный транспорт».

В заключение авторы выражают благодарность зав. кафедрой техниче­ ской эксплуатации радиоэлектронного оборудования воздушных судов МИИГА доктору физ.-мат. наук, проф. А.И. Козлову за ценные советы и по­ мощь в работе и инженеру В.Ю. Сергееву за предоставление материалов, ис­ пользованных в 12 и 13 главах.

Глава 1

РАДИООБЕСПЕЧЕНИЕ ПОЛЕТОВ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

1.1. ЗАДАЧИ И ПРИНЦИПЫ РАДИООБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЛЕТОВ

Радиообеспечение полетов в структуре управления воздушным движением (УВД) предусматривает широкое применение комплексов бортовых и наземных систем навигационного и радиотехнического оборудования, с помощью кото­ рого осуществляются взлет, полет по маршруту и посадка воздушных судов (ВС), повышаются безопасность и регулярность полетов. Управление полетом ВС тр *бует разнообразной информации об условиях полета, которая формиру­ ется в системе радиообеспечения. Основным источником этой информации яв­ ляется радиоэлектронное оборудование (РЭО).

Радиоэлектронное оборудование обеспечивает решение следующих задач: получения информации о координатах ВС на трассе полета, в районах аэ­

роузлов и аэродромов; определения координат ВС относительно радиоориентиров;

получения информации для определения оптимальных маршрутов, авто­ матизации процесса захода на посадку;

информирования экипажа об окружающей ВС обстановке и метеоусло­ виях полета, об опасности столкновения, о путевой скорости ВС и угле сноса, высоте полета.

Количественная оценка степени выполнения РЭО своих функциональных задач — одна из важных инженерных проблем. В основу этой оценки можно положить анализ совокупности параметров РЭО, которые условно подразде­ ляются на три группы: параметры функционального использования (или ис­ пользования по назначению — эксплуатационные параметры) ПФИ, техни­ ческие параметры (ТП), параметры эксплуатационной технологичности (ПЭТ)

темы автоматического управления ВС о местоположении ВС и параметрах его полета. Для этих целей применяются: радиосистемы ближней навигации (РСБН), а за рубежом VOR DM E, самолетные радиодальномеры (СД), радио­ системы дальней навигации (РСДН), автоматические радиокомпасы (АРК), радиовысотомеры (РВ).

Радионавигационные системы предназначены для измерения дальности до объектов, имеющих известные координаты; измерения на борту и земле пеленгов объектов с известными координатами (с помощью автоматических бортовых или наземных радиопеленгаторов); выполнения полета по заданному пеленгу на объект (или от него); определения собственного местоположения ВС в полете по данным угломерно-дальномерной системы, измеряющей мес­ тоположение наземной радиостанции (PC).

Радиосистемы посадки позволяют определять уклонения от линий курса (ЛК) и глиссады при заходе на посадку с помощью бортовых угломерных устройств, называемых системами посадки (СП) и работающих по сигналам наземных курсовых радиомаяков (КРМ) — датчиков информации о линии курса и о линии глиссады — глиссадных радиомаяков (ГРМ).

Радиолокационные системы (РЛС) позволяют: измерять координаты ВС относительно наземных ориентиров, путевую скорость, угол сноса, обнару­ живать препятствия, возвышенности, метеообразования, определять характер и интенсивность последних, контролировать полет ВС на всех этапах, вклю­ чая заход на посадку, а при необходимости и управлять посадкой, представ­

дирующего и принимаемого отраженного сигнала. При этом скорость распро­ странения ЭМП принимается постоянной: tD = 2Die. Угловую координату

определяют, используя направленные свойства антенны РЭО. Скорость пере­ мещения объекта относительно РЭО находят с помощью эффекта Доплера Информация об объекте и его координатах заложена в амплитуде, фазе и

частоте сигнала.' В общем виде зондирующий сигнал

(t)= U m (0 cos Ф (/),

где Um (t) — амплитуда; Ф (t) = 2л/ (t) t срн — фаза; f (1) — закон изменения частоты; <рн — начальная фаза.

Отраженный сигнал в приемнике

^Прм (0 =<*Vm (0 cos [2л/ (0 (/ _ / 0) _ фотр],

где tQ= 2D (t)!c\ D (t) — изменяющаяся дальность до объекта; а — коэффи­ циент, учитывающий затухание амплитуды сигнала при увеличении расстоя­ ния и влиянии условий распространения радиоволн.

Если разложить D (t) в ряд в окрестностях точки D0, то

В фазовых соотношениях сигнала содержится информация b дальности до объекта отражения £>0, скорости его движения Кр и ускорении.

Прием на направленную антенну позволяет выделить из сигнала Р Прм (t)

информацию о направлении вектора фронта падающей радиоволны. Антен­ ное устройство можно представить состоящим из п элементарных вибраторов (рис. 1.3), в каждом из которых фазовый сдвиг по отношению к соседнему со­ ставляет Дф£ = (2л/Я) (dpjn) sin а и определяется длиной антенны dA, дли­

ной волны X = elf и углом смещения объекта а относительно максимума ДНА При а = 0 направление на объект совпадает с осью антенны, поэтому все сигналы, принимаемые вибраторами, имеют один и тот же фазовый сдвиг и суммируются синфазно. На выходе антенны амплитуда сигнала Р Прм

= £/тах . При смещении объекта на угол а появляются фазовые сдвиги сиг-

X [/ —2D (/)/с],

в котором содержится информация о дальности до объекта и его скорости. Если модулирующее напряжение — дискретная функция времени, на­

пример импульс или серия импульсов

^Прм (0 = </ти ( t - n T u) cos (2л/ (О Н -Ф ),

где Umu — амплитуда; Тп — период повторения импульсов, то амплиту­ да и фаза принимаемого сигнала будут иметь временной сдвиг

^Прм (0 [(^ п^п] cos [2л/ tD) Fnon t + Ф].

