Глава 6. Бортовая навигационно-посадочная аппаратура ось-1

Бортовая посадочная аппаратура ОСЬ-1 предназначена для обеспечения инструментальной посадки (по приборам) по наземным радиомаякам отечественной системы СП-50 и международной системы ILS при автоматическом и ручном управлении.

В режиме посадки бортовая аппаратура ОСЬ-1 позволяет решать следующие задачи:

• определять положение зоны курса посадки по наземным курсовым маякам (КРМ) систем СП-50 или ILS;

• определять положение зоны глиссады (планирования) по наземным глиссадным маякам (ГРМ) систем СП-50 или ILS;

• определять фиксированное расстояние до ВПП по наземным маркерным радиомаякам (МРМ) систем СП-50 или ILS;

• опознавать курсовые маяки ILS по позывным сигналам и маркерные радиомаяки по характеру передаваемых позывных.

Курсо-глиссадной системой инструментальной посадки самолета называют комплекс наземной и бортовой аппаратуры, выдающей на приборы, установленные на самолете, информацию о положении самолета в данный момент относительно линии курса и глиссады снижения (планирования).

В целях повышения безопасности полетов установлены минимумы погоды для посадки. Под этим термином понимают наименьшее значение высоты нижней границы облаков и горизонтальной видимости (метеорологической дальности видимости).

Минимумы погоды устанавливают:

• для самолетов, в зависимости от аэродинамических качеств и бортового оборудования;

• для аэродромов, в зависимости от оборудования, установленного на нем, и длины взлетно-посадочной полосы (ВПП);

• для командиров воздушных судов и пилотов, в зависимости от их квалификации.

Важным критерием безопасности полетов является высота принятия решения – высота, с которой возможен уход самолета на второй круг. Если до этой высоты нет надежного визуального контакта с огнями светообеспечения аэродрома или ориентирами по курсу, позволяющими совершить безопасную посадку, или же если положение самолета относительно ВПП не обеспечивает безопасной посадки, решение о выполнении посадки должно быть принято на высоте большей, чем регламентированная высота принятия решения.

В соответствии с требованиями международного комитета по авиации ICAO различают пять категорий систем посадки (табл.6), причем категории присваиваются самолетам, аэродромам и летчикам (командирам воздушного судна). При выборе категории захода на посадку используется меньшая из имеющихся (самолет, аэродром, пилот).

ПАРАМЕТРЫ КАТЕГОРИЙ СИСТЕМ ПОСАДКИ По ICAO

Таблица 6.

Категория	Высота принятия решения, м	Метеорологическая дальность видимости, м
I	60	800
II	30	400
IIIa	0	200
IIIb	0	50
IIIc	0	0

В регламентах радиообеспечения полетов записана категория, определенная для курсо-глиссадной системы, установленной на аэродроме.

Курсо-глиссадная система с характеристиками первой и второй категорий выдает информацию для управления самолетами по линии курса и глиссаде снижения. Зона использования информации лежит в пределах от границ действия курсо-глиссадной системы до точки, где линия курса пересекает глиссаду снижения (на высоте 60 м для систем первой категории и 30 м для систем второй категории) над горизонтальной плоскостью, проходящей через начало ВПП со стороны опорной точки.

Опорная точка курсо-глиссадной системы – точка на определенной высоте, расположенная вертикально над пересечением оси и начала ВПП, через которую проходит спрямленная часть глиссады.

Курсо-глиссадная система с характеристиками третьей категории выдает информацию для управления самолетами по линии курса и глиссаде снижения в пределах от границ действия курсо-глиссадной системы вплоть до поверхности взлетно-посадочной полосы и по ее длине.

КУРСОВАЯ ЧАСТЬ СИСТЕМЫ ОСЬ-1 В СИСТЕМЕ СП-50

Линия курса самолета при посадке в системе СП-50 контролируется бортовым оборудованием ОСЬ-1 при совместной работе с курсовым радиомаяком (КРМ) систем СП-50, СП-50М, СП-68, которые отличаются между собой антенными устройствами и элементной базой наземного оборудования.

