Устройство для посадки самолета

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 18.09.2024

Посадочные системы совместно с навигационно-пилотаж­ным оборудованием вертолета позволяют выполнять заход и рас­чет на посадку в облаках днем и ночью (с учебной целью в за­шторенной кабине) и осуществлять снижение на посадочном кур­се до высоты, соответствующей минимуму погоды, установленному для данного типа вертолета и аэродрома.

В настоящее время используются три основных типа систем посадки:

— упрощенные радиотехнические системы посадки типа ОСП;

— радиомаячные системы посадки (СП);

— радиолокационные системы посадки (РСП).

Наземное оборудование системы ОСП включает: дальнюю и ближнюю приводные радиостанции (ДПРС, БПРС), радиопелен­гатор, маркерные радиомаяки (МРМ), радиостанции связи и све­тотехническое оборудование. Приводные радиостанции совместно с маркерными радиомаяками образуют дальний и ближний ра — диомаркерные пункты (ДПРМ, БПРМ), которые устанавливаются в створе посадочной полосы на удалении: ДПРМ — 4000 м, а

БПРМ— 1000 м от начала посадочной полосы. Радиопеленгатор устанавливается в районе ДПРМ на продолжении оси посадочной полосы и является дублирующей РНТ аэродрома. Приводные ра­диостанции могут устанавливаться с двух направлений заходов на посадку и работают на тех же частотах, но отличаются по­зывными. По позывным ПРС можно определить, с какого направ­ления производится заход на посадку.

Маркерные радиомаяки предназначены для определения эки­пажем момента пролета ДПРМ и БПРМ. Маркерный радиомаяк ДПРМ излучает сигнал с частотой два тире в секунду, а радио­маяк БПРМ — шесть точек в секунду. Сигналы радиомаяков при­нимаются бортовым приемником и передаются на индикаторную лампочку и звуковой сигнализатор, что позволяет экипажу опре­делить моменты прохода ДПРМ и БПРМ.

Светотехническое оборудование системы ОСП предназначено для обозначения посадочной полосы, места приземления, рулеж­ных дорожек, определения направления захода на посадку ночью и при ограниченной видимости. Для визуального обнаружения и опознавания аэродрома у БПРМ устанавливается кодовый неоно­вый светомаяк (КНС), который передает буквенные позывные ДПРС световым сигналом. Дальность видимости светового сиг­нала КНС в хорошую погоду составляет 50—60 км.

Радиомаячные системы посадки (СП) обеспечивают точное вы­держивание заданной траектории снижения на посадочной пря­мой. Они применяются в комплексе с системами посадки ОСП. Система посадки СП дополнительно к наземному оборудованию системы ОСП включает курсовой (КРМ) и глиссадный (ГРМ) радиомаяки и ретранслятор дальномера. Курсовой радиомаяк формирует зону курса по направлению посадки, а глиссадный — глиссаду планирования с заданным углом к плоскости горизонта. Сигналы курсового и глиссадного радиомаяков принимаются бор­товыми радиоприемниками и индицируются на приборах, по ко­торым летчик определяет положение вертолета относительно за­данной траектории снижения.

Радиолокационные системы посадки (РСП) обеспечивают за­ход на посадку вертолетов по командам с земли. Наземное обо­рудование системы посадки РСП располагается вблизи посадоч­ной полосы, примерно на одинаковом расстоянии от ее концов, и включает диспетчерский радиолокатор (ДРЛ), посадочный радио­локатор (ПРЛ), радиопеленгатор (АРП) и средства радиосвязи. Диспетчерский радиолокатор предназначен для контроля за по­летами вертолетов в районе аэродрома. Посадочный радиолока­тор служит для контроля за вертолетами, выполняющими заход на посадку. Антенная система ПРЛ формирует зоны курса и глиссады для планирования на курсовом и глиссадном индикато­рах. По положению отметки на индикаторах руководитель посад­ки определяет уклонение вертолета от заданной траектории сни­жения и информирует об этом экипаж по средствам связи.

Современные аэродромы, как правило, оборудованы всеми ти­пами посадочных систем, что позволяет обеспечить заход на по­садку по приборам вертолетов и самолетов с различным обору­дованием.

