Выбор и обоснование определенных эксплуатационных характеристик БРЛС

Эксплуатационные характеристики БРЛС

Эксплуатационные характеристики БРЛС представляют совокупность параметров определяющих возможности их использования с точки зрения потребителя. К эксплуатационным характеристикам относят:

1. Назначение, место установки и условия работы БРЛС.

2. Дальность действия (обнаружения) по объектам с определенной S_Ц при заданной Д и F.

3. Зону обзора РЛС, воспроизводимые и измеряемые координаты, а также из производные.

4. Тип оконечного устройства.

5. Число измеряемых координат.

6. Разрешающая способность по воспроизводимым и измеряемым координатам.

7. Точность измерения координат объектов при заданных Д и F.

8. Время обзора заданной зоны, периодичность обновления информации.

9. Надежность, масса, габариты, контролепригодность и ремонтопригодность.

10. Помехоустойчивость и др.

Эксплуатационные характеристики РЛС задаются на этапе проектирования. Они должны в первую очередь отражать требования к вновь создаваемой или модернизируемой системе с позицией обеспечения БД, регулярности полетов, удобства ТЭ, надежности и эффективности ТО. Эксплуатационные характеристики отражают потребительскую сторону параметров проектируемого изделия. Расчет и формулировка эксплуатационных характеристик – одна из важнейших задач инженера-эксплуатационника.

В процессе обоснования эксплуатационных характеристик РЛС не все из вышеперечисленных характеристик могут быть однозначно заданы или определены. Однако чем больше задано эксплуатационных характеристик, тем легче и обоснование будут приниматься технические решения.

Лекция 3

1. Место установки и назначение.

Место установки определяет тип самолета, на котором устанавливается станция. Применительно к метеонавигационным РЛС место установки определяет их класс. Целесообразно антенну устанавливать в носовой части самолета, а индикатор на пульте пилота.

2.Максимальная дальность – является одним из важнейших параметров РЛС, который во многом определяется назначением станции. Т.к. на входе имеются и шумы, то обнаружение сигнала есть процесс статистический, характеризующийся D=P_П.О и F=P_Л.Т. Эффективная площадь рассеяния определяет D_max и поэтому оговаривают объект обнаружения. Обычно D0,9 при данной высоте полета и эффективной отражающей поверхности. Одним из основных объектов наблюдения БРЛС являются грозовые фронты, обнаружить которые надо на дальности, обеспечивающей маневр. Для самолетов со скоростью полета км/ч это расстояние составляет ~ 200 км. С ростом скоростей полета D_max. Например для Ту-144 D_max метеонавигационного РЛС должна быть в 34 раза и при V=2500 км/ч дальность РЛС км.

3. Зона обзора для преодоления препятствий не велика, но для решения навигационных задач целесообразно использовать круговой обзор, повышающий также БД. При современных скоростях круговой обзор не возможен и используют обзор передней полусферы устанавливая РЛС в носовой части ЛА. Поэтому зона обзора устанавливается в пределах .

4. Тип оконченного устройство РЛС является одной из важнейших характеристик, которая в свою очередь определяется воспроизводимыми координатами, точностями их измерения способом обработки и использования информации. До недавнего времени основным типом оконченного устройства метео РЛС является визуальный индикатор ИКО или ИСО. С широким использованием БЦВМ оконченное устройство может измерять свое функциональное назначение. Основной задачей станет преобразование информации для ввода в БЦВМ.

5. Число измеряемых координат.

Т.к. РЛС измеряет координаты и обнаруживает опасные объекты, то необходимо знать дальность, направление, ширину и т.д.

С точки зрения обеспечения БД достаточно знать дальность и азимут. Этой же информации достаточно для осуществления навигации. Обзор в вертикальной плоскости осуществляется за счет конечной ширины ДНА.

6. Разрешающая способность РЛС является характеристикой, определяющей возможности раздельно обнаружение близко расположенных целей. Хорошим естественным ориентиром для навигации могут быть большие реки, поэтому раздельно должны воспроизводиться берега. Поэтому для различения средних рек . Разрешающая способность по углу обеспечивается шириной ДНА .