Курсовой радиомаяк 1 (рис.20,а) обеспечивает задание линии курса посадки 5. Его устанавливают на продолжении оси ВПП 2 на расстоянии 425 1200 м от ближнего ее торца со стороны, противоположной направлению посадки.

Курсовой радиомаяк является передающим устройством и работает на одной из шести фиксированных частот в диапазоне 108,3 110,3 МГц с частотным интервалом 400 кГц. Для задания линии курса посадки КРМ излучает на одной из несущих частот сигналы опорной и переменной фаз. Сигнал опорной фазы – это амплитудно-частотно-модулированный сигнал. Напряжение несущей частоты промодулировано по амплитуде сигналом поднесущей частоты 10 кГц с глубиной модуляции 30%. Напряжение поднесущей частоты, в свою очередь, имеет частотную модуляцию 60 Гц и девиацию частоты f= 1100 Гц. Этот сигнал излучается центральной антенной радиомаяка, которая формирует диаграмму направленности в виде лепестка 4, максимум которого совпадает с продольной осью ВПП. Информация о сигнале опорной фазы содержится в напряжении частотой 60 Гц, которое имеет постоянную амплитуду и фазу в любом направлении относительно маяка в пределах диаграммы направленности.

Сигнал переменной фазы – это амплитудно-модулированное колебание, которое излучается на одной и той же несущей, промодулированной по амплитуде напряжением частоты 60 Гц. Сигнал излучается двумя боковыми антеннами, которые формируют диаграммы направленности в виде узких лепестков 3, симметричных относительно оси ВПП. Модуляция несущего колебания в каждом из лепестков осуществляется в противофазе напряжением частоты 60 Гц.

Сигнал, излучаемый боковыми антеннами в плоскости линии курса посадки, равен нулю, вправо и влево от курсовой линии амплитуда сигнала переменной фазы плавно возрастает, а фаза сигнала при переходе через ось ВПП изменяется на 180⁰.

КРМ настраивают так, чтобы излучаемые колебания опорной и переменной фаз слева от оси ВПП относительно заходящего на посадку самолета находились в противофазе, а справа – в фазе.

Зона действия КРМ по дальности составляет 45 км при высоте полета 1000 м и ограничена в горизонтальной плоскости сектором  15⁰ (см. рис.20,б).

Курсовой радиомаяк создает курсовой сектор (сектор в любой заданной горизонтальной плоскости), содержащий линию курса и ограниченный местами точек, в которых глубина модуляции сигнала переменной фазы равна 17,5%. Значение курсового сектора зависит от удаления КРМ от торца ВПП, длины ВПП и составляет обычно 4 6⁰ .

Линейная ширина курсового сектора при выносе маяка на 1000 м от торца ВПП и длине ВПП 2500 м составляет у начала ВПП 210 м, а в плоскости ближнего приводного радиомаяка (БПРМ) 280 м.

Линейное отклонение линии курса от оси ВПП у начала ВПП для первой категории посадки не должно превышать  10,5 м, для второй категории 7,5м, и для третьей категории 3,5 м.

При полете самолета по границе курсового сектора курсовая стрелка бортового нуль-индикатора 6 должна отклониться к крайней точке шкалы прибора.

Курсовые маяки системы СП-50 и системы СП-50М обеспечивают выдачу курса посадки по первой категории. Курсовые маяки КРМ-68 системы СП-68 (ОСЬ-1) обеспечивают выдачу информации для контроля линии курса по первой и второй категориям.

КУРСОВАЯ ЧАСТЬ СИСТЕМЫ ОСЬ-1 В СИСТЕМЕ ILS

Курсовой радиомаяк системы ILS 1 обеспечивает задание курса посадки. Он установлен на продолжении оси ВПП 2 на расстоянии 450 1200 м от ближнего его торца со стороны, противоположной направлению посадки (рис.21).

