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:飛機無線電羅盤羅差超差原理

發布時間:2019-04-09   |  所屬分類:應用電子:論文發表  |  瀏覽:  |  加入收藏

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  這篇論文主要介紹的是飛機無線電羅盤羅差超差原理的內容,本文作者就是通過對無線電羅盤的內容超差的內容做出詳細的闡述與介紹,特推薦這篇優秀的文章供相關人士參考。

飛機無線電羅盤羅差超差原理

  【關鍵詞】無線電羅盤;羅差超差;電磁環境

  1引言

  無線電羅盤是我國研制和定型生產的一種機載無線電導航設備。它是根據地面導航臺發射的無線電波方向自動測出地面導航臺和飛機縱軸之間的夾角,即電臺相對方位角,同時與地面臺配合實現導航功能。由于存在電離層變化、羅盤天線安裝狀態異常,機身二次輻射等因素影響,羅盤在定向過程中會形成一定的定向誤差。其中由于機身的二次輻射引起的定向誤差稱為羅差。羅差的大小具有一定的規律性,數值也比較固定。

  2羅差產生原因及補償方法

  地面導航臺發射的定向無線電波傳播到機體時,在機身部件上引起感應電流而產生二次輻射波,二次輻射波的頻率和導航臺發射的頻率相同,兩種電波合成的結果,使電波空間傳播方向與一次電波方向不同,造成導航臺位置改變的假象,導航臺相對方位角(θ)與導航指示器指示角度之間的差角,即羅差。羅差的大小與導航臺發射無線電波的入射方向和飛機機體的形狀有關,具有一定的規律性。由于飛機機體具有橫向和縱向的對稱性,當入射電波方向由0°到360°變化時,機身二次輻射電波的方向也作周期性變化,當入射電波方向為0°、90°、180°、270°時,二次輻射波的方向恰好與入射波方向相反,合成電波方向不變,因而不會出現羅差,在其它方向,二次輻射波方向與入射波方向不是恰好相反,合成電波的方向發生變化會出現羅差。羅差隨導航臺相對方位角變化關系如圖1所示。θ方為0°~90°和180°~270°之間時,羅差為正值;θ方為90°~180°和270°~360°之間時羅差為負值。羅差曲線近似為正弦曲線,各種飛機結構雖然不同,但曲線的規律是接近的,故對羅差可以進行補償。對大多數現代飛機來說,通常最大羅差在+5°~-25°的范圍內(羅差的+、-號以第一象限代表,+號的羅差表示指示的角度比電臺的實際方向角要小)。在進行羅差補償之前,首先必須知道該機的羅差曲線。由經驗得知,對于同一機型的飛機,同一羅盤以及經過仔細、妥善安裝的環形天線,可以得到相近的固有羅差曲線。羅差曲線有時出現兩種誤差:即羅差(在基準線上的類正弦曲線)及環形天線安裝誤差(曲線沿縱軸上、下平行的移動)。當環形天線妥善安裝時,不會出現后一種誤差。有了某一型機精確測定的固有羅差曲線,就可用環形天向和羅差補償電路相配合進行羅差補償。設:飛機固有羅差-22°,環形天線補償+10°,羅差補償電路補償+12°,環形天線安裝誤差0°。羅差補償曲線舉例見圖2。由于環形天線、羅差補償電路的羅差補償曲線與飛機的固有羅差曲線是很接近的類正弦曲線,故進行補償時,只要按羅差的最大幅度與+、-號進行,就滿足各個方位角的補償準確度(剩余羅差)的要求。

  3故障提出及分析

  3.1故障現象

  在地面校羅盤時,發現某型飛機2號無線電羅盤羅差超差問題,主要現象有:①0°方位受影響偏差較大(卸去牽引桿后,指示滿足要求);②校完一圈羅差后,不能回零,有時偏差3°;③180°方位超差,有時偏差3°。而1號無線電羅盤在羅差校準過程中,各方位都滿足技術指標要求,未發現超差問題。