Основными потребителями РТС посадки являются самолеты, снижающиеся по траекториям, положение которых в пространстве определяется с помощью специальных РТС (радиотехнических систем).

Радиотехнические системы посадки позволяют точно определить место самолета относительно ВПП и заданной траектории снижения в любых метеорологических условиях, в том числе и вне видимости земли.


Система посадки состоит из наземного оборудования (в состав которого входят светооборудование аэродромов, приводные радиостанции с маркерными радиомаяками, радиопеленгаторы и т.д.) и из самолетного оборудования (бортового: самолетные автоматические радиокомпасы, радиовысотомеры, маркерные и курсоглиссадные приемники и т.д.).

Вывод ВС в точку приземления на ВПП достигается за счет того, что система посадки задает в пространстве плоскость курса и плоскость планирования (снижения), пересечение которых определяет линию планирования самолета (глиссаду).

Разновидности РТС посадки:

§ радиолокационные системы посадки (РСП), в которых положение ВС относительно глиссады определяется на наземном диспетчерском пункте, а управление ВС осуществляется экипажем по командам диспетчера, передаваемым с помощью УКВ-радиостанции;

§ инструментальные системы посадки, в которых линия планирования задается с помощью наземных радиомаяков, а информация поступает на соответствующие индикаторные приборы в кабине ВС. При этом инструментальные системы посадки в свою очередь можно разделить на упрощенные и радиомаячные (РМС) МВ-, ДМВ- и СМВ-диапазонов.

§ cпутниковые системы посадки (GLS).

1) Радиолокационные системы посадки (РСП) служат для обеспечения посадки самолетов, не имеющих специального радиотехнического посадочного оборудования. В состав радиолокационной системы посадки входит диспетчерское оборудование, посадочный радиолокатор (ПРЛ) и оборудование упрощенной системы посадки. Оборудование упрощенной СП применяется для привода самолетов в район аэродрома. РСП являются высокоэффективными системами контроля захода ВС на посадку.

Достоинства РСП:

§ осуществление посадки всех видов ЛА;

Недостатки РСП:

§ невозможность доведения ЛА до точки приземления;

§ трудность наблюдения за движением ВС на близких расстояниях;

§ низкая пропускная способность;

§ сложность работы наземного персонала;

§ относительная сложность наземной радиолокационной аппаратуры.

2) Оборудование системы посадки (ОСП) (упрощенные системы посадки) обеспечивают вывод ВС на аэродром, выполнение предпосадочного маневра и определение МС в 2х фиксированных точках на траектории посадки.

Достоинства УСП:

§ простота наземного оборудования и его обслуживания;

§ большая дальность действия при полетах ВС на малых высотах.

Недостатки УСП:

§ невозможность непрерывного контроля положения ВС в вертикальной плоскости относительно глиссады

§ сравнительно низкая точность выдерживания посадочного курса, вследствии невысокой точности АРК;

§ ограниченная пропускная способность (15-20 ВС в час).

3) Радиомаячные системы посадки метровых волн (РМСП МВ) позволяют задать прямолинейную пространственную траекторию захода на посадку и определить текущее МС в пространстве, а также фиксировать моменты прохода 2х,3х точек на линии глиссады, расположенных на определенном удалении от ВПП. РМСП этого типа обеспечивает задание единственной траектории – глиссады планирования и управление ВС в пределах определенных достаточно узких секторов вокруг нее.

Достоинства РМСП МВ:

§ обеспечивает возможность точной посадки и днем, и ночью, в том числе в плохих метеоусловиях

Недостатки РМСП МВ:

§ большое влияние отраженных сигналов в метровом диапазоне и как следствие возникновение искажений при наведении ЛА

§ диаграмма направленности маяков позволяет осуществлять заход на посадку только с одного фиксированного направления

§ малый угловой размер зоны действия радиомаяка не позволяет строить удобные схемы захода на посадку

§ высокая стоимость из-за сложной антенной системы

§ повышенные требования к окружающему рельефу

§ ограниченное число каналов (около 40), т.е. работающие на одной частоте маяки создают друг другу помехи

§ при высокой плотности аэродрома, выбор свободных частот бывает проблемным.