Антенны радиомаяка в горизонтальной плоскости формируют диаграммы направленности 3 в виде двух лепестков. Напряжение несущей частоты промодулировано по амплитуде в правом лепестке (со стороны захода на посадку) частотой 150 Гц, а в левом лепестке – частотой 90 Гц. Лепестки диаграммы, взаимно пересекаясь, образуют равносигнальную зону, в пределах которой по линии 5, совпадающей с линией курса посадки, амплитуды модулирующих колебаний частот 150 и 90 Гц равны между собой при коэффициенте модуляции m = 18 22%. При отклонении от равносигнальной зоны глубина модуляции одного из сигналов увеличивается, а другого – уменьшается. Таким образом, линия курса посадки – это линия, на которой разность глубин модуляции (РГМ) равна нулю.

При отклонении от линии курса РГМ становится отличной от нуля.

Ширина курсового сектора 3 (рис.21,б) находится в пределах 4 – 6 ⁰. Ее регулируют так, чтобы в точке, находящейся на линии глиссады на высоте 15 м над горизонтальной плоскостью, проходящей через опорную точку, линейное значение было равно 210 м. На границе курсового сектора РГМ=15,5% (4 дБ).

Зона действия КРМ в горизонтальной плоскости 4 составляет  35^0, по дальности – 45 км. Для опознавания КРМ системы ILS модулирующая частота манипулируется кодом Морзе с частотой модуляции позывных 1020 Гц.

КРМ типа STAN 8 системы ILS обеспечивает требования систем посадки второй категории, а маяк типа LS-271- третьей категории.

ГЛИССАДНАЯ ЧАСТЬ СИСТЕМЫ ОСЬ-1 В СИСТЕМАХ СП-50 И ILS

Информация о глиссаде посадки задается наземными глиссадными маяками (ГРМ) систем СП-50, СП-50М, СП-68 и системы ILS. Глиссадные маяки работают в диапазоне частот 329 335 МГц.

Глиссадный маяк 2 (Рис.22,а) устанавливают на расстоянии 120 – 180 м от оси и на 200 450 м от торца ВПП 1 в направлении центра полосы со стороны захода на посадку.

Антенны ГРМ в вертикальной плоскости формируют двухлепестковую диаграмму направленности.

Напряжение несущей частоты в системе СП-50 модулируется по амплитуде напряжением частотой 150 Гц в верхнем лепестке 4 и напряжением частотой 90 Гц в нижнем лепестке 3.

В системе ILS частота модуляции отличается от СП-50: в верхнем лепестке 90 Гц, а в нижнем 150 Гц.

Рис. 22. Размещение, диаграмма направленности антенн (а), зона действия (б)

глиссадного маяка СП-50 и ILS

Диаграммы направленности, взаимно складываясь, образуют равносигнальную зону 5. Равносигнальная зона в зависимости от особенностей аэродрома может быть наклонена в пределах от 2 до 5 градусов относительно горизонта. Оптимальный угол равносигнальной зоны глиссады составляет 2^°40 (2,67^°). В пределах равносигнальной зоны по линии глиссады глубина модуляции частотами 90 и 150 Гц одинакова и составляет около 37,542,5%. РГМ на линии глиссады равна нулю и изменяется при отклонении самолета от равносигнальной зоны вверх или вниз.

Глиссадный радиомаяк создает в пространстве нижний и верхний полусектор глиссады (Рис.22,б). Полусектор глиссады – сектор в вертикальной плоскости, ограниченный равносигнальной линией глиссады и геометрическим местом точек, в которых РГМ равен 8,75% (2 дБ). Границы полусекторов глиссады отличаются от направления глиссады на угол (0,070,14)_г, где _{г –} угол глиссады планирования. При глиссаде планирования 2⁰40 и коэффициенте 0,14 полусектор глиссады составит 22, а весь сектор глиссады 44.

Линейная ширина зоны глиссады над БПРМ при удалении ГРМ от торца ВПП на 300 м равна  8 метров, высота глиссады над БПРМ равна 60 м.

Линейная ширина зоны глиссады над торцом ВПП составит 1,5 м, при этом высота глиссады посадки над торцом ВПП (высота опорной точки) для первой категории курсо-глиссадной системы равна 15  3 м, а для второй 10  1,5 м.

