Система приёма информации, устанавливаемая на самолет Ил-114ЛЛ

Введение

Во время испытательных и боевых пусков кры­латых ракет существует необходимость обме­на с изделием информацией различного рода.

В рамках технического проекта «Обо­рудование самолета Ил-114ЛЛ в интересах натурных испытаний головки самонаведения крылатых ракет» в АО «ОКБ «Новатор» была разработана система, предназначенная для приёма телеметрической информации с кры­латой ракеты на борт летающей лаборатории Ил-114ЛЛ, которая принадлежит НПП «Радар ММС», входящему в Концерн «Моринформсистема-Агат», по радиоканалам и передачи разовых команд в эфир.

Обсуждение

В настоящее время для обеспечения пусков крылатых ракет используется радиотехниче­ский самолетный измерительный пункт Ил- 20РТ, входящий в состав морской авиации Северного флота. Также используются верто­летные измерительные пункты Ми-8. Но они не всегда есть в наличии, и их использование ограничено метеоусловиями и запасом топли­ва.

Одновременное использование вертолет­ного измерительного пункта Ми-8 и летающей лаборатории Ил-114ЛЛ позволяет дублировать и резервировать информацию, повышая надёж­ность всей системы.

Приёмопередающий блок устанавливает­ся на выдвижных салазках внешней гондолы борта самолета, крепится к ним с помощью четырёх болтов. Параметры блока: масса - 8 кг, высота - 600 мм, диаметр обтекателя - 350 мм, диаметр крепления - 450 мм.

Приёмопередающая система для Ил- 114ЛЛ объединяет в себе возможности двух приёмопередающих систем, разработанных и эксплуатируемых в АО «ОКБ «Новатор»: ПУ- 800 (приёмное устройство телеметрической информации с крылатой ракеты, работающее на частоте 869 МГц) и МСПКУ (мобильная си­стема передачи команд управления на крыла­тую ракету). Системы собраны в одном блоке, что создает более компактную и эргономичную систему.

Приёмопередающий блок (рис. 1) состо­ит из приёмопередающего модуля, двух по­лосковых антенн, поворотного устройства и обтекателя.

Приёмопередающий модуль преобразует аналоговые сигналы, поступающие от антенн, в цифровой вид. Обмен информацией между приёмопередающим блоком и ПЭВМ возможен на расстоянии до 15 м. Для передачи сигнала на такое расстояние используется интерфейс RS-422, а перед вводом сигнала на ПЭВМ он переводится в ШВ-интерфейс.

Приём информации происходит в не- лицензируемых международных диапазо­нах частот ISN на общедоступных частотах 433,7 МГц и 869 МГц.

Информация о фактической высоте и дальности до сопровождаемого объекта, век­торе направления и направление максимума диаграммы направленности (ДН) выводится на устройство визуального контроля прини­маемой информации. Бортоператор на мони­торе ПЭВМ в реальном времени отслеживает параметры летательного аппарата, его и свои координаты. Он также имеет возможность пе­редавать в эфир разовые команды.

В приёмопередающей системе приме­няются антенны полоскового типа [1-7]. Бла­годаря плоской конструкции (рис. 2) масса и габариты системы меньше. Конструкция ан­тенны обладает двумя взаимно ортогональны­ми поляризациями - вертикальной и горизон­тальной, дающими возможность осуществлять двухканальный приём, что также приводит к двойному резервированию информации и уменьшению общего шума и ошибок прини­маемой информации. Сигналы с каждого из ка­налов проходят по разным, но идентичным по конструкции схемам приёма телеметрической информации с подвижного объекта. Опрос обо­их каналов производится параллельно, полу­чаемые данные записываются на ПЭВМ для дальнейшей их обработки специализирован­ным программным обеспечением.

Полосковая антенна представляет собой тонкую плоскую проводящую пластину, раз­мещённую на диэлектрическом слое - подлож­ке, ограниченной снизу проводящей экранной плоскостью больших, чем у пластины, разме­ров. Коэффициент стоячей волны (КСВ) антен­ны - не более 1,1 на рабочей частоте и не более 2 в полосе частот ± 3 МГц.

Для сравнения рассмотрим антенну резонаторного типа, излучающую через торцевые щели, расположенные по периметру металли­ческой пластины. Недостатком таких антенн является узкополосность. Рабочая полоса часто ограничена, в первую очередь, резким измене­нием комплексного входного сопротивления антенны.

Значение резонансной частоты опреде­ляется из условий резонанса основного типа колебаний в резонаторах с магнитными торце­выми стенками. Резонансный размер дисковой антенны рассчитывается по формуле (тип ко­лебаний E₁₁₀):

где d - толщина подложки;

α_PEZ - резонансный размер антенны;

λ₀ - начальная длина волны;

ε_ΕΦ - эффективный коэффициент диэлек­трической проницаемости;

d - толщина подложки;

ε_Α - амплитудный коэффициент диэлектри­ческой проницаемости;

α - размер антенны.

В выражении (1) величина ε_ΕΦ рассчиты­вается по формуле:

где ε - коэффициент диэлектрической прони­цаемости.

Дисковая (полосковая) антенна является относительно прямоугольной более широко­полосной, что объясняется отсутствием углов, где «накапливается» частотно-зависимая ре­активная энергия. Один из путей увеличения широкополосности - использование «толстых» подложек. На практике реализованы две ан­тенны с ε=3,8 на подложках, выполненных из флана толщиной 2 и 8 мм. Полоса по уровню КСВ = 2,0 составила 4 и 8 МГц соответствен­но. Однако при увеличении толщины подлож­ки возможно возбуждение высших типов волн, резко снижающее эффективность излучения пространственных волн, что ограничивает при­менение этого пути. Результаты измерения кпд каждой антенны, полученные в безэховой камере, составили 95 % от кпд вибратора Пи- столькорса. Таким образом, высшие типы волн не возбуждаются и антенны работают с основ­ным типом волны.

Вращение антенн возможно в круговой плоскости обзора в 360°. Летательный аппарат независимо от направления движения самолета будет оставаться в зоне видимости. Слежение за летательным аппаратом реализуется про­граммно, так, чтобы максимум ДН антенн был всегда направлен в сторону летательного аппа­рата. Но существует и возможность ручной ре­гулировки и поворота антенн бортоператором.

Обтекатель выполнен из радиопрозрач- ного материала ТЗМКТ. Оценка влияния ма­териала обтекателя на ДН антенны приведена на рис. 3.

Из полученных данных можно сделать вывод, что материал обтекателя почти не вли­яет на характеристики антенн:

• получаемая мощность уменьшилась на 10 %; 
• ширина ДН по уровню половинной мощ­ности уменьшилась с 55 до 65°.

Следовательно, данный материал подхо­дит для его использования по всем параметрам.

Заключение

Спроектированная приёмопередающая систе­ма полностью совместима с уже имеющимися системами и обладает следующими преиму­ществами:

• простота установки на борт самолета Ил- 114ЛЛ;
• эффективность и надёжность системы; возможность сопроводить летательный аппарат по трассе на расстоянии до 1200 км и при этом исключить «слепые» зоны;
• возможность кругового обзора в 360° в горизонтальной плоскости;
• дублирование и двойное резервирование информации;
• повышение эффективности радиолинии за счёт внедрения высокочастотных малошу- мящих усилителей;
• устойчивость приёма информации не­зависимо от манёвров летательного аппарата благодаря двухканальному приёму;
• размещение приёмной антенны и приём­ного блока в одном корпусе;
• небольшие масса и габариты;
• доступная цена.