Обзорно-диспетчерский радиолокатор

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

1. Задание и данные для расчётов

2. Теоретическая часть

3. Расчётная часть

Заключение

Список использованной литературЫ

1. Задание и данные для расчётов

Рассчитать дальность обнаружения самолёта при различных углах места и построить зону обнаружения без учёта влияния отражения радиоволн от земной поверхности и потерь в атмосфере.

у,(мІ) - эффективная отражающая поверхность цели (самолёта) - 20

Pоб. - вероятность обнаружения цели - 0,6

nf - количество несущих частот зондирующих сигналов, одновременно излучаемых в пространство - 2

rэ/dп - количество светящихся пятен диаметром dп приходящихся на радиус экрана индикатора(разрешающая способность трубки) - 160

Ри - мощность в импульсе на выходе передатчика - 250 кВт.

л - длина волны - 35 см.

tи - длительность импульса - 1,5 мкс.

В - полоса пропускания приёмника до детектора - 1 МГц

KN - коэффициент шума - 2,5 дБ

G - коэффициент усиления антенны - 700

F - частота повторения импульсов - 500Гц

иб - ширина диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости - 3,2 град.

nа - скорость вращения антенны - 15 об./мин.

вн - угол наклона антенны - +1 град.

М - масштаб - 150 км.

nэ - радиус индикатора экрана - 150 мм

вд - угол места отсчитанный от плоскости горизонта при снятии диаграммы направленности(град): таблица 3

Е/Еmax - отношение напряжённости электрического поля: таблица 3

Таблица 1

-3	0	1,5	0,8	6	0,88	13	0,43	21	0,26
-2,5	0,1	2	0,88	7	0,81	14	0,39	22	0,25
-1,5	0,29	2,5	0,95	7,5	0,63	15	0,37	23	0,24
-1	0,38	3	0,99	8	0,73	16	0,34	24	0,23
-0,5	0,47	3,5	1	9	0,66	17	0,32	25	0,2
0	0,55	4	0,99	10	0,59	18	0,3	26	0,15
0,5	0,64	4,5	0,98	11	0,53	19	0,29	27	0,1
1	0,72	5	0,95	12	0,47	20	0,28	32	0

1. Определить, как влияет отражение радиоволн от земной поверхности на зону обнаружения самолётов, если облучатель антенны находится на высоте 20м для л=23см и 10м для л= 35см. Рассчитать значения углов, соответствующих уменьшению и увеличению дальности обнаружения самолёта, значение результирующей напряжённости электрического поля и дальности

Показать минимальные и максимальные значения дальности обнаружения и соответствующие углы на зоне обнаружения.

Сравнить построенную зону обнаружения с рекомендованной зоной для диспетчерских радиолокаторов.

2. Задаться высотой полёта и линией пути на расстоянии от ОДРЛ, равном половине максимальной дальности обнаружения ВС, и найти границы участков трассы, в пределах которых обеспечивается радиолокационный контроль.

Построить график зависимости протяжённости участков трассы от высоты полёта. Для построения графика задаться не менее чем тремя высотами.

Определить, как изменяется протяжённость трассы при установке радиолокационной станции на высоте 300м над уровнем моря

3. задаться высотой полёта, высотой препятствия и дальностью до него. Определить угол закрытия и дальность, на который угол закрытия не влияет на обнаружение ВС, летящего на выбранной высоте.

4. Сформулировать требования к размещению радиолокатора.

2. Теоретическая часть

Радиолокационные станции системы управления воздушным движением (УВД) являются основным средством сбора информации о воздушной обстановке для диспетчерского состава службы движения и средством контроля за ходом выполнения плана полетов, а также служат для выдачи дополнительной информации по наблюдаемым ВС и обстановке на взлетно-посадочной полосе и рулежных дорожках. В отдельную группу могут быть выделены метеорологические РЛС, предназначенные для оперативного снабжения командного, летного и диспетчерского состава данными о метеорологической обстановке.