Общее угловое отклонение от линии глиссады не должно превышать  0,2⁰. Это соответствует отклонению самолета от заданной высоты над дальним приводным радиомаяком  4 м, а над опорной точкой  0,5 м. Зона действия ГРМ ограничена по высоте углом над горизонтом, равным 0,45_г, и углом над линией глиссады 1,75_г.

Стабильность линии глиссады, задаваемая маяками, должна быть не ниже  0,075_г для маяков первой и второй категорий посадки, и не ниже  0,04_г для третьей категории.

Глиссадные маяки СП-68 и STAN-8 соответствуют второй категории, а маяк LS-271 - третьей.

МАРКЕРНЫЙ КАНАЛ СИСТЕМЫ ОСЬ-1

Маркерный канал контролирует момент пролета самолета маркерных радиомаяков (МРМ) в системе СП-50 или ILS. Эти маяки устанавливаются на определенном расстоянии от начала ВПП на ее оси со стороны захода на посадку (рис.17,а), что позволяет определять расстояние до ВПП.

Рис. 23. Размещение и диаграммы направленности антенн МРМ

в вертикальной (а) и горизонтальной (б) плоскостях.

Маркерные радиомаяки предназначены для выработки сигналов, позволяющих определить на борту самолета момент пролета над местом установки маяка. По международным нормам на аэродроме могут устанавливаться два или три маркерных маяка: дальний и ближний – на всех аэродромах, и третий – пограничный. Его размещают на расстоянии 100 м от торца ВПП.

МРМ работают на одной несущей частоте 75 МГц.

В системе СП-50 все маяки модулируются частотой 3000 Гц. В системе ILS пограничный МРМ модулируется частотой 3000 Гц, ближний МРМ модулируется частотой 1300 Гц, и дальний МРМ частотой 400 Гц. Глубина модуляции составляет 954%. Антенны МРМ формируют в пространстве диаграмму 1 (рис. 23 а, б), представляющую собой конус в вертикальной плоскости и восьмерку – в горизонтальной. Размер диаграммы МРМ в горизонтальной плоскости должен иметь такую ширину, чтобы при отклонении самолета от линии курса в пределах зоны КРМ самолет не вышел за пределы зоны действия МРМ.

Состав и основные технические характеристики системы ось-1

Система ОСЬ-1 выпускается в одинарной и двойной комплектации.

В одинарной комплектации в систему входят следующие блоки: пульт управления, установленные на общей раме блоки КРП-69 (курсовой радиоприемник), ГРП-66 (глиссадный радиоприемник), МРП-66 (маркерный радиоприемник) и БВК-69 (блок встроенного контроля).

В двойной комплектации - на общей раме дополнительно устанавливаются: второй КРП-69 и второй ГРП-66.

Мощность, потребляемая сдвоенным комплектом системы ОСЬ-1, составляет 75 Вт. Вес сдвоенного комплекта 20,5 кг.

Технические характеристики канала курса:

Диапазон частот, разбитый на 20

фиксированных частот через 200 кГц (табл.7)….…………... 108,1 111,9 МГц

Чувствительность при полностью действующей схеме АРУ…………… 15 мкВ.

Неравномерность выходного тока

при изменении сигнала от 15 мкВ до 30 Мв…………………………….. 16 %.

Уход нуля при изменении сигнала от 15 мкВ до 30 мВ…………………  8 мкА.

Крутизна курсового канала в ILS при амплитуде

входного сигнала 1000 мкВ, m = 20% и РГМ = 0.093 (4 дБ)………150  15 мкА.

Крутизна курсового канала в СП-50 при глубине модуляции

постоянной фазы m = 30% и переменной фазы m = 17,5% ………..250  25 мкА.

Стабильность частоты ……………………………………………………  0,01 %.

Избирательность по соседнему каналу …………………………………….80 дБ.

Избирательность по паразитным (включая зеркальный) каналам ……….70 дБ.

Полоса пропускания на уровне 6 дБ ……………………………………….40 кГц.

