Исследование влияния рельефа местности на выходные характеристики курсового радиомаяка системы инструментальной посадки самолётов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.14, кандидат наук Зотов, Андрей Васильевич

• Зотов, Андрей Васильевич
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Зотов, Андрей Васильевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОВЕДЕНИЯ СИГНАЛОВ УЗКОГО И ШИРОКОГО КАНАЛОВ В ЗОНЕ ДЕЙСТВИЯ КУРСОВОГО РАДИОМАЯКА

1.1 Введение

1.2 Постановка задачи нахождения зависимости разности глубины модуляции при различных соотношениях амплитуд и фаз сигналов широкого и узкого каналов

1.3 Метод решения задачи нахождения величины РГМ

1.4 Решение задачи нахождения величины РГМ

1.5 Точные соотношения для вычисления величины РГМ

1.6 Приближённые соотношения для вычисления величины РГМ

1.7 Анализ результатов в частных случаях решения задачи

1.8 Анализ результатов в общем случае решения задачи

1.9 Выводы

ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ С ПОПЕРЕЧНЫМ НАКЛОНОМ НА ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ АНТЕННЫ КУРСОВОГО РАДИОМАЯКА

2.1 Введение

2.2 Постановка задачи влияния поперечного наклона местности на диаграммы направленности антенны КРМ

2.3 Определение координат зеркальных источников

2.4 Амплитудные и фазовые диаграммы направленности антенны КРМ

2.5 Диаграммы направленности антенны КРМ при наличии поперечного наклона подстилающей поверхности

2.5.1 Амплитудные диаграммы направленности антенны для сигнала НБЧ УК

2.5.2 Фазовые диаграммы направленности антенны для сигнала НБЧ УК

2.5.3 Пример антенной решетки с двумя излучающими элементами

2.5.4 Амплитудные диаграммы направленности антенны для сигнала БЧ УК

2.5.5 Фазовые диаграммы направленности антенны для сигнала БЧ УК

2.5.6 Амплитудные диаграммы направленности антенны для сигнала НБЧ ШК

2.5.7 Фазовые диаграммы направленности антенны для сигнала НБЧ ШК

2.5.8 Амплитудные диаграммы направленности антенны для сигнала БЧ ШК

2.5.9 Фазовые диаграммы направленности антенны для сигнала БЧ ШК

2.6 Выводы

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ПОПЕРЕЧНОГО НАКЛОНА МЕСТНОСТИ НА ПОВЕДЕНИЕ ЛИНИИ КУРСА КУРСОВОГО РАДИОМАЯКА

3.1 Введение

3.2 Постановка задачи влияния поперечного наклона местности на параметры КРМ

3.3 Метод решения задачи

3.4 Решение задачи

3.5 Точные значения для вычисления величины РГМ

3.6 Зона действия курсового радиомаяка

3.6.1 Зависимость разности фазы сигнала НБЧ УК и фазы сигнала БЧ УК от азимутального угла при фиксированном меридиональном угле

3.6.2 Зависимость разности фазы сигнала НБЧ ШК и фазы сигнала БЧ ШК от азимутального угла при фиксированном меридиональном угле

3.6.3 Зависимость РГМ от азимутального угла при совместной работе узкого и широкого канала КРМ

3.7 Зависимость смещения линии курса от угла места при разных величинах угла наклона подстилающей поверхности

3.8 Анализ результатов

3.9 Выводы

ГЛАВА 4. ДИФРАКЦИЯ ВОЛН НА КЛИНООБРАЗНОЙ АЭРОДРОМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

4.1 Введение

4.2 Постановка задачи

4.3 Коротковолновое асимптотическое разложение строгого решения задачи дифракции сферической волны на клине с идеально проводящими гранями

4.3.1 Структура электромагнитного поля в клиновидной области

4.3.2 Преобразование интеграла Макдональда

4.3.3 Экспериментальные исследования на макете клина

4.3.4 Численное моделирование структуры поля дифракции волн на клине с конечными размерами

4.3.5 Анализ результатов

4.3.6 Нормированная напряженность электрического поля в зоне действия

курсового радиомаяка

4.4 Выводы

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК КУРСОВОГО РАДИОМАЯКА

5.1 Введение

5.2 Постановка задачи экспериментальных исследований

5.3 Процедуры измерений

5.3.1 Процедуры наземных измерений

5.3.2 Процедуры летных измерений

5.3.3 Процедуры обработки результатов измерений

5.4 Результаты исследований характеристик курсового радиомаяка

5.4.1 Наземные исследования пространственных и точностных характеристик курсового радиомаяка

5.4.2 Летные исследования пространственных и точностных характеристик курсового радиомаяка

5.5 Анализ результатов наземных и летных исследований КРМ

5.6 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ИЛЛЮСТРАТИВНОГО МАТЕРИАЛА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование влияния рельефа местности на выходные характеристики курсового радиомаяка системы инструментальной посадки самолётов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

Заход самолётов на посадку является одним из наиболее сложных этапов полёта. Основным средством обеспечения инструментального захода самолётов гражданской авиации на посадку и посадки являются радиомаячные системы (РМС) посадки метрового диапазона длин волн формата ILS (Instrument Landing System).

Проблема посадки самолётов в условиях ограниченной видимости взлетно-посадочной полосы (ВПП) возникла уже вскоре после первого полета братьев Райт в 1903 г. C изобретением в 1905 г. А.С. Поповым радио появились технические предложения по использованию электромагнитных волн для решения проблемы задания в пространстве так называемой радиотехнической траектории захода самолёта на посадку. Таким образом, радиотехнические системы посадки (СП) имеют почти вековую историю развития. История развития СП в США описана в [1, 6, 7, 11, 12]. Основные вехи развития СП в нашей стране освещены в [2]. Радиомаячная СП [63, 65] включает в себя (рис. 1) курсовой радиомаяк (КРМ), глиссадный радиомаяк (ГРМ) и бортовую аппаратуру (БА) (на рис. 1 не показана).

Рисунок 1 - Схема размещения радиомаячной системы посадки формата ILS на аэродроме [32]

Курсовой радиомаяк (КРМ) установлен на продолжении оси взлетно-посадочной полосы, на стороне, противоположной стороне захода самолёта на посадку (на расстоянии от 400 до 1150 м от торца ВПП). Антенна КРМ излучает в окружающее пространство электромагнитные волны в диапазоне частот от 108 до 111,975 МГц [3, 60], модулированные по амплитуде сигналами тональных частот 90 и 150 Гц. В идеальном случае поверхность, на которой разность глубин модуляции (РГМ) сигналами равна нулю, представляет собой вертикальную плоскость, проходящую через ось ВПП (поверхность курса рис. 2). Справа от поверхности курса (по направлению захода самолета) преобладает сигнал с глубиной модуляции несущей тональной частотой 150 Гц, а слева сигнал с глубиной модуляции несущей тональной частотой 90 Гц.

При удалении от поверхности курса РГМ возрастает. Таким образом, по величине РГМ можно судить о величине отклонения от линии курса, а по тому, глубина модуляции какой частоты (90 или 150 Гц) является преобладающей, о стороне отклонения.

Рисунок 2 - Формирование глиссады инструментальной системой посадки

Глиссадный радиомаяк (ГРМ) установлен на расстоянии примерно 300 м от торца ВПП со стороны захода самолёта на посадку и смещен от оси ВПП на некоторое расстояние. Антенна ГРМ излучает в окружающее пространство электромагнитные волны в диапазоне частот от 328,6 до 335,4 МГц [3, 60], модулированные сигналами с частотами 90 и 150 Гц (на рис. 2).

Поверхность, на которой разность глубин модуляции радиочастотных сигналов тональными сигналами 90 и 150 Гц равна нулю, представляет собой

конус, вершина которого находится в основании антенн. Ось конуса вертикальна, а образующая наклонена на заданный угол относительно поверхности Земли (поверхность глиссады рис. 2). Выше поверхности глиссады преобладает сигнал с глубиной модуляции несущей тональной частотой 90 Гц, а ниже с глубиной модуляции несущей тональной частотой 150 Гц.

Пересечение указанных поверхностей задает в пространстве линию для захода самолёта на посадку (рис. 2), называемую глиссадой (или радиотехнической траекторией). Бортовая аппаратура индицирует отклонения самолёта от глиссады, ее показания используются для принятия решения пилотом или автопилотом о корректировке траектории полета самолёта.

Принцип работы глиссадного и курсового радиомаяков предполагает, что местность перед радиомаяками представляет собой горизонтальную плоскость. Тогда каждая из антенн создаёт поле, которое можно представить в виде суммы поля самой антенны и поля её зеркального отображения. В этом случае траектория захода на посадку представляет собой идеальный луч.

Реальная ситуация на аэродромах такова, что вместо идеального луча наблюдается некая кривая линия, поведение которой обусловлено влиянием неровностей земной поверхности. По мере развития летательных аппаратов и расширения использования радиомаячных систем инструментальной посадки ужесточаются требования, предъявляемые к траектории захода самолётов на посадку. Эти требования изложены в отечественных стандартах [57] и нормах международной организации гражданской авиации ИКАО [3].

Достижение высоких точностных характеристик систем посадки затруднено на аэродромах со сложным рельефом местности. Аэродромами со сложным рельефом местности в настоящей диссертационной работе названы аэродромы, на которых подготовка площадки в соответствии с типовым проектом требует

-5

перемещения большого объёма грунта (более 10 000 м ). Как показывает опыт, стоимость работ по инженерной подготовке местности для размещения курсо-глиссадных радиомаяков на некоторых аэродромах оказывается соизмеримой со

стоимостью аппаратуры радиомаяков, а в некоторых случаях на один-два порядка выше.

Размещение маяков на аэродроме без предварительного расчёта его характеристик часто приводит к неоправданным расходам. Затраты на планировку площадки перед радиомаяком, монтажные работы и лётные испытания оказываются неоправданными в тех случаях, когда на данном аэродроме из-за влияния складок местности обеспечить требуемые параметры траектории не представляется возможным. В связи с этим целесообразно, моделирование характеристик радиомаяков, которое должно служить целям снижения объёма дорогостоящих земляных работ по инженерной подготовке площадок перед антеннами (путём оптимизации формы рельефа площадки).

Как известно, Земная поверхность в естественном состоянии обычно имеет неровности: хребты, холмы, сопки, лощины, седловины, котловины. Для аэродромов стремятся выбрать участки с достаточно ровной поверхностью (во избежание больших объёмов земляных работ при строительстве). Чтобы обеспечить высокое качество строительства и приёмки работ, поверхности элементов проектируют в виде ряда соприкасающихся плоскостей. По проекту лётное поле, по существу, представляет собой многогранник [54, 78, 79]. Расстояние между курсовым радиомаяком и торцом ВПП должно обеспечивать безопасность посадки самолётов (от 400 до 1050 м). В том случае, когда курсовой радиомаяк расположен на расстоянии 400 м, перед ВПП оказывается спланированная поверхность концевой полосы безопасности. Однако, когда по тем или иным соображениям курсовой радиомаяк необходимо разместить на большем расстоянии, то перед курсовым радиомаяком оказывается Земная поверхность в естественном состоянии, с неровностями и наклонами местности, которые могут не удовлетворять требованиям нормативных документов [30, 31, 69-71]. Ниже рассмотрим эти вопросы более подробно на примере конкретного аэродрома и возникающие при этом проблемы по выбору места размещения курсового радиомаяка и инженерной подготовке местности.

Рассматриваемый аэродром расположен на границе Урала и Сибири. Взлетно-посадочная полоса и концевые полосы безопасности расположены на плато, которое в направлении продолжения осевой линии в восточном направлении ВПП продолжается нисходящим наклоном местности в сторону тектонического разлома Земной поверхности. В западном направлении концевая полоса безопасности продолжается нисходящим наклоном земной поверхности в естественном состоянии. Земная поверхность в западном направлении представляет собой лощину (рис. 3), линейно вытянутую с севера на юг с эрозионным понижением на склоне глубиной 4,5 м и длиной до 1,5 км.

Лощина образовалась в результате размывающей работы временных водотоков (ливневый и талый водный сток). В южной части лощины расположено небольшое озерцо, наполняемое талыми и ливневыми водами, из которого вытекает ручей. В поперечном сечении лощина имеет форму корыта с заболоченным дном и мягко очерченными задернованными и поросшими кустарниками склонами без явно выраженных бровок.

Профиль местности вдоль оси ВПП представлен на рис. 32 (стр. 106). При выборе места для размещения курсового радиомаяка принимались во внимание следующие два обстоятельства. Во-первых, зона действия курсового радиомаяка в вертикальной плоскости должна включать в себя пространство, ограниченное следующей замкнутой ломаной линией: снизу ограничиваться прямой, проходящей через центр антенной системы и точку над началом ВПП на высоте 6 м и далее прямой, идущей от этой точки под углом 0,8° к горизонту. Сверху -ограничиваться прямой, проходящей через центр антенной системы под углом 7° к горизонту. На дальности 46,3 км от центра антенной системы - вертикальной прямой [3]. Нормативные документы [3, 31] рекомендуют устанавливать курсовой радиомаяк таким образом, чтобы обеспечивалась прямая видимость между электрическим центром антенны и опорной точкой (точкой на высоте 15 м над началом ВПП).