7. Точность измерения координат задается допустимыми ошибками с (погрешностями) при их воспроизведении и измерении. Точность характеризует РЛС как измерительную систему.

8. Время обзора заданной зоны Т_обз определяет время однократного осмотра лучам заданной зоны. Принципиально чем > скорость ЛА, тем меньше должно быть время Т_обз , существенное влияние на которое оказывают данные визуального индикатора.

9. Вероятности D=P_П.О и F=P_Л.Т являются статистическими характеристиками РЛС. Вероятность D обычно задается равной 0,9, а F выбирается из условной удобства работы оператора. Ложная тревога индицируется, как светящаяся точка аналогичная цели. Внимание оператора отвлекается, возрастает вероятность пропуска настоящего сигнала. Особенно нежелательно возникновение ложной тревоги при автоматической обработке информации, например с помощью ЭВМ. В этом случае РЛС может перейти в режим автоматического сопровождения помехи (непрерывный поиск цели).

Свести на нет F нельзя, но ее берут минимальной. Например, представляется допустимым возникновение одной ложной тревоги за 1000 обзоров (Р_Л.Т=10^-3). Если один обзор происходит за 2 с, то это означает что ложная тревога возникает за 30 мин. Задаваясь меньшими значениями Р_Л.Т можно в течение рейса исключить ложную тревогу. Это требует увеличения потенциала станции и С/m. Если число элементов разрешения в одном обзоре ,

где - число элементов разрешения по дальности;

- число элементов разрешения по азимуту,

то общая вероятность ложной тревоги ,

где - вероятность ложной тревоги в одном элементе разрешения

именно этой величиной задаются при расчетах технических характеристик РЛС.

10. Надежность РЛС определяется как свойство системы выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах.

Надежность является комплексным свойством, включающим также понятия, как безотказность, долговечность, сохраняемость и ремонтопригодность.

Под безотказностью понимают свойство РЛС непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторой наработки.

Долговечность - свойство сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе ТО.

11. Масса и габариты БРЛС являются очень важными характеристиками, определяющими эффективность использования самолетов. В настоящее время для бортовой аппаратуры выпущен ряд ГОСТ, определяющих габариты устройств и пультов управления. Габаритные и присоединительные размеры пультов управления определяются ГОСТ 17046-71. Типы и габаритные размеры блоков должны соответствовать ГОСТ 17045-71, присоединительные и установочные размеры блоков – ГОСТ 17413-72. Для метеонавигационных РЛС типоразмеры индикаторов на ЭЛТ устанавливаются ГОСТ 17732-72. Проявляется тенденция к уменьшению веса отдельных элементов в связи с совершенствованием элементной базы.

12. Контролепригодность и ремонтопригодность характеризуют приспособленность БРЛС к данному виду эксплуатации.

Технические характеристики БРЛС

Технические характеристики определяются теми инженерными решениями, которые используются для обеспечения эксплуатационных характеристик. Основными техническими характеристиками РЛС являются:

- , тип и длительность зондирующего сигнала (метод модуляции);

- период модуляции (Т_П), Р_СР и РРЛС;

- метод обзора заданной зоны и форма ДНА;

- степень оптимизации П_РМ, коэффициенты шума и полоса пропускания, а также энергетический потенциал станции;

- масштабы воспроизведения информации, методы измерения координат и тип устройства для сопротивления РЛС и БЭВМ.

Несмотря на то, что большинство из перечисленных характеристик является результатом проектирования РЛС, при их выборе и обосновании инженер-эксплуатационник должен принимать самое активное участие, т.к. между техническими и эксплуатационными характеристиками РЛС существует тесная взаимосвязь, эксплуатационные характеристики РЛС почти целиком определяются инженерными решениями, т.е. техническими характеристиками, а также вся система ТО РЛС как автономные системы определяется техническими характеристиками.

Обоснование, расчет и выбор технических характеристик РЛС:

1. БРЛС в основном работают в сантиметровом диапазоне волн, что позволяет получить достаточно узкие ДНА. Для метеонавигационных РЛС выбирается в дм. диапазоне волн, т.к.

для малых расстояний надо тогда G_А, а е^-0,115… ~1.

Для больших расстояний существенную роль начинает играть и диапазон выбирает там где мал, т.е. в диапазоне дм.