4) Радиомаячные системы посадки сантиметровых волн (РМСП СМВ) обеспечивают определение пространственных координат ВС в определенной области пространства, размеры которой значительно превосходят сектора управлений, существующих ныне РМСП и могут позволять выполнение полетов по любой криволинейной 4х мерной пространственно-временной траектории посадки.

5) Спутниковые системы посадки ( GLS ) предполагает использование, для решения задач автоматической посадки, дифференциальной глобальной спутниковой навигационной системы (DGPS).

DGPS позволяет использовать 2 варианта автоматической посадки, полностью отвечающих требованиям точности при заходе на посадку и посадке по 1 категории ИКАО (система наведения для местного района (LAAS) и система наведения для большой площади перекрытия (WAAS)).

С применением приводных радиостанций и бортовых радиокомпасов появилась возможность безопасного выполнения полетов в облаках и за облаками, так как с их помощью стало возможным определять необходимое направление полета самолета. Полеты по маршрутам стали выполняться со значительно возросшей точностью и надежностью по сравнению с полетами при использовании летчиком или штурманом только счисления пути по курсу, скорости и времени полета. Привод самолета на аэродром посадки и построение предпосадочного маневра стали осуществляться без использования наземных ориентиров. Новое качественное развитие получила методика приборного пилотирования. Появление радиолокационных станций также существенно повысило безопасность полетов.

С дальнейшим развитием авиации и усложнением стоящих перед ней задач возросли требования к всепогодности ее применения. Все более и более настойчиво в качестве первоочередного выдвигалось требование к повышению точности выдерживания траектории полета, особенно при заходе на посадку, возникла необходимость автоматизации управления самолетом, оперативного управления воздушным движением и т.д. Все эти проблемы могли быть успешно решены только на основе применения качественно новой аппаратуры, такой, как радиотехническая система ближней навигации (РСБН) и системы инструментальной посадки, а также на основе комплексного использования различных типов наземной и бортовой аппаратуры навигации и посадки.

Метеоминимум (если не учитывать уровень натренированности летчика) зависит от двух основных факторов: во-первых, от того, какую точность полета по необходимой траектории обеспечивают технические средства захода на посадку, и, во-вторых, от того, каковы маневренные возможности самолета для устранения ошибки захода после установления летчиком визуального контакта с земными ориентирами и ВПП аэродрома.

Чем меньше скорость самолета при заходе на посадку, тем (в общем случае) лучше маневренность, то есть меньше радиус разворота и, следовательно, при прочих равных условиях ниже допустимый метеоминимум. Меньшая скорость обеспечивает также больший резерв времени летчику после выхода из облаков.

Однако решающее значение имеет точность системы, обеспечивающей заход на посадку.

Уже довольно давно всеобщее признание у летного состава многоместных самолетов получили достаточно точные радиотехнические системы ближней навигации РСБН-2Н и РСБН-4Н. Для обеспечения захода на посадку были созданы и внедрены курсоглиссадные системы посадки, такие, как СП-50, СП-50М, СП-68, СП-70, а в последнее время – более мобильные и менее сложные в эксплуатации системы ПРМГ-4, ПРМГ-4К, ПРМГ-4КМ и ПРМГ-5. С точки зрения летчика, воспринимающего информацию о положении своего самолета относительно линий курса и глиссады, эти системы совершенно одинаковы. Следует, однако, подчеркнуть, что системы типа ПРМГ обеспечивают летчика информацией не только о курсе и глиссаде, но и о текущей дальности до начала взлетно-посадочной полосы. Это является существенным преимуществом системы ПРМГ, ибо позволяет летчику контролировать правильность снижения самолета по глиссаде и регулировать скорость полета в зависимости от удаления до ВПП.

Радиолокационные системы типа РСП используются для обеспечения посадки самолетов, не оборудованных инструментальными системами навигации и посадки, а также в качестве средств контроля за заходящими на посадку самолетами и оказания помощи летчику.

В дальнейшем будут рассмотрены системы посадки только туда ПРМГ-4, получившие в последнее время наиболее широкое распространение.

Внедрение инструментальных систем посадки и последующая автоматизация процессов управления самолетом существенно повышают качество и надежность захода на посадку (вследствие высокой точности) и поэтому являются реальной основой снижения существующих метеоминимумов.

