Размещено на http://www.allbest.ru/

Оптимизация параметров электронного средства

Введение

В работе объектом исследования является радиовысотомер РВ-5, который применяется в летательных аппаратах. В данной работе рассмотрены параметры оптимизации радиовысотомера, также подробно рассмотрена классификация радиовысотомера и принцип работы.

Общие сведения

Радиовысотомер - бортовое или наземное устройство, предназначенное для определения истинной высоты полета летательного аппарата над поверхностью Земли радиотехническими методами.

Радиовысотомеры бывают разными по исполнению:

· как самостоятельная станция (подвижная или стационарная);

· как часть радиоэлектронного оборудования летательных аппаратов;

По типу используемого радиоизлучения и методу его обработки бортовые радиовысотомеры делятся на две группы:

· радиовысотомеры с частотной модуляцией (ЧМ) имеют диапазон измерений до нескольких сотен метров (обычно до 1500 м) и используются в основном при заходе самолёта на посадку;

· радиовысотомеры с импульсной модуляцией (ИМ) предназначены для измерения больших высот и применяются преимущественно в военной авиации, в космонавтике и в других специальных целях.

Принцип действия радиовысотомера основан на определении времени прохождения радиосигнала от передающей антенны до отражающей поверхности и обратно, к приёмной антенне (основной принцип радиолокации).

Высота и время задержки сигнала связаны формулой:

,

где h - высота;

t - время задержки;

c - скорость распространения радиоволн (равна скорости света).

Метод определения задержки сигнала зависит от его типа:

· при использовании импульсных сигналов, обычными методами импульсной техники (с помощью аналоговых цепей либо цифровых счетчиков) измеряется интервал времени между импульсами передатчика и приёмника;

· при частотной модуляции радиосигнала пилообразными или треугольными импульсами, результирующий сигнал представляет собой высокочастотные колебания, с мгновенной частотой, кусочно-линейно изменяемой по времени, то есть задержанный сигнал по мгновенной частоте немного отличается от исходного. При смешивании излучаемого и принимаемого сигналов образуется биения с частотой, равной разности мгновенных частот, так как закон изменения мгновенной частоты по времени линеен, разностная частота пропорциональна задержке. Частота биений измеряется частотомером, после чего измерительная информация выводится на показывающее устройство в виде значения расстояния до земли.

1. Описание радиовысотомера РВ-5

Радиовысотомер РВ-5 предназначен для непрерывного автоматического измерения истинной высоты полета самолета в любых метеоусловиях днем и ночью и выдачи экипажу:

· визуальных данных о текущей высоте на стрелочный прибор;

· звукового и светового сигналов о пролете самолета заранее установленной летчиком заданной высоты;

· светового сигнала об отказе радиовысотомера.

Показания радиовысотомера практически не зависят от метеорологических условий, покрова земной поверхности, скорости и изменения высоты полета. Но при полете над горами с резко изменяющимся рельефом пользоваться высотомером нельзя, так как его показания в этом случае ошибочны.

Радиовысотомер РВ-5 относится к радиовысотомерам малых высот.

Радиовысотомер РВ-5 предназначен для измерения истинной высоты полета в диапазоне 0-750 м и сигнализации о достижении самолетом заданной высоты, значение которой заранее установлено на указателе. Указателем высоты является прибор УВ-5, установленный на приборной доске. На фланце прибора размещена ручка «УСТАН. ВЫСОТ» со встроенной в нее желтой сигнальной лампой и кнопка «КОНТРОЛЬ» со встроенной в нее красной сигнальной лампой. Вращением ручки «УСТАН. ВЫСОТ» обеспечивается установка сигнализации заданной высоты, значение которой отсчитывается по треугольному индексу желтого цвета, перемещающемуся по шкале указателя. В момент достижения самолетом заданной высоты загорается желтая лампа и одновременно в телефоны пилотов в течение 3- 9 с подается звуковой сигнал частотой 400 Гц. При нажатии кнопки «КОНТРОЛЬ» на исправном радиовысотомере на указателе устанавливается контрольная высота 15±1,5 м, при отсутствии кнопки радиовысотомер показывает истинную высоту полета (или Н=0 на земле).