Однако существенным являются габариты и степень освоенности. Большое количество измерительной и контрольной аппаратуры, находящейся в эксплуатации, делает задачу перехода на новые волновые диапазоны подчас затруднительной с технической и экономической точек зрения.

Необходимо, однако, отметить что несомненные преимущества мм диапазоне на малых дальностях и 10 см диапазона на больших не исключает появления в ближайшем будущем 2-х диапозонных РЛС.

2. Т_им зондирующего сигнала в метеонавигационных РЛС принят импульсным с хорошей разрешающей способностью и другими преимуществами. Недостаток – малая энергоемкость по сравнению с непрерывным сигналом.

3. Параметры зондирующего сигнала , Т_П и Р- определяются требуемой энергоемкостью, разрешающей способностью, точностью измерения.

4. Метод обзора зоны и форма ДНА определяются эксплуатационными характеристиками РЛС – заданным временем обзора, , а также воспроизводимыми и измеренными координатами.

Важной комплексной характеристикой является энергетический потенциал, который определяется мощностью ГСВЧ, чувствительностью П_РМ и качеством обработки сигнала.

Показатель потенциала задается в дБ и равен

,

где - коэффициент, учитывающий потери индикатора;

- коэффициент, учитывающий зависимость отражающих свойств гидрометеоров от , а также потери из-за осадков;

- коэффициент, учитывающий потери на неоптимальность приемника.

Составляющие выражения для энергетического потенциала определяются зависимостями связывающими тактические и технические характеристики.

Взаимосвязь технических и эксплуатационных характеристик

Большинство параметров технических характеристик определяется эксплуатационными. При обосновании и выборе технических характеристик по заданным эксплуатационным выявляется ряд противоречащий, преодоление которых может быть достигнуто путем временного компромиссами применения нового технического решения.

Единство и взаимосвязь технических и тактических характеристик особенно наглядно проявляется в основном уравнением радиолокации:

Обычно заданы следующие параметры: D_max, и Q (Р_ПО=D и F=P_ЛТ).

Q – определяется кривыми обнаружения для сигналов различного типа, которые, в свою очередь, связаны с характеристиками отражения цели и статистическими характеристиками ее отражающих свойств. Остальные характеристики определяются взаимосвязью технических характеристик между собой или с эксплуатационными характеристиками РЛС:

,

где - потенциальная разрешаемая способность.

Т.к. , то , где - задана, а определяется современным уровнем индикаторных устройств.

Количество отраженных импульсов , где - время облучения (длительность точки).

В свою очередь , где - заданное время обзора;

- заданный сектор обзора.

Величина - угловая скорость обзора заданной зоны.

Период повторения выбирается из условий однозначности

С учетом изложенного число импульсов ,

Где К_А – коэффициент, учитывающий форму ДНА.

КНД антенны РЛС равен . Здесь эффективная площадь антенны , а ширина ДНА=, где - размер антенны.

- КПД волнового тракта приемопередатчика, лежащий в пределах .

Чувствительность приемника (min энергии) ,

где - коэффициент шума П_РМ (шумофактор), который рассчитывается в полосе пропускания приемника из-за внутренних шумов приемника.

Q=f(D,F) определяется из кривых обнаружения

для нефлюктуирующего сигнала

для дружно флюктуирующего сигнала

- учитывает потери на неоптимальность приемника.

Обычно разделяют ,

где - характеризует потери на неоптимальную обработку одиночного ;

- неоптимальную обработку при накоплении и т.д.

Обычно приемник неоптимален и - из-за простого согласования полосы приемника с одиночным импульсом, а из-за неоптимальности накопления, в качестве которого используют ЭЛТ.

Часто полоса прм выбирается из условия тогда .

Следовательно ; при n10. Величина, характеризующая отношения Е_С/Е_Ш в одном импульсе называется коэффициентом различимости

;

Коэффициент километрического затухания , характеризует условия работы РЛС и является функцией , поэтому для затухания следует , но при этом уменьшается , т.к. размеры антенны ограничены эксплуатационными характеристиками.

Тактико-технические характеристики БРЛС.