Поясним некоторые термины и определения общего характера, относящиеся к системам инструментальной посадки, которые необходимы для уяснения принципа действия аппаратуры. К числу таких терминов и определений относятся:

– система инструментальной посадки самолетов;

– зона действия и рабочая область системы;

– линия курса и линия глиссады.

Система инструментальной посадки самолетов – это комплекс наземного и бортового оборудования, предназначенного для обеспечения летчика, а в общем случае – бортовой системы управления непрерывной информацией о текущем положении самолета относительно линии курса, глиссады планирования и о дальности до начала ВПП.

В состав наземного оборудования системы инструментальной посадки входят:

– имитационная контрольно-поверочная аппара­тура;

– аппаратура дистанционного управления работой радиомаяков с командно-диспетчерского пункта.

В состав бортового оборудования системы инструментальной посадки входят:

– бортовая приемопередающая антенна;

– приемные устройства сигналов курсового и глиссадного радиомаяков, а также ответных сигналов ретранслятора дальномера;

– стрелочные индикаторы положения с флажковыми сигнализаторами (бленкерами);

– радиодальномер со счетчиком текущей дальности.

Кроме того, в состав бортового оборудования инструментальной посадки современных самолетов входит аппаратура директорного и автоматического управления. В аппаратуре директорного и автоматического управления используются не только сигналы наземной курсоглиссадной группы, но и сигналы курсовой (КС) и воздушной (СВС) бортовых систем.

Далее будет отмечено, что при заходе самолета на посадку при любом способе управления используется также информация от радиокомпаса и указателя вертикальной скорости.

Таким образом, система инструментальной посадки самолетов состоит из разнообразного наземного и бортового оборудования, предназначенного для обеспечения успешной посадки самолета.

Зона действия системы инструментальной посадки – это область пространства перед взлетно-посадочной полосой, в которой сигналы радиомаяков содержат информацию о положении самолета относительно линии курса и глиссады снижения. Зона действия определяется дальностью приема сигналов радиомаяков и ее угловыми размерами в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно оси ВПП. Хотя зона действия зависит от конструктивных и электрических характеристик радиомаяка (курсового и глиссадного) и от общей, и угловой чувствительности бортовых приемных устройств, ее считают характеристикой наземного оборудования. Объясняется это тем, что при измерениях зоны действия параметры бортового оборудования приводится к вполне определенным стандартизированным значениям.

Наземным оборудованием в пространстве создаются:

– зона действия курсового радиомаяка;

– зона действия глиссадного радиомаяка;

– зона действия ретранслятора дальномера.


На рис. 1 показаны зоны действия курсового а и глиссадного б радиомаяков в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Р а б о ч а я о б л а с т ь с и с т е м ы инструментальной посадки – это центральная область пространства внутри зоны действия, ограниченная телесным углом, в котором с заданной точностью обеспечивается пропорциональная (линейная) зависимость между отклонениями самолета от линий курса и глиссады и выходными токами бортовых приемных устройств (рис. 2, а).

Рабочая область системы независимо от места установки маяка относительно ВПП и направления ее оси исчисляется от торца ВПП в сторону, откуда выполняется заход самолета на посадку.

За пределами рабочей области системы, но в границах зоны ее действия существует нелинейная, с сохранением знака (стороны отклонения), зависимость между выходными токами I и отклонением самолета j от линий курса и глиссады.


Для дальномерного канала зона действия в вертикальной плоскости определяется диаграммой направленности антенны ретранслятора дальномера, по дальности зона действия определяется мощностью излучения.

Крутизна характеристики – один из важнейших параметров систем инструментальной посадки – определяется скоростью нарастания выходного тока бортового приемника в зависимости от величины отклонения самолета от линии курса или глиссады. Крутизна характеристики системы S зависит от крутизны характеристик радиомаяка и приемного устройства. Крутизна характеристики численно выражается отношением приращения тока на выходе бортового приемного устройства DI к приращению углового отклонения самолета от линии курса или глиссады планирования Dj в мкА/град:

С достаточной для практической работы точностью численное значение крутизны находят на определенном участке характеристики.