Включение радиовысотомера РВ-5 и защита цепей питания выполнены с помощью автомата защиты радиовысотомера, установленного на электрощитке.

На рисунке 1 представлен общий вид радиовысотомера РВ-5.

Рисунок 1 - Общий вид радиовысотомера РВ-5: 1 - Рама с высокочастотными кабелями; 2 - Приемопередатчик; 3 - Индикатор высоты; 4 - Антенна

радиовысотомер сигнал высота самолет

Радиовысотомер работает по принципу измерения времени запаздывания отраженного от земли сигнала относительно прямого при постоянной скорости распространения электромагнитных колебаний. Излучаемые передающей антенной частотно-модулированные (ЧМ) колебания СВЧ отражаются от земной поверхности, принимаются приемной антенной и поступают на балансный смеситель (отраженный сигнал). Одновременно на балансный смеситель подаются колебания от генератора передатчика (прямой сигнал) при их излучении к земле. Путъ отраженного сигнала зависит от высоты полета по линейному закону и значительно превышает путь прямого сигнала. За время, прошедшее с момента излучения к земле ЧМ сигнала, частота которого изменяется по пилообразному закону, до момента прихода отраженного сигнала частота генератора изменится. Поэтому на балансном смесителе будут два сигнала различной частоты. Напряжение разностной частоты, пропорциональное высоте полета, преобразуется, фильтруется, ограничивается по амплитуде и поступает на счетчик. На выходе счетчика образуется напряжение, также пропорциональное высоте полета, которое усиливается и поступает на указатель высоты. Для преобразования данных о высоте полета в угол поворота стрелки указателя применяется потенциометрическая следящая система.

В приемопередатчике имеется схема выдачи звуковой и световой сигнализации заданной высоты. При снижении самолета ниже заданной высоты, величина которой задается летчиком на указателе высоты, вырабатывается сигнал +27 В, который поступает на реле времени звуковой сигнализации и в схему световой и звуковой сигнализаций.

Схема звуковой и световой сигнализаций заданной высоты обеспечивает подачу в телефоны левого летчика звукового сигнала частоты 400 Гц в течение 3-9 секунд и непрерывного светового сигнала на сигнальные лампы (с желтыми светофильтрами), которые находятся на фланце указателей высоты и на световых табло правого и левого летчиков, расположенных на козырьке приборной доски.

Сигнализация о работоспособности радиовысотомера осуществляется при помощи бленкера на шкале указателя. Бленкер (красная шторка) появляется при отказе радиовысотомера, а также при полете на высотах, превышающих диапазон измеряемых высот (750 м), и при потере радиолокационного контакта с землей. Автоматическое отключение электропитания радиовысотомера на высотах 2500-3000 м происходит за счет сигнала, поступающего от специального устройства, состоящего из реле давления, реле связи и переключателя режимов «РАДИОВЫСОТОМЕР. ГОРЫ - РАВНИНЫ».

Электропитание радиовысотомера включают при помощи выключателя, установленного вместе с указателем на левой панели приборной доски пилотов.

2. Состав и размещение блоков радиовысотомера

В состав радиовысотомера входят:

- Приемопередатчик ПП-5, амортизационная рама РА-5, контрольный разъем «КОНТРОЛЬ РВ» - на этажерке шп. 9-10 по левому борту.

- В комплект радиовысотомера входят два указателя высоты УВ-5 со шкалой 0-750 м, один установлен на левой панели приборной доски летчиков, другой - на приборной доске штурмана (слева снизу) - (может не устанавливаться).

В комплекте аппаратуры РВ-5 вместо указателя УВ-5 может устанавливаться указатель А-034-4-12. Указатели взаимозаменяемы и отличаются наличием флажкового сигнализатора (бленкера), конфигурацией и размещением ручки-сигнализатора заданной высоты.

Контроль работоспособности радиовысотомера с указателем А-034-4-12 осуществляется кнопкой «ТЕСТ» (нижний левый угол указателя). Установка заданной высоты и световая сигнализация осуществляются ручкой-сигнализатором с индексом «Д» (нижний правый угол указателя).

