A távolságmérő rendszerek elve
A DME jellemzői. A tartományvezérelt rádiónavigációs rendszer (DRNS) magában foglalja a földi alapú berendezéseket (hatótávolságú rádiós jeladó) és a légi járművek (légi távolságmérő).
A nemzetközi gyakorlatban az ilyen rendszereket DME (Távolságmérő berendezések) nevezik. Ez a név a légiforgalmi tájékoztató dokumentumok Oroszország, bár jelzők által gyártott hazai termelők, lehet egészen más hivatalos neve (például RMD - kezdve jeladó).
A távolságmérő rendszer működési elve egyszerűsített formában a következő (6.1 ábra). A fedélzeti levegőben található távolságmérő minden irányba elektromágneses impulzusokat (rádióhullámokat) bocsát ki. A földi rádiós jeladó elfogadja őket, és egy rögzített késleltetési idő (50 mikrosodperc) révén a fedélzeten fogadott válaszjelet bocsát ki.
6.1 ábra. A távolságmérő PHC-k működésének elve
A t idő közötti kibocsátási impulzus távolságmérő és fogadása őket, mint a válasz impulzus áll impulzus tranzit idő „hogy” (a repülőgép a beacon), azonos válaszidő az áthaladás „vissza” jelet, és a késleltetési idő. Tudatában a rádióhullámok terjedésének sebességével. meghatározhatja a távolságot a világítótoronyhoz
Mivel a VHF rádióhullámok egyenes vonalban propagálnak, ebben a képletben L a ferde tartomány (egyenes vonalon a repülőgéptől a rádiós jeladóig).
Ebben az esetben kiderül, hogy a fedélzeti felszerelés, mintha a rádiójeladótól, vagyis a kihallgatótól és a rádiós jeladótól kapott információkra lenne szüksége, a transzponder.
Ez a mérési tartomány általános elve, de valójában természetesen minden bonyolultabb és érdekesebb. Távolságmérő nem bocsát ki egy- és páros impulzusokat (impulzusintervallumra a páros, például 12 ms), és a jeladó „felelős” csak akkor kapta a pulzusát. Ellenkező esetben minden olyan véletlenszerű impulzusra válaszolnia kell, amelyet az adott frekvencián továbbított más eszközök (például a mobil kommunikáció közeli frekvenciatartományban működik).
Minden repülőgép üzemeltetése jeladó bocsát ki impulzusokat egyetlen frekvencia, de az intervallum párok közötti impulzusok minden nap más, mindegyik saját ismétlési frekvencia PRF (impulzus ismétlődési frekvencia). A beacon válaszadó impulzusokat küld ugyanabban a PRF-ben, amellyel jeleket kapott a légi járműtől. Ez úgy történik, hogy minden repülőgép válaszát a jelre kapja, és nem egy másik repülőgépre.
Ezenkívül a rádiós jeladó nem azt a frekvenciát választja, amelyen a jelet megkapta, hanem egy másik frekvencián 63 MHz-en. Ez úgy történik, hogy a légi távolságmérő nem hibásan fogadja a rádiós jeladótól érkező válaszokat saját objektumai (hegyek, felhők, törzsek) tükröző impulzusainak. Ellenkező esetben kiderülhet, hogy a tartomány finomabb kérési impulzusokat küldött, amelyek a hegyről tükröződtek, a távolságmérő elfogadta őket, és úgy ítélte meg, hogy ezek a reciprok impulzusok a rádiós jeladóból származnak.
Ha a fedélzeti DME berendezés be van kapcsolva, először a keresési módban működik, és 150 másodperces gyakorisággal továbbítja a kérésimpulzusokat. Amikor a válaszjelet (általában 4-5 másodperc után) fogadják, az impulzus ismétlési sebessége 25 másodpercre csökken.
A földi válaszadó teljesítménye korlátozott, lehet, hogy nem képes válaszolni az összes kérelmet igénylő légi jármű sokaságára.
Általában egy rádiós jeladó egyidejűleg 100 repülőgépet tud kiszolgálni. Ha több van a jeladó tartományában, akkor a legtávolabbi légi járművek leggyengébb jelzései megszűnnek.
