Бортовые средства.

Бортовые средства, устанавливаемые на летательном аппарате, для траекторных измерений разделяются на светотехнические и радиотехнические. Они предназначаются для взаимодействия с оптическими и радиотехническими наземными измерительными средствами соответственно. Габаритные размеры, масса и электропитание бортовых средств должны позволять монтировать их на любом самолете.

Бортовые светотехнические средства (трассеры, импульсные лампы), создавая яркий источник света (в несколько миллионов кандел), обеспечивают надежность и дальность кинотеодолитной съемки днем и возможность выполнения ее ночью.

Импульсные лампы вследствие больших габаритных размеров и массы дополнительного оборудования не нашли широкого применения.

Наиболее употребительны трассеры. Трассер представляет собой металлический цилиндр с запрессованным в него пиротехническим составом, который воспламеняется от накаливаемой электротоком проволоки и горит белым, красным или оранжевым пламенем в зависимости от применяемого пиротехнического состава. Кроме трассеров в качестве источника светового излучения при слабой освещенности можно использовать посадочные фары самолета, если полеты происходят в непосредственной близости от кинотеодолита.

Трассеры различают по массе, габаритным размерам, силе света, цвету пламени и времени горения. Трассеры красного и оранжевого цветов пламени обеспечивают большие дальности съемки в сравнении с трассерами белого огня. С подъемом на высоту сила света трассеров значительно уменьшается (примерно на два порядка).

При установке трассеров на самолет следует иметь в виду, что трассер и его крепление без обтекателя может являться источником срыва вихрей, приводящих к тряске самолета. При этом трассер следует устанавливать со стороны самолета, визируемой кинотеодолитом при выполнении заданного режима полета. Факел пламени трассера не должен касаться частей самолета из-за опасности их прогара. Если время горения одного трассера недостаточно для выполнения съемки, то необходимо устанавливать несколько трассеров с последовательным поджигом каждого из них. Время поджига трассера или включения фар должно заранее устанавливаться и указываться в задании летчику на полет.

Бортовые радиотехнические средства предназначены для взаимодействия с наземными радиолокационными станциями или фазовыми пеленгаторами с целью:

· увеличения дальности действия и надежности работы радиолокационной станции,

· обеспечения работы фазового пеленгатора,

· селекции летательных аппаратов, одновременно находящихся в воздухе, наземными радиолокационными станциями или фазовыми пеленгаторами.

Бортовой аппаратурой, взаимодействующей с наземными радиолокационными станциями, являются приемоответчики. Принцип действия приемоответчика состоит в том, что после поступления на его вход сигнала в виде импульса (запрос) от наземной радиолокационной станции в ответчике формируется сигнал (ответ), который излучается на другой частоте и принимается наземной радиолокационной станцией.

Селекция на наземных радиолокационных станциях любого из нескольких летательных аппаратов, одновременно находящихся в воздухе, обеспечивается установкой на них приемоответчиков, которые работают на нескольких частотах и различаются между собой запросным и ответным сигналами. Приемоответчики изготовляются различных габаритных размеров.

Бортовой аппаратурой, взаимодействующей с наземными станциями фазовых пеленгаторов, является передатчик, обеспечивающий непрерывное излучение сигнала требуемой частоты и мощности. Существуют многоканальные фазовые пеленгаторы, т.е. системы, измеряющие одновременно первичные параметры () нескольких летательных аппаратов, одновременно находящихся в воздухе. В связи с этим передатчики фазовых пеленгаторов изготовляются с различными частотами излучения.

При установке приемоответчиков радиолокационных станций и передатчиков фазовых пеленгаторов на летательный аппарат следует обращать внимание на то, чтобы диаграмма направленности их антенно–фидерного устройства охватывала нижнюю полусферу летательного аппарата.

4. СИСТЕМА ЕДИНОГО ВРЕМЕНИ

Система единого времени (СЕВ) служит для согласования в едином времени всех измеряемых в данном эксперименте параметров на борту летательного аппарата и на наземных измерительных средствах, а также выдачи технологических частот на срабатывание аппаратуры (начало лентопротяжки и т.п.). При этом важным является не только сама точность измерения интервалов времени, но и точность отсчета установленного единого времени. Применение единого времени обеспечивает документирование текущего (единого) времени на регистраторах измерительной аппаратуры и выдачу сигналов требуемой частоты на срабатывание различных устройств и приборов, относящихся к системам измерений и штатным средствам летательного аппарата.

При организации системы единого времени следует рассматривать следующие варианты размещения измерительной аппаратуры.

1. Измерения выполняются на борту одного летательного аппарата. Измерения на земле не проводятся. Измерительная аппаратура находится на борту одиночного летательного аппарата и может состоять из осциллографов, магнитных регистраторов кинофотоаппаратуры, бортовой электронно-вычислительной машины. На борту больших летательных аппаратов количество единиц измерительной аппаратуры может насчитываться десятками.

2. Измерения выполняются на борту нескольких летательных аппаратов. Измерения на земле не проводятся. Номенклатура бортовой измерительной аппаратуры на каждом летательном аппарате такая же, как в предыдущем случае.

3. Измерения выполняются только наземными измерительными средствами, которые могут состоять из траекторных измерительных средств (кинотеодолиты, радиолокационные станции, фазовые пеленгаторы) и приемных радиотелеметрических станций.

4. Измерения выполняются бортовой измерительной аппаратуры одного или нескольких летательных аппаратов и трассовыми измерительными средствами.

