Электропривод антенны радиолокатора

Антенна радиолокатора А (рис. 12.7) осуществляет азимутальное ска­нирование. Канал азимутального привода антенного блока состоит из АДД M1 с обмотками 1 - 2, 3 - 4, понижающего редуктора с передаточным отношением u1, решающего вращающегося трансформатора М2 и вра­щающегося трансформатора развертки МЗ (с обмотками 13 - 15, 14 - 16, 17 - 19, 18 - 20).

Управляемый двигатель M1 вращается без реверса. Непрерывное вра­щение двигателя преобразуется в секторное качение рефлектора антенны с помощью кривошипно-коромыслового механизма. На обмотку возбужде­ния 3 - 4 двигателя M1 подается напряжение 115 В, 400 Гц, а на его обмотку управления 1 – 2 - пониженное напряжение от блока стабилиза­ции и управления. Значение этого напряжения зависит от режима работы радиолокатора. На обмотку 1 - 2 может подаваться и постоянное напря­жение для торможения антенны и фиксации ее в определенном положении.

Вращающийся трансформатор М2 (с обмотками 5 - 7, 6 - 8, 9 - 11, 10 - 12) служит для получения напряжения, амплитуда которого пропор­циональна мгновенному значению требуемого угла наклона луча антенны в системе косвенной его стабилизации, определяемому по формуле δ’=γ·sinα-θ·cosα, где γ, θ, α - текущие углы крена самолета, тангажа, азимутальный поворот рефлектора соответственно. Данное напряжение получают за счет напряжения крена, подаваемого на синусную обмотку трансформатора от самолетной гировертикали, а на косинусную — напря­жения тангажа. Требуемый для совмещения луча с горизонтальной плоскостью угол δ наклона отражателя меньше полученного значения δ’ в постоянное число раз K_А =δ’/δ, определяющее, во сколько раз угол отклонения оси диаграммы направленности антенны превышает угол пово­рота рефлектора относительно облучателя. Этот коэффициент учитывается введением редукции между осью наклона отражателя и вращающимся трансформатором М4 отработки наклона.

Снимаемое с роторной обмотки 6 - 8 вращающегося трансформатора М2 и пропорциональное требуемому углу δ’ напряжение поступает далее в блок стабилизации и управления, где сравнивается с напряжением, пропорциональным действительно имеющемуся в данный момент значе­нию угла наклона отражателя, получаемому от трансформатора М4.

Канал управления отражателя антенны по наклону предназначен для непрерывного совмещения оси диаграммы направленности с плоскостью горизонта или другой заданной плоскостью при крене и тангаже само­лета, а также для дистанционного задания угла наклона плоскости, с которой производится совмещение, в пределах углов ±10° относительно горизонта. Канал наклона состоит из асинхронного двухфазного электродвигате­ля М5 с обмотками 30 - 31, 32 - 33, редуктора с переда­точным отношением иЗ, редуктора отношением и4, трансформатора М4, тахогенератора постоянного тока М6, редуктора с передаточ­ным отношением и2. Двига­тель М5 перемещает отра­жатель в плоскости наклона. Его вращением управляет блок стабилизации и управ­ления изменением амплиту­ды и фазы подаваемого на обмотку управления 32 – 33 переменного напряжения. Трансформатор М4 с обмотками 21 - 23, 22 - 24, 25 - 27, 26 - 28 работает в качестве приемника в системе дистанционной передачи, служащей для ручного наклона плоскости стабилизации, а также является датчиком истинного текущего угла наклона рефлектора и используется в следящей системе гиростабилизации в качестве датчика отработки. Сигнал рассогласования во всех случаях поступает с его статорной обмотки в блок стабилизации и управления. Тахогенератор М6 - эле­мент ООС, которая нужна в следящей системе наклона отражателя для при­дания ей определенных динамических свойств. Напряжение с якорной обмотки тахогенератора 29 подается в магнитно-тиристорный усилитель блока стабилизации и управления. Выводы обмоток 1 - 2, 5 - 29, 32 - 33 подсоединены к блоку стабилизации и управления.