- Приемная и передающая антенны (АР5-1) - нижняя часть фюзеляжа, между шп. 11-12 и 14-15;

- Реле давления ИКДРДа и реле связи «РВ-ИКДРДа» - в кабине экипажа, по левому борту, в районе шп. 5 (в зависимости от варианта комплектации, могут не устанавливаться).

Включение радиовысотомера и управление им осуществляет командир воздушного судна при помощи выключателя электропитания «РВ-Откл» на левой приборной доске пилотов и органов управления на указателе высоты. Штурман осуществляет только контроль значений текущей высоты по указателю УВ-5.

На фланце указателя высоты имеются следующие органы управления и сигнализации:

- ручка-кнопка «Контроль уст. высот» (нижний левый угол указателя) для включения радиовысотомера в режим контроля (нажатием) и для установки треугольного индекса заданной высоты сигнализации на соответствующее деление шкалы (вращением);

- светосигнализатор желтого цвета «Опасная высота» (нижний правый угол указателя) для сигнализации о снижении самолета до заданной высоты.

При снижении самолета до заранее заданной высоты загораются светосигнализаторы «Опасная высота» на указателях УВ-5 и штурмана и светосигнальные табло «Высота» («Н») на козырьках над левой и правой панелями приборной доски пилотов и одновременно в течение 3 - 9 секунд в телефонах КВС прослушивается ЗВУКОВОЙ сигнал независимо от положения переключателей на абонентском аппарате СПУ командира ВС. Звуковой сигнал остальным членам экипажа не подается.

Назначение блоков

Приемопередатчик ПП-5 служит для генерирования и приема ЧМ колебаний, сравнения частот прямого и отраженного сигналов, выделения разностной частоты, выработки сигнала заданной высоты, регистрации отказа и контроля измерительных цепей.

Амортрама РА-5 предназначена для уменьшения вибронагрузок, передаваемых на приемопередатчик.

Указатель высоты предназначен для визуальной индикации текущей истинной высоты полета, установки значения сигнализируемой заданной высоты, контроля измерительных цепей, световой индикации отказа радиовысотомера и световой индикации полета ниже заданной ВЫСОТЫ.

Антенны радиовысотомера АР5-1-2 (рупорные) служат для излучения по направлению к земле и приема отраженного от земли высокочастотного сигнала. Приемная и передающая антенны идентичны.

Высокочастотные кабели служат для передачи высокочастотной энергии от передатчика к передающей антенне и от приемной антенны на вход приемника (балансного смесителя).

Штепсельный разъем «КОНТРОЛЬ РВ» служит для подключения контрольно-проверочной аппаратуры КП-РВ-5 к радиовысотомеру при выполнении регламентных и ремонтных работ.

Эксплуатация в полете

Включить радиовысотомер перед полетом и проверить его работоспособность в режиме встроенного контроля.

Установить на указателе УВ-5 индекс заданной высоты согласно плану полета. С набором высоты стрелки указателей должны плавно перемещаться и на высоте более 750 м устанавливаться за темным сектором шкалы. При снижении самолета до высоты 750 м и ниже стрелки должны плавно перемещаться в соответствии с текущей полета высотой.

В момент прохождения стрелкой указателя КВС индекса заданной высоты загораются светосигнализаторы «Опасная высота» на указателях и светосигнальные табло «Высота», а в телефонах КВС прослушивается звуковой сигнал.

Если высота полета значительно превышает 750 м, то вследствие потери радиолокационного контакта с землей появляется сигнал отказа радиовысотомера - бленкер на шкале указателя высоты.

Бленкер убирается при снижении самолета и восстановлении работоспособности радиовысотомера.

В полете (на высоте до 750 м) штурман следит за показаниями радиовысотомера и при необходимости докладывает командиру экипажа о текущей высоте.

После посадки выключить радиовысотомер.

Параметры оптимизации

Параметр оптимизации - это реакция (отклик) на воздействие факторов, которые определяют поведение изучаемой системы. Параметры оптимизации бывают экономическими, технико-экономическими, технико-технологическими, статистическими, психологическими и т.д.