A DME működéséhez a frekvenciatartomány 960-1215 MHz. Ezek UHF ultrashort hullámsávok, amiből az következik, hogy a látószög hatókörében terjednek. Ezért magukban foglalják mindazt, amit korábban említettünk a VHF hatótávolságának maximális tartományáról.
A VOR és az ILS frekvenciái, amelyeket az előző fejezetekben tárgyaltunk, számozottak és ezeket a számokat csatornáknak nevezzük. Mivel a csatorna fogalma még mindig szükséges, a 6.1. Táblázatban illusztratív célokra egy kis kivonatot adunk az általános frekvencia- és csatorna-táblázatból.
Részlet a csatorna számtábláról
A VHF frekvenciája, MHz
Az asztalról látható, hogy az X jelzésű csatornák esetében a válaszarány 63 MHz-rel kisebb, mint a lekérdezésnél, és az Y-csatornáknál, fordítva, 63 MHz-en.
Ha egy pilóta fedélzeti berendezésére VOR (vagy ILS) frekvenciát állít be, akkor a megfelelő DME frekvencia automatikusan be van állítva.
A DME / N, a DME / P és a DME / W típusok három típusát lehet használni. Az esetek túlnyomó többségében DME / N irányjelzőkkel kell foglalkoznunk mind az útvonalon, mind a repülőtereken, ezért megértjük őket a DME alatt. Szűk sugárzási spektrumuk van (N-szűk, keskeny). A DME / P beaconok pontosabbak (P-pontosság, pontosság), de rendszerint csak a mikrohullámú leszálló rendszer MLS (Microwave Landing System) részeként vannak telepítve. De nagyon kevés ilyen rendszer létezik a világ repülőterein. Még ritkábban használt DME / W széles spektrumú sugárzással (W - széles, széles).
A DME jeladóval működő fedélzeti berendezéseket gyakran repülő távolságmérőknek hívják (például SD-67, SD-75). A pilótának foglalkoznia kell a mutatójával, amelyben a tartomány számok formájában jelenik meg - elektromechanikus módon (dobszámláló) vagy LED-ek segítségével. Az 1. ábrán. A 6.2 bal oldalon az SD-67 részét képező mutató. Ha az indikátor tartomány értéke nem érvényes (például ha a jel elvész), a számok átlapolódnak a keverővel, ahogy az az ábrán látható. Ugyanaz a jobb oldali ábra mutatja az "ISD-1 repülőgép hatótávolság indikátort", amely az SD-75 részeként működhet. Ezzel megváltoztathatja a hatótávolságot (kilométer vagy tengeri mérföld).
A tartományérték más mutatókon is megjeleníthető, például a HIS-n.
Ábra. 6.2. A légi jármű távolságmérőjének mutatói típusai
A DME egy nagyon pontos eszköz. Az ICAO-szabványoknak megfelelően a tartomány teljes mérési hibája méterben kifejezve nem lehet nagyobb, mint ± (460 + 0.0125D), ahol D a mért tartomány értéke. Minél messzebb van a repülőgép a világítótoronyból, annál nagyobb a mérési hiba. A jelzett hiba 0,95 valószínűségnek felel meg, ezért a tartomány mérési RVC-je fele ez.
Ez azt jelenti, hogy közel a rádiós jeladóhoz az SPC a # 963, D = 0,3 km, és a távolság, például D = 300 km, már kb # 963; D = 2 km. Ez egy nagyon jó pontosságú, amely a legtöbb esetben megfelel a légi közlekedés pontosságának korszerű szigorú követelményeinek. DME / P esetén a hiba még kisebb (30 m-es nagyságrenddel).
A ferde tartomány átváltása vízszintes helyzetbe. A távolságmérő rendszerek közvetlenül mérik a ferde tartományt, de a navigációhoz gyakran szükséges a vízszintes tartomány. Az MS meghatározásához, vagyis a repülőgép földi felszínének helyéhez a pilóta elhalasztja a tartományt a térképen, vagyis vízszintes síkban. Nyilvánvaló, hogy a ferde és vízszintes tartományok nagysága eltérő, és ha a vízszintes tartomány helyett a ferde (pl. Elhalasztva a térképen), akkor hiba lép fel. Szisztematikus jellegű lesz, mivel az adott körülmények között azonos értékű lesz.
