Приложение п 2. Типовые задания на проектирование

КП-21

Канал измерения скорости бортового радиолокатора

Разработать канал измерения скорости, входящий в состав само­летного радиолокатора (РЛ). Самолет предназначен для атаки цели, со­вершающей маловысотный (МВП) или крейсерский (при отсутствии режима МВП) полет. Атака выполняется на встречном курсе при скорости само­лета V и высоте его полета Η. Пуск ракет производится на даль­ности R_п до цели. Разрешающая способность РЛ по дальности d_R, а по углу d_θ =1,5j_q, где j_q - ширина ДН круглой ФАР диаметром d_а.

Минимальная суммарная погрешность измерения (s²+DV_д²)^1/2=s_S на дальности R_max при ЭПР цели S₀ и наличии на трассе рас­пространения радиоволн зоны протяженностью R_ос, интенсивность осадков в которой Q. Информация о скорости выделяется из доплеровского сдвига несущей частоты отраженного импульсного сигнала.

Считать, что значение s_S достигается при оптимизации изме­рителя для дальности R_max, потерях в трактах РЛ L_п и коэффициен­те шума приемника, равном 5. Значения КПД составляют: антенны -0,78, фидерных трактов - 0,9, обтекателя (в одном направлении) - 0,7. По­лоса пропускания УПФ перед частотным дискриминатором 1 кГц.

1. Составить и описать структурную схему РЛ с указанием номи­налов частот всех сигналов.

2. Определить параметры антенны; зондирующего и отраженного сигналов; трактов формирования и обработки сигналов; выдаваемого измерителем двоично-десятичного кода скорости, а также мощность передатчика.

3. Выбрать дальность R₀, для которой производится оптимиза­ция измерителя скорости, используя оценки суммарной погрешности при R₀ = R_max и R₀ = R_п. Построить зависимость суммарной пог­решности от R / R_max.

4. Разработать технические требования к основным элементам РЛ, достаточные для дальнейшего проектирования. Учесть, что все частоты в РЛ формируются с помощью когерентного генератора с час­тотой f_к.г = 60 МГц, входящего в синтезатор частот. Указать допустимую нестабильность частоты f_к.г.

КП-22

Активный измеритель скорости

Разработать канал измерения скорости наземного радиолокато­ра (РЛ), используемого при испытаниях беспилотных ЛА (БПЛА), снаб­женных бортовыми ответчиками. БПЛА летит со скоростью V на вы­соте Η при максимальном ускорении a.

РЛ работает в непрерывном режиме, основан на фазовом методе измерения координат, имеет угловую разрешающую способность dq = j_q, где j_q - ширина ДН квадратной ФАР со стороной l _a. Зона обзора РЛ по углу места 0 £ b £ 30°. Минимальная суммарная погреш­ность измерения скорости (s²+DV_д²)^1/2=s_S на дальности R_max при наличии зоны протяженностью R_ос = R_max, интенсивность осадков в которой Q. Коэффициент преобразования частоты в ответчике K_п.ч = 16/15.

Считать, что значение s_S достигается при оптимизации измерителя для дальности R_max, потерях в трактах РЛ L_п.з, и коэффициен­те шума приемника, равном 5. Принять, что дальности действия РЛ и ответчика одинаковы и равны R_max, а мощность принимаемого ответ­чиком сигнала (с учетом потерь в ответчике) должна быть не менееP_{2min от}. Значения КПД составляют: антенны - 0,78, фидерных трак­тов - 0,9 и обтекателя (в одном направлении) - 0,7. Полоса про­пускания УПФ перед частотным дискриминатором 0,5 кГц.

1. Составить и описать структурную схему измерителя с указа­нием номиналов частот всех сигналов.

2. Определить для РЛ параметры антенны; зондирующего и при­нимаемого сигналов; трактов формирования и обработки сигналов. Найти мощности передатчиков РЛ и ответчика.

3. Выбрать дальность R₀, для которой производится оптимиза­ция измерителя скорости, используя оценки суммарной погрешности при R ₀ = Rmax и R ₀ = R_min. Построить зависимость суммарной погрешности от R / R_max.

4. Разработать технические требования к основным элементам РЛ, достаточные для дальнейшего проектирования. Учесть, что в РЛ все частоты формируются с помощью когерентного генератора с часто­той f_к.г = 10 МГц, входящего в синтезатор частот. Указать допус­тимую относительную нестабильность частоты f_к.г.

КП-23

Самолетный ДИС

Разработать ДИС - датчик системы счисления пути военного само­лета, работающий на волне 2 см и обеспечивающий в крейсерском режиме полета измерение составляющей скорости V_x с флуктуационной пог­решностью не более s_x, погрешностью смещения не хуже (V_см/V)_x
и s_z=s_x·DM_zx, где отношение масштабных коэффициентов DМ_zx = М_z/М_х не должно превышать заданного значения. Работо­способность ДИС должна сохраняться при полете над зоной облачности и дождя (или в этой зоне) над сушей (удельная ЭПР поверхности -20дБ) и над морем с волнением ³ l _м баллов. Высота верхней кромки облачности 8 км, удельный коэффициент затухания в облаках 0,3 дБ/км. Зона дождя интенсивностью Q занимает высоты от 0 до Н_д. Скорость ветра на максимальной и крейсерской высотах полета равна 100 км/ч и 50 км/ч при маловысотном полете и посадке.