Часто первичные радиолокационные станции (ПРЛС) и ВРЛ объединяют по принципу функционального использования и определяют как радиолокационный комплекс (РЛК). Однако характер получаемой информации, особенно построения аппаратуры, позволяет рассматривать данные станции отдельно.

В нормах и рекомендациях ИКАО, Постоянной комиссии по радиотехнической и электронной промышленности предусмотрено разделение радиолокационных средств на первичные и вторичные. Вторичные РЛС в свою очередь подразделяются на два вида: ВРЛ, удовлетворяющие требованиям ИКАО, и ВРЛ, удовлетворяющие нормам, принятым в РБ.

Исходя из сказанного РЛС целесообразно объединить в следующие группы:

трассовые обзорные радиолокаторы ОРЛ-Т с максимальной дальностью действия около 400 км;

трассовые и аэроузловые радиолокаторы ОРЛ-ТА с максимальной дальностью действия порядка 250 км;

аэродромные обзорные радиолокаторы ОРЛ-А (варианты В1, В2, ВЗ) с максимальной дальностью действия 150, 80 и 46 км соответственно;

посадочные радиолокаторы (ПРЛ);

вторичные радиолокаторы (ВРЛ);

комбинированные обзорно-посадочные радиолокаторы (ОПРЛ);

радиолокаторы обзора летного поля (ОЛП);

метеорологические радиолокаторы (МРЛ).

Необходимо отметить, что в реальных условиях эксплуатации использование радиолокаторов предопределяет возможность их отнесения к аэроузловым, аэродромным, трассовым и т.п. Особенности использования встроенных вариантов ВРЛ полностью определяются их принадлежностью к ПРЛС.

Задачи и основные параметры первичных радиолокационных станций. Назначение ПРЛС - обнаружение и определение координат ВС в зоне ответственности радиолокатора. Первичные радиолокационные станции позволяют обнаружить и измерить наклонную дальность и азимут ВС методом активной радиолокации, используя отраженные от целей зондирующие сигналы радиолокатора. Они работают в импульсном режиме с высокой (100 … 1000) скважностью. Круговой обзор контролируемого воздушного пространства осуществляется с помощью вращающейся антенны, обладающей остронаправленной ДНА в горизонтальной плоскости.

Рассматриваемые РЛС имеют значительное число общих черт и зачастую выполняют аналогичные операции. Им присуща идентичность структурных схем. Основные их отличия обусловлены различными особенностями функционального использования в иерархически сложной системе УВД.

Первичные радиолокационные станции используют диапазон волн 10 и 23 см.

С помощью ПРЛС в процессе УВД решаются задачи:

- обнаружения и определения координат ВС;

- контроля выдерживания экипажами ВС линий заданного пути, заданных коридоров и времени прохождения контрольных точек; контроля выдерживания заданных норм продольного и бокового эшелонирования, а также предупреждение опасных сближений ВС;

- оценки метеообстановки по маршруту полета;

- коррекции местоположения ВС, передачи на борт информации и указаний для вывода ВС в заданную точку пространства.

3. Расчетная часть

Расчёт дальности обнаружения проводим в указанной последовательности по приведённым формулам.

Рассчитываем количество отражённых импульсов от цели для одночастотной ОДРЛС:

n =

где иЬ - ширина диаграммы направленности антенны, град.;

F - частота повторения импульсов, Гц;

na - скорость вращения антенны, об./мин.

n = 2 ==(т.к. = 2)

Рассчитываем коэффициент потерь из-за малой скорости развёртки радиолокационного изображения, не позволяющей разрешить на экране индикатора каждый импульс:



где dп - диаметр светящегося пятна на экране индикатора, мм.;

хп.х. - скорость развёртки изображения во время прямого хода, мм/мкс;

tи - длительность импульса, мкс.

Значения dи и хп.х. рассчитать по формулам:

;

где: rэ - радиус экрана индикатора, мм (110мм);

rэ/dп - разрешающая способность трубки; tп.х. - время прямого хода, мкс.

