Применение автоматического радиокомпаса в авиации

АРК – бортовой радиокомпас, способный выполнять функцию навигации для летательных аппаратов по сигналам, исходящих от наземных радиостанций. Данная процедура осуществляется при помощи непрерывного измерения КУР (курсовой угол) радиостанции. Согласно определению, курсовой угол радиостанции – это угол, заключённый между продольной осью воздушного судна и его направлением на радиостанцию, отсчитывается по часовой стрелке.

Радиокомпас сегодня – одно из самых возрастных из известных нам радионавигационных средств. За долгое время его эксплуатации было разработано и внедрено множество модификаций, таких как АРК-5, 9, 11, 15, 22, 25 и т.д.

АРК подразделяются на два типа:

• Средневолновые. Они предназначены для обеспечения полётов по приводным и широковещательным радиостанциям путём постоянного и непрерывного измерения КУР. Работают в диапазоне частот средневолновых АРК: от 150 кГц до 1800 кГц;
• Аварийные. Необходимы для вывода судна на аварийную ультракоротковолновую радиостанцию или, в случае проведения поисково-спасительных работ, аварийный радиомаяк. Диапазон частот: 100-150 МГц.

Принцип действия самолётных радиопеленгаторов базируется на одномоментном получении радиосигналов станции на две антенны – рамочную и ненаправленную. Так вертикальная поляризация принимаемых радиоволн считается необходимым и важным условием работы радиопеленгаторов. Это условие использования диапазонов средних и длинных волн чаще всего выполняется банально ввиду специфики антенн радиопередатчиков, а также приоритета поверхностного механизма распространения радиоволн в среде.

В гражданской авиации АРК чаще всего работает в следующих режимах:

• Режим «Компас» используется чаще всего. В его работе задействованы и рамочная, и ненаправленная антенны. Просто определяется направление на радиостанцию, которое в итоге выводится на указателе.
• Режим «Антенна» необходим для настройки компаса на частоту искомой радиостанции. Функционирует только ненаправленная антенна, т.е., не определяется направление на радиостанцию, а сам АРК выполняет функцию приемника.
• Режим «Рамка» применяется для определения направления на нужную радиостанцию не в автоматическом режиме, а «вручную». Работу на себя берет только рамочная антенна, ее пилот вращает с помощью переключателя «Рамка Л-П» (задавая положение влево, вправо). Нужно подобрать такое положение, при котором наблюдается четкий минимум слышимости сигнала.

Работа АРК с технической стороны:

1. Ненаправленная и рамочная антенны ловят распространяемые в среде радиоволны и перенаправляют в приемник.
2. В приёмнике вырабатывается переменное напряжение, чья фаза зависит от того, где и с какой стороны расположена радиостанция относительно вектора нулевого приема.
3. Напряжение усиливается и направляется на электродвигатель, поворачивающий рамку в ту или иную нужную сторону до тех пор, пока напряжение не спадет – тогда рамка будет направлена на радиостанцию.
4. Угол поворота передается на указатель, стрелка которого вращается одновременно с рамочной антенной.

Тогда при любом изменении курса воздушного судна стрелка будет показывать на шкале направление на радиостанцию.

Погрешности и недостатки АРК:

• «Горный эффект» возникает при полетах над горной местностью даже на относительно небольшой высоте (до 1500-2000 м над поверхностью земли), особенно заметен в случаях, когда полет проходит между радиостанцией и расположенным близко к ней горным хребтом. Механика простая: электромагнитные волны огибают горные склоны и отражаются, что ведет к искажению фронта волн. Тогда наблюдаем погрешность в измерении значения КУР до 8-10º.
• «Береговой эффект» чаще всего встречается при переходе электромагнитных волн с суши на море, в случаях, когда радиостанция расположена на суше, а самолёт пролетает над водной поверхностью. Если угол между направлением на радиостанцию и береговой линией (и находится она близко) равен менее 20º, радиоволны преломляются, что может вызвать погрешность КУР до 5-7 º.
• «Ночной эффект» актуален для полетов в сумерках и ночью, если расстояние от воздушного судна до радиостанции составляет более 120 км. Возникает в результате отражения радиоволны от ионизированных слоев атмосферы. Погрешность измерения КУР в этом случае составит 8-10 º, но может увеличиваться до 20-30 º, а в редких случаях и до 60-80 º. Двух последних случаях использование АРК не представляется возможным. Чтобы свести к минимуму влияние ночного эффекта, необходимо выбирать близкорасположенные более мощные радиостанции с большей длиной волны.

Кроме вышеперечисленных эффектов погрешность измерения КУР может вызываться электростатическими помехами в случаях полета в условиях высокой электризации атмосферы, что нередко встречается в зонах повышенной грозовой активности.