Анализ показывает, что местность, предназначенная для установки курсового

Рисунок 3 - Местность перед антенной курсового радиомаяка

радиомаяка в большинстве случаев имеет величины углов наклона местности, превышающие требования нормативных документов, а также имеет другие отклонения от норм. Размещение курсового радиомаяка на данном аэродроме непосредственно за концевой полосой безопасности потребовало бы установить антенну на большой высоте. При этом курсовой радиомаяк оказался бы лётным препятствием.

Во-вторых, размещение курсового радиомаяка в пределах дна лощины затруднено тем, что в весенний период лощина заполняется талой водой. В результате потребовалось бы выполнить большой объём земляных работ и инженерных работ по недопущению залива водой площадки перед курсовым радиомаяком в пределах первой зоны Френеля (30 х 50 м) и строительству дороги для подъезда к КРМ.

На данном аэродроме представляется целесообразным разместить КРМ на короткой плоской площадке, в которую переходит западный склон лощины. Однако при этом возникает проблема инженерной подготовки местности, обусловленная существенными отличиями формы площадки перед антенной КРМ от требований нормативных документов к местности перед КРМ. Во-первых, на площадках перед курсовым маяком величина поперечного угла наклона площадки, равная 1,6°, превышает допустимую величину 0,57° (уклоны 0,01 [31, 57]). Величина продольного угла наклона площадки, равная 0,74°, превышает допустимую величину 0,57° (уклоны 0,01 [31, 57]). Более, того продольный наклон местности в пределах площадки меняет свой знак, что не допустимо по установленным нормам. Инженерная подготовка площадки с целью удовлетворения требований нормативных документов к ней требует выполнения большого объёма работ по перемещению грунта.

В то же время в литературе нет обоснования для упомянутых требований к местности перед курсовым радиомаяком. Детального анализа формирования зоны действия и влияния подстилающей поверхности в литературе не приведено. В связи с этим представляется актуальным выполнить теоретические и экспериментальные исследования влияния рельефа местности и, в частности, её

поперечного по отношению к продолжению оси ВПП наклона местности и клинообразной формы. Поперечный наклон местности и клинообразная форма площадки перед КРМ характерны для аэродромов в предгорной местности, балочно-овражистой местности и другой местности со складчатой поверхностью.

Работы по влиянию рельефа местности и местных предметов на характеристики инструментальной системы посадки развивались несколькими научными коллективами: под руководством G. Chin [10], Н.И. Войтовича [42-44], A. Thain и других ученых.

Влиянию неровностей микрорельефа на характеристики курсо-глиссадных радиомаяков посвящены работы Жданова Б.В.

Среди многочисленных работ, посвященных дифракции волн на клине важное место занимают работы Н.М. Macdonald [39-40], A. Sommerfeld [41], Н.И. Войтович [42], А.Ф. Крячко [92].

Степень разработанности темы исследования

Проведённый анализ ситуации на конкретном аэродроме и нормативных требований показал жесткость требований к местности [31, п. 4, 54,57 п. 3.5, 69-71, 78, 79] перед антеннами курсового радиомаяка (требования инструкций по размещению радиомаяков на местности выше требований аэродромных норм к лётному полю).

Двухчастотные радиомаяки используются за рубежом и в нашей стране давно [61]. Однако детального анализа формирования их зоны действия и влияния подстилающей поверхности в литературе не приведено. В то же время в литературе нет обоснования для упомянутых требований к местности перед курсовым радиомаяком [31, 72, 73]. Настоящая работа преследует цель устранить указанный пробел. В связи с этим представляется актуальным:

— выполнить теоретические и экспериментальные исследования по влиянию поперечного наклона местности на характеристики КРМ;

— выполнить теоретические и экспериментальные исследования влияния клинообразной формы площадки на пространственные характеристики курсового радиомаяка.

Объектом исследования является радиомаячная система инструментальной посадки самолётов метрового диапазона длин волн.

Предметом исследования являются пространственные и точностные характеристики опытного образца курсового радиомаяка на аэродроме в предгорной местности.

Цели и задачи исследования

Основной целью работы является исследование влияния рельефа местности на выходные характеристики курсового радиомаяка системы инструментальной посадки самолётов формата ILS метрового диапазона длин волн.

Основные задачи для достижения поставленной цели сформулированы на основе анализа ситуации по размещению курсового радиомаяка на аэродроме в предгорной местности, представленном во введении.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

— исследовать взаимное влияние сигналов узкого и широкого каналов на формирование навигационного параметра курсового радиомаяка ILS;

— исследовать влияние поперечного наклона земной поверхности перед антенной системой курсового радиомаяка на её диаграммы направленности;

— изучить влияние угла поперечного наклона местности на поведение навигационного параметра курсового радиомаяка системы инструментальной посадки;

— выполнить исследования структуры электромагнитного поля дифракции волн на клинообразной аэродромной поверхности и провести сравнение данных летных измерений и результатов моделирования структуры электромагнитного поля;

— получить результаты экспериментальных исследований курсового радиомаяка путем натурных наземных и летных измерений, а также сравнить экспериментальные и расчетные характеристики опытного образца системы инструментальной посадки самолётов.

Методология и методы исследования

При решении общей задачи исследования взаимного влияния сигналов узкого и широкого каналов, а также изучения влияния угла поперечного наклона местности на формирование и поведение навигационного параметра курсового радиомаяка ILS использованы известные методы анализа прохождения модулированных радиосигналов через радиотехнические линейные и нелинейные цепи бортовой аппаратуры приёма и обработки сигналов. Среди этих методов использованы методы, основанные на спектральном представлении сигналов и анализе воздействия узкополосных радиосигналов на нелинейные элементы, объединенные с частотно-избирательными звеньями. При исследовании полученных выражений применялись методы математического анализа и численного моделирования на ЭВМ.

При решении задач исследования влияние поперечного наклона земной поверхности перед антенной системой курсового радиомаяка на её диаграммы направленности и структуры электромагнитного поля дифракции волн, полученных при отражении от клинообразной аэродромной поверхности, использованы методы теории дифракции и распространения радиоволн в условиях присутствия в поле излучения антенных систем поверхности земли. Среди них методы зеркальных изображений, стационарной фазы, принцип Гюйгенса-Френеля, использование формул Кирхгофа и Фраунгофера, асимптотические методы вычисления интегралов, удобные для расчета структуры поля на ЭВМ.

В работе применены методы математического анализа, теории вероятностей, численного моделирования на ЭВМ, методы наземных исследований с помощью мобильной лаборатории и лётных исследований с помощью воздушных судов -лабораторий и учебных самолётов.

При проведении экспериментальных исследований использовались методы лабораторного и натурного эксперимента, полунатурного моделирования, методы аналоговой и цифровой обработки сигналов с привлечением компьютерной

обработки сигналов. При обработке результатов экспериментов применялись также методы теории вероятностей и математической статистики.

Положения и результаты, выносимые на защиту

1. Решение задачи нахождения информационного параметра двухчастотного КРМ - разности глубин модуляции. Данное решение учитывает взаимное влияние сигналов узкого и широкого каналов КРМ, в том числе, с учётом отражения радиоволн от местности перед антенной КРМ с поперечным относительно продолжения оси ВПП наклоном.

1.1 В зоне действия КРМ сигналы узкого и широкого каналов меняются ролями в отношении «слабый» (меньший по амплитуде) и «сильный» (больший по амплитуде). Иными словами, сигнал широкого канала подавляется сигналом узкого канала в окрестности линии курса, сигнал узкого канала подавляется сигналом широкого канала в зоне наведения радиомаяка. При этом в узкой угловой рабочей зоне в окрестности направления вдоль оси ВПП сильным сигналом является сигнал узкого канала, слабым - сигнал широкого канала. За пределами узкой угловой зоны сильным сигналом является сигнал широкого канала, слабым - сигнал узкого канала. В переходной зоне сигналы узкого и широкого каналов равноценны, при этом обеспечивается плавный ход функции разности глубины модуляции при переходе из одной зоны в другую. В результате такого поведения сигналов в зоне действия КРМ устраняется влияние сигналов широкого канала, отражённых от местных предметов, на точностные характеристики КРМ, при этом самолёт обеспечивается информацией о его местоположении во всей (широкой) зоне действия КРМ.

2. Закономерности в поведении амплитудных и фазовых диаграмм направленности антенны для сигналов: «несущая плюс боковые» и «боковые частоты» узкого канала, «несущая плюс боковые» и «боковые частоты» широкого канала КРМ, установленного на местности с поперечным наклоном.

2.1 При наличии поперечного по отношению к оси ВПП наклона подстилающей поверхности излучающая система курсового радиомаяка не имеет фазового центра. Боковые лепестки ДН антенной системы в стороне понижения

местности увеличиваются по уровню, а в стороне повышения местности, наоборот, уменьшаются по сравнению с боковыми лепестками ДН антенны, расположенной над горизонтальной плоскостью.

При этом фазовые ДН антенны курсового радиомаяка имеют вид монотонно изменяющихся функций, тогда как в случае работы антенны над горизонтальной плоскостью, фазовые ДН имеют ступенчатый вид: при переходе из одного лепестка амплитудной ДН в другой фаза изменяется скачком на 180°.

3. Поперечный наклон местности приводит к смещению линии курса относительно оси ВПП. Допустимую величину угла поперечного по отношению к продолжению оси ВПП наклона местности перед антенной курсового радиомаяка можно увеличить до 2°. При этом глиссада представляет собой практически прямую линию, составляющую с осью ВПП угол, величиной менее шести угловых минут, и линейное смещение курса на пороге ВПП составляет величину не более 0,5 м.

4. Если площадка перед антенной системой КРМ имеет клинообразный вид поверхности, то напряжённость поля в дальней зоне, может увеличиваться в несколько раз по сравнению с напряжённостью поля, которая имела бы место при размещении источника над горизонтальной поверхностью.

4.1 Равномерные относительно угловых координат источника излучения и точки наблюдения коротковолновые (источник расположен вдали от ребра клина) асимптотические разложения строгого решения задачи дифракции сферической волны на клине с идеально проводящими гранями. Процедуры расчёта напряженности электромагнитного поля КРМ применительно к клинообразной форме местности перед антенной курсового радиомаяка.

5. Результаты наземных и лётных исследований параметров курсового радиомаяка, установленного на аэродроме в предгорной местности со сложным рельефом и сложными гидрогеологическими условиями, показали соответствие характеристик курсового радиомаяка III категории ИКАО.

5.1 Критическое влияние поперечного наклона местности перед антенным полем КРМ на требования к величине искривлений разности глубин модуляции и возможности получения характеристик по III категории норм ИКАО отсутствует.

Достоверность защищаемых положений и результатов обеспечивается качественным и количественным соответствием теоретических выводов данным, полученным экспериментально, корректностью упрощающих предположений, применяемых при построении математических моделей, использованием поверенной измерительной аппаратуры и подтверждается успешным практическим использованием в реализованных устройствах и системах.

Дополнительно достоверность основных результатов работы аргументируется их апробацией на конференциях и симпозиумах, а также публикациями в рецензируемых журналах.

Новизна защищаемых положений и результатов диссертации

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Найдены строгие и приближённые соотношения в виде квадратур для вычисления навигационного параметра — разности глубин модуляции двухчастотного радиомаяка КРМ (ГРМ). Полученные соотношения обобщают известные соотношения для линейного детектирования гармонического сигнала в присутствии помехи на случай, когда на вход линейного детектора одновременно поступает «сильный» сигнал, модулированный по амплитуде двумя низкочастотными тонами, и «слабый» сигнал с точно такой же модуляцией.

2. Установлено влияние величины угла поперечного наклона местности относительно направления продолжения оси ВПП на формирование ДН антенной системы КРМ.

3. Установлены закономерности формирования глиссады в зависимости от величины угла поперечного наклона местности относительно направления продолжения оси ВПП.

4. Разработана обобщённая математическая модель формирования сигналов курсового канала системы посадки самолётов формата ILS, учитывающая дифракцию и двукратное отражение радиоволн на трассе «передающая антенна -

точка наблюдения». Найдены коротковолновые асимптотические разложения строгого решения задачи дифракции сферической волны на идеально проводящем клине с углом раствора, близким к 180°. Решение получено в виде суммы четырёх полутеневых волн, описываемых интегралами Макдональда. При этом приближённое решение впервые учитывает все полюса подынтегральной функции вблизи точек перевала.

5. Получены результаты экспериментальных исследований инструментальной системы посадки самолётов, подтверждающие правильность расчетов и позволяющие снизить требования к местности для размещения курсового радиомаяка.

Теоретическая значимость работы состоит в том, что в ней в рамках единого методологического подхода к решению задачи исследования взаимного влияния сигналов узкого и широкого каналов на формирование навигационного параметра курсового радиомаяка ILS уточнена теория функционирования системы посадки. Данная теория обеспечивает возможность более полно учитывать различные параметры и характеристики условий формирования поля, излучаемого антенными системами системы посадки, а также факторов, вызванных влиянием поверхности земли, прилегающей к антенным системам, на выходные навигационные параметры.

Результаты диссертационных исследований, посвящённых изучению влияния угла поперечного наклона земной поверхности перед курсовым радиомаяком на диаграмму направленности антенны курсового радиомаяка ILS, а также на поведение навигационного параметра курсового радиомаяка ILS, являются оригинальными, развивают и дополняют теорию систем радионавигации самолётов.

Практическая значимость и прикладная ценность работы заключается в следующем:

1. Результаты представленных в диссертации исследований позволили решить проблему размещения антенной системы КРМ на конкретном аэродроме в предгорной местности со сложным рельефом и сложными гидрогеологическими

условиями. Антенна КРМ размещена на незатопляемом участке с естественными углами наклона местности без дополнительной планировки, которая была необходима для удовлетворения требованиям инструкции по размещению существующих курсовых радиомаяков.

Полученные в работе результаты являются основой для уточнения требований к площадкам для размещения курсовых радиомаяков. Данное уточнение требований позволяет более рационально планировать земляные работы для подготовки площадок и, тем самым, удешевить и ускорить как реконструкцию существующих, так и строительство новых аэродромов.

2. Разработаны процедуры выполнения наземных измерений диаграмм направленности антенн и выходных характеристик КРМ с помощью передвижной лаборатории на базе автомобиля, включающей в себя аппаратуру для приёма и анализа сигналов системы инструментальной посадки, аппаратуру для точного определения координат лаборатории относительно центра антенны курсового радиомаяка по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) и локальной контрольно-корректирующей станции (ЛККС).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Зотов, Андрей Васильевич, 2017 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Watts, C.B., Jr. Instrument Landing Scrapbook / C.B., Jr. Watts. - Trafford Publishing, 2005. - 392 p.

2. НИИ-33 / ВНИИРА. История становления и развития Всесоюзного НИИ радиоаппаратуры. - СПб., 2007. - 291 с.

3. Приложение 10 к Конвенции о международной гражданской авиации. Авиационная электросвязь. Том 1. Радионавигационные средства. ИКАО, Монреаль (Канада), 2006. - 616 c.

4. US patent № 3,409,890. Landing System for Aircraft / R.W. Redlich.

5. US patent № 3,711,857. Capture effect system / William C. Cummings.

6. Kramar, E., "The Present State in the Art of Blind Landing of Airplanes Using Ultra-Short Waves in Europe," in Proceedings of the Institute of Radio Engineers, vol. 23, no. 10, pp. 1171-1182, Oct. 1935.

7. Jackson, W.E., "Status of Instrument Landing Systems," in Proceedings of the Institute of Radio Engineers, vol. 26, no. 6, pp. 681-699, June 1938.

8. Jolliffe, S.A.W., Blakemore, T.R., Gough, M.W., Potts, J.K., "The character of the received I.L.S. signal and its relation to monitoring," in Radio and Electronic Engineer, vol. 32, no. 5, pp. 293-311, November 1966.

9. Shih S.L., "ILS Localizer Multipath Analysis," in IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. AES-7, no. 1, pp. 54-60, Jan. 1971.

10. Chin G., Jordan L., Kahn D., Morin S., "Instrument Landing System Performance Prediction," Microwave Symposium, 1975 IEEE-MTT-S International, Palo Alton, CA, 1975, pp. 346-348.

11. Roepcke F., "ILS-past and present," in IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, vol. 5, no. 5, pp. 9-11, May 1990.

12. McFarland R.H., "ILS-a safe bet for your future landings," in IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, vol. 5, no. 5, pp. 12-15, May 1990.

13. Odunaiya S., Quinet D., "Calculations and analysis of signal processing by various navigation receivers architectures," Digital Avionics Systems Conference, 2004. DASC 04. The 23rd, 2004, pp. 1.D.1-11-13 Vol.1.

14. Quinet D., Odunaiya S., "Localizer receiver proximity and capture," 2007 IEEE/AIAA 26th Digital Avionics Systems Conference, Dallas, TX, 2007, pp. 4.C.2-1-4.C.2-8.

15. Lopez A.R., "Application of wedge diffraction theory to estimating power density at airport humped runways," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 35, no. 6, pp. 708-714, Jun 1987.

16. Lopez A.R., "Estimating power density above runways with complex centerline profiles (microwave landing system)," Antennas and Propagation Society International Symposium, 1989. AP-S. Digest, San Jose, CA, USA, 1989, pp. 834-837 vol.2.

17. Lopez A.R., "Cellular telecommunications: estimating shadowing effects using wedge diffraction," in IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 40, no. 1, pp. 5358, Feb 1998.

18. Scherzinger B.M., Feit C.M., "The design, simulation and implementation of an accurate positioning system for automatic flight inspection," Position Location and Navigation Symposium, 1990. Record. The 1990's - A Decade of Excellence in the Navigation Sciences. IEEE PLANS '90., IEEE, Las Vegas, NV, 1990, pp. 444-451.

19. Eskelinen P., "A computerized flight inspection system," in IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, vol. 7, no. 3, pp. 5-11, March 1992.

20. Feit C.M., Bates M.R., "Accurate positioning in an inertial-based automatic flight inspection system using differential global navigation satellite systems," Position Location and Navigation Symposium, 1994., IEEE, Las Vegas, NV, 1994, pp. 107-112.

21. Kim E., Walter T., Powell J.D., "Unaugmented GPS-Based Flight Inspection System," in IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 46, no. 2, pp. 717-724, April 2010.

22. Novak A., Pitor J., "Flight inspection of instrument landing system," Integrated and Sustainable Transportation System (FISTS), 2011 IEEE Forum on, Vienna, 2011, pp. 329-332.

23. IEEE Standard Test Procedures for Antennas. ANSI/IEEE standard 149-1979, rev. 2008, 1979.

24. IEEE Recommended Practice for Near-Field Antenna Measurements. IEEE standard 1720-2012, 2012.

25. Maintenance of instrument landing system (ILS) facilities. Order JO 6750.49A, U.S. Federal Aviation Administration. Dept. of Transportation. 1999.

26. Assessment of ILS protection areas impact on large aircraft operations. Report V1.3 08.07.2010

27. Баскаков, С.И. Радиотехнические цепи и сигналы / С.И. Баскаков. - М.: Высшая школа. 2005. - 464 с.

28. Градштейн, И.С. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений / И.С. Градштейн, И.М. Рыжик. - М.: Физматгиз, 1963. - 1100 с.

29. Войтович, Н.И. Моделирование работы двухчастотной системы посадки самолётов / Н.И. Войтович, Б.В. Жданов, А.В. Зотов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». - 2013. - Т. 13, № 4. - С. 55-69.

30. ВСН 7-86. Нормы проектирования объектов управления воздушным движением, радионавигации и посадки. - М.: Министерство гражданской авиации, 1987.

31. Радиомаяк курсовой СП-90 (СП-90Н). Инструкция по эксплуатации, техническому обслуживанию и монтажу (ИЦРВ.461512.019ИЭ). - Челябинск: НИИИТ-РТС, 1998. - 91 с.

32. Радиомаяк курсовой СП-90. Техническое описание (ИЦРВ.461512.019ТО). - Челябинск: НИИИТ-РТС, 1998. - 67 с.

33. Зотов, А.В. Диаграммы направленности антенны курсового радиомаяка ILS на поверхности с поперечным уклоном / А.В. Зотов, Б.В. Жданов, Н.И. Войтович // Вестник ЮУРГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». - 2014. - Т. 14, № 4. - С. 5-27.

34. Зотов, А.В. Влияние поперечного уклона местности на информационный параметр курсового радиомаяка ILS / А.В. Зотов, Б.В. Жданов, Н.И. Войтович //

Вестник ЮУРГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». - 2014. - Т. 14, № 4. - С. 71-88.

35. ГОСТ Р 7.0.11-2011 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Диссертация и автореферат диссертации. Структура и правила оформления. — М.: Стандартиформ, 2012. - 16 с.

36. ГОСТ 7.32-2001 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления. — М.: Стандартиформ, 2008. - 20 с.

37. Р 50-77-88 Рекомендации. Единая система конструкторской документации. Правила выполнения диаграмм. — М.: Издательство стандартов, 1989. - 11 с.

38. Sommerfeld, A. Mathematische Theorie der Diffraction. Mathematische Annalen. Leipzig. 1896. Vol. 47. P. 317-374.

39. Macdonald, H.M. Diffraction at a Straight Edge. Proceedings of the London Mathematical Society. - 1915. - Ser. 2 Vol. 14 - P. 103-105.

40. Macdonald, H.M. A class of diffraction problems. Proceedings of the London Mathematical Society. - 1915. - Ser. 2 Vol. 14 - P. 410-427.

41. Sommerfeld, A. Mathematische Theorie der Diffraction / A. Sommerfeld. -Boston. Birkhâuser, 2003. - 164 p.

42. Войтович, Н.И. Электромагнитное поле диполя в клиновидной области / Н.И. Войтович // Вопросы радиоэлектроники. Серия общетехническая. - 1970. -Вып. 14. - С. 67-76.

43. Войтович, Н.И. Дифракция электромагнитных волн в некоторых технических задачах // Труды XXIII Российской школы по проблемам науки и технологий. М. РАН, 2003. C. 538-554.

44. Войтович, Н.И. О соответствии асимптотических решений двумерных и трехмерных задач в антенной технике / Н.И. Войтович, А.Б. Хашимов // Радиотехника и электроника, 2010. Т. 55. - Вып. 12. С. 1471-1476.

45. Тужилин, А.А. Представление электромагнитных полей, порожденных диполями в присутствии идеально проводящей полуплоскости, через интегралы

Макдональда / А.А. Тужилин // Дифференциальные уравнения. - 1967. - Том III, № 11. - С. 1971-1989.

46. Тужилин, А.А. Теория интегралов Макдональда. I. Рекуррентные соотношения. Равномерно сходящиеся ряды / А.А. Тужилин // Дифференциальные уравнения. - 1967. - Том III, № 7. - С. 1195-1212.

47. Тужилин, А.А. Теория интегралов Макдональда. II. Асимптотические разложения / А.А. Тужилин // Дифференциальные уравнения. - 1967. - Том III, № 10. - С. 1751-1765.

48. Тужилин, А.А. Теория интегралов Макдональда. III. Новое представление интегралов Макдональда / А.А. Тужилин // Дифференциальные уравнения. - 1968. - Том IV, № 10. - С. 1892-1900.

49. Тужилин, А.А. Асимптотические разложения некоторого класса интегралов / А.А. Тужилин // Журнал вычислительной математики и математической физики. - 1969. - Том 9, № 5. - С. 1024-1035.

50. Тужилин, А.А. Асимптотические разложения решений задач дифракции волн в угловых и клиновидных областях / А.А. Тужилин // Журнал вычислительной математики и математической физики. - 1970. - Том 10, № 1. - С. 99-113.

51. Прудников, А.П. Интегралы и ряды. Том 2. Специальные функции / А.П. Прудников, Ю.А. Брычков, О.И. Маричев. - Справочник. М.: «Физматлит», 2003. - 664 с.

52. Прудников, А.П. Интегралы и ряды. Том 3. Дополнительные главы / А.П. Прудников, Ю.А. Брычков, О.И. Маричев. - Справочник. М.: «Физматлит», 2003. - 688 с.

53. Руководство по испытаниям радионавигационных средств. Том I. Испытания наземных радионавигационных систем. Doc 8071. ИКАО, Монреаль (Канада), 2000. - 224 c.

54. Приложение 14 к Конвенции о международной гражданской авиации. Авиационная электросвязь. Том 1. Проектирование и эксплуатация аэродромов. ИКАО, Монреаль (Канада), 2009. - 346 c.

55. Приказ Министерства транспорта Российской Федерации от 18 января 2005 г. N 1 (зарегистрирован Минюстом России 10 марта 2005 г., регистрационный N 6383). Об утверждении Федеральных авиационных правил "Летные проверки наземных средств радиотехнического обеспечения полетов, авиационной электросвязи и систем светосигнального оборудования аэродромов гражданской авиации" (с изменениями на 20 апреля 2011 года N 117, регистрационный № 21092).

56. Распоряжение Министерства транспорта Российской Федерации от 24.08.2005 N ИЛ-79-р (ред. N МС-82-р от 29.06.2012) "О введении в действие Методических рекомендаций по летным проверкам наземных средств радиотехнического обеспечения полетов, авиационной электросвязи и систем светосигнального оборудования гражданской авиации" .

57. Приказ Министерства промышленности и торговли РФ от 30 декабря 2009 г. N 1215 "Об утверждении нормативных методических документов, регулирующих функционирование и эксплуатацию аэродромов экспериментальной авиации".

58. Правила аэронавигационного обслуживания. Сокращения и коды ИКАО. Doc 8400. ИКАО, Монреаль (Канада), 2007. - 71 с.

59. Приложение 5 к Конвенции о международной гражданской авиации. Единицы измерения, подлежащие использованию в воздушных и наземных операциях. ИКАО, Монреаль (Канада), 2010. - 60 с.

60. Приложение 10 к Конвенции о международной гражданской авиации. Авиационная электросвязь. Том 5. Использование авиационного радиочастотного спектра. ИКАО, Монреаль (Канада), 2013. - 42 с.

61. Глобальный аэронавигационный план на 2013-2028 гг. Doc 9750-AN/963. Издание четвертое. ИКАО, Монреаль (Канада), 2013. - 128 с.

62. Зотов, А.В. Приближенное решение задачи дифракции волн на клине с идеально проводящими гранями / А.В. Зотов, Н.И. Войтович // Сборник трудов 21-ой международной конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» КрыМиКо 2011, Севастополь: 2011. - С. 521-522.

63. ГОСТ 26121-84 Системы инструментального захода самолётов на посадку радиомаячные. Термины и определения. — М.: Издательство стандартов, 1984. -8 с.

64. ГОСТ 27846-88 Сигналы входные и выходные цифровые приемного бортового устройства радиомаячной системы инструментального захода самолётов на посадку ILS. Общие требования. — М.: Издательство стандартов, 1988. - 7 с.

65. ГОСТ 24375-80 Радиосвязь. Термины и определения. — М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1980. - 37 с.

66. ГОСТ Р 55787-2013 Устройства для радиосвязи, радиовещания и телевидения антенно-фидерные. Термины и определения. — М.: Стандартиформ, 2015. - 19 с.

67. ГОСТ 23282-91 Решетки антенные. Термины и определения. — М.: Издательство стандартов, 1992. - 7 с.

68. Рекомендация МСЭ-R V.574-4. Использование децибела и непера в электросвязи. - 9 с.

69. НГЭА-92. Нормы годности к эксплуатации гражданских аэродромов (с поправками). — Новосибирск. 2000. - 137 с.

70. МОС НГЭА СССР. Методики оценки соответствия нормам годности к эксплуатации в СССР гражданских аэродромов. (Приложение к НГЭА СССР. Изд. 3-е с поправками). — Новосибирск. 2001. - 172 с.

71. Авиационные правила. Часть 139. Сертификация аэродромов. Том II. Сертификационные требования к аэродромам. Межгосударственный авиационный комитет. 1996. - 84 с.

72. Угломерные радиотехнические системы посадки: (Прогнозирование точностных характеристик) / Г.А. Пахолков, В.В. Кашинов, М.Е. Соломоник, Ю.Г. Шатраков. - М.: Транспорт, 1982. - 159 с.

73. Радиотехнические системы обеспечения посадки самолётов. Учебное пособие / Ю.Е. Гущин, В.В. Кашинов, А.Н. Лапин, О.Р. Никитин, Г.А. Пахолков, Э.И. Пихт. - Иваново: Ивановский энергетический институт, 1976. - 152 с.

74. Васильева, Е.Ф. Методика летной проверки радиомаячных систем посадки и навигации с помощью аппаратуры летного контроля АСЛК-75 / Е.Ф. Васильева (ред.). - ВВС, 1995. - 212 с.

75. Болбот, А.А. Связные и навигационные антенны самолётов / А.А. Болбот, Л.Я. Ильницкий, И.И. Куприянов. - М.: Транспорт, 1978. - 175 с.

76. Резников Г.Б. Самолётные антенны / Г.Б. Резников. М.: Советское радио, 1962. - 456 с.

77. ГОСТ Р 51747-2001 Система инструментального захода летательных аппаратов на посадку сантиметрового диапазона волн радиомаячная. Основные параметры и методы измерений. — М.: Издательство стандартов, 2001. - 57 с.

78. Блохин, В.И. Вертикальная планировка аэродромов / В.И. Блохин. - М.: Транспорт, 1978. - 136 с.

79. Скиданенко, К.К. Проектирование рельефа аэродромов на планах в горизонталях / К.К. Скиданенко. - Ленинград: ЛКВВИА, 1948. - 71 с.

80. Пименов, Ю.В. Линейная макроскопическая электродинамика. Вводный курс для радиофизиков и инженеров / Ю.В. Пименов. - Долгопрудный: Издательский дом Интеллект, 2008. - 536 с.

81. Хёнл, Х. Теория дифракции / Х. Хёнл, А. Мауэ, К. Вестпфаль. - М.: «Мир», 1964. - 428 с.

82. Бабич, В.М. Асимптотические методы в теории дифракции и распространения волн / В.М. Бабич, В.С. Булдырев, И.А. Молотков. - Рязань. 1975. - 190 с.

83. Боровиков, В.А. Геометрическая теория дифракции / В.А. Боровиков, Б.Е. Кинбер. - М.: Связь, 1978. - 247 с.

84. Фелсен, Л. Излучение и рассеяние волн / Л. Фелсен, Н. Маркувиц. - М.: «Мир», 1978. - 550 с.

85. Ваганов, Р.Б. Основы теории дифракции / Р.Б. Ваганов, Б.З. Каценеленбаум. - М.: Наука, 1982. - 272 с.

86. Марков, Г.Т. Возбуждение электромагнитных волн / Г.Т. Марков, А.Ф. Чаплин. - М.: «Радио и связь», 1983. - 376 с.

87. Вайнштейн, Л.А. Электромагнитные волны / Л.А. Вайнштейн. - М.: «Радио и связь», 1988. - 440 с.

88. Акимов, В.П. Излучение и распространение ЭМВ. Лабораторный практикум / В.П. Акимов О.Б. Утробин, Д.В. Шанников. - Ленинград: Издание Ленингр. гос. техн. ун-т., 1991. - 99 с.

89. Крюковский, А.С. Краевые и угловые катастрофы в равномерной геометрической теории дифракции / А.С. Крюковский, Д.С. Лукин. - М.: МФТИ, 1999. - 132 с.

90. Панченко, Б.А. Дифракция электромагнитных волн. Конспект лекций / Б.А. Панченко. - Екатеринбург.: Издание РИ-РТФ УГТУ-УПИ. 2008. - 184 с.

91. Уфимцев, П.Я. Основы физической теории дифракции / П.Я. Уфимцев. -М.: Бином. Лаборатория знаний, 2009. - 352 с.

92. Крячко, А.Ф. Теория рассеяния электромагнитных волн в угловых структурах / А.Ф. Крячко, В.М. Лихачев, С.Н. Смирнов, А.И. Сташкевич. - М.: Наука, 2009. - 200 с.

СПИСОК ИЛЛЮСТРАТИВНОГО МАТЕРИАЛА

Рисунок 1 - Схема размещения радиомаячной системы посадки формата ILS на

аэродроме [32].................................................................................................................5

Рисунок 2 - Формирование глиссады инструментальной системой посадки..........6

Рисунок 3 - Местность перед антенной курсового радиомаяка..............................10

Рисунок 4 - Система координат..................................................................................24

Рисунок 5 - Линейный детектор бортового приемника сигналов инструментальной системы посадки самолетов [25, стр. 16]...................................27

Рисунок 6 - Зависимость нормированной величины РГМн от разности фаз 2фук

сигналов БЧ и НБЧ........................................................................................................37

Рисунок 7 - Зависимость относительной ошибки вычисления РГМ по

приближенной формуле от разности фаз 2фук..........................................................38

Рисунок 8 - ДН антенны для сигналов БЧ УК, НБЧ УК и РГМук (ф) (m = 0,2; аук =

0,4) ................................................................................................................................... 40

Рисунок 9 - ДН антенны для сигналов БЧ ШК, НБЧ ШК и РГМшк (ф) (m = 0,2; ашк

= 0,6)...............................................................................................................................41

Рисунок 10 - Зависимость РГМЕ (ф) (m = 0,2; аук = 0,4; b = 0,7).............................42

Рисунок 11 - Система координат................................................................................45

Рисунок 12 - К выводу формул для определения координат зеркальных

источников.....................................................................................................................46

Рисунок 13 - Амплитудные диаграммы направленности антенны КРМ по сигналу

НБЧ УК...........................................................................................................................56

Рисунок 14 - Фазовые диаграммы направленности антенны КРМ по сигналу НБЧ

УК.................................................................................................................................... 58

Рисунок 15 - Амплитудные диаграммы направленности антенны КРМ по сигналу

БЧ УК..............................................................................................................................63

Рисунок 16 - Фазовые диаграммы направленности антенны КРМ по сигналу БЧ УК.................................................................................................................................... 66

Рисунок 17 - Амплитудные диаграммы направленности антенны КРМ по сигналу

НБЧ ШК..........................................................................................................................68

Рисунок 18 - Фазовые диаграммы направленности антенны КРМ по сигналу НБЧ

ШК .................................................................................................................................. 70

Рисунок 19 - Амплитудные диаграммы направленности антенны КРМ по сигналу

БЧ ШК............................................................................................................................71

Рисунок 20 - Фазовые диаграммы направленности антенны КРМ по сигналу БЧ

ШК .................................................................................................................................. 73

Рисунок 21 - Общий вид на местность перед антенной курсового радиомаяка .... 79 Рисунок 22 - Профили поперечного наклона местности перед антенной КРМ .... 79

Рисунок 23 - Система координат................................................................................80

Рисунок 24 - Зависимость РГМ от азимутального угла по сигналу УК.................91

Рисунок 25 - Зависимость разности фаз Лу3 4 от азимутального угла ф по

сигналу ШК....................................................................................................................92

Рисунок 26 - Зависимость РГМ от азимутального угла по сигналу ШК................93

Рисунок 27 - Зависимость РГМ от азимутального угла при совместной работе УК

и ШК...............................................................................................................................95

Рисунок 28 - Зависимость смещения линии курса Лф от меридионального угла 0

......................................................................................................................................... 96

Рисунок 29 - Проекция траектории полёта на плоскость 01х1у1 при снижении

самолёта по глиссаде с углом 3°; поперечный наклон местности а = 2°...............98

Рисунок 30 - Зоны курсового радиомаяка в горизонтальной плоскости [31]......100

Рисунок 31 - Антенна курсового радиомаяка..........................................................104

Рисунок 32 - Продольный профиль рельефа местности вдоль оси ВПП от

курсового радиомаяка.................................................................................................106

Рисунок 33 - Исходный (а) и преобразованный (б) контур интегрирования.......107

Рисунок 34 - Система координат (грань ф = -Ф горизонтальна)..........................109

Рисунок 35 - Ход лучей в клиновидной области.....................................................110

Рисунок 36 - Схема измерений на модели клина....................................................115

Рисунок 37 - Амплитудные диаграммы рассеяния волн на клине........................117

Рисунок 38 - Геометрия модели клина в FEKO......................................................118

Рисунок 39 - Диаграммы рассеяния волн на модели клина...................................119

Рисунок 40 - Диаграммы рассеяния волн на модели клина...................................119

Рисунок 41 - Диаграммы рассеяния волн на модели клина...................................119

Рисунок 42 - Диаграммы рассеяния волн на модели клина...................................121

Рисунок 43 - Зависимость нормированной напряженности поля курсового

радиомаяка от меридионального угла 0....................................................................122

Рисунок 44 - Ситуационный план размещения КРМ на аэродроме......................132

Рисунок 45 - Мобильный стенд для наземных исследований курсового

радиомаяка...................................................................................................................134

Рисунок 46 - Структурная схема наземного мобильного стенда..........................134

Рисунок 47 - Измеренная зависимость разности глубин модуляции от

поперечного смещения на траектории, проходящей через порог ВИН................137

Рисунок 48 - Воздушное судно-лаборатория Aerodata на базе самолета Beechcraft

King Air 350i.................................................................................................................138

Рисунок 49 - Летные исследования воздушным судном-лабораторией Ан-26.... 139 Рисунок 50 - Летные исследования воздушным судном-лабораторией Aerodata 140 Рисунок 51 - Бортовой стенд для лётных исследований курсового радиомаяка,

размещенный на самолёте Ту-134 УБЛ....................................................................142

Рисунок 52 - Структурная схема бортового стенда................................................142

Рисунок 53 - Зависимость сдвига преобладающего по уровню принятого сигнала по частоте относительно опорной частоты канала ILS от азимутального угла ... 146 Рисунок 54 - Зависимость нормированной напряженности электрического поля

(а),..................................................................................................................................148

Рисунок 55 - Нормированные диаграммы направленности антенны КРМ для сигналов узкого и широкого каналов (а), зависимости разности и суммы глубин модуляции от азимутального угла для узкого (б,в) и широкого (г,д) канала КРМ .......................................................................................................................................150

Рисунок 56 - Нормированные диаграммы направленности антенны КРМ для сигналов БЧ узкого канала (по результатам наземных измерений)...................

Рисунок 57 - Зависимость нормированной напряженности электрического поля (а, г), разности (б, д) и суммы (в, е) глубин модуляции от азимутального угла по

результатам летных измерений курсового радиомаяка..........................................153

Рисунок 58 - Зависимость нормированной напряженности электрического поля от азимутального угла по наземным и летным измерениям характеристик курсового

радиомаяка...................................................................................................................154

Рисунок 59 - Зависимость нормированной напряженности электрического поля по

наземным и летным измерениям характеристик курсового радиомаяка..............155

Рисунок 60 - Амплитудные (а) и фазовые (б) ДН узкого канала КРМ.................156

Рисунок 61 - Амплитудные (а) и фазовые (б) ДН широкого канала КРМ...........156

Рисунок 62 - Зависимость разности (а) и суммы (б) глубин модуляции от

азимутального угла по летным измерениям параметров курсового радиомаяка. 157