 

Сканирование антенны в азимутальной плоскости производится АДД M1 (рис. 12.8), обмотка возбуждения которого w1 питается от сети через фазосдвигающий конденсатор С1. На обмотку управления w2 подается пониженное напряжение от трансформатора Т1 через контакты реле К1. Во всех режимах, кроме режима «Снос», реле К1 обесточено, и двига­тель, получая питание, вращается непрерывно в одном направлении. Радиолокатор в режим «Снос» переводят включением переключателя S1. При этом срабатывает реле К1 и своими контактами 2 - 3, 5 - 6 вклю­чает обмотку управления w2 на постоянное напряжение 27 В через кон­такты 1 - 3, 4 - 6 кнопки S2 и контакты 1 - 3 кнопки S3. Это обеспечи­вает эффективное электродинамическое торможение двигателя M1 и надеж­ную фиксацию антенны в заданном азимутальном положении. В таком положении измеряют угол сноса. Кнопки S2, S3 служат для управления поворотом антенны в режиме «Снос». Скорость перемещения антенны регулируют потенциометром R1, стоящим на оси рукоятки «Контраст». При нажатии кнопки С2 двигатель выполняет реверс из-за смены концов вторичной обмотки Т1. Конденсаторы С2 - С5 служат для искрогашения.

Схема управления наклоном рефлектора антенны представлена на рис. 12.9. 

 

 

Питающее напряжение 36 В, 400 Гц через трансформатор Т подводится на статорные обмотки 5 - 10 вращающего­ся трансформатора управле­ния ВТУ. На оси его ротора расположена рукоятка «Нак­лон». Амплитуду питающего напряжения трансформатора ВТУ регулируют потенцио­метром «Масштаб» R1. Об­мотки трансформатора ВТУ соединены последовательно с роторными обмотками сле­дящего элемента М4 схемы, ротор которого приводится во вращение от двигателя М5 наклона рефлектора антенны. При несовпадении осей трансформатора ВТУ и элемента М4 в статорной обмотке 7 - 12 последнего наводится напряже­ние, представляющее собой ошибку рассогласования в замкнутой системе управления положением рефлектора антенны. Напряжение ошибки рас­согласования с цепочки R2, С2 поступает на вход транзисторного усилителя ТУ.

После магнитно-тиристорного усилителя МТУ сигнал идет на обмотку управления W_У двигателя М5. Двигатель наклона вращает рефлектор антенны до тех пор, пока оси элемента М4 и трансформатора ВТУ не совпадут, что будет характеризоваться отсутствием сигнала ошибки на входе усилителя ТУ. Реверсирование двигателя М5 производится за счет изменения фазы напряжения на обмотке W_У. Сосью исполнитель­ного двигателя М5 связан ротор тахогенератора М6, напряжение с кото­рого, пропорциональное скорости вращения двигателя наклона, вводится через цепочку R3, R4, СЗ в усилитель ТУ в качестве напряжения ОС. Глубину ОС устанавливают потенциометром R3. Автоколебания рефлек­тора по скорости относительно положения, заданного ручкой «Наклон», исключает ООС.

Схема привода стабилизации антенны в плоскости обзора дана на рис. 12.10.

Сельсины M1, M7 находятся в гиродатчике, а их роторные обмотки питаются от сети 36 В, 400 Гц. Сигналы, пропорциональные углам крена и тангажа самолета, снимаются с трехфазных обмоток этих сельсинов в виде трехфазных напряжений, которые преобразуются сель­синами М2, М8 в однофазные напряжения с изменяющейся амплитудой. Для согласования преобразующего сельсина М2 (M8) с согласующим вращающимся трансформатором МЗ (М9) одна из роторных обмоток М2 (М8) замкнута через дроссель L1 (L2). Трансформаторы МЗ, М9 опре­деляют масштаб и фазу выходного напряжения. Сигнал, пропорциональ­ный крену самолета, поступает на вход трансформатора МЗ, работающего в режиме масштабного трансформатора. Изменение масштаба сигнала крена равно 0-1. Сигнал, пропорциональный тангажу, поступает на вход трансформатора М9, выполняющего роль фазовращателя. Настраивают схему разворотом роторов трансформаторов МЗ, М9 с помощью само­тормозящихся осей О ₁ О ₂со шлицами. Включение согласующих вра­щающихся трансформаторов позволяет устранить разницу в масштабе и фазе сигналов, идущих от самолетной гировертикали.