Во всех случаях, когда измерения проводятся на борту летательного аппарата (наиболее простой случай), применяют автономные датчики времени. Такими датчиками времени могут быть электрочасы или блок времени магнитного регистратора, подсоединенные ко всем бортовым регистраторам измерительной аппаратуры. Передачу технологических частот (на срабатывание устройств, включение и выключение лентопротяжных механизмов и т.п.) от таких источников времени выполнить нельзя, что является в некоторых случаях недостатком.

Во всех других случаях организация системы единого времени при одновременных измерениях на нескольких летательных аппаратах или при участии наземных средств аэродромной измерительной трассы используется созданная для этой цели самолетная СЕВ, которая является последней ступенью общегосударственной системы единого времени и включает в себя:

· государственную службу времени, где в качестве первичного источника времени используется Государственный эталон времени, погрешностью которого в обозримый интервал времени можно пренебречь;

· вторичный эталон времени, синхронизированный с Государственным эталоном времени по каналам связи непрерывно или в установленные моменты времени;

· автономный датчик времени и технологических частот (сигналов).

Максимальная точность синхронизации вторичного эталона по частоте обеспечивается передачей синхронизирующей частоты на СДВ–диапазоне, так как этот диапазон волн обладает высокой фазовой стабильностью, несмотря на изменение состояния среды вдоль трассы. Фазовая нестабильность, пересчитанная во время, не превышает 2,5 мкс. Поэтому Международный консультативный комитет по радиосвязи рекомендует для передачи стандартных несущих частот и сигналов времени частоту порядка 20 кГц.

Самолетная система единого времени настраивается на вторичный эталон времени и частоты. Вторичный эталон времени, в свою очередь, настраивается на сигналы Государственного стандарта времени и частоты (ГСВЧ), используя аппаратуру предполетной подготовки (рис. 3).

Рис. 3. Схема системы единого времени:
1 – бортовая аппаратура СЕВ; 2 – вторичный блок времени и частоты;
3 – аппаратура предполетной подготовки СЕВ; 4 – помещение для аппаратуры;
5 – самолет; 6 – сигналы СЕВ, передаваемые на борту;
7 – сигналы событий, передаваемые на земле; 8 – сигналы ГСВЧ.

Самолетная система единого времени является автономной аппаратурой, работающей в режиме единого времени со всеми измерительными средствами. Кроме сигналов единого времени система может выдавать необходимые технологические частоты измерительной аппаратуре, находящейся на борту летательного аппарата, а также его штатному оборудованию.

Как правило, система единого времени организуется так, чтобы аппаратура СЕВ каждого измерительного поста (на земле или в воздухе) работала автономно, без передачи с поста на пост сигналов единого времени по линиям связи.

Для совпадения частот и времени аппаратуры СЕВ каждого измерительного пункта измерительной трассы предварительно настраиваются по частоте и времени по сигналам Государственного стандарта времени и частоты. По линиям связи передаются только сигналы начала и конца работы.

Основой системы единого времени являются первичные и вторичные эталоны времени, которые характеризуются воспроизводимостью и стабильностью частоты, а также точностью установки номинала. Воспроизводимостью частоты называется возможность самокалибровки и восстановления номинальной частоты колебаний при их кратковременном уходе. Стабильностью эталона времени (частоты) называется его способность сохранять неизменной величину воспроизведения единицы времени (частоты) в течение заданного интервала времени.

Датчики времени оцениваются абсолютной и относительной нестабильностью. Абсолютная нестабильность выражается

где F_ном – номинальное значение частоты; F_действ – действительное ее значение.

Относительная нестабильность определяется

.

На стабильность влияют случайные (температура, давление и т.п.) и систематические (настройка, несовершенство эталона) факторы. Нестабильность датчиков времени с нетермостатированными кварцевыми резонаторами может изменяться от . На нестабильность влияет также старение резонатора (кварца). Суммарная относительная нестабильность кварцевого эталона может доходить до величины . В то же время существуют кварцевые генераторы, имеющие случайную составляющую относительной нестабильности, равную .

Точность отсчета интервала определяется классом применяемого датчика времени и точностью установки его номинала, что зависит от того, как часто происходит сверка с эталоном времени, вызванная уходом частоты.

Так, например, если задана точность = 0,001 с, то при датчике времени, имеющем нестабильность , подстройку следует производить примерно через 30ч.

В качестве бортовой системы единого времени можно использовать в некоторых случаях электрочасы, которые выдают электрические импульсы в течение четырех секунд через одну секунду, а на пятой секунде, через половину секунды. Имеются также датчики времени, обеспечивающие выдачу сигналов времени и в виде последовательного многоразрядного кода.

Суммарная среднеквадратичная погрешность системы единого времени возникает за счет погрешности синхронизации по фазе шкалы времени, нестабильности частоты задающего генератора, неточности подстройки частоты задающего генератора по эталонным сигналам, неточности ввода поправки на время распространения эталонных сигналов. Величины всех составляющих среднеквадратических погрешностей определяются экспериментально.

5. ГЛОБАЛЬНАЯ ПОЗИЦИОННАЯ СИСТЕМА МЕСТООПРЕДЕЛЕНИЯ
«GPS – ГЛОНАСС»

«GPS» – это первые буквы английских слов «Global Positioning System» – глобальная система местоопределения. «GPS» состоит из 24 искусственных спутников Земли, сети наземных станций слежения за ними и неограниченного количества пользовательских приемников–вычислителей. «GPS» предназначена для определения текущих координат пользователя на поверхности Земли или в околоземном пространстве.