В настоящее время на ВС ГА устанавливается несколько типов РЛС, среди которых наиболее важен метеонавигационный радиолокатор. Он позволяет получить специфическое радиолокационное изображение местности, лежащей впереди самолета.

Задачи, решаемые этим локатором разнообразны:

- наблюдение метеобстановки на экране;

- выделять опасные зоны, контурным методом;

- обнаруживать встречные ЛА, препятствия;

- определять угол сноса ЛА методом остановленной антенны путем использования эффекта Доллера;

- наблюдать панораму пролетаемой местности и по РЛ ориентирам характеризовать направление полета;

- решать навигационные задачи (V_ч, D, место ВС, момент пролета ориентиров);

Благодаря применению гидростабилизации платформы изображение почти не искажается при эволюциях ЛА (крен тангаж).

ЭТХ РЛС «Гроза»

1. Дальность обнаружения на высоте Н7км

- зон грозовой деятельности средней интенсивности, не менее 130 км

- особо крупных промышленных центров 230 км

- крупных промышленных центров 160 км

- незастроенных участков местности, крупных водоемов, не менеекм

- горных массивов и горных вершин 150 км

2. Рабочая частота 9370 мГц

3. Мощность в импульсе, не менее 10 кВт

4. Т_П 400 Гц

5. 2 мкс

6. ДНА – узкий луч, не более 4,1^о

верный луч, угол раствора в вертикальной плоскости 30^о

7. Сектор азимутального обзора

8. Скорость азимутального обзора 23 Кач/мин

9. Пределы ручного наклона ДНА

10. Пределы углов, при которых обеспечивается

гидростабилизация платформы

- по крену, не менее

- по тангажу, не менее

11. Чувствительность П_РМ -100 дБ/мВт

12. Полоса пропускания мГц

13. f_ПР 30 мГц

14. Масштабы развертки:

0 – 30 км метки 10 км

0 – 50 км метки 10 км

0 – 125 км метки 25 км

0 – 275 км метки 50 км

км метки 50 км

15. Режим работы станции:

- «Готовность»;

- «Земля»;

- «Место»;

- «Контур»;

- «Снос».

16. Для питания станции необходимы напряжения:

115 В 400 Гц, потребляемая Р=300 Вт

36 В 400 Гц, потребляемая Р=10 Вт

27 В 400 Гц, потребляемая Р=58 Вт

17. Вес комплекта (без кабелей) 30 кГ.

ЭТХ РЛС «Гроза 86»

Назначение: обнаружение грозовых фронтов (метеобстановка и выделение опасных зон), обнаружение встречных ЛА и препятствий, наблюдение панорамы местности и ориентирование.

Зона грозовой деятельности обнаруживается на расстоянии 200 км и более.

Обнаружение промышленных центров не менее 350 км.

Обнаружение крупных рек и озер не менее 150 км.

Сектор азимутального обзора 200^о ().

Возможность угла ручного наклона антенны .

Частота сканирования ДНА 10 циклов в минуту в горизонтальной плоскости.

Импульсный режим:

- мощность в импульсе равна 9 кВт;

- мкс Гц.

Чувствительность, не менее 100 дБ/мВт

Два индикатора

Число масштабов 2

- фиксированный км

- плавно переменный км

Масштабные метки 50 и 100 км.

См диапазон волн 9370 МГц

Промежуточная частота 30 МГц

Антенна формирует ДНА двух форм

- игольчатую и cosec²

Питание 115 В 400 Гц; 27 В.

Потребляемая мощность 750 ВА.

Предусмотрен 2-ой ПРД в горячем режиме, т.е. повышена надежность.

Режим «снос» отсутствует. Всего 4 режима.

ЭТХ РЛС «Градиент –154»

Надежность то же.

Дальность действия 550 км

Р_И=20 кВт

Сантиметровый диапазон длин воль 9370 МГц

F_пром=30 мГц

F_повт=200 Гц

Два масштаба плавно-переменные:

1. км длительность импульса мкс

2. км длительность импульса мкс

Максимальные метки 50 и 100 км и автоматический переход меток.

Зона обзора по азимуту

Изменение угла наклона ДНА в вертикальной плоскости

Ширина ДНА q = 3⁰

Дата добавления: 2014-01-11