На всех летательных аппаратах широкое применение находит электрическая энергия. Достаточно указать, что мощность, потребная для одновременного приведения в действие электрооборудования современного тяжелого самолета, достигает нескольких сот киловатт, общая длина проводов — до 100 км, а общий вес — нескольких тонн.
Широкое применение электрической энергии вызвано тем, что ее легко передавать на расстояние и распределять между потребителями, легко преобразовывать в другой вид энергии, например в энергию тепла, света, механическую. Электропривод позволяет легко решать вопросы дистанционного управления и автоматизации, дает возможность бесступенчато и ступенями регулировать скорость электропередач в значительных диапазонах. Эксплуатационная живучесть проводки высокая, можно просто локализовать повреждения отдельных участков системы путем установки предохранителей.
Радиотехническое оборудование самолета занимает одно из ведущих мест в общем комплексе устанавливаемого оборудования. Оно служит для обеспечения самолетовождения, посадки, связи и выполнения полетного задания.
Электрооборудование
Все электрические установки на самолете в зависимости от характера их работы и взаимной связи между собой можно подразделить на источники и потребители электрической энергии, бортовую (электрическую) сеть и систему электрического зажигания.
Источниками электроэнергии на самолете являются генераторы, которые преобразуют механическую энергию вращения первичного двигателя в энергию электрическую. В качестве аварийного источника энергии, когда первичный двигатель не работает, а также в качестве дополнительного источника энергии в моменты, когда мощность от системы требуется большая, чем мощность генератора, используются аккумуляторы, включаемые параллельно в систему.
В основном применяются свинцово-кислотные аккумуляторы, допускающие большие токи разряда (стартерный режим), что очень важно для электромеханизмов запуска.
Распределение электрической энергии между потребителями осуществляется через электрическую сеть, которая состоит из проводов, аппаратуры защиты и аппаратуры управления, штепсельных разъемов сети и коммутационно-распределительных устройств.
Электрические исполнительные механизмы преобразуют электрическую энергию для разнообразных целей. В общем случае такое преобразование осуществляется с помощью различных электрических двигателей, передающих движение исполнительным устройствам через механические преобразователи движений. В зависимости от вида двигателя, преобразующего электрическую энергию в механическую, различают электродвигательный и электромагнитный приводы. Электромагнитный привод применяется главным образом в тех случаях, когда исполнительный механизм имеет малый ход или требует поворота на небольшой угол и без преодоления больших усилий.
Применяемая электрическая энергия различается по роду тока, напряжению и частоте. Электрические системы подразделяются на системы постоянного, переменного тока и смешанные.
В системах постоянного тока электрическая энергия генерируется и распределяется в основном на постоянном токе, и только некоторые потребители питаются переменным током от преобразователей. В системах постоянного тока, когда несколько генераторов приводятся в действие от авиационных двигателей, легко решается задача их параллельной работы; электродвигатели имеют большой пусковой момент, хорошие характеристики позволяют легко и в широких пределах регулировать скорость. Вместе с тем в такой системе тяжелы и малонадежны преобразователи постоянного тока, сложны коммутационные аппараты, велики радиопомехи. При передаче электрической энергии большой мощности и малого напряжения значительно увеличивается вес проводов и аппаратуры. На больших высотах двигатели и генераторы постоянного тока сильно искрят, поэтому быстро портятся коллекторы и щетки. В связи с этим в последние годы наметилась тенденция перевода электропитания с постоянного тока на переменный, т. е. на такие системы, в которых генерирование и распределение электрической энергии производится в основном на переменном токе и лишь некоторые потребители питаются постоянным током от выпрямителей. Следует отметить, что системы переменного тока позволяют легче преобразовывать электрическую энергию одного напряжения в другое.
Электрические системы, в которых генерирование и распределение электрической энергии производится как на постоянном, так и переменном токе, называются смешанными.