Természetesen ez a hiba nem a legtávolabbi rendszer hibájából keletkezik (helyesen méri a tartományt), hanem a pilóta miatt, aki egy méret helyett egy másikat használ.
Figyelembe véve a Föld gömbösségét, lehetséges a vízszintes tartomány kiszámítása az ismert ferde tartományból az alábbi képlet segítségével
ahol H a repülési magasság; R a Föld sugara.
Felhívjuk a figyelmet arra, hogy ebben a képletben a H / R értéke nagyon kicsi (az ezredfordulón), ezért a gyökér alatti nevező nagyon közel van az egységhez. Ezért ez a képlet egyszerűen leegyszerűsíthető:
Nyilvánvaló, hogy ez a képlet megfelel a pitagorai tételnek, és feltételezi, hogy a Föld sík (6.3. Ábra). Azonban ez elég lehet használni, tekintettel arra, hogy a járatok nem ilyen nagy magasságban is, különösen összehasonlítva a Föld sugara végzett a polgári repülésben. Például, ha a repülést hajtjuk végre magassága H = 10 km-en mérjük, és L = 300 km, akkor a pontos képletű (tekintve szfericitása a föld), kapjuk a D = 299.598 km, és a közelítő (a síkban) D = 299.833 km. Vagyis a hiba mindössze 235 méter. Ez összehasonlítható a mérési tartomány véletlen hibájával a DME használatával. Így a vízszintes tartomány kiszámításánál figyelembe kell venni a Föld gömbösségét, nem sok értelme van, különösen kis távolságokra.
Ábra. 6.3. Lejtős és vízszintes tartományok
De lehet, hogy egyáltalán nem lehet újragondagolni vízszintes ferde távolságot? De ez nem mindig lehetséges.
Először is figyeljen arra, hogy az L és D közötti kapcsolat függ a H tengerszint feletti magasságtól is. 6.3 láthatjuk, hogy amikor a repülőgép pontosan a rádiós jeladó fölött van, a ferde tartomány egyenlő a repülési magassággal, és a vízszintes tartomány nulla. Ebben a helyzetben a legnagyobb különbség L és D. között van.
Ha a légi jármű a levegőben van, akkor a távolságmérő leolvasása soha nem lesz nulla.
De amennyire a rádiófrekvenciás távolság, a különbség e mennyiségek között egyre kisebb lesz. A jobb oldali háromszögben a hypotenuse (L) és a láb (D) közötti különbség csökken, amelynek csúcsai BC és MC rádiós jeladó. Ez a különbség nagyságrenddel összehasonlíthatóvá válik a ferde tartomány mérésének pontosságával.
A gyakorlatban ez azt feltételezi, hogy ez nagyon is lehetséges, hogy nem számít a ferdetávolság a vízszintes (azaz, figyelembe D = L), amikor a ferdetávolság meghaladja a magasságban 5-7, vagy több.
Például ha H = 10 km, és L = 70 km (hétszer nagyobb), akkor D = 69,3 km. A ferde távolság a vízszinttől 700 m-re különbözik. A legtöbb esetben elhanyagolható a hiba, hiszen egy modern repülőgép 3 másodpercen belül repül.
De ha a ferde távolság csak L = 30 km, ugyanazon a magasságon repül, akkor D = 28,3 km. Az 1,7 km-es pontosság már igen jelentős, különösen akkor, ha a repülőtereken repülnek, ahol magasabb navigációs pontosságra van szükség.
A ferde tartomány újraszámolása a vízszintesbe közvetlenül a (6.2) képletből származhat, például számológéppel. De az NL-10 jelenlétében célszerűbb ez egy segédszög alkalmazásával # 952; (6.3 ábra). Ez nyilvánvaló
Ezek az egyszerű képletek egyszerűen végrehajthatók az NL-10-en az 1. ábrán látható kulcs használatával. 6.4.
Ábra. 6.4. A ferde tartomány újraszámítása vízszintes helyzetbe az NL-10-ben