Считать, что коэффициент шума приемника равен 5, а его ухудшение из-за просачивающегося сигнала передатчика m£0,05. Коэффи­циент, характеризующий шумовую составляющую этого сигнала, К_п.с = -140 дБ. Принять КПД антенны 0,79, а волноводных трактов - 0,9. Коэффициент потерь в приемном тракте L_п. В многоканальных ДИС время наблюдения сигнала 10 с, в одноканальных - 0,5 с. Установоч­ный угол лучей ДНА в вертикальной плоскости равен B₀.

1. Выбрать и обосновать число и расположение лучей антенны, число каналов ДИС и тип зондирующего сигнала. Составить и описать структурную схему, ДИС с указанием номиналов частот всех сигналов.

2. Определить: а) параметры антенны, зондирующего и преобразованного сигналов, трактов обработки и формирования сигналов и вы­даваемого измерителем двоично-десятичного кода скорости; б) мощ­ность передатчика ДИС и требуемый коэффициент развязки передающего и приемного трактов; в) относительную погрешность счисления пути на участке крейсерского и маловысотного полета (в одном направлении).

3. Разработать технические требования к основным элементам ДИС, достаточные для дальнейшего проектирования. Указать допустимую относительную нестабильность несущей частоты.

КП-24

Вертолетный ДИС

Разработать ДИС - датчик аналоговой и цифровой информации о составляющих V_x, V_z и V_y скорости вертолета с флуктуационной погрешностью s_x=s_z=s_y·DM_xy£s, где s соответствует максимальным значениям составляющих скорости, а от­ношение масштабных коэффициентов ΔΜyx=М_Vy/Μ _Vx не должно пре­вышать заданного значения. При измерении V_x погрешность смещения должна быть не более (DV_см / V)_х при допустимом размере антенны, равном l _x. Работоспособность ДИС должна сохраняться при полете на высоте H_max в зоне облачности и дождя как над сушей (удельная ЭПР поверхности -20 дБ), так и над морем с волнением ³ l _м баллов. Высота верхней кромки облачности 8 км, удельный коэффициент затуха­ния в облаках 0,3 или 0,9 дБ/км на волне 2 или 0,8 см соответствен­но. Зона дождя интенсивностью Q занимает высоты от 0 до Н_д.

Считать, что коэффициент шума приемника равен 5, а его ухуд­шение из-за просачивающегося сигнала передатчика m£0,1. Коэф­фициент, характеризующий шумовую составляющую этого сигнала, К_п.с = - 130 дБ. Принять, что КПД антенны 0,79, а волноводных трактов -0,8. Коэффициент потерь в приемном тракте L_п. В многоканальных ДИС время наблюдения сигнала 10 с, а в одноканальных - 0,5с.

1. Выбрать и обосновать число и расположение лучей антенны, число каналов ДИС и тип зондирующего сигнала. Составить и описать структурную схему ДИС с указанием номиналов частот всех сигналов.

2. Определить: а) параметры антенны, зондирующего и преобра­зованного сигналов, трактов формирования и обработки сигналов и выдаваемого измерителем двоично-десятичного кода скорости; б) мощ­ность передатчика ДИС и требуемый коэффициент развязки передающего и приемного трактов; в) суммарную погрешность измерения полной мак­симальной скорости вертолета. Построить зависимость суммарной пог­решности от V / V _max.

3. Разработать технические требования к основным элементам ДИС, достаточные для дальнейшего проектирования. Указать допусти­мую относительную нестабильность несущей частоты.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бакулев Π. Α., Сосновский А. А. Радиолокационные и радио­навигационные системы: Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1994.

2. Вопросы статистической теории радиолокации. Т.2/П. А. Бакут, И. А. Большаков, Б. М. Герасимов и др.; Под ред. Г. П. Тартаковского. - М.: Советское радио, 1964.

3. Колчинский В. В., Мандуровский И. А., Константиновский М. И. Доплеровские устройства и системы навигации/Под ред. В. Е. Колчинского. - М.: Советское радио, 1975.

4. Коновалов Г. Ф. Радиоавтоматика: Учеб. для вузов; - М.: Высш. шк., 1990.

5. Первачев С. В. Радиоавтоматика: Учеб. для вузов. - М.: Радио и связь, 1982.

6. Сосновский A. А. Измерительные устройства радиолокационных и радионавигационных систем;. Учеб. пособие. – М.: Изд-во МАИ, 1994.

7. Справочник по радиолокации: В 4-х томах. Под ред. М. Сколника – М.: Советское радио, 1973-1976.

8. Флеров А. Г., Тимофеев В. Т. Доплеровские устройства и системы навигации. – М.: Транспорт, 1987.

*) V=V_воз, где V_воз – воздушная скорость самолета.

Примечания: 1. Высота крейсерского полета H_кр=H_max/.

2. Высота МВП H_МВП=100 м для всех самолетов.

3. Посадочная скорость равна 280 км/ч у всех типов самолетов.

*) В пособии рекомендуется здесь и ниже принять K_з=1,1.

*) При определении отношения мощностей сигнала и шума по функции F(q) следует брать ближайшее меньшее значение q.

*) При определении q_j по данной методике берется ближайшее меньшее значение q.