В настоящее время на отечественных самолетах установлен следующий стандарт напряжения:
а) для систем постоянного тока — 27—28 в. На некоторых тяжелых самолетах принято стандартное напряжение 110 и 220 в, для специальных целей (в радиоустановках) применяется постоянный ток напряжением 250, 750, 1 100 и 2 500 в;
б) для систем переменного тока —26, 36, 115 в для однофазного тока и 208/120 в для трехфазного тока (на некоторых самолетах— 200/115 в). Для отдельных установок находят применение напряжения 5 000, 10 000 и 20 000 в.
Стандартной частотой переменного тока принята частота 400 гц и только в некоторых случаях применяют частоты 125, 500 и 800 гц.
Электрическая сеть самолета выполняется по однопроводной, двухпроводной и смешанной схемам. При однопроводной схеме изолируется от массы самолета только один (плюсовой) провод — вторым (минусовым) проводом является металлический корпус самолета. При такой схеме питания источник и все потребители должны иметь соединение с корпусом самолета, и к каждому потребителю электроэнергия подводится через плюсовой провод. В двухпроводной сети на каждом источнике и потребителе имеются два провода (плюс и минус). Сеть с корпусом самолета не связана. Смешанные сети имеют обобщенную сеть минусовых проводов, но без использования корпуса самолета.
Для бортовой сети низкого напряжения применяют провода типа ЛПРГС (лакированный провод, резиновый, гибкий, самолетный) и типа БПВЛ (бумажный провод, виниловый, лакированный).
Для бортовой сети высокого напряжения применяют провода с резиновой изоляцией. Минимальное сечение проводов — 0,35 мм2 ,максимальное — 50 мм2.
Защита электрической сети от перегрузки или коротких замыканий осуществляется плавкими предохранителями и биметаллическими автоматами защиты сети (АЗС).
Основными источниками электроэнергии на самолете, как уже указывалось, являются генераторы постоянного или переменного тока. Приведение генераторов во вращение может осуществляться от вала авиационного двигателя, вспомогательной силовой установки, ветродвигателей (ветрянок), использующих скорость воздушного потока.
В связи с переходом на переменный ток и повышением мощности генераторов наметилась тенденция использовать для привода генераторов независимые двигатели.
Значительных улучшений весовых показателей электросистем удалось достичь при установке на турбореактивных и турбовинтовых двигателях стартер-генераторов. Стартер-генератор представляет собой электрическую машину, сцепленную с валом компрессора и работающую во время работы реактивного двигателя в качестве генератора электрической энергии, а во время запуска двигателя — в качестве стартера в двигательном режиме.
Для получения постоянного тока более высокого напряжения, чем стандартное, в самолетных радиоустройствах применяются одноякорные преобразователи (умформеры). Умформер совмещает в одном корпусе две электрические машины — двигатель постоянного тока, работающий от бортсети, и генератор постоянного тока высокого напряжения. Для преобразования постоянного тока бортовой сети в переменный применяются инверторы.
Радиооборудование
Комплекс радиооборудования, устанавливаемый на самолете, включает в себя различного рода радиолокационное оборудование специального назначения, а также большое количество средств радиосвязи и радионавигации.
Радиосвязное оборудование самолетов предназначено для ближней радиосвязи с аэродромом и другими самолетами, для дальней радиосвязи самолета с базовым аэропортом на протяжении всего полета и для внутренней связи между членами экипажа самолета.
В связи с этим на самолете устанавливаются радиостанции для ближней и дальней радиосвязи и самолетные переговорные устройства (СПУ). Тяжелые самолеты, предназначенные для полетов на большие расстояния, как правило, дополнительно имеют резервные радиостанции.
Радионавигационное оборудование самолета предназначено совместно с наземными радионавигационными устройствами обеспечивать нормальное выполнение полета (давать информацию о курсе и местонахождении самолета) и безопасность посадки в сложных метеорологических условиях.
С этой целью на самолете устанавливаются радиокомпасы, радиовысотомеры, радиодальномеры и аппаратура «слепой» посадки.
Бортовые радиостанции дальней связи работают в диапазоне частот 2—25 мгц, а ближней радиосвязи — в диапазоне частот 100—150 мгц. Но в связи с тем что интенсивность помех радиоприему на самолете постоянно возрастает (помехи от работы самолетного электрооборудования, акустические шумы, взаимные помехи радиооборудования и др.) из-за усложнения систем оборудования, диапазон работы радиостанций ближней радиосвязи увеличивают до 200—400 мгц.
Работа самолетных радиостанций может осуществляться в телефонном и телеграфном режимах.
До настоящего времени в радиосвязном оборудовании используются ламповые нриемо-передающие устройства. Однако тенденцией в развитии бортового радиооборудования является широкое использование транзисторов.
Управление радиостанцией может быть местным и дистанционным. При местном управлении все операции производятся непосредственно в месте расположения радиостанции. Дистанционное управление позволяет производить операции управления с пульта, находящегося на некотором расстоянии от радиостанции. Дистанционное управление необходимо предусматривать в тех случаях, когда радиостанция по условиям компоновки размещается в месте, удаленном от оператора.
В связи с применением на самолете радиостанций многоцелевого назначения работа экипажа несколько усложняется, поэтому вполне естественно стремление конструкторов оснащать самолеты едиными техническими средствами, позволяющими выполнять различные функции. Такие системы значительно меньше по весу и габаритам раздельной аппаратуры радиооборудования.
Для обеспечения связи между отдельными членами экипажа на самолете устанавливается самолетное переговорное устройство (СПУ), предусматривающее, кроме того, возможность связи членов экипажа с наземной радиостанцией через самолетную радиостанцию. Частотная характеристика самолетного переговорного устройства имеет полосу 300—3 000 гц. Мощность усилителя самолетного переговорного устройства незначительная и определяется в основном количеством абонентов.
Схема переговорного самолетного устройства обычно включает в себя несколько абонентских аппаратов, снабженных телефонами и ларингофонами, усилитель низкой частоты и умформер. Абонентский аппарат служит для переключения телефонов и ларингофонов и для регулирования громкости. Переключатель абонентского аппарата имеет несколько положений: «Радиосвязь», «Внутренняя Радиосвязь», «Вызов» и др. Если переключатель одного какого-либо
абонентского аппарата устанавливается в положении «Вызов», то выходные телефонные цепи всех абонентов подключаются к вы ходу усилителя независимо от положения переключателя их абонентских аппаратов. Такая схема СПУ позволяет осуществлять немедленный вызов всех абонентов независимо от того, каким видом работ занят каждый из них.
Как уже отмечалось, к бортовой радионавигационной аппаратуре относятся радиокомпасы, радиовысотомеры, радиодальномеры.
Радиокомпас предназначен для определения угла между продольной осью самолета и направлением на наземную радиостанцию (КУР — курсовой угол радиостанции) и также для определения места положения самолета. Работа радиокомпаса основана на принципе пеленгования наземных радиостанций направленной рамочной антенной. В зависимости от угла между плоскостью рамочной антенны и направлением на радиостанцию интенсивность принимаемого сигнала будет различной. Управляя поворотом рамки вокруг вертикальной оси, можно добиться отсутствия сигнала. Это будет свидетельствовать о том, что наземная радиостанция находится в направлении нулевого приема на рамку приемной антенны. По углу поворота антенны можно судить о величине КУР.
Радиокомпасы с ручным управлением поворотом антенны называются радиополукомпасами (РПК). Точность замера курсового угла радиостанции радиополукомпасом невысока. Кроме того, отсчет КУР требует большой затраты времени. В настоящее время предпочтение отдается автоматическим радиокомпасам (АРК).
В АРК сигнал (напряжение) с антенны через усилитель подается на вход приемника и далее на обмотку реверсивного двигателя. Двигатель через редуктор поворачивает рамку антенны до тех пор, пока сигнал не станет равным нулю (рамка установилась в положение пеленга на радиостанцию). С рамочной антенной механически связан датчик указателя КУР. По указателю, устанавливаемому в кабине экипажа, производится визуальная индикация курсового угла радиостанции. Сигналы радиостанции (речь, музыка, телеграфные сигналы) с выхода приемника подаются к телефонам экипажа.
Наземные передающие радиостанции, используемые для пеленгования, работают либо в телеграфном, либо в телефонном режиме. При необходимости обеспечения большей дальности действия передатчика при одной и той же мощности наземных приводных радиостанций последние работают в телеграфном режиме. Дальность пеленгации зависит не только от условий распространения электромагнитных волн, но и от мощности и частоты передающей радиостанции. При дальности пеленгации 200—300 км на высоте до 2 000 м мощность наземной передающей радиостанции должна составлять не менее 1 000 вт. Увеличение дальности пеленгации до 500—800 км требует мощности наземной радиостанции порядка 10—30 квт.
Радиокомпасу присущи погрешности в показании курсового угла, связанные с искажением электромагнитного поля приходящей волны (девиация радиокомпаса). Искажения приходящей волны вызываются вторичным излучением электромагнитного поля металлическим корпусом самолета, в котором возбуждаются токи электромагнитными волнами наземной радиостанции.
Для устранения погрешности в показаниях курсового угла в настоящее время в радиокомпасах предусматривают механические компенсаторы радиодевиации.
Для измерения истинной высоты полета над поверхностью земли на самолете устанавливают радиовысотомеры, которые крайне необходимы при посадке самолета, особенно в условиях плохой видимости земли.
Современные самолеты осуществляют полеты на больших высотах. Вполне естественно, что точное измерение широкого диапазона высот одним радиовысотомером весьма затруднительно. В связи с этим самолеты обычно оборудуются радиовысотомерами больших и малых высот.
Определение высоты полета радиовысотомером производится фактически временем прохождения радиоволн от самолета до земли и обратно. Исходя из этого на самолете устанавливают радиостанцию с передающей к приемной направленными к земной поверхности антеннами. Метод излучения радиоволн может быть непрерывным или импульсным. В равной мере оба метода излучения могут использоваться в радиовысотомерах больших и малых высот. Но, как правило, в радиовысотомерах больших высот применяется импульсный метод, а в радиовысотомерах малых высот — непрерывный. Применение же непрерывного метода излучения в радиовысотомерах больших высот потребовало бы большой мощности передатчика.
В радиовысотомерах малых высот (диапазон измерений до 1 500 м) несущая частота составляет примерно 400—450 мгц при излучаемой мощности порядка 1,5 вт. Погрешность измерения составляет примерно 5% от величины измеряемой высоты.
В радиовысотомерах больших высот рабочая частота составляет примерно 400 мгц, излучаемая мощность в импульсе — 5—10 вт, точность измерений — до 50 м. На самолетах гражданской авиации радиовысотомеры больших высот в настоящее время не применяются.
При выполнении полета самолета весьма важно знать дальность его до аэродрома, которая определяется при помощи радиодальномера. Основными элементами радиодальномера являются передатчик импульсов радиосигналов и приемник ответных импульсов от наземного маяка-ретранслятора. Излучаемые радиодальномером импульсы с частотой следования порядка 100 гц принимаются приемником наземного маяка-ретранслятора. В приемнике маяка-ретранслятора имеется дешифратор, который пропускает только те импульсы, на которые он сам настроен. Таким образом, наземный маяк-ретранслятор отвечает лишь тем самолетным радиодальномерам, которые работают с ним на одном канале связи.
Расстояние самолета от аэродрома (наземного маяка) определяется по изменению напряжения, пропорционального времени запаздывания между импульсами запроса и ответа, в измерительной схеме индикатора радиодальномера (индикатор дальности градуируется в километрах).
В сложных метеорологических условиях радиодальномер может использоваться при ожидании самолетом очереди на посадку (рис. 132).
Импульсные радиодальномеры, работающие на частотах порядка 1 000 мгц при мощности передатчика 600 вт в импульсе, обеспечивают дальность действия до 150 км при высоте полета 5 000 м и 80—90 км при высоте полета 1 000 м.
К одним из наиболее важных радиотехнических средств, которыми оборудуются современные самолеты, относятся системы посадки. Применяемые в настоящее время радиотехнические системы вывода самолета на посадку можно разделить на следующие виды:
курсо-глиссадные;
радиолокационные с управлением с земли;
упрощенные.
В радиолокационных системах непрерывное наблюдение за самолетом, определение радиопеленга, дальности и угла возвышения самолета производятся с земли наземными радиолокаторами.
При применении упрощенной системы посадки руководитель полета сообщает экипажу посадочный курс, расстояние до взлетно-посадочной полосы или только направление посадки и точку начала планирования.
Наиболее широкое распространение из всех систем посадки самолетов получила курсо-глиссадная система, преимуществом которой является возможность контроля и управления посадкой по специальному индикатору самим пилотом.
При такой системе посадки наземное оборудование состоит из курсового, глиссадного радиомаяков и трех маркерных маяков, работающих в диапазоне ультракоротких волн. Излучаемые направленными антеннами курсового и глиссадного радиомаяков электромагнитные волны образуют равносигнальные зоны. Зона электромагнитных волн курсового радиомаяка показывает посадочный курс, а зона излучения глиссадного радиомаяка, направленная под углом в вертикальной плоскости, — угол планирования (глиссаду плоскости). Маркерные же маяки служат для обозначения строго определенных расстояний от начала взлетно-посадочной полосы. Установленные на одной линии со взлетно-посадочной полосой маркерные маяки излучают электромагнитные волны вертикально вверх в форме конуса с основанием у земли. Каждый из маркерных маяков с целью их отличия имеет свой телеграфный код.
Самолетное оборудование курсо-глиссадной системы посадки состоит из курсового, глиссадного, маркерного приемников и индикатора (указателя) посадки.
Посадка самолета производится при помощи двухстрелочного указателя посадки (рис. 133). Среднее положение вертикальной стрелки А индикатора указывает правильный курс, а среднее положение горизонтальной стрелки В — правильное положение самолета при планировании.
При прохождении маркерного маяка на приборном щитке пилота мигает сигнальная лампа маркерного приемника и одновременно раздается звонок. Это позволяет пилоту определить, над каким маркерным маяком пролетает самолет, т. е. расстояние до взлетно-посадочной полосы.
Необходимость установки на самолете дополнительного оборудования для курсо-глиссадной системы посадки ограничивает возможность ее применения для легких типов самолетов.
В настоящее время ведутся интенсивные поиски новых средств радионавигации самолетов. Основное внимание при этом уделяется радиолокационным системам.
Комплект радиолокационной станции включает в себя антенну, приемо-передатчик, индикатор, механизм вращения антенны, пульт управления, вычислитель безопасной высоты полета, антенну высотомера и другие приборы. При помощи радиолокатора можно получить панораму местности и информацию о наземных препятствиях.
В режиме обнаружения препятствий на индикаторе дается изображение возвышенностей, высота которых превышает высоту безопасного полета. Этот режим работы радиолокатора позволяет осуществлять полеты над холмистой местностью в сложных метеоусловиях на малой высоте.
Гражданские самолеты, укомплектованные такой аппаратурой, могут безопасно снижаться при наличии облачности до малых высот. Это особенно важно при осуществлении посадки в аэропортах, не имеющих специальных средств посадки самолетов.
Используемая литература: "Основы авиации" авторы: Г.А. Никитин, Е.А. Баканов
Скачать реферат:
Пароль на архив: privetstudent.com