Фазовые сдвиги связаны с расстоянием до цели неоднозначно в силу перио­ дичности фазовой функции. В реальных системах, работающих в дециметро­ вом и сантиметровом диапазонах волн, их трудно фиксировать. Временной сдвиг амплитуды принимаемого импульса сигнала Umn (t — tD) технически

фиксировать проще. Поэтому импульсный зондирующий сигнал является ос­ новным типом сигнала, используемого в РЛ.

Импульсный зондирующий сигнал позволяет разделить во времени про­ цессы излучения зондирующего сигнала и приема отраженного и использо­ вать одну антенну для изучения и приема. Преимуществами импульсного сигнала являются: высокая разрешающая способность по дальности; про­

ЧастоТно-модулированный зондирующий сигнал используется для изме­ рения одной координаты объекта (например, высоты полета). В РЭО этого ти­ па применяют частотный модулятор, приемник прямого усиления, а в каче­ стве оконечного устройства — измеритель частоты, представляющий последователь^е соединение ограничителя амплитуд и счетчика импульсов.

1.2. БОРТОВОЙ РАДИОЭЛЕКТРОННЫЙ КОМПЛЕКС

Полет современного ВС обеспечивают свыше десяти систем РЭО, установ­ ленных на борту. Причем многие из систем РЭО дублируются целиком или по­ блочно: таким образом, общее число радиоэлектронных блоков на борту до­ ходит До нескольких десятков. На разных типах ВС могут эксплуатировать-

S

ся различные модификации РЭО одного и того же функционального назна­ чения.

Характеристики РЭО ВС постоянно совершенствуются и усложняются, чтобы обеспечить: уменьшение погрешности радиоизмерений, увеличение веро­ ятности безотказной работы, расширение функциональных возможностей РЭО и зоны его действия, комплексирование информации, улучшение эксплуата­ ционной технологичности. В решении этих задач за последние годы имеются большие достижения, и последние модификации изделий РЭО значительно­ совершеннее своих аналогов 1960 70-х годов.

Совершенствование РЭО отражает объективные тенденции развития ра­ диоэлектроники в эпоху научно-технической революции. Основными направ­ лениями совершенствования РЭО являются микроминиатюризация, приме­ нение дискретных методов обработки информации и комплексирование; ис­ пользование универсальных и специализированных ЭВМ для обработки ин­ формации радиосистем; стандартизация и унификация.

Микроминиатюризация — одно из важных направлений микроэлектро­ ники, занимающейся созданием электронных функциональных узлов, бло­ ков, устройств в микроминиатюрном интегральном исполнении. Используя достижения в области физики твердого тела, микроэлектроника решает зада­ чи уменьшения массы, размеров, энергопотребления не путем простого уменьшения габаритных размеров электронных элементов, а созданием кон­ структивно, технически и электрически связанных электронных структур (функциональных узлов), в которых объединено большое число микроминиа­ тюрных элементов. При этом соединение создаваемых в едином технологи­ ческом процессе элементов происходит в полном соответствии с принципи­ альной схемой.

Применение дискретных методов обработки информации — такие схемо­ технические решения приема и обработки сигнала, которые используются в современных вычислительных машинах. Обработке сигнала в дискретных логических схемах предшествует его квантование — превращение в серии стандартных импульсов, в которых информация заложена в параметры им­ пульсной модуляции.

Комплексирование предусматривает объединение информации от разных датчиков и последующее использование для повышения достоверности и кор­ ректировки погрешностей.

Стандартизация и унификация заключаются в строгом соответствии ап­ паратуры ГОСТ; в возможности взаимозаменяемости одних и тех же типов аппаратуры, изготовленных разными предприятиями (аналогично системе ARINC); максимальном использовании в аппаратуре стандартных блоков, узлов, трактов и т. д.

Перечисленные тенденции развития РЭО привели к тому, что в настоя­ щее время созданы сложные электронные комплексы и многофункциональ­ ные системы, от надежной работы которых в значительной степени зависят безопасность и регулярность воздушного движения. Состав РЭО на ВС раз­ личных типов приведен в табл. 1.1.

Основные типы устройства РЭО и их характеристики.

Радиосистема ближней навигации — угломерно-дальномерная система, работающая совместно с наземным оборудованием и обеспечивающая изме­ рение наклонной дальности и азимута относительно наземных маяков, опре­ деление угловых отклонений ВС от оси равносигнальных зон курсового и глиссадного маяков и выдачу этих сигналов в бортовую систему управле­ ния, коррекцию бортового навигационного вычислителя по измеренным значениям дальности и азимута, индикацию и опознавание ВС на наземном индикаторе кругового обзора, опознавание радиомаяка на борту ВС.

Дальность действия РСБН в пределах прямой видимости до 500 км. Сред­ няя квадратическая погрешность измерения дальности (в метрах) 2а — 200± d=0,03 D„3M, где DII3M в метрах. Средняя квадратическая погрешность из­ мерения азимута (в градусах) 2а = 0,25 + 4/DI13M, где DI13M в километрах. Число одновременно обслуживаемых ВС по азимуту не ограничено, по даль-