  3.2故障影響分析

  機載無線電羅盤是飛機的基本導航設備,指引著飛機按預定的航線飛行,其功能正常與否直接關系著飛行安全,是重要的飛行保障設備。其主要用途包括:①為飛行員提供飛行航線相對地面導航臺的方位角,并提供臺標識別;②輔助導航著陸,飛機著陸時,飛行員只要使飛機對準羅盤指示0°的方向飛行,就能很方便的找到機場,從而達到輔助導航著陸的目的;③對飛機進行定位測量,飛機上一般裝載有兩部無線電羅盤接收機,在使用中只要將這兩部羅盤接收機分別調諧在兩個已知的不同位置的地面導航臺的頻率上,從而得到兩個相對方位角,根據這兩個相對方位角,在地圖上可畫出飛機相對于這兩個地面導航臺的兩條相應的方向線,這兩條線的交點便是飛機的位置。某型飛機上目前裝備了2套無線電羅盤,這2套無線電羅盤互為備份。目前已知1號羅盤地面校羅差時指示穩定,羅差滿足要求,2號無線電羅盤出現羅差超差問題,造成羅盤指針指示不準確,可在檢飛過程中,若出現2套羅盤指示不一致現象,以1號羅盤為準,不會對飛行安全造成影響;但若在未知情況下出現故障,就有可能在進場著陸時飛機沖出機場跑道外,對飛機員的安全造成影響。

  3.3故障原因的初步分析

  根據無線電羅盤羅差超差故障現象描述,依據羅差產生原因以及羅盤安裝位置進行分析,初步認為引起超差現象的原因有三個:①機場附近的電磁環境日趨復雜多變,地面附近各種電磁信號的多徑散射,造成無線電羅盤天線裝在機腹時地面定向不穩定;②飛機機體外形大小對中長波信號非常敏感,大型飛機機體較大,飛機停放在地面時,機體與地面之間形成較大的腔體,這個腔體一方面使地面電磁波的反射更為復雜,另一方面使導航臺發射信號在機腹羅盤天線附近的衰減增大,導致天線附近導航臺信號輻射波與發射波混亂,羅盤定向不穩定;③地面電磁多徑散射會造成固有羅差曲線嚴重畸變,各象限羅差不對稱,達不到理論的正弦曲線,無法在地面通過羅差校正來進一步減小剩余羅差。類似校羅差超差的問題在其他機型上也有出現,主要原因都是受到地面環境的影響,而在空中檢飛時,無線電羅盤零位指示均正常。

  4試驗驗證和處理意見

  為了進一步分析2號羅盤超差原因,利用某型飛機的綜合數據管理設備的地面回放設備,對某型飛機025、022兩架機3個飛行架次存儲卡中記錄的著陸過程中多功能顯示器導航畫面羅盤指針數據進行了回放讀取,具體數據見表1~3.從以上飛行數據分析,剔除讀數誤差及指針擺動影響,以及飛機在轉彎過程中羅盤處于跟蹤狀態,讀數無法正確分析外,某型飛機025架機與022架機在對準跑道著陸過程中的數據基本一致,以磁航向59°為閻良機場跑道基準,只有022架機最后一組數據超出±3°的指示要求,而此數據是最后著陸瞬間的記錄數據,此時飛機已降落,受地面環境影響較大。通過對上述數據進行分析,與初步故障分析結果一致。綜合以上分析及試飛數據,可以認為只要在地面上將0°方位及前向方位校準后,可保證180°方位的準確。鑒于地面電磁環境的復雜性,2號羅盤180°及其他后向方位定向不穩定難以準確校準,因此,建議地面校羅差時2號羅盤只校準0°、315°和45°方位。

  5結束語

  無線電羅盤是依賴于地面導航臺發射的無線電電波進行定向,其方位準確度主要受電磁波極化變化影響。因環形天線要求利用垂直極化波,所以電磁波在傳播途中因地物以及大型飛機的機翼、起落架均較大的影響會發生極化畸變,造成零點偏移不穩定。所以羅盤天線安裝時,最好選擇機身背部上,以減少對羅差的影響。依據上述原因,在新研的某型飛機中已將無線電羅盤1、2號組合天線全部再裝在機身背部,減弱因地面環境復雜和飛機本身結構對羅差的影響,保障了飛機的飛行安全。

  參考文獻

  [1]WL-11無線電羅盤使用維護說明書[D].國營第七六五廠.

  [2]王暢.某型飛機校正羅差測量方法研究,2012航空試驗測試技術學術交流會論文集[J].測控技術,2012.

  [3]于學發,希林.WL-7無線電羅盤校羅差的簡易方法[S].航空維修,2003,06.

  作者:范巖 單位:航空工業集團西飛


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