М - масштаб изображения в км;

С - скорость распространения радиоволн(с = 0,3км/мкс)

Рассчитываем отношение сигнал - шум для заданной вероятности обнаружения в режиме одночастотной работы радиолокационной станции в следующей последовательности:

- определяем по графику (рис.1) отношение сигнал - шум для одного импульса D0 (1), соответствующие заданной вероятности обнаружения и вероятности ложной тревоги.

Согласно графика (рис. 1) при Роб.=0,6 и Рл.т. = D0 (1) =11,5дБ

- вычислить произведение с·n и определить по соответствующему графику(рис.2) общие потери интегрирования LЯ(сn);

Согласно графику LЯ(сn) = 7,5дБ

- рассчитываем соотношение сигнал - шум для каждого видеоимпульса до интегрирования:

- определяем по графику (рис.3) потери из-за флюктуации сигнала Lf и рассчитать отношение сигнал - шум с учётом потерь Lf.

По графику Lf =2,5/2 = 1,25дБ

- рассчитываем отношение сигнал - шум с учётом потерь из-за изменения амплитуды импульсов за счёт диаграммы направленности Lс добавить к предыдущему значению 1,6дБ.

- определяем по графику потери рассогласования Lm =2,5дБ и рассчитываем отношение сигнал - шум, добавив к предыдущему значению величину Lm:

Рассчитываем максимальную дальность обнаружения, подставив вычисленные значение отношения сигнал - шум и заданные потери L в уравнение в логарифмической форме Rmax обнаружения:



В уравнении каждое слагаемое равно 10 lg от значения параметра единицы измерения которого указаны.

следовательно Rmax = 102,054 = 113км.

Для получения максимальной дальности обнаружения в уравнение подставляется максимальное значение коэффициента усиления антенны. Полученное значение максимальной дальности в децибелах переводим в километры.

Рассчитываем дальность обнаружения для различных углов места:

Где E/Emax - отношение напряжённости электрического поля для углов места вд отсчитанных от плоскости горизонта. Пересчитываем углы места с учётом наклона антенны по формуле: , где вн - угол наклона антенны, град; вд - угол места при снятии диаграммы направленности, град. из таб.3

Строим сетку углов в соответствии с формулой:

Вычисления сведём в таблицу (1) зависимости дальности обнаружения от угла места и сетки углов.

Таблица 2

R, км	в°	h, м
0	-2	0
11	-1,5	-300
33	-0,5	-300
43	0	0
62	1	1000
81	2	2800
99	3	5200
112	4	7800
113	4,5	8900
112	5	9800
17	27	7700
11	28	5200
0	33	0

Отложим по горизонтальной оси дальность обнаружения, вычисленную для заданного угла места, и перенесём эту дальность на соответствующую линию угла места параллельно вертикальной оси. Полученные точки на линиях угла места соединить кривой, которая будет характеризовать зону обнаружения ВС.

Для определения дальности обнаружения (ДО) от высоты полёта нанесём в указанной системе координат сетку равных высот. Линии равных высот провести параллельно профилю земной поверхности.

Зона обнаружения без учёта влияния отражения радиоволн от земной поверхности и потерь в атмосфере отображено на рис. 1,приложение1. По вертикали высота в метрах, по горизонтали наклонная дальность в км. Профиль земной поверхности на основании зависимости Данные вычислений сводим в таблицу 3.

Таблица 3

Нр.г.м	0	100	150	200	300	400	500	600	700	850	1000
R, км	0	40	50	60	70	80	90	100	110	120	130

Н р.г - высота радиогоризонта над земной поверхностью, м;

R - дальность от радиолокатора до точек, высота которых вычисляется, км.

Для учёта влияния отражения радиоволн от земной поверхности на ДО ВС надо рассчитать по формулам углы места, соответствующие минимумам и максимумам интерференционной диаграммы: ha = 10м, л = 35см =0,35м

n - число равное 0,1,2 и т.д.;

ha - высота облучателя антенны на земной поверхностью в м;

л - длина волны в м.

