Бортовые метеонавигационные радиолокационные станции

В настоящее время на ВС гражданской авиации устанавливаются метеонавигационные радиолокационные станции (МН РЛС) типа «Гроза», «Градиент», «Контур», «Буран – 85» и др. Они предназначены для обнаружения и указания экипажу углового положения (азимута), дальности и степени опасности гидрометеорологических образований (зон активной грозовой деятельности и кучевой облачности с повышенной турбулентностью), положения ВС относительно наземных ориентиров, а также угла сноса ВС. Информация от МН РЛС отображается на электронно-лучевом индикаторе в кабине экипажа. В перспективных МН РЛС предусматривается выдача информации в навигационный комплекс.

Формирование навигационной информации в МН РЛС происходит следующим образом. Положение наземных ориентиров и гидрометеообразований относительно ВС определяется по результатам измерений дальности и азимута отражающего объекта, а характер последнего – по интенсивности отражающего сигнала.

Дальность D определяется посредством измерения длительности временного интервала между моментами излучения зондирующего импульса и моментом приема отраженного сигнала.

Время измеряется по расстоянию между началом развертки на экране ЭЛТ и отметкой цели.

Азимут отражающего наземного или воздушного объекта определяется с помощью антенны с узкой диаграммой направленности. Об азимуте объекта по угловому положению оси направленной антенны при приеме отраженного сигнала.

Антенна сканирует в пределах зоны обзора по азимуту, синхронно с движением антенны перемещается линия развертки на экране ЭЛТ. Курсовой угол цели отсчитывается по отклонению линии развертки, на которой появилась отметка цели, от положения, соответствующего продольной оси ВС («0»).

Характер отражающего объекта (в том числе и степень опасности гидрометеообразований) определяется обычно по яркости отметки цели.

Точность измерений дальности и азимута характеризуется разрешающей способностью по дальности и азимуту, которые зависят соответственно от длительности импульса передатчика и угла раствора диаграммы направленности антенны. Чем меньше длительность импульса и угол раствора, тем лучше разрешающая способность по дальности и азимуту.

Для решения конкретных задач МНРЛС имеет три основных режима: «Земля», «Метео» и «Контур», а так же вспомогательный режим для самоконтроля.

Эти режимы позволяют наилучшим образом использовать возможности РЛС при выполнении определенных функций и отличаются главным образом видом диаграммы направленности антенны (ДНА) и характером индикации.

Режим «Земля» используется для получения радиолокационной карты местности с целью определения координат ВС относительно характерных наземных ориентиров. Ими могут быть водоемы, реки, крупные промышленные центры, города, горные массивы, острова и. т. д. Информационный сигнал о пролетаемой местности формируется в полярной системе координат «азимут – дальность».

Амплитуда отраженных колебаний от цели в определенной степени характеризует ее размеры и отражающие свойства. Время запаздывания импульса передатчика характеризует дальность до отражающего объекта. Направление приема отраженной волны содержит информацию об угловых координатах объекта.

Применение веерной ДНА или ВАРУ в сочетании с карандашной ДНА и усилитель принятой информации (УПИ) с логарифмической характеристикой позволяют уменьшить зависимость амплитуды сигналов от дальности до отражающего объекта. Для получения изображения с тремя световыми тонами (яркостями) часто применяют трехтоновую амплитудную характеристику видеоусилителя приемника. При такой характеристике темному фону соответствует отсутствие сигнала, малой яркости – фон местности, а ярким отметкам – сильные сигналы, отраженные, например, от промышленных объектов.

Режим «Метео» служит для обнаружения и определения координат гидрометеообразований. Радиолокационное изображение на индикаторе представляет собой горизонтальный разрез грозовой облачности плоскостью полета и позволяет качественно судить о степени опасности гидрометеообразований. Опасными принято считать те из них, которые обнаруживаются на дальностях свыше 100 км, так как факт их обнаружения свидетельствует о сильной турбулентности атмосферы в этих образованиях.

Для получения такого изображения плоскость сканирования антенны с карандашной ДНА стабилизируется в горизонтальной плоскости, а видеоусилитель имеет линейную амплитудную характеристику с ограничением очень сильных сигналов.

Режим «Контур» позволяет оценить степень опасности гидрометеообразований, находящихся на дальности 40…60 км от ВС. При этом используются карандашная ДНА и запирание видеоусилителя при сильных сигналах. На экране индикатора наблюдаются только сравнительно слабые сигналы, соответствующие кромке метеообразований. Чем уже такая кромка, тем опаснее данное гидрометеообразование.

В режиме «Контур» зона действия ВАРУ должна охватывать интервал времени от 15 мкс после излучения зондирующего сигнала до значения времени, соответствующего 0, 25 обнаружения гидрометеообразования. Точность поддержания постоянства амплитуды не хуже 4 дБ.

Режим «Контроль» позволяет оценить энергопотенциал радиолокатора и локализовать неисправность с точностью до блока.