Для курсового канала на участке изменения тока от 0 до ±250 мкА (рис. 2, б):

где, I0±250 – ток на выходе курсового приемника, равный 250 мкА;

j 0 250 – угол отклонения самолета от равносигнального направления, соответствующий этим значениям тока.

Для глиссадного канала на участке изменения тока от 0 до ±125 мкА (рис. 2, в):

где I0±125 – ток на выходе глиссадного приемника, равный 125 мкА.

Если характеристика I=f(j) достаточно линейна, то расчет по формулам и дает приблизительно равные значения крутизны.

Отличия участков изменения тока, на которых определяется крутизна для курсового (0±250) и глиссадного (0±125) каналов, обусловлены тем, что в режимах полуавтоматического и автоматического управления характеристики по каналу глиссады используются до значений тока 125 мкА, а по каналу курса – до 250 мкА.

Крутизна характеристики во многом определяет точностные возможности системы инструментальной посадки. Чем выше крутизна, тем чувствительнее к угловым отклонениям самолета система и тем больший ток будет на выходе приемного устройства. Чем быстрее будет нарастать ток на выходе приемного устройства при отклонении самолета, тем активнее и точнее управляющая система будет устранять эти отклонения.

Л и н и я к у р с а, или л и н и я г л и с с а д ы, в системе инструментальной посадки – это геометрическое место таких точек в центре рабочей области системы, где выходной ток бортовых приемных устройств равен нулю.

Система инструментальной посадки устроена таким образом, что равносигнальная плоскость курса совпадает с продолжением оси ВПП, а равносигнальная плоскость глиссады для большинства аэродромов составляет с горизонтом угол, равный 2,7°.

В октябре 1937 г. американскими военными властями испытывалась установка для автоматической посадки самолета. На самолете, кроме изобретателей приборов для автоматической посадки, находились представители военного министерства, наблюдавшие за тем, чтобы никто не прикасался к органам управления.

Рис. 1. Схема автоматической посадки самолета: 1— спуск без ветра, 2—при слабом ветре, 3 — при сильном ветре, 4 — здесь происходит прием сигналов последнего радиоотметчика, 5 — самолет автоматически снижается.

Рис. 3. Стрелки показывают антенны. Слева направо: замкнутая антенна радиокомпаса, антенна радиоотметчика (четыре стрелки). Вверху антенна радиоприемника самолета.

Основными частями автоматической установки являются четыре радиостанции и радиоотметчикн на земле и приборы на самолете, которыми управляют радиоволны, посылаемые с земли. Все эти радиостанции и радиоотметчики очень легкого типа, их перевозят на грузовиках, и поэтому автоматическая посадка может происходить на любой подходящей площадке.

Приблизительно в 12 км от аэродрома устанавливается первая передвижная радиостанция, работающая на волнах с частотой колебаний 365 килогерц.

Волны первой станции действуют на радиокомпас на борту самолета, приемное устройство которого может автоматически настраиваться на различные радиоволны. Частоту принимаемых колебаний указывает специальный индикатор, и когда летчик видит, что частота равна 365 килогерц, т. е. что самолет уже находится в районе действия первой радиостанции, он нажимает кнопку автоматической посадки.

Радиоотметчик — это небольшая радиопередающая установка, устанавливаемая возле радиостанций и работающая на той же волне, что и смежная радиостанция. Но радиоотметчик пользуется особыми сигналами, соответствующими азбуке Морзе и автоматически передаваемыми через правильные промежутки времени.

Над третьей станцией, расположенной на расстоянии 1,6 км от аэродрома, процесс настройки повторяется, и радиокомпас готов теперь к приему последней станции — 201 килогерц. Четвертая станция находится у самого аэродрома. Когда самолет пролетает над ней, ее радиоотметчик действует уже не на селектор, а на органы управления, производящие посадку. Во время всех этих операций самолет постепенно снижается и над последней станцией он летит только на высоте 75—85 м. Здесь самолет автоматически увеличивает угол планирования посредством устройства, связывающего альтиметр с дросселем.

Когда колеса самолета коснутся земли, приходит в действие последнее приспособление, управляющее дросселем и тормозами. Таким образом вся посадка производится совершенно без участия летчика.

Дальнейшее усовершенствование этой системы по мнению некоторых военных специалистов США может привести к осуществлению автоматического старта.

Читайте также: