что такое радиомаяк в авиации
Радиомаяк
Радиомая́к — передающая радиостанция, излучающая радиосигналы, используемые для определения координат различных объектов (или направления на них), в основном, самолётов и судов либо для определения местонахождения самого радиомаяка. Параметры сигнала радиомаяка зависят от направления излучения: например, его интенсивность (см. Диаграмма направленности) или момент времени пеленгации, в сигналах радиомаяка может содержаться и дополнительная информация.
Радиомаяки бывают угломерные и дальномерные (чаще комбинированные — угломерно-дальномерные). Угломерные (азимутальные) радиомаяки предназначены только для определения направления, а нахождение координат становится возможным после специальных вычислений на основе информации о направлении не менее, чем на два радиомаяка.
В качестве радиомаяков также используются объекты, специально не предназначенные для целей радионавигации, но имеющие отличительные параметры радиосигнала (например, частоту) и, возможно, известные постоянные координаты, например, вещательные радиостанции.
Содержание
Классы радиомаяков по методу измерения
Радиомаяки делят на классы, в соответствии с параметром радиосигнала, меняющимся по направлению, и соответствующим методом радиотехнических измерений:
наиболее распространены амплитудные радиомаяки.
Виды радиомаяков по назначению
Стационарные (навигационные) радиомаяки — координаты этих маяков заведомо известны, и относительно них определяются координаты мобильного объекта с помощью его бортовой аппаратуры
Мобильные радиомаяки — местоположение мобильных маяков определяется относительно местоположения радиотехнических средств слежения, обнаружения, поиска
Дальность и точность
Радиомаяки, работающие в диапазонах длинных волн (километровые и более), имеют дальность действия до 500 км. Они обеспечивают точность пеленгации с борта объекта
1-3° (по азимуту). Всенаправленные радиомаяки, работающие в диапазонах дециметровых и сантиметровых волн, имеют дальность действия, ограниченную прямой видимостью, и обеспечивают точность определения азимута до 0,1-0,25°.
Радиотехнические системы ближней навигации
Общие сведения
В качестве основных средств ближней навигации в организации ИКАО (ICAO) приняты системы ВОР (VOR), BOR/ДМЕ (VOR/ДМП, ВОРТАК (VORTAK) и ТАКАН (TAKAN). Эти системы работают в диапазоне УКВ и обеспечивают определение азимута, дальности или обоих этих величин одновременно для самолета относительно наземного всенаправленного маяка. Ниже приводятся данные самолетного радиооборудования, обеспечивающего прием сигналов всенаправленного радиомаяка ВОР. Обычно эти радиоприемники обеспечивают не только прием сигналов маяка ВОР, но и сигналов курсового маяка системы посадки ИЛС (ILS).
В последнее время на зарубежных самолетах дальномеры ДМЕ заменяются дальномерными блоками аппаратуры ТАКАН, так как дальномерная часть системы ТАКАН дает большую точность по сравнению с системой ДМЕ. В такой комплектации система получила наименование ВОРТА К. Кроме того, система ТАКАН дает и большую точность по азимуту сравнительно с маяком ВОР, а также в системе ТАКАН предусмотрена линия передачи данных с самолета на землю и обратно. Эта система постепенно заменяет систему
РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА VOR
Самолетная аппаратура ВОР — ИЛС, SR-32 или SR-34/35 обеспечивает самолетовождение по наземным маякам ВОР и выполнение захода на посадку по системе ИЛС.
При работе в режиме «ВОР» эта аппаратура позволяет решать следующие навигационные задачи:
Дальность действия системы ВОР (маяки мощностью 200 вт) находится в пределах, км:
Наибольшая дальность — при полетах над равнинной местностью и морем. Точность определения пеленгов радиомаяков ВОР при помощи бортовой аппаратуры характеризуется, как правило, ошибкой 2—3°. При полетах в горных районах ошибки могут доходить до 5—6°.
Всенаправленный радиомаяк ВОР излучает сигнал, состоящий из несущей (в диапазоне от 108 до 118 Мгц) частоты, модулированной двумя низкочастотными сигналами (30 гц). Разность фаз модулирующих частот, измеренная в любой точке рабочей зоны радиомаяка, пропорциональна азимуту самолета относительно заданного (эталонного) направления. Обычно за эталонное направление принимается направление на север; вдоль этого направления обе модулирующие частоты находятся в фазе.
При движении самолета по часовой стрелке относительно места установки маяка фаза одной из модулирующих частот изменяется, тогда как фаза другой, являющейся эталонной, остается без изменений. Это достигается путем раздельного излучения несущей и боковых частот, причем сигналы боковых частот эталонной фазы создают ненаправленную в горизонтальной плоскости диаграмму, а сигналы боковых частот переменной фазы создают горизонтальной плоскости направленную диаграмму в форме восьмерок.
Все радиомаяки системы ВОР работают автоматически и управляются дистанционно.
В настоящее время устанавливаются маяки ВОР с высотными маркерами, которые, благодаря сигнализации, передаваемой на борт само
лета, позволяют более точно определить момент пролета над маяком. Для того чтобы отличить один радиомаяк от другого, каждому из них присвоены свои позывные сигналы, представляющие собой две или три буквы латинского алфавита, передаваемые по телеграфной азбуке. Прослушивание этих сигналов на борту самолета производится через СПУ.
Наземное оборудование системы
ИЛС состоит из курсового и глиссадного радиомаяков и трех маркерных радиомаяков: дальнего, среднего и ближнего (в настоящее время ближний маркер устанавливается не во всех аэропортах). В некоторых аэропортах для построения маневра при заходе на посадку на дальнем маркерном пункте или вне его (в створе оси зоны курса системы ИЛС) устанавливается приводная радиостанция.
Имеются два варианта размещения наземного оборудования:
Блоки управления и приборы-указатели аппаратуры SR-32. Для настройки аппаратуры и снятия показаний в полете экипаж использует следующие приборы:
Примечание. На некоторых самолетах Ту-104 из-за работы глиссадных приемников SR-32 и ГРП-2 от одной антенны предусмотрен переключатель антенного реле с надписью «СП-50 — ИЛС».
Щиток управления аппаратуры SR-32 и указатель-задатчик пеленга расположены на рабочем месте штурмана. Щиток управления имеет две рукоятки для установки значения частот ВОР или ИЛС. При установке соответствующей частоты на приборной доске пилотов загорается одна из сигнальных ламп с обозначением «ВОР» или «ИЛС». Курсо-глиссадные указатели расположены на приборных досках командира корабля и правого пилота. На некоторых самолетах они обеспечивают пилотирование самолета не только по сигналам маяков ВОР и ИЛС, но и позволяют производить посадку по системе СП-50.
Комплект бортовой аппаратуры ВОР
Установливаемая в настоящее время бортовая аппаратура ВОР — ИЛС, SR-34/35 имеет следующие блоки управления и указатели:
положение «FROM» («ОТ») — полет от маяка ВОР.
Для полета по линии заданного пути на селекторе-азимуте устанавливается вручную значение ЗМПУ и если вертикальная стрелка курсо-глиссадного указателя удерживается в центре, можно считать, что самолет находится на линии заданного пути. Пролет маяка отмечается стрелкой «ТО—FROM». Показания этой стрелки зависят только от установки значения ЗМПУ и положения самолета относительно маяка и не Зависят от магнитного курса самолета. При переключении значения ЗМПУ показания вертикальной стрелки курсо-глиссадного указателя изменяются на обратные.
Радиомагнитный индикатор РМИ указывает значения МПР относительно места установки маяка (от 0 до 360″). Одновременно на этом приборе можно отсчитать магнитный курс самолета и курсовой угол радиомаяка ВОР. Магнитный курс самолета отсчитывается на подвижной шкале относительно неподвижного индекса. Этот комбинированный прибор удобен для пилотирования, так как стрелка, указывающая МПР относительно подвижной шкалы, одновременно показывает курсовой угол радиомаяка на неподвижной шкале. На РМИ имеются две совмещенные стрелки, которые показывают значения МПР от двух комплектов бортового оборудования ВОР.
При установке двух комплектов бортового оборудования ВОР—ИЛС, SR-34/35 устанавливаются два щитка управления, два селектор-азимута, два радиомагнитных индикатора, два курсо-глиссадных указателя (соответственно для первого и второго пилота).
Применение аппаратуры ВОР — ИЛС в полете
Наземная подготовка. Для использования аппаратуры ВОР—ИЛС в полете необходимо знать точные координаты, частоты и позывные наземных радиомаяков, расположение их относительно заданной линии пути (отдельных участков маршрута).
В целях облегчения определения и прокладки пеленгов на карте наносят азимутальные круги с центром в месте установки радиомаяка с ценой деления 5е. Нуль шкалы этих кругов совмещают с северным на
правлением магнитного меридиана радиомаяка. У круга должны быть надписи с указанием названия пункта, места расположения радиомаяка, частоты его работы и позывные (буквами телеграфной азбуки).
Для определения в полете магнитного пеленга радиомаяка ВОР относительно места самолета необходимо выполнить следующую работу:
Примечание. В полете по системе ВОР необходимо помнить, что пеленг на радиомаяк от курса самолета не зависит. Это отличает систему ВОР от системы «радиокомпас — приводная радиостанция», при работе с которой пеленг получается как сумма курса и курсового угла радиостанции.
Полет на радиомаяк ВОР по заданному магнитному пеленгу. После взлета экипажу необходимо:
При приближении самолета к линии МПР одинарная стрелка указателя-задатчика пеленга подойдет к двойной стрелке (при использовании аппаратуры SR-32).
Для точного выхода на линию заданного МПР экипаж должен развернуть самолет в упрежденной точке разворота. Когда самолет будет лететь строго по линии заданного МПР, курсовая стрелка курсо-глиссадного указателя будет находиться в цент
ре прибора, а одинарная стрелка установится между двойной стрелкой и будет ей параллельна (при использовании бортовой аппаратуры SR-32).
Определение момента пролета над радиомаяком ВОР. При подходе самолета к радиомаяку ВОР отмечается периодическое выпадание бленкера. Курсовая стрелка курсо-глиссадного указателя становится более чувствительной даже при незначительных отклонениях самолета от линии заданного пути. Одинарная стрелка указателя-задатчика пеленга также колеблется в пределах от ±5 до ±Ю° в обе стороны.
В том случае, когда после пролета над маяком предусматривается следование по маршруту с тем же курсом, за 15—20 км от момента пролета радиомаяка целесообразно курс выдерживать не по курсовой стрелке курсо-глиссадного указателя, а по ГПК (курсовой системе в режиме ГПК).
Момент пролета над маяком отмечается поворотом стрелки, указывающей МПР, на 180°. Этот поворот в зависимости от высоты и скорости полета самолета совершается в течение 2—3 сек.
Полет от радиомаяка ВОР.
Для выполнения полета самолета в заданном направлении от радиомаяка необходимо:
В зависимости от направления взлета по отношению к направлению полета от маяка выполнить маневр для выхода на линию заданного МПР (линию пути), что отмечается приходом вертикальной стрелки курсо-глиссадного указателя в вертикальное положение.
Полет по линии заданного Пути выполнять по курсо-глиссадному указателю, контролируя значение ЗМПУ по показаниям одинарной стрелки указателя задатчика-пеленга (SR-32) или по РМИ (SR-34/35).
Пример полета на маяк и от маяка с аппаратурой SR-34/35.
Определение места самолета по магнитным пеленгам двух радиомаяков ВОР с наибольшей точностью получается в том случае, когда полет выполняется «От» или «На» маяк, а второй радиомаяк находится на
траверзе с правого и левого борта самолета. При этом пеленги двух радиомаяков составляют угол, близкий к 909.
Для определения места самолета необходимо:
По времени полета и расстоянию между отметками двух МС, определенных пеленгацией радиомаяков ВОР, можно определить значение путевой скорости.
Определение угла сноса при полете вдоль линии магнитного пеленга радиомаяка ВОР («На» или «От» него) производят по формулам: при полете на радиомаяк.
Выполнение маневра для входа в зону курсового радиомаяка системы ИЛС. При помощи аппаратуры ВОР—ИЛС можно выполнить маневр снижения самолета, используя сигналы радиомаяка ВОР, расположенного в аэропорту, и осуществить вход в зону курсового радиомаяка системы ВОР следующими способами: с прямой; по большому прямоугольному маршруту; методом стандартного разворота или отворотом на расчетный угол.
Наиболее просто маневр снижения и вход в зону курсового маяка системы ИЛС выполняется тогда, когда радиомаяк ВОР расположен в створе линии посадки.
В случае захода на посадку с прямой при снижении на курсе подхода к аэропорту экипаж пилотирует самолет с использованием сигналов радиомаяка ВОР по курсовой стрелке курсо-глиссадного указателя до входа в зону действия курсового маяка системы ИЛС. При заходе на посадку на щитке управления вместо частоты радиомаяка ВОР устанавливается частота курсового маяка ИЛС. Вход в зону маяка ИЛС контролируется по загоранию сигнальной лампы с надписью «ИЛС» и по срабатыванию бленкера.
При заходе на посадку по большому прямоугольному маршруту экипаж определяет по показаниям приборов аппаратуры ВОР—ИЛС моменты разворотов и входа в зону курсового радиомаяка ИЛС. Для этого на схеме снижения и захода на посадку заранее рассчитываются значения МПР контрольных точек. При совпадении расчетных и фактических величин А1ПР, снятых с. указателя пеленгов, отмечается момент пролета этих контрольных точек.
Что такое приводной маяк? ОПРС, ОПРМ, ДПРМ, БПРМ на средних и длинных волнах
Часто в диапазонах средних и длинных волн можно слышать сигналы маяков, передающих кодом морзе две или одну буквы. Это сигналы авиационных приводных маяков — наземной части навигационной системы, использующейся при полётах воздушных судов.
ПРС — Приводная радиостанция. Предназначена для привода самолетов, оборудованных автоматическими радиокомпасами, в район аэродрома, выполнения предпосадочного маневра и выдерживания направления полета с требуемой точностью при заходе на посадку.
ПРС представляют собой наземные радиопередающие станции, излучающие тонально-модулированный в опознавательный сигнал в виде виде одно-, двух-, трех букв кода МОРЗЕ, двукратно с циклом повторения 15, 30, 60 с.
ПРС является основой ДПРМ (ДПРС), БПРМ (БПРС) и ОПРМ (ОПРС).
Принято присваивать двухбуквенный позывной ДПРМ (ДПРС) и однобуквенный БПРМ (БПРС).
Диапазон рабочих частот 150-1750 кГц.
Частота тональной модуляции 400 Гц, 1020 Гц.
Номинальная мощность передатчика 400-1000 Вт.
Дальность действия дальней приводной радиостанции ДПРМ (ДПРС), ОПРМ (ОПРС) при работе на привод по радиокомпасу составляет не менее 150 км, БПРМ(БПРС) – не менее 50 км.
Как правило, станция работает на Т-образную 20-ти метровую (ДПРМ, ДПРС) и 5-ти метровую (БПРМ, БПРС) антенну с изолированным противовесом или высокочастотным контуром заземления.
Маркерный радиомаяк (сокр. МРМ) служит для звуковой и световой сигнализация о пролёте характерных точек глиссады. Например, в системах посадки 2-й категории пролёт среднего маяка означает начало визуального наведения, а пролёт ближнего — момент пролёта высоты принятия решения: выполнять посадку или уходить на второй круг. В гражданской авиации СССР МРМ устанавливался совместно с БПРМ и ДПРМ. Сигнал дальнего МРМ выдавал 2 тире в секунду. Сигнал ближнего 6 точек в секунду.
МРМ работают на одной фиксированной частоте 75 мГц и излучают в пространство остронаправленную диаграмму в вертикальной плоскости. Несущая частота (75 МГц) модулируется определённой звуковой частотой, позволяющей опознать его на слух:
В этом видео рассказано как работает навигация по приводным маякам, какие бывают маяки, в каком диапазоне частот можно принять их сигналы и т.д.
Отдельная приводная радиостанция (сокр. ОПРС). Предназначена для привода самолетов, оборудованных автоматическими радиокомпасами (АРК), в район аэродрома, выполнения предпосадочного маневра и выдерживания направления полета с требуемой точностью при заходе на посадку. Может устанавливаться в зоне или вне зоны аэродрома и служит в основном для пролетающих ВС как радиомаяк ППМ. При установке ОПРС в зоне аэродрома и наличии разработанных специально для данного случая схем захода может использоваться для посадки. ОПРС устанавливается обычно вблизи небольших аэродромов или в населённых пунктах. ОПРС имеет своё название (чаще всего по наименованию населённого пункта) и обозначается кодом из двух (реже трёх) букв, например, QO (ЩО в русском алфавите) — Аксиньино. Идентификатор станции передаётся азбукой Морзе на её частоте.
Отдельная Приводная Радиостанция с Маркером. Предназначена для привода самолетов, оборудованных автоматическими радиокомпасами (АРК), в район аэродрома, выполнения предпосадочного маневра и выдерживания направления полета с требуемой точностью при заходе на посадку.
Дальняя Приводная РадиоСтанция. Предназначена для привода самолетов, оборудованных автоматическими радиокомпасами (АРК), в район аэродрома, выполнения предпосадочного маневра и выдерживания направления полета с требуемой точностью при заходе на посадку.
Дальняя приводная радиостанция с маркером (сокр. ДПРМ). Приводная радиостанция, дополнительно оснащенная маркерным радиомаяком (МРМ). Устанавливается в створе ВПП, как правило, на удалении от её порога 4000 метров. Предназначена для привода самолетов, оборудованных автоматическими радиокомпасами (АРК), в район аэродрома, выполнения предпосадочного маневра и выдерживания направления полета с требуемой точностью при заходе на посадку.
Ближняя Приводная РадиоСтанция. Предназначена для привода самолетов, оборудованных автоматическими радиокомпасами (АРК), в район аэродрома, выполнения предпосадочного маневра и выдерживания направления полета с требуемой точностью при заходе на посадку.
Ближняя приводная радиостанция с маркером (сокр. БПРМ) — Приводная радиостанция, дополнительно оснащенная маркерным радиомаяком (МРМ). Устанавливается в створе ВПП, как правило, на удалении от её порога 1050 метров.
Радиомаяки
Радиомаяки, также как и обычные маяки, служат для навигации, для определения местоположения судов. Для определения направления на радиомаяк пилоту нужен радиокомпас.
NDB и VOR
NDB (Non-Directional Beacon) – приводная радиостанция (ПРС) – радиомаяк, работающий на средних волнах в диапазоне 150—1750 кГц. Самый простой домашний радиоприемник АМ-FM способен принимать сигналы таких маяков.
Жители Санкт-Петербурга могут настроить приемник на частоту 525 кГц и услышать морзянку: «PL» или точка-тире-тире-точка, точка-тире-точка-точка. Это местный NDB радиомаяк, который приветствует нас из Пулково.
Кто-то из коллег вирпилов, сравнивая принципы работы маяков NDB и VOR, привел интересную аналогию. Представьте, что вы с другом потерялись в лесу. Ваш друг кричит: «Я здесь!». Вы определяете направление на голос: судя по компасу, азимут – скажем, 180 градусов. Это NDB.
А вот если бы ваш друг кричал: «Я здесь – радиал 0 градусов!». Вот это уже – VOR.
VOR (VHF omnidirectional radio range) – Всенаправленный азимутальный радиомаяк (РМА), работающий на частотах в диапазоне 108 – 117.95 МГц.