Параметр оптимизации должен быть:

- эффективным с точки зрения достижения цели;

- универсальным;

- статистически эффективным;

- имеющим физический смысл, простым и легко вычисляемым;

- существующим для всех различных состояний.

В зависимости от объекта и цели исследования параметры оптимизации могут быть весьма разнообразными.

Классификация параметров оптимизации:

К экономическим параметрам относятся:

- затраты на производство;

- стоимость изделия.

К технико-экономическим параметрам относятся:

- надежность;

- долговечность;

- стабильность;

- производительность.

К технико-технологическим параметрам относятся:

- физические характеристики изделия;

- механические характеристики изделия;

- физико-химические характеристики изделия;

- медико-биологические характеристики изделия.

К прочим параметрам относятся:

- психологические характеристики;

- статистические характеристики;

- эстетические характеристики.

Под рубрикой «прочие» сгруппированы различные параметры, которые реже встречаются, но не являются менее важными. К таким параметрам можно отнести статистические параметры, которые используются для улучшения характеристик случайных величин или случайных функций.

3. Оптимизация параметров радиовысотомер РВ-5

Радиовысотомер РВ-5 предназначен для измерения истинной высоты полета летательного аппарата. Он относится к классу автономных радионавигационных установок, так как не требует для образования канала измерения дополнительного наземного оборудования. Это приводит к меньшим материальным расходам, чем высотомеры, требующие дополнительного наземного оборудования для образования канала измерения.

Радиовысотомер малых высот РВ-5 служит для измерения истинной высоты (относительно подстилающей поверхности) полета.

Выдает экипажу (на указатель), в САУ и другие бортовые системы данные:

- о текущей высоте в виде отклонения стрелки на указатель (для визуального наблюдения членом экипажа), в виде постоянного напряжения прямо пропорционального высоте;

- о полете самолета ниже опасной высоты;

- об исправной работе радиовысотомера;

- об отказе радиовысотомера.

В основном при эксплуатации и испытаниях радиовысотомер РВ-5 включаются на короткие интервалы времени для контроля параметров.

Высотомер РВ-5 имеет малые габариты и массу, что является хорошей характеристикой, так как высотомер устанавливается на летательном аппарате и не сильно увеличивает массу самолета. Масса высотомера РВ-5 равна 14 кг.

РВ-5 имеет высокую надежность работы и достоверность выдаваемой информации.

Нормальная работа радиовысотомера обеспечивается в полете с углами крена не более ±15°.

Преимуществом радиовысотомера является то, что он работает в любых метеоусловиях.

Диапазон измеряемых высот составляет от 0 до 750 метров. При полетах на малых высотах над толстым снежным или ледяным покровом радиовысотомер может давать показания с большей ошибкой. В этом случае пользоваться радиовысотомером не рекомендуется. При полетах в горных условиях пользоваться радиовысотомером не рекомендуется.

Все данные выдаются с заданной точностью только при горизонтальном полете самолета.

Время непрерывной работы высотомера составляет 6 часов, это позволяет использовать его в длительных полетах.

Перед полетом необходимо проверять работоспособность высотомера РВ-5 в режиме встроенного контроля.

Включение радиовысотомера РВ-5 и защита цепей питания выполнены с помощью автомата защиты радиовысотомера, установленного на электрощитке, что обеспечивает безопасную работу РВ-5 при полете.

При полном отказе радиовысотомера для восстановления его работоспособности нужно заменить бортовые предохранители, защищающие цепи его питания.

4. Оптимизация по технико-технологическим параметрам

Среднее значение рабочей частоты составляет 4300 МГц.

Выходная мощность передатчика не менее 0,4 Вт.

Электропитание радиовысотомера включают при помощи выключателя, установленного вместе с указателем на левой панели приборной доски пилотов.

Питание радиовысотомера осуществляется от бортовой электросети постоянного и переменного токов.

Потребляемый ток:

· от сети напряжения 115 В, частотой 400 Гц ………0,6А;

· от сети постоянного тока напряжением 27 В ………0,4А.

Погрешность измерения высоты по указателю:

· на высотах от 0 до 10 м …………………………….±0,8 м;

· на высотах от 10 до 750 м ………………………….±8% от высоты.

