БОРТОВАЯ РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ (БРЛС)

В процессе выполнения полета экипажу воздушного судна необходима различная информация для решения определенных задач. В том числе пилотам может быть нужна информация местности, над который проходит полет и об окружающей воздушной обстановке. Такую информацию экипаж может получить от БРЛС.

Бортовая радиолокационная станция (БРЛС) – автономное радиотехническое средство, то есть для нее не нужно какое – либо наземное оборудование. Может использоваться для решения навигационных задач (измерение курсовых углов и наклонной дальности до объектов) и для обхода зон опасных метеоявлений. В настоящее время БРЛС уже не используются как средство навигации, но как средство, позволяющее предотвратить попадание в зоны грозовой деятельности применяется до сих пор. На современных воздушных судах БРЛС чаще всего называют МНРЛС (т.е. метеонавигационная радиолокационная станция).

Принцип работы БРЛС такой же как у наземных РЛС. Он
заключается том, что бортовая антенна излучает электромагнитные импульсы, они отражаются от объектов и принимаются той же бортовой антенной.
Упрощенная блок-схема БРЛС представлена на рис. 1.

Рисунок 1. Упрощенная блок схема БРЛС

Синхронизатор вырабатывает периодическую последовательность запускающих импульсов, которые поступают на передатчик (ПРД) и ЭЛТ. Под их воздействием передатчик генерирует и излучает через антенну мощные импульсы в сантиметровом диапазоне волн. Одновременно начинается развертка на ЭЛТ, то есть «линия прицеливания» электронной пушки начинает отклоняться от центра экрана. Отраженный от объекта импульс принимается через антенну и приемник (ПРМ) и подается на ЭЛТ. В это же время пушка излучает электроны, и на экране трубки образуется пятно. Расстояние отметки объекта от начала развертки пропорционально времени прохождения сигнала и, следовательно, удалению до объекта. С помощью привода (электродвигателя) антенна сканирует (вращается), излучая импульсы по различным направлениям.

В результате после свечения экрана отметки объектов по всем направлениям сливаются в единое изображение. На экране электронным путем формируются метки дальности, которые позволяют определить расстояние до объекта. Одна и та же антенна предназначена как для излучения, так и для приема сигналов. Чтобы мощный излучаемый сигнал не попал в приемник, антенный переключатель отключает приемник от антенны в момент излучения импульса.

Существует БРЛС переднего обзора и кругового. БРЛС переднего обзора имеет антенну, расположенную в носовой части самолета, она сканирует пространство вправо-влево в определенном секторе. В БРЛС кругового обзора антенна располагается по фюзеляжем и вращается на 360 °.

Наибольшее распространение получила БРЛС «Гроза». На рисунке (рис. 2) представлены органы управления и индикации БРЛС «Гроза».

Рисунок 2. БРЛС «Гроза»

Преимуществом данного устройства является то, что общая масса комплекта имеет сравнительно небольшой вес (не более 47 кг), так как сконструирована на полупроводниках. Недостатком является то, что происходит обзор только передней полусферы в диапазоне 260º - 100º. Из – за этого ее применение для решения некоторых задач может быть ограничено.

Справа внизу располагается переключатель масштабов изображения - дальности до максимально удаленного объекта, который можно увидеть на экране. Пилот может установить любой из имеющихся масштабов. На каждом из них будут формироваться свои метки дальности (окружности одинакового удаления от воздушного судна), но интервал между метками на каждом масштабе свой.

Посередине прямо под экраном располагается кремальера для изменения угла наклона антенны относительно горизонтальной плоскости. Антенну можно установить так, чтобы она сканировала строго в горизонтальной плоскости (вправо-влево) или наклонить плоскость ее сканирования на несколько градусов вверх или вниз. Нужно помнить, что нулевое положение антенны соответствует истинной горизонтальной плоскости, а не горизонтальной плоскости самолета. Если воздушное судно летит с тангажом или креном, антенна не наклоняется вместе с ним, а останется горизонтальной относительно земли. Как итог БРЛС может работать в сложных метеоусловиях, а благодаря устройству стабилизации плоскости обзора изображение на его экране практически не искажается при изменении углов крена и тангажа.

Рассмотрим некоторые основные режимы работы БРЛС «Гроза»:

- «ГОТОВ» - в данном режиме на экране отсутствует изображение, так как не происходит излучение. Этот режим используется, когда нет необходимости в применении РЛС.

- «ЗЕМЛЯ» - предназначен ориентирования по изображению пролетаемой местности. Излучение может осуществляться по широкой или узкой диаграмме направленности. Широкая диаграмма направленности охватывает значительный диапазон дальностей на земной поверхности по направлению ее излучения. Узкая диаграмма имеет форму луча шириной примерно 3°. Излучаемая мощность по обеим диаграммам одинакова, но при использовании широкой диаграммы она распространена по большой площади, а в узкой диаграмме сконцентрирована по одному направлению. Это дает возможность лучше наблюдать удаленные объекты. Но то, что не попадет в пределы луча, видно не будет. Использование узкой или широкой диаграммы направленности зависит от выбранного масштаба работы РЛС.

- «МЕТЕО» - данный режим предназначен для определения зон грозовой деятельности. Очаги грозовой деятельности сильно наэлектризованы, поэтому от них хорошо отражаются радиоволны. При работе радиолокатора в указанном режиме используется узкая диаграмма направленности и обеспечивается получение на индикаторе в полярных координатах «азимут – дальность» радиолокационного изображения воздушной обстановки в пространстве, ограниченном азимутальными углами 90° в обе стороны от строительной оси самолета и углами места 1,5…2° в обе стороны относительно плоскости горизонта.

- «КОНТУР» - в данном режиме БРЛС работает как в режиме «МЕТЕО», но можно обнаруживать внутри отражений от грозовых зон и кучево-дождевой облачности особо опасные участки, которые характеризуются большими диаметрами имеющихся в них капель. Это обуславливает их высокую отражающую способность. Благодаря специальному построению схемы радиолокатора указанные участки представляются на экране индикатора в виде затемненных областей, расположенных в ярко - засвеченных отметках от обнаруженных грозовых зон.

Рисунок 3. а) режим «МЕТЕО» б) режим «КОНТУР»

Сравнение изображений при работах БРЛС в режиме «КОНТУР» и режиме «МЕТЕО» представлено на рисунке (рис. 3).

Отметим некоторые технические характеристики БРЛС, а именно среднюю дальность наблюдения для высоты полета 6000 м и более составляет:

− водных поверхностей – 150…180 км;

− областных городов и промышленных центров – 250 км;

− особо крупных промышленных центров – 350 км;

− дальность обнаружения грозовой и кучево-дождевой облачности-200 км.

Грозовая деятельность представляет серьезную опасность для воздушных судов, недаром ее требуется обходить. Поэтому БРЛС является необходимым устройством на борту воздушного судна, обеспечивающем безопасность полетов.