Число кварцевых резонаторов………………………………………………10

Мощность телефонного выхода на нагрузке 500 Ом ……………………..50 мВт.

Напряжение питания ……………………………………………… ..+27  2,7 В.

Мощность потребления ……………………………………………………..19 Вт.

Таблица 7

№ канала	Частота, МГц
	Канал курса	Канал глиссады
		СП-50	ILS
1	110.3	335.0	335.0
2	109.9	335.0	333.8
3	109.5	333.8	332.6
4	110.1	333.4	334.4
5	109.7	333.2	333.2
6	109.3	332.0	332.0
7	109.1	333.8	331.4
8	110.9	330.8	330.8
9	110.7	330.2	330.2
10	110.5	329.6	329.6

№ канала	Частота, МГц
	Канал курса	Канал глиссады
		СП-50	ILS
11	108.1	334.7	334.7
12	108.3	332.6	334.1
13	108.5	329.9	329.9
14	108.7	332.6	330.5
15	108.9	329.3	329.3
16	111.1	331.7	331.7
17	111.3	332.3	332.3
18	111.5	332.9	332.9
19	111.7	333.5	333.5
20	111.9	331.1	331.1

Технические характеристики канала глиссады:

Диапазон частот, разбитый на 20

фиксированных частот через 300 кГц (табл.7)………………... 329,3335,0 МГц

Чувствительность при полностью действующей схеме АРУ…………….30 мкВ

Неравномерность выходного тока

при изменении сигнала от 30 мкВ до 100 мВ………………………………16 %

Уход нуля при изменении сигнала от 20 мкВ до 100 мВ………………… 8 мкА

Крутизна глиссадного канала

при амплитуде входного сигнала 600 мкВ,

глубиной модуляции m = 40% и РГМ = 0.093 (2 дБ)………………..132  13 мкА Стабильность частоты …………………………………………………...  0,01 %

Избирательность по соседнему каналу …………………………………….. 60 дБ

Избирательность по зеркальному каналу ………………………………….. 60 дБ

Избирательность по комбинации частот в диапазоне 15 400 МГц …….. 60 дБ

Полоса пропускания на уровне 6 дБ ……………………………………… 150 кГц

Число кварцевых резонаторов ……………………………………………….12

Напряжение питания ………………………………………………….+27  2,7 В

Мощность потребления………………………………………………………6,5 Вт

Технические характеристики маркерного радиоприемника:

Рабочая частота ……………………………………………………………75 МГц

Чувствительность при глубине модуляции 95%:

в режиме МАРШРУТ………………………………….30 150 мкВ

в режиме ПОСАДКА ……………………………….1000  400 мкВ

Напряжение телефонного выхода на нагрузке 500 Ом …………………..5 В

Полоса пропускания на уровне 6 дБ …………………………………….100 кГц

Ослабление сигнала при расстройке на  400 кГц ………………………60 дБ

Неравномерность АРУ при изменении сигнала

от 1,5 мВ до 100 мВ в режиме ПОСАДКА ………………………………16 %.

Избирательность по всем каналам…………………………………………60 дБ

Напряжение питания ………………………………………………..+27  2,7 В

Мощность потребления ……………………………………………………...5 Вт

Технические характеристики блока встроенного контроля:

Частоты встроенного контроля курсового канала …………..110,1 и 110,3 МГц

Частоты встроенного контроля глиссадного канала…………334.4 и 335.0 МГц

Частота имитатора маркерного маяка ……………………………………75 МГц

Напряжение сигнала курса …………………………………………………25мВ

Напряжение сигнала глиссады …………………………………………….10 мВ

Напряжение сигнала маркерного канала ………………………………… 50 мВ

Индикация равносигнальной зоны курса……………………………….  30 мкА

Индикация при отклонении вправо ………………………………...200  50 мкА

Индикация при отклонении влево ………………………………….200  50 мкА

Индикация равносигнальной зоны глиссады…………………………..  30 мкА

Индикация при отклонении вверх ………………………………….200  50 мкА

Индикация при отклонении вниз …………………………………..200  50 мкА

Мощность потребления …………………………………………………..3,5 Вт