Погрешность сигнализации заданной высоты относительно показаний указателя:

· на высотах от 2 до 10 м ……………………………±0,5 м;

· на высотах от 10 до 750 м …………………………±5% от высоты.

Это означает, что у высотомера РВ-5 малая погрешность, он показывает истинную высоту полета. На высотах 750 м и ниже стрелка указателя будет показывать высоту полета, а при дальнейшем снижении радиовысотомер просигнализирует момент достижения заданной высоты (загорится желтая лампа на приборе УВ-5 и в телефоны пилотов поступит звуковой сигнал продолжительностью 3-9 секунд; лампа будет гореть до посадки самолета и погаснет после выключения питания РВ-5).

Электропитание высотомера необходимо включать в нормальных условиях не менее чем за 3 мин, при температурах -20° С и ниже или повышенной влажности - за 10-15 мин до проверки отработки нуля высоты. Если при включении высотомера, показания указателя были больше установленной на нем опасной высоты, то в процессе отработки нуля в момент прохождения стрелкой индекса опасной высоты на указателе загорается сигнальная лампа с желтым светофильтром и запускается система звуковой сигнализации, вследствие чего в телефонах в течение 3-9 с должен прослушиваться тон частотой 400 Гц. По истечении вышеуказанного времени прогрева высотомера, стрелка указателя должна установиться на нулевой отметке шкалы с точностью ±0,3 м (±1 м для высотомера с пределом измерения высоты до 1000 м).

5. Оптимизация по прочим параметрам

В комплект радиовысотомера РВ-5 входят приемопередатчик ПП-5 с амортизационной рамой, указатель высоты УВ-5 или УВ-5В, две рупорные антенны (передающая и приемная) и соединительный высокочастотный кабель.

Приемопередатчик включает в себя: передатчик частотно-модулированные колебаний, приемник, систему измерения высоты путем обработки сигнала, поступающего с выхода приемника, систему автоматической подстройки постоянной высотомера, предназначенную для уменьшения погрешности измерения высоты, а также системы контроля исправности высотомера и узла его питания. Приемопередатчик устанавливается на амортизационной раме.

Указатели высоты УВ-5 и УВ-5В различаются только градуировкой и оцифровкой шкал. Указатель УВ-5 используют для измерения высот до 750 м, а указатель УВ-5В-для измерения высот до 300 м. Так как размах и размеры шкал обоих указателей одинаковы, то указатель УВ-5В обеспечивает более точный отсчет высоты.

В высотомере применены рупорные антенны типа AP5-I, устанавливаемые в вырезах обшивки летательного аппарата. Передающая антенна обеспечивает направленное излучение, а приемная - направленный прием радиоволн.

Заключение

В работе был рассмотрен радиовысотомер РВ-5, его функции и характеристики. Подробно рассмотрены параметры оптимизации радиовысотомера по технико-экономическим, технико-технологическим и прочим параметрам.

Список литературы

1. Бакулев П.А. Радиолокационные системы / П.А. Бакулев // - М.: Радиотехника, 2004. - С. 34.

2. Балагуров В.А. Проектирование специальных электрических машин переменного тока / В.А. Балагуров // - М.: Высшая школа, 1990. - С. 272.

3. Волкоедов А.П. Оборудование самолётов / А.П. Волкоедов, Э.Г. Паленый // - М.: Машиностроение, 1980. - С. 71.

4. Гарганеев А.Г. Технико-экономические оценки создания самолета с полностью электрифицированным оборудованием / А.Г. Гарганеев, С.А. Харитонов // - М.: Транспорт, 2009. - С. 179.

5. Задорожнова Б.Н. Радиооборудование самолета / Б.Н. Задорожнова // - М.: Воздушный транспорт, 1995. - С. 109.

6. Кучумова И.П. Радиооборудование самолётов Ту-134 и Ту-134А и его лётная эксплуатация / И.П. Кучумова // - М.: Машиностроение, 1978. - С. 29.

7. Пестряков В.В. Радиотехнические системы / В.В. Пестряков, В.Д. Кузенков // - М.: Радио и связь, 1985. - С. 89.

Размещено на Allbest.ru