Методичка: Радиолокационные системы

Таблица 2

Таблица 3

5. Методические рекомендации по выполнению курсового проекта

5.1 Структура курсового проекта

Курсовой проект является завершающим этапом при изучении дисциплины «Радиолокационные системы ВС и аэропортов» в рамках специальности 160905. Основная его задача состоит в развитии навыков самостоятельной работы с различной технической литературой и умения использования известных технических и схемных решений для реализации заданных тактических характеристик РЛС. Не допускается выполнение пересчетных проектов на основе конспектирования разделов технических описаний и другой литературы по соответствующему типу РЛС. При выполнении проекта не допускается в качестве исходных данных использовать нормы IСАО и РФ, также тактико-технические характеристики действующих и перспективных РЛС. Указанные данные могут быть использованы только для сопоставления и сравнительного анализа результатов проектирования. При проектировании рекомендуется следующая очередность выполнения работ:

1. Исходя из назначения РЛС и анализа задания на курсовое проектирование установить перечень тактических задач, решаемых данной РЛС при УВД. При этом следует учитывать , что в гражданской авиации приняты следующие статистические характеристики обнаружения: вероятноть правильного обнаружения составляет величину D=0,6 до 0,8, а вероятность ложной тревоги принимают в пределах F=10-6 до F=10-8.

Выделить особенности функционирования РЛС, ее взаимодействие с другими средствами обеспечения полетов. На этой основе предложить общую структуру РЛС, желательно с различными вариантами технических решений и выборам наиболее совершенной из них.

2. Исходя из решаемых задач выбрать совокупность тактических характеристик РЛС. Произвести обоснование и расчет этой группы показателей РЛС. При этом совершенно недопустимо определение тактических характеристик РЛС через ее технические характеристики. Необходимо помнить, что тактика определяет технику, а не наоборот. При обосновании некоторых тактических характеристик может оказаться, что для получения их численного значения нет необходимых данных. В этом случае надо четко указать способ вычисления значения этой тактической характеристики, а само значение ее для последующих расчетов взять из норм 1САО или других источников. При работе тактических характеристик РЛС желательно воспользоваться данными по конкретному аэропорту или участку трассы, если студент является работником эксплуатационного авиапредприятия. Допускается использовать для этих целей данные, взятые из технической литературы по организации воздушного пространства УВД и нормативной документации ФАС.

3. По полученным тактическим характеристикам необходимо произвести расчет всех основных технических характеристик РЛС. При этом необходимо использовать знания и навыки как по курсу «Теоретические основы радиолокации», так и по другим дисциплинам. При расчете тактических характеристик необходимо учесть их взаимозависимость и принимать наиболее рациональный вариант. Необходимо также обращать внимание на техническую реализуемость характеристик РЛС.

4. Следующим этапом проектирования является разработка и обоснование общего функционального построения РЛС. Здесь необходимо сформулировать технические требования к ее элементам. Функциональная схема должна отражать основной принцип действия, для чего необходимо в ней выделить те узлы и элементы, которые характерны именно для решения заданных тактических задач. Так для ВРЛ характерна антенна в виде линейной решетки, для которой необходима схема защиты. Вращение антенны ВРЛ должно быть синхронным с антенной первичной РЛС, поэтому необходимо предусмотреть схему стабилизации и управления. Из общей функциональной схемы должны быть видны особенности формирования и структура (формат) зондирующего сигнала, принцип обработки принятого сигнала, методы защиты от различных помех, характер автоматических регулировок и т.д. Необходимо показать, принцип работы индикаторного устройства, формирование калибрационных меток, способы вывода дополнительной информации. В заключение нужно дать описание функциональной схемы, которое должно отражать основные соображения по выбору конкретных технических решений.

5. При разработке функциональной схемы устройства РЛС, подлежащего детальной разработке, необходимо глубоко понимать решаемые им задачи и уметь увязывать их с задачами, решаемыми всей системой. Произвести всестороннее обоснование принимаемых технических решений. При необходимости дать несколько альтернативных вариантов. Сложность этого этапа обусловлена необходимостью значительной детализации схемы, т.е. в этой схеме должны быть показаны все каскады, входящие н устройство, все регулировки и связи между ними. Должно быть проведено обоснование технических параметров каждого элемента функциональной схемы и даны рекомендации по выбору принципиальной схемы. Работу схемы необходимо иллюстрировать временными диаграммами в различных ее точках и качественными ее характеристиками. Принципиальную схему устройства приводить и делать электрические расчеты не требуется. Однако совершенно необходимо провести инженерный оценочный расчет по согласованию входных и выходных цепей элементов функциональной схемы.

При выполнении курсового проекта необходимо иметь в виду, что основное его содержание состоит в разработке и обосновании функциональных схем, обеспечивающих исходные тактические требования по использованию РЛС при УВД.

Конструктивное оформление разрабатываемой РЛС должно отвечать на вопросы, в какой степени разработанная аппаратура может быть реализована и в каком виде (габариты) она может быть выполнена. Особое внимание следует уделить требованиям к схеме размещения аппаратуры на местности. Вопросы размещения необходимо рассматривать с учетом удобства технического обслуживания и эксплуатации.

Список литературы, необходимой для выполнения курсового проекта, приведен в первой части настоящих учебно-методических рекомендаций.

Введение содержит краткую технико-экономическую характеристику выбранного направления, оценку решаемой в работе задачи с точки зрения перспектив развития радиолокационного оборудования. Из содержания введения должна вытекать необходимость решения именно данной задачи.

Первый раздел содержит: расчет технических характеристик РЛС по заданным тактическим характеристикам. Недостающие тактические характеристики РЛС выбираются и обосновываются в соответствии с назначением радиолокатора (таблица 1).

При расчете технических характеристик следует по возможности учитывать влияние всех факторов на ту или иную величину, не упуская из вида удовлетворение заданным тактическим требованиям.

При выборе длины волны необходимо учитывать влияние таких факторов, как:

- уровень потерь электромагнитной энергии при распространении;

- допустимые размеры антенны при данной ширине диаграммы направленности;

- обеспечение требуемой формы импульса;

- освоенность промышленностью данного диапазона частот.

При расчете длительности импульса обязательно учитывать влияние индикатора и исходить из требуемой разрешающей способности по дальности и угловым координатам. Реальная разрешающая способность может быть выражена через потенциальную способность радиолокатора и разрешающую способность индикатора. Скорость обзора по угловой координате должна рассчитываться с учетом ширины диаграммы направленности, полученной частоты повторения импульсов, требуемых для улучшения индикации с учетом времени послесвечения экрана индикатора.

В этом же разделе синтезируется структурная и функциональная схемы разрабатываемого радиолокатора, приводится описание принципа действия РЛС и взаимосвязь с другими устройствами оборудования системы УВД.

Второй раздел посвящается разработке функциональной схемы радиолокатора, а также функциональной и электрической схемы заданного в проекте устройства (таблица 1 или 2) РЛС.

Приведем алгоритм расчета тактико-технических характеристик радиолокационной станции.

5.2 Выбор и расчет тактических и технических характеристик первичного радиолокатора

Одним из основных разделов курсовой работы является раздел, посвящённый расчёту и обоснованию тактико-технических характеристик разрабатываемой радиолокационной системы.

Расчёт этих характеристик начинается с определения тактических параметров и определения факторов, принципиально ограничивающих их величину. Основным из них является назначение радиолокационной системы и место её установки. Эта характеристика во многом определяет все остальные. В курсовой работе вместе с назначением системы указывается её дальность действия, являющаяся в некоторых случаях избыточной информацией, так как определяется назначением системы. Следует иметь в виду, что дальность задается или определяется как характеристика статистическая, имеющая определённую вероятность правильного обнаружения Рпо и ложной тревоги Рлт. Обычно Рпо в системах ГА задаётся равной 0,9, а вероятность Рлт рассчитывается, исходя из возникновения ложной тревоги за определенное количество обзоров пространства.

Следует заметить, что содержание задания на курсовую работу составлено таким образом, чтобы дать возможность гибкого выбора некоторых характеристик РЛС с обязательным их обоснованием и расчетом. Так, например, установка бортовой метеонавигационной РЛС в носовой части самолёта определенного типа ограничивает максимальные размеры антенной системы, что, в свою очередь, сказывается на возможности реализации разрешающей способности РЛС по угловым координатам, на величину эффективной поверхности рассеяния цели, которой может быть, в зависимости от режима работы станции, поверхность земли или объём метеообразования. Эта же причина может вызвать необходимость использования более короткой длины волны, по сравнению с оптимальной длиной волны для минимизации мощности передающего устройства.

Зона обзора РЛС также определяется назначением станции. Для бортовой метеонавигационной станции (МНРЛС) зона обзора определяется маневренными возможностями самолета так, чтобы от времени поступления информации об опасных метеообразованиях до момента завершения маневра было достаточное время для его совершения. Для большинства МНРЛС, установленных в носовой части самолета, сектор азимутального обзора не превышает 100°. Для наземных обзорных РЛС аэропортов, как правило, используется круговой обзор пространства.

Количество воспроизводимых РЛС координат и их точность определяется также назначением станции и должны быть обоснованы при проектировании, причем возможность реализации точностных характеристик должна быть увязана с энергетическим потенциалом станции, оценка которого может быть осуществлена в процессе расчета технических характеристик. При определении тактических характеристик метеонавигационной РЛС в основу обоснования разрешающей способности следует заложить качество воспроизводимого изображения. Хорошим естественным ориентиром для навигации являются большие реки, поэтому разрешающей способностью можно задаться, исходя из необходимости раздельного наблюдения берегов рек либо каких-то других ориентиров. Выбор разрешающей способности наземной РЛС определяется минимально допустимым расстоянием между самолетами, которое определяется в соответствии с нормами летной годности. При определении разрешающей способности необходимо учитывать параметры индикаторного устройства в соответствии с требуемой разрешающей способностью и возможностью размещения индикатора в месте его установки.

Тактические характеристики представляют совокупность параметров, определяющих возможности использования РЛС с точки зрения потребителя. К тактическим характеристикам относят:

1. Назначение, место установки и условия работы РЛС.

2. Дальность действия (обнаружения) по объектам с определенной SЦ при заданной вероятности правильного обнаружения D=PП.О и ложной тревоги F=PЛ.Т.

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

4. Тип оконечного устройства.

5. Число измеряемых координат.

6. Разрешающую способность по воспроизводимым и измеряемым координатам.

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

8. Время обзора заданной зоны, периодичность обновления информации.

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