С роторных обмоток 1 - 3 трансформаторов МЗ, М9 сигналы, пропор­циональные углам крена γи тангажа θ, следуют в статорные обмотки 5 - 10, 7 - 12 решающего вращающегося трансформатора М4. В его роторной обмотке наводятся составляющие (1 /К)γsinα и

-(1 /К) θ sinα, так как его ротор с коэффициентом редукции 1/ К _А связан с осью азимутального ска­нирования антенны. Выходное напряжение трансформатора М4 через кон­такты 1 - 2 реле К1 поступает на суммирующую цепочку R2, С2, стоя­щую на входе транзисторного усилителя ТУ. После магнитно-тиристорного усилителя МТУ напряжение, пропорциональное входному сигналу, подается на обмотку управления и_у двигателя М5, который отклоняет рефлектор антенны на заданный угол. Таким образом, плоскость обзора стабилизируется наклоном рефлектора при изменении угла крена и тан­гажа самолета. Сигнал ручного управления наклоном рефлектора исполь­зуют для задания нужной плоскости стабилизации луча.

В схеме предусмотрена возможность отключения стабилизации (это необходимо, например, при взлете самолета или при неисправности гиродатчика) с помощью выключателя «Резервная стабилизация» S1. При срабатывании реле К1 вместо сигнала стабилизации на вход усилителя ТУ подключается эквивалент нагрузки R1. При этом работа схемы управ­ления наклоном рефлектора не нарушается. Двигатель М5 реверсируется при изменении фазы управляющего сигнала.

Структурная схема (рис. 12.11), соответствующая принципиальной схеме, представленной на рис. 12.9. позволяет оценить точность и устойчивость работы следящего привода наклона рефлектора антенны. На ней обозна­чено: α_у - заданное положение оси наклона рефлектора антенны; α - действительное положение оси наклона антенны; к - коэффициент про­порциональности между углом рассогласования ∆α и напряжением, сни­маемым с обмотки 7 - 12 элемента М4; U ₁ - напряжение рассогласования, определяемое по формуле U ₁ =к(а_у -α); k₁, Т ₁ - коэффициент усиления и постоянная времени дифференцирующего контура; к₂ - коэффициент усиления транзисторного усилителя; к₃, Т₃ - коэффициент усиления и постоянная времени магнитно-тиристорного усилителя МТУ; к ₄, Т ₄ - коэффициент усиления и постоянная времени электродвигателя (Т ₄ = J /β где J — момент инерции вращающихся частей, приведенный к валу дви­гателя; β - жесткость механической характеристики двигателя; М _С - на­грузочный момент на валу двигателя; к₅ - коэффициент усиления тахогенератора; к ₆, Т ₆ - коэффициент усиления и постоянная времени диф­ференцирующего контура в цепи обратной связи.

Передаточная функция разомкнутой системы имеет вид:

    .

Зависимость угла наклона рефлектора антенны от действия возмущения записывают следующим образом:

α =(а_у - а) W (р) - М_с (1/р).                                                                                              (12.3)

При а_у =0 привод является астатической системой по отношению к управляющему воздействию, а статическая ошибка х от действия возмущения М _С определится из выражения (12.3) при а_у =0, а_у =- х находят по такому уравнению: х=M_С/ (kk₁k₂k₃k₄). Из этого уравнения видно, что для повышения точности работы привода следует увеличивать коэффициенты усиления к, к₂, к₃, но при этом нельзя допускать выход привода на неустойчивый режим.

Передаточная функция замкнутой системы

   ,

где К=k; к₁; к₂; к₃; к₄; К ₁ = к_2,к_3, к_4, к_5,к₆;

а₀ = Т ₃ Т ₄; a₁ = T ₃ + T ₄ + Т ₆ К ₁; а₂ = Т ₁ К + К ₁ + 1; а₃ = К.

Для системы третьего порядка условием устойчивости является

а₁а₂ - а₀а₃ > 0 или (T ₃ + T ₄ + Т ₆ К ₁)(Т ₁ К + К ₁ + 1) > Т ₃ Т ₄ К.

Из данного неравенства следует, что для повышения устойчивости работы
привода необходимо снижать значения к, к ₁ Т ₃, Т ₄ и увеличивать значения k ₅, к ₆, Т ₁. Уменьшение Т ₄=J/β в приводах достигают уменьшением J (тонкостенный алюминиевый стакан в АДД и повышением жесткости β механической характеристики двигателя.