2015-04-08
2939
Принцип действия VOR. Радиомаячная угломерная система VOR (Very High Frequency Omni-directional Range) включает в себя наземное оборудование – радиомаяк VOR, и бортовое оборудование, принимающее сигналы этого радиомаяка.
Система работает в УКВ диапазоне на частотах от 108,0 до 117,95 МГц, что соответствует длине волны около 3 м. В принципе частоты радиомаяков всегда кратны 0,05 МГц (50 кГц), например, 108,05 Мгц, 110,80 МГц, 112,65 МГц и т.д. Во многих регионах мира для радиомаяков используют только те частоты, которые кратны одной десятой мегагерца и тогда, вместо, например, 110,80 указывают 110,8 МГц.
Часть указанного диапазона (а именно от 108 до 111,95 МГц) занимает одновременно и другая навигационная система – радиомаячная система посадки ILS (Instrument Landing System), но у неё первая цифра частоты после запятой всегда нечетная (например, 108,35 МГц). Соответственно, у VOR, работающих в этой же части диапазона (а это аэродромные радиомаяки), такая цифра четная, например, 110,80 Мгц. В оставшейся части диапазона (свыше 112 МГц) работают трассовые радиомаяки VOR и частоты могут быть любые, но также с дискретностью 50 кГц.
· частота лежит в пределах от 108 до 118 МГц (единицы измерения частоты в боксе не указываются, но это не вызывает недоразумений, поскольку в таком диапазоне в килогерцах ни одна навигационная система не работает);
· частота всегда указана с дробной частью, даже если значение круглое (например, 112,3; 116,0);
· позывной состоит из трех букв.
На одной и той же несущей частоте радиомаяк излучает два вида сигналов по двум диаграммам направленности: опорный (reference) сигнал и переменный (variable) сигнал. Опорный сигнал промодулирован по частоте огибающей синусоидой с частотой 30 Гц и имеет круговую диаграмму направленности, то есть излучается одинаково во все стороны. В любой точке пространства фаза огибающей опорного сигнала одинакова (рис. 5.1).
У переменного сигнала диаграмма излучения направленная и имеет форму «восьмерки». Если бы ориентация этой «восьмерки» была постоянной, то в любой точке пространства амплитуда принимаемого сигнала была бы постоянной и зависела бы от угла между направлением оси «восьмерки» (здесь будет максимальная амплитуда) и направлением на данную точку.
Но эта диаграмма вращается вокруг вертикальной оси со скоростью 30 оборотов в секунду (в современных VOR вращение создается электронным путем при неподвижной антенне). А 30 оборотов в секунду это и есть 30 Гц. В результате получается, что в любой точке пространства амплитуда принимаемого сигнала меняется с частотой 30 Гц, то есть сигнал оказывается амплитудно промодулированным этой частотой. При этом фаза огибающей будет различной по разным направлениям от радиомаяка. Ведь из-за вращения диаграммы максимум амплитуды сначала пройдет через одно направление, потом через другое…
В направлении на север, где пеленг равен нулю, фазы огибающих опорного и переменного сигналов совпадают. По любому другому направлению эти два сигнала оказываются сдвинутыми по фазе как раз на такую величину, которая равна углу между северным направлением меридиана и данным направлением. А ведь это и есть пеленг этого направления Пс.
Разумеется, в любой точке пространства оба сигнала (опорный и переменный) складываются, но бортовое оборудование позволяет их разделить – ведь в одном из них использована частотная модуляция, а в другом – амплитудная. Эти две выделенные огибающие сдвинуты по фазе друг относительно друга. Данный сдвиг, выявленный бортовым оборудованием и выраженный в градусах, и является пеленгом данной точки от радиомаяка.
Из изложенного должно быть понятно, что с помощью VOR измеряется пеленг ВС относительно меридиана, проходящего через радиомаяк.
VOR ориентирован по магнитному меридиану, и измеряет МПС относительно северного магнитного меридиана проходящего через маяк. В полярных районах VOR может быть ориентирован по истинному меридиану (обязательно указывается в карте)
МПС полученный от VOR называют РАДИАЛ. Как правило радиомаяки устанавливаются в ППМ и на картах указывается значение радиала, которое соответствует положению ВС на ЛЗП
Средняя квадратичная погрешность современных VOR 1°.
В принципе, информация, отсчитываемая по РМИ, одинакова как при работе с АРК, так и при работе с VOR:
· напротив треугольного индекса – МК;
· напротив острого конца стрелки по внешней шкале – КУР;
· напротив острого конца стрелки по внутренней шкале – МПР;
· напротив тупого конца стрелки по внутренней шкале – МПС.
При работе с АРК магнитный курс (от текущего меридиана) механически складывается с КУР и получается МПР тоже от текущего меридиана. Индицируемый МПС (напротив тупого конца стрелки) отличается от МПР ровно на 180º, следовательно, получается тоже отсчитанным от меридиана самолета.
При работе с VOR процесс получения этих же данных идет как бы в противоположном направлении. Непосредственно измеряется МПС (тупой конец стрелки) от меридиана радиомаяка. Следовательно, МПР (напротив острого конца) тоже оказывается от меридиана радиомаяка (отличается от МПС ровно на 180 º). Но ведь МК по-прежнему отсчитывается от текущего меридиана МС. Следовательно, когда от МПР механически вычитается МК, то полученный КУР оказывается неточным, так как МПР и МК отсчитаны от разных меридианов. Разумеется, на небольших удалениях от радиомаяка с учетом невысокой точности измерения МПС и МК погрешностью определения КУР можно пренебречь. Тем более, что сам КУР в этом случае не очень-то и нужен.
Поэтому параметры, отсчитанные с помощью VOR можно использовать для решения тех же навигационных задач.
Для определения МС по пеленгам двух радиомаяков VOR необходимо (как и при определении по АРК) проложить на карте две ЛРПС в направлениях ИПС от этих радиомаяков. Но рассчитать эти ИПС гораздо проще, чем при использовании АРК. Ведь на РМИ уже индицируются МПС, отсчитанные от меридианов этих радиомаяков. Только они магнитные, а на карте нужно проложить истинные. Следовательно, нужно к ним просто прибавить магнитные склонения в точках расположения этих радиомаяков.
ИПС=МПС+ΔМ.
Магнитное склонение в точке расположения маяка всегда известно, а угол схождения и вовсе учитывать не нужно. Ведь здесь не возникает необходимость перехода от одного меридиана к другому. МПС измерен от меридиана маяка и ЛРПС нужно прокладывать тоже от меридиана радиомаяка. А на каком меридиане находится ВС – не имеет значения.
Также проще выполнять контроль пути по дальности по боковому радиомаяку. Достаточно рассчитать ИПС и проложить ЛРПС на карте до пересечения ее с ЛЗП. После этого можно просто измерить пройденное и оставшееся расстояние.
Если радиомаяк VOR расположен на ЛЗП впереди или сзади, удобно выполнять контроль пути по направлению при полете на или от радиомаяка. МПР и МПС рассчитывать не нужно, поскольку они уже индицируются на РМИ. Единственное, о чем необходимо помнить – что и МПР, и МПС на РМИ отсчитаны от меридиана радиомаяка, следовательно, и сравнивать их нужно с ЗМПУ, отсчитанным также от меридиана радиомаяка. Все остальное аналогично использованию радиокомпасной системы (МПР больше ЗМПУ – ВС слева, МПС больше ЗМПУ – ВС справа и т.п.)
Радиомаяки непрерывно совершенствуются. PVOR (Precision VOR) является дальнейшим развитием системы. Он имеет диаграмму направленности в виде нескольких лепестков. Для устранения вызванной этим неоднозначности используются два канала измерения пеленга – грубый и точный. PVOR обеспечивает более точное измерение пеленга и менее подверженное помехам.
DVOR (Doppler VOR – доплеровские VOR) являются более точными, но и более сложными. В таких радиомаяках опорный сигнал имеет амплитудную модуляцию, а переменный сигнал – частотную, то есть как раз наоборот по сравнению с обычными радиомаяками. Это способствует уменьшению помех, например, от местных предметов вблизи радиомаяка.
Несмотря на разнообразие видов радиомаяков, бортовое оборудование может работать с любым из них. Пилот может и не знать, с маяком какого вида он сейчас работает.
Разработаны и еще более совершенные PDVOR (Precision Doppler VOR), но для работы с ними уже должны использоваться другие приемники.
Классификация VOR:
VOR T - район аэродрома дальность действия 46 км. Высота от 300 м и до 4000 м.
VOR L - для малых высот 74 км. Высота от 300 м до 5500 м.
VOR H - для больших высот 240 км. Высота от 6000 м до 14000 м
Но указанные дальности, это вовсе не максимальные дальности на которых возможен прием сигнала. Как правило, сигнал можно принимать и на больших удалениях. Эти дальности кроме обеспечения приема сигнала еще и гарантируют, что находясь в их пределах, ВС не попадет в зону действия другого радиомаяка, работающего на такой же или близкой частоте.
Для работы с VOR часто используют оборудование "Курс МП" его же принимают для захода на посадку по радиомаячным системам.
В состав КУРС МП входят:
1. Считок выбора радиосистем (VOR, ILS, СП)
2. Блок установки рабочей частоты.
3. Радиомагнитный индикатор
4. Селектор курса (устанавливаем ЗПУ)
5. Индикатор позволяющий выдерживать ЛЗП
За рубежом индикаторы такого типа называются CDI-comse deviation indication.
Курс ПМ имеет 2 полукомплекта, каждый из которых может быть настроен на свой радиомаяк. На РМИ для каждой стрелки имеется переключатель VOR АРК. При использовании АРК измеряется магнитный курс и КУР, затем путём их сложения получается МПР, МПС от меридиана ВС. При использовании VOR измеряется курс и МПC.
Индикатор горизонтальной обстановки. Более удобным, чем CDI, является другой вид индикаторов – индикатор горизонтальной обстановки Horizontal Situation Indicator (HSI). На нем индицируется не только отклонение от ЛЗП, полученное с помощью VOR, но и магнитный курс. Индикатор может использоваться не только при полете по маршруту, но и при заходе на посадку по системе ILS. В этом случае он будет показывать отклонение от заданной траектории не только в горизонтальной, но и в вертикальной плоскости.