По данным таблицы 3 строим диаграмму направленности отражения график рис.2, приложение 1.

данные сводим в таблицу 4:

Таблица 4

n	вєmin	- вєmin	E/Emax(вmin)	E/Emax(-вmin)	[ E/Emax(вmin)] p	Rmin , км.	hmin , м.	вє ma x	- вє ma x	E/Emax(вmax)	E/Emax(-вmax)	[ E/Emax(вmax)] p	Rmax , км.	hmax , м.
0	0	0	0	0	0	0	0	0,5	-0,5	0,48	0,29	0,77	87	800
1	1	-1	0,55	0,2	0,35	40	700	1,5	-1,5	0,64	0,1	0,74	84	2200
2	2	-2	0,72	0	0,72	81	2800

При подъёме антенны число лепестков увеличивается при их сужении, а нижний лепесток ближе к земной поверхности.

По данным таблицы 4 строим зону обнаружения с учётом влияния отражения радиоволн от земной поверхности при ha = 10м, л = 35см.

Половина участка трассы, где обнаруживается ВС при пролёте на высоте Н, определяется зависимостью:

обнаружение зона радиолокационный станция

или ;;

rH - радиус окружности, определяющий границу обнаружения ВС с заданной вероятностью при полёте на постоянной высоте Н;

RH - наклонная дальность обнаружения ВС на высоте Н;

h - высота границы обнаружения над плоскостью горизонта;

RT - расстояние между трассой и радиолокационной станцией.

Зададимся высотами: Н1 = 1000м; Н2 = 2000м; Н3 = 3000м. и шириной пути на расстоянии от ДРЛ. (см. рис.4)

Для Н =1000м rH = 59км

Для Н = 2000м Для Н = 3000м

rH=70км rH=79,5км

2ST1000 = 34км; 2ST2000 = 82км; 2ST3000 = 112км

По вычисленным значениям ST при постоянных значениях Н построим график зависимости ST(Н) в прямоугольной системе координат.

Н, м

3000

2000

1000

0 30 60 90 120 Sт

Рис. 1

Установка ДРЛ на высоте 300м над уровнем моря.

Эшелоны

Н1 = 1000м, rH=53км

, радиолокационный контроль не обеспечивается.

Н2 = 2000м, rH=67км

Н3 = 1000м, rH=76,5км

Н	РЛС на уровне моря	РЛС -300м над уровнем моря
1000 м	34 км	РЛК контроля нет
2000 м	82 км	72 км
3000 м	112 км	104 км

Протяжённость участков трассы уменьшится (зона обнаружения без учёта влияния отражения радиоволн от земной поверхности).

3. Высота полёта Н1 = 1000м и высота препятствия h = 500м и дальностью до него Rпр = 40км. Из графика следует, что при полёте ВС на эшелоне Н1 = 1000м, дальность обнаружения равна RН1 = 59 км и угол закрытия не влияет на дальность обнаружения.



4. Требования предъявляемые к размещению диспетчерского (ОДРЛ) радиолокатора.

ОРЛ-АУ устанавливают в отдельных крупных аэропортах (внеклассных и 1 класса), являющихся базовыми аэропортами аэроузлов или имеющих район подходов большой протяженности (более 150 км).

Участки ОРЛ-АУ и ОРЛ-А размещают таким образом, чтобы обеспечить необходимые зоны обзора контролируемого ими воздушного пространства в районе аэроузла или аэродрома (подходов).

Участки ОРЛ-АУ и ОРЛ-А размещают с учетом следующих требований:

в секторах прохождения контролируемых трасс и маршрутов полетов самолетов не должно быть естественных и искусственных препятствий, образующих углы закрытия более 0,5° с высоты расположения центра антенны радиолокатора;

антенные системы ОРЛ-АУ и ОРЛ-А не должны являться летным препятствием для самолетов, в соответствии с требованиями НТП аэродромов гражданской, авиации;

при размещении ОРЛ-А на одном участке с посадочным радиолокатором расположение антенны ПРЛ и ОРЛ-А должно приниматься с учетом исключения взаимных помех от работающих станций;

минимально допустимое расстояние места установки ОРЛ-АУ и ОРЛ-А от служебных, жилых и других зданий, соооружений и рабочих участков с постоянным пребыванием людей должно определяться с соблюдением установленных действующими санитарными нормами предельно допустимых норм интенсивности облучения энергией СВЧ персонала и людей не связанных профессионально с облучением, а также населения.