NDB посылает одинаковый сигнал во всех направлениях, а VOR транслирует информацию об угле между направлением на Север и направлении на самолет относительно СЕБЯ или иными словами – РАДИАЛ.
Не понятно? Скажем иначе. VOR в каждом направлении от себя – от 0 до 360 градусов – излучает индивидуальный сигнал. Грубо говоря, 360 сигналов по кругу. Каждый сигнал несет в себе информацию об азимуте любой точки относительно маяка, где этот сигнал принимается. Эти сигналы-лучи называются радиалами. На Север он посылает сигнал 0 (ноль) градусов, на Юг – 180 градусов.
Если бы ваш любительский AM/FM приемник мог принимать частоты VOR и декодировать их, то, приняв такой сигнал, вы бы услышали: «Я – маяк SPB, радиал 90 градусов». Это значит, что ваше тело находится ОТ маяка строго на Востоке – 90 градусов. Это значит, что если вы пойдете строго на Запад – курсом 270 градусов – то рано или поздно вы увидите перед собой этот маяк.
Самое важное для нас свойство VOR – возможность автоматического пилотирования на источник сигнала этого радиомаяка с выбранным курсом. Для этого навигационный приемник настраивается на частоту радиомаяка, а на панели автопилота выбирается курс подхода к нему.
А как определить расстояние до маяка? Сколько до него идти? Для этого существует DME.
DME (Distance Measuring Equipment) – Всенаправленный дальномерный радиомаяк или РМД. Его задача – дать нам информацию о расстоянии между ним и нашим самолетом.
DME обычно совмещен с VOR, и это очень удобно – иметь сведения о нашем положении относительно маяка и расстоянии до него. Только, для того, чтобы определить это расстояние самолет должен послать сигнал-запрос. DME отвечает на него, а бортовое оборудование вычисляет – сколько времени прошло между отправкой запроса и приемом ответа него. Всё происходит автоматически.
VOR/DME – страшно полезная вещь при посадке.
Курсоглиссадная система – ILS. Это радионавигационная система захода на посадку. Ею оборудовано, пожалуй, 90 процентов аэродромов, куда садятся большие самолеты вроде нашего.
ILS нужно знать как «Отче наш». ILS делает посадку не только удобной, но и безопасной. Есть аэродромы, где иные способы посадки невозможны или даже недопустимы.
Из названия системы следует, что по ней самолет автоматически выравнивается по оси полосы (курсовая система) и автоматически входит в глиссаду и держит ее (глиссадная система).
На земле установлены два радиомаяка: курсовой и глиссадный.
Курсовой маяк – КРМ – (LOCALIZER) наводит самолет на взлетно-посадочную полосу в горизонтальной плоскости, то есть по курсу.
Глиссадный маяк – ГРМ – (GLIDESLOPE или Glidepath) ведет самолет на полосу в вертикальной плоскости – по глиссаде.
Радиомаркеры
Маркерные радиомаяки — это устройства, которые позволяет пилоту определить расстояние до взлетно-посадочной полосы. Эти маяки посылают сигнал узким пучком вверх, и когда самолет пролетает точно над ним, пилот узнает об этом.
Outer marker (LOM) – Дальний маркер – стоит на расстоянии 4-7 миль от торца ВПП. Во многих случаях сигнализирует пилоту о точке входа в глиссаду.
Middle marker (LMM) – Ближний маркер – находится на 0.5 – 0.8 мили от торца полосы и говорит пилоту о точке принятия решения.
Inner marker – Внутренний маркер – находится точно над торцом полосы.
Нам не нужно настраивать маркерный приемник на борту нашего самолета. Все маркеры работают на одной частоте – 75 МГц. Слева на передней панели перед местом капитана воздушного судна есть небольшая панель с тремя лампочками разных цветов. Когда мы будем пролетать над маркерами, то услышим сигналы маркеров и увидим: если мигает синяя лампа – под нами дальний маркер, желтая – ближний маркер и белая – внутренний маркер.
Надо сказать, что сложно встретить взлетно-посадочную полосу, оборудованную полным комплектом маркеров – всеми тремя.