Радиовысотомер
Радиовысотоме́р (радиоальтиметр — устаревшее, производное из иных европейских языков) — бортовое или наземное устройство для определения истинной высоты полёта летательного аппарата (самолёта, вертолёта, спутника и т. д.) над поверхностью Земли радиотехническими методами. Является дополнением и альтернативой барометрическому высотомеру, предназначенному для измерения относительной или абсолютной высоты полёта. Фактически, радиовысотомер является частным случаем радиодальномера или специализированной РЛС, однако, в связи с удобством классификации по назначению, его выделяют в отдельный класс устройств.
Классификация
Радиовысотомеры бывают разными по исполнению:
- как самостоятельная станция (подвижная или стационарная);
- как часть радиоэлектронного оборудования летательных аппаратов;
- трёхкоординатная РЛС одновременно играет роль высотомера.
По типу используемого радиоизлучения и методу его обработки бортовые радиовысотомеры делятся на две группы:
- радиовысотомеры с частотной модуляцией (ЧМ) имеют диапазон измерений до нескольких сотен метров (обычно до 1500 м) и используются в основном при заходе самолёта на посадку;
- радиовысотомеры с импульсной модуляцией (ИМ) предназначены для измерения бо́льших высот и применяются преимущественно в военной авиации, в космонавтике, при аэрофотосъёмке и в других специальных целях.
Принцип действия
Бортовой
Принцип действия радиовысотомера основан на определении времени прохождения радиосигнала от передающей антенны до отражающей поверхности и обратно, к приёмной антенне (основной принцип радиолокации). Высота и время задержки сигнала связаны формулой:
где h — высота; t — время задержки; c — скорость распространения радиоволн (равна скорости света).
Метод определения задержки сигнала зависит от его типа:
- при использовании импульсных сигналов, обычными методами импульсной техники (с помощью аналоговых цепей либо цифровых счетчиков) измеряется интервал времени между импульсами передатчика и приёмника;
- при частотной модуляции радиосигнала пилообразными или треугольными импульсами, результирующий сигнал представляет собой высокочастотные колебания, с мгновенной частотой, кусочно-линейно изменяемой по времени, то есть задержанный сигнал по мгновенной частоте немного отличается от исходного. При смешивании излучаемого и принимаемого сигналов образуется биения с частотой, равной разности мгновенных частот, так как закон изменения мгновенной частоты по времени линеен, разностная частота пропорциональна задержке. Частота биений измеряется частотомером (аналоговым в старых моделях или цифровым — в новых), после чего измерительная информация выводится на показывающее устройство в виде значения расстояния до земли.
Наземный
РЛС определяет расстояние до самолёта, скорость и направление его движения. Устройство управления высотомером вычисляет угловую скорость самолёта относительно станции и начинает вращать антенну высотомера с соответствующей скоростью. Одновременно антенна ходит вверх-вниз, сканируя пространство узконаправленным лучом. Таким образом вычисляется угол места самолёта. Простейшими преобразованиями можно определить высоту над землёй.
Трёхкоординатные РЛС с той же целью используют большое количество лучей, излучаемых несколькими передающими антеннами. Такой метод нахождения высоты менее точный, но после первичной обработки вместе с координатами самолёта выдаётся и его высота.
История
Первый в мире радиовысотомер был разработан фирмой Bell Laboratories (США) и продемонстрирован в Нью-Йорке 9 октября 1938 года.
В СССР первые серийно выпускаемые радиовысотомеры (РВ-2, РВ-10 и РВ-17) были разработаны в 1947—1954 годах. С 1962 по 1965 годы в ЦКБ-17 Министерства авиационной промышленности разрабатывается радиовысотомер больших высот, который 3 февраля 1966 года впервые в истории космонавтики обеспечил мягкую посадку на поверхность Луны космического аппарата «Луна-9».
Некоторые типы отечественных радиовысотомеров
Бортовые радиовысотомеры
| Модель радиовысотомера | Тип модуляции | Рабочая частота, МГц | Максимальная высота измерения, м |
|---|---|---|---|
| РВ-2 | ЧМ | 444 | 1200 |
| РВ-У | ЧМ | 444 | н/д |
| РВ-УМ | ЧМ | 444 | 600 |
| РВ-3 | ЧМ | 2000 | 300 |
| РВ-3М | ЧМ | 2000 | 600 |
| РВ-4 | ЧМ | 4300 | 1500 |
| РВ-5 | ЧМ | 4300 | 750 |
| РВ-10 | ИМ | н/д | 12000 |
| РВ-15 | ЧМ | н/д | н/д |
| РВ-17 | ИМ | 440 | 17000 |
| РВ-18 (А-031) | ИМ | 845±3 | 12000, 25000, 30000 |
| РВ-21 (А-035) | ИМ | 4300 | 11000 |
| РВ-25 | ИМ | н/д | н/д |
| РВ-85-07 | ЧМ | 4200...4400 | 1500 |
| А-034 | ЧМ | 4300 | н/д |
| А-035 | н/д | н/д | н/д |
| А-036 | н/д | н/д | н/д |
| А-037 | ЧМ | 4200…4400 | 750 |
| А-040 | ЧМ | 4300 | 1000 |
| А-041 (РВ-85) | н/д | н/д | н/д |
| А-052 | ЧМ | 4300 | 1500 |
| А-053 | ЧМ | 4300 | 1500 |
| А-063 | ИМ | н/д | н/д |
| А-069А | н/д | н/д | н/д |
| А-075 | ИМ | 4300 | 25000 |
| А-076 | ИМ | 4300 | 20000 |
| А-077 | ИМ | н/д | н/д |
| А-078 | ИМ | 4300 | 10000 |
Подвижные радиовысотомеры
Литература
Книги
- Лобанов М. М. Развитие советской радиолокационной техники. — М. : Воениздат, 1982.
- Пестряков В. В., Кузенков В. Д. Радиотехнические системы : Учебник для вузов. — М. : Радио и связь, 1985.
- Чердынцев В. А. Радиотехнические системы : Учебное пособие. — Мн. : Высшая школа, 1988.
- Силяков В. А., Горбацкий В. В., Красюк В. Н. Обнаружение отражённых сигналов в системах поиска радиовысотомеров с линейной частотной модуляцией // Датчики и системы. — 2002. — № 2.
- Бакулев П. А. Радиолокационные системы : Учебник для вузов. — М. : Радиотехника, 2004.
Нормативно-техническая документация
- ГОСТ 17589-72. Радиовысотомеры самолётные и вертолётные для высот до 1500 м. Основные параметры и технические требования.
- ГОСТ 28154-89. Радиовысотомеры малых высот с цифровыми внешними связями. Общие технические требования.
- ГОСТ Р 50860-96. Самолёты и вертолёты. Устройства антенно-фидерной связи, навигации, посадки и УВД. Общие технические требования, параметры, методы измерений.
- Авиационная радиосвязь. Международные стандарты и рекомендации (Международная организация гражданской авиации, 1972).
- ТО ГУ1.301.034. Радиовысотомеры РВ-3, РВ-3М. Техническое описание (1968).
- И ГУ1.301.034. Радиовысотомеры РВ-3, РВ-3М. Инструкция по эксплуатации (1968).
См. также
Ссылки
- Радиовысотомеры РВ-3, РВ-3М
- Вопросы точности и неопределенности в спутниковой альтимерии
- К теории ЧМ Альтиметра (недоступная ссылка)
- Funk- und Funkmessausrüstung