радиолокатор должен находиться на территории аэродрома или вблизи нее, на ровной, с уклонами не более 0,02, открытой площадке, на расстоянии от места установки выносных индикаторов (по длине кабеля) не более указанного в заводской инструкции устанавливаемого оборудования.

Примечание. В целях удобства обслуживания и обеспечения экономичного решения электроснабжения рекомендуется, если это допустимо по условиям, приведенным в данном пункте, располагать ОРЛ-А вблизи ПРЛ на расстоянии не менее 50 м.

В состав основного технологического оборудования ОРЛ-АУ и ОРЛ-А входят:

радиолокатор кругового обзора, включающий аппаратуру вторичной радиолокации;

выносное оборудование;

аппаратура, обеспечивающая трансляцию с ОРЛ-АУ и ОРЛ-А на КДП первичной и вторичной радиолокационной информации по кабельным линиям связи или РТЛ;

аппаратура оперативной громкоговорящей и телефонной связи с КДП, РЭМ и другими службами аэропорта.

При выборе типа ОРЛ-А необходимо руководствоваться следующим:

в аэропортах, куда в основном будут летать самолеты с крейсерскими высотами полета до 3000 м, предусматривают установку упрощенных, как правило, обзорно-посадочных радиолокаторов (ОПРЛ), имеющих обзор по высоте до 3500м и дальность до 30 км;

в аэропортах, куда будут летать самолеты, крейсерские высоты которых находятся в пределах до 6000 м, предусматривают установку радиолокаторов кругового обзора, имеющих обзор по высоте до 7000 м и дальность действия в пассивном режиме до 70-80 км, а в активном режиме до 150-200 км;

в аэропортах, куда будут летать самолеты, крейсерские высоты которых находятся в пределах до 12000 м, предусматривают установку радиолокаторов кругового обзора, имеющих обзор по высоте до 15000 м и дальность действия в пассивном режиме до 120-130 км, а в активном режиме - порядка 200 км;

для крупных аэропортов (внеклассных и отдельных 1 класса) должны предусматриваться ОРЛ-АУ и ОРЛ-А, в которых имеется возможность сопряжения с автоматизированными системами УВД.

Технологическое оборудование ОРЛ-АУ устанавливают в Техническом здании, а ОРЛ-А - в техническом здании или в кузовном варианте.

Выносное оборудование устанавливают в КДП.

Требования к взаимному расположению ОРЛ-АУ и ОРЛ-А и других радиотехнических средств приведены в приложении 5.

Размеры участков ОРЛ-АУ и ОРЛ-А принимаются в зависимости от типа оборудования.

Заключение

ОДРЛ размещается таким образом, чтобы обеспечивался радиолокационный контроль за полётами ВС на контролируемых маршрутах в районе аэродрома с учётом следующих требований:

- в секторах прохождения контролируемых трасс и маршрутов полётов ВС величины углов закрытия по углу места с высоты фазового центра антенны должна составлять не более 1,5є;

- антенные системы ОДРЛ на рабочих местах и на территории населённых пунктов не должны превышать предельно-допустимых уровней установленных СНиП.

Список использОВАННОЙ литературы

1. Авиационные правила. Том 1. Правила сертификации оборудования аэродромов и трасс.

2. Грачёв В.В. Кейн В.М. Радиотехнические средства УВД М., Транспорт 1975 г.

3. Олиференко Г.И. Авиационная радиолокация и автоматизированные системы УВД. Методические указания. Мн., МГВАК 1998 г.

Размещено на Allbest.ru