Avionika - šta je to? Šta je avionika - istorija nastanka i sastav Nevidljivo postaje vidljivo

Sadržaj članka

AVIATION INSTRUMENTS, instrumentacija koja pomaže pilotu da upravlja avionom. U zavisnosti od namene, instrumenti u avionu se dele na uređaje za letenje i navigaciju, uređaje za praćenje rada motora aviona i uređaje za signalizaciju. Navigacijski sistemi i automatske mašine oslobađaju pilota od potrebe da stalno prati očitanja instrumenta. Grupa instrumenata za let i navigaciju uključuje indikatore brzine, visinomjere, variometre, pokazivače položaja, kompase i pokazivače položaja aviona. Instrumenti koji prate rad motora aviona su tahometri, mjerači tlaka, termometri, mjerači goriva itd.

U modernim instrumentima na vozilu, sve više informacija se prikazuje na zajedničkom indikatoru. Kombinovani (multifunkcionalni) indikator omogućava pilotu da jednim pogledom obuhvati sve indikatore kombinovane u njemu. Napredak u elektronici i kompjuterskoj tehnologiji omogućio je veću integraciju u dizajn instrument table u kokpitu i avioniku. Potpuno integrisani digitalni sistemi kontrole leta i CRT displeji daju pilotu bolje razumevanje stava i položaja aviona nego što je to ranije bilo moguće.

Novi tip kombinovanog displeja - projekcija - daje pilotu mogućnost da projicira očitanja instrumenta na vetrobransko staklo aviona, kombinujući ih na taj način sa spoljašnjom panoramom. Ovaj sistem prikaza se koristi ne samo na vojnim avionima, već i na nekim civilnim avionima.

INSTRUMENTI LETA I NAVIGACIJE

Kombinacija letačkih i navigacionih instrumenata daje opis stanja aviona i potrebnih uticaja na elemente upravljanja. Takvi instrumenti uključuju indikatore visine, horizontalne pozicije, brzine, vertikalne brzine i visinomjera. Radi lakšeg korištenja, uređaji su grupirani u T-oblik. U nastavku ćemo ukratko razmotriti svaki od glavnih uređaja.

Indikator stava.

Indikator položaja je žiroskopski uređaj koji pilotu daje sliku vanjskog svijeta kao referentni koordinatni sistem. Indikator stava ima umjetnu liniju horizonta. Simbol aviona mijenja poziciju u odnosu na ovu liniju ovisno o tome kako sam avion mijenja poziciju u odnosu na pravi horizont. U komandnom indikatoru položaja, konvencionalni indikator položaja je kombinovan sa instrumentom za kontrolu leta. Indikator komandnog položaja pokazuje prostorni položaj aviona, uglove nagiba i prevrtanja, brzinu tla, odstupanje brzine (tačno od "referentne" brzine vazduha, koja se postavlja ručno ili izračunava kