Замена аэродромного радиолокатора ДРЛ-7СМ, установленного в аэропорту г. Сыктывкар

3. РАСЧЕТ ЗОНЫ ОБНАРУЖЕНИЯ АЭРОДРОМНОГО РАДИОЛОКАТОА АОРЛ-1АС И РАДИОЛОКАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА «УТЕС-А»

3.1 Расчет зоны обнаружения

Для выбора между РЛК «Утес-А» и АОРЛ-1АС найдем зоны обнаружения на высоте 1000 метров, учитывая потери.

При проведении расчетов дальности обнаружения ВС (R_max), с точки зрения обеспечения минимума объема вычислений, целесообразно пользоваться следующими наиболее часто применяющимися в радиолокации единицами измерения:

Р_и [Вт], л [см], у_ц [м²], R _макс.[км],[Гц], ф [с] ,T[град], k [Дж/град].

Параметры G, K_ш, М, S_p и L выражаются в безразмерных величинах. В этом случае основное уравнение радиолокации, учитывающее потери, имеет вид:

(1)

Полученное выражение можно прологарифмировать и затем все величины представить в децибелах. В этом случае расчеты значительно упростятся, так как основные вычисленные операции будут состоять только из сложений и вычитаний:

40lg R_max = 10lg 12,6 + 10 lg Р_и +10 lg ф +

+ 20lg G+20lg л +10lg у_ц - 10lg K_ш -

- 10lg S_p +10lg M -10lg L. (2)

Коэффициент 12,6 объединяет постоянные члены уравнения:

(4р)³, N₀ = kT= 1,38 • 10^-23 Вт/Гц • 290⁰ К,

а также постоянные преобразования величин в связи с указанной системы единиц.

Формулу (10) можно записать более кратко:

4R_max [дБ] = 11 дБ + P_и [дБ•Вт] + ф[дБ•с] + 2G[дБ] +

+ 2л[дБ•см] + у_ц[дБ•м²] - К_ш[дБ] - S_p[дБ] +

+ M[дБ] - L[дБ]. (3)

Импульсная мощность для АОРЛ-1АС Р_{и мп для А}=10кВт_, но так как в нем 2 комплекта Р_?имп = 2•10000 =20 [кВт].

S_p - коэффициент различимости. Определяется по монограмме. Величина S_p снимается с оси абсцисс семейства кривых характеристик обнаружения по заданным вероятностям Р_п.о и Р_л.т. (рис.16).

Рис. 16. Зависимость вероятности Р_п.о. от коэффициента различимости S_p при различных значениях вероятности P_л.т.

Для рассчитываемой АОРЛ-1АС вероятность правильного обнаружения сигнала (Р_п.о) равна 80 %, допустимая вероятность ложных тревог Р_л.т. =10^-6. S_p =13 [дБ].

G - коэффициент усиления антенны из характеристик АОРЛ равна 29 дБ л- длина волны передающего устройства

л=300/f(МГц)=300/1250=0,24 м (4)

Эффективная площадь рассеивания цели у_ц равная 60 м² берется для среднемагистрального ВС.

Количество отраженных от цели импульсов М РЛС рассчитывается по формуле:

, (5)

где n_а - скорость вращения антенны, равна 12 об/мин;

- ширина диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости для рассматриваемого ОРЛ равна 2,25 град.;

F - частота повторения зондирующих импульсов , котрая рассчитывается по формуле

F=c/2RmaxKз=3Ч10⁸/2Ч1,3Ч140000=824 Гц (6)

Тогда M=2,25⁰Ч824/6Ч12=26

К_ш - коэффициент шума приемного устройства. По ЭТХ равен 1,3 дБ.

Общая величина энергетических потерь L определяется из выражения:

L = УL_i , (7)

где i - составляющая энергетических потерь.

Расчет основных составляющих энергетических потерь производится следующим образом:

1. Потери в антенне L_a при приеме и излучении радиолокационных импульсов составляют 2 дБ;

2. Потери L_ф, обусловленные затуханием электромагнитной энергии при прохождении по фидерным и волноводным линия передачи и приема, составляют 1,5 дБ;

3. Потери L_дн, обусловленные реальной формой диаграммы направленности антенны, составляют 1,5 дБ;

4. Потери L_н, связанные с обработкой некогерентной пачки радиолокационных сигналов, рассчитываются по формуле:

L_н[дБ] = 10(1-г) lg(M) + 1 дБ , (8)

где г = (0,9 - 0,75) при М = 3 - 50 импульсов.

Величина эффективности интегрирования г определяется по известным значениям М и Р_л.т. (рис.17).

Рис. 17. Зависимость эффективности интегрирования от количества проинтегрированных импульсов

г = 0.82

L_н= 10(1 - 0,8) • lg(26) + 1 = 3,8 дБ

5. Потери L_нак в устройствах, осуществляющих накопление радиолокационных сигналов, составляют 1 дБ;

6. Потери L_н.ф из-за рассогласования амплитудно-частотных характеристик сигнала и фильтра приемника определяются по монограмме (рис.18), предварительно вычислив произведение Дf • ф, где Дf - полоса пропускания приемника;

ф - длительность импульса.

Дf • ф = 0.7•10⁶ • 6•10^-6 = 4,2 (9)

L_н.ф =6 [дБ].

Рис.18. Характеристики фильтров: 1- для согласованного фильтра; 2 -для фильтра прямоугольной формы; 3- для фильтра Гауссовой формы; 4-для фильтра, усредняющего выходной сигнал за время ф (экран ЭЛТ).

7. Потери, вносимые оператором и связанные с ухудшением параметров РЛС в процессе эксплуатации L_оп, выбираются равными L_оп = 6.2 дБ, при заданной вероятности обнаружения 0.8.

8. Потери L_f из-за флюктуаций ЭПР целей определяются из графика зависимости между вероятностью Р_п.о и потерями из-за флюктуации отраженных сигналов (при Р_л.т.=10^-6)

L_f = 5 [дБ]

Определим общую величину потерь:

УL_i = L_a +L_f + L_оп + L_н.ф + L_нак + L_ф + + L_дн + L_н (10)

L_i = 21 [дБ]

В результате расчета максимальной дальности действия РЛС по основному уравнению получим:

P_и [дБ•Вт] = 10 lg(20•10³) = 43

ф [дБ•с] =10 lg(6•10^-6) = -52.68

G [дБ] = 29

л [дБ•см] = 20 lg(24) = 27,6

у_ц [дБ•м²] =10 lg (60) = 17.78

M [дБ] = 10 lg(26) = 14

R_max[дБ•км] = 1/4(11+43-52+29+27,6+17.78-1,3-13+14-21) =1/4(53,38) = 13,3

R_max[км] =10 ^0,1•13,3= 22 [км]. (11)

Идентичным образом рассчитаем дальность действия РЛК «УТЕС-А»

P_и [дБ•Вт] = 10 lg(32•10³) = 45

ф [дБ•с] =10 lg(6•10^-6) = -58

G [дБ] = 30

л [дБ•см] = 20 lg(24) = 20

у_ц [дБ•м²] =10 lg (60) = 17.78

M [дБ] = 10 lg(26) = 18

S_p [дБ]=15

УL_i = 38 [дБ]

К=3

R_max[дБ•км]=19,195

R_max[км] =10 ^0,1•19,195= 83 [км]

3.2 Обоснование замены аэродромного радиолокатора ДРЛ-7СМ

В технической документации ДРЛ-7СМ указано, что в данный момент его срок службы истекает и аэропорт нуждается в установке нового аэродромного радиолокатора. Заводы изготовители радиоаппаратуры предлагают различные варианты радиолокаторов, которые обладают более точностными характеристиками, соответствующие новым международным и отечественным нормам.

Рассмотренные и рассчитанные для высоты полета 1000 метров АОРЛ-1АС и РЛК «УТЕС-А» являются оборудованиями нового поколения, удовлетворяющие нормы ИКАО.

Расчеты показали, что зона обнаружения РЛК «УТЕС-А» на 60 км больше чем АОРЛ-1АС. Замена ОРЛ обходится в 2,5 млрд. руб. и если стоимость РЛК не больше этой суммы, то целесообразней установить его, так как вероятность правильного обнаружения выше, дальность действия больше, точность определения так же выше.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Обзорный радиолокатор ДРЛ-7СМ,установленный в аэропорту г. Сыктывкар материально и морально устарел. Исходя из технической документации РТС в настоящее время он выработал свой ресурс и возникла потребность заменить АОРЛ на более новый радиолокатор;

2. В настоящее время на рынке много предложений по замене ДРЛ-7СМ. Выбрано 2 устройств: АОРЛ-1Ас и РЛК «УТЕС-А» . Рассчитаны зоны обзора радиолокаторов;

3. Аэропорт «Сыктывкар» является международным и поэтому целесообразно установить РТС, отвечающий международным и отечественным нормам;

4. В ходе сравнения АОРЛ-1АС и РЛК «УТЕС» было выявлено, что РЛК «УТЕС-А» обладает более точностными характеристиками, дальность обнаружения больше. Поэтому выбор останавливается на нем.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ахмедов Р.М., Бибутов А.А., Васильев А.В. Автоматизированные системы управления воздушным движением - СПб.: Политехника, 2004.

2. Лаптев В.Г., Тучков Н.Т. Трассовые первичные радиолокационные станции и системы вторичной радиолокации. Учебное пособие.- Л.: ОЛАГА, 1981 г.

3. Меркулов В.И., Канащенков А.И. Защита радиолокационных систем от помех. Состояние и тенденции развития. - М.: Радиотехника, 2003.

4. Олянюк П.В., Астафьев Г.П., Грачев В.В. Радионавигационные устройства и системы гражданской авиации.-М.:Транспорт,1983.

5. Олянюк П.В., Тучков Н.Т. Принципы функционирования радиолокационных станций управления воздушным движением. Учебное пособие.- Л.: ОЛАГА, 1984 г.

6. Тучков Н.Т. Автоматизированные системы и радиоэлектронные средства управления воздушным движением. -М.: Транспорт, 1994.

7. Тучков Н.Т. Зоны обзора радиолокационных станций управления воздушным движением. Учебное пособие. -Л.: ОЛАГА, 1985.

8. http://www.caiga.ru - сайт Федерального Государственного Унитарного Предприятия Центр Аэронавигационной Информации (ФГУП «ЦАИ»).

9. http://www.gkovd.ru - сайт Федерального Государственного Унитарного Предприятия «Государственная корпорация по организации воздушного движения в Российской Федерации».

10. Федеральные авиационные правила «радиотехническое обеспечение полетов воздушных судов и авиационная электросвязь», " Приказ Росаэронавигации от 26.11.2007 № 115 Федеральные авиационные правила

11. Федеральные авиационные правила «радиотехническое обеспечение полетов и авиационная электросвязь. Сертификационные требования » 11.09.2000 № 248

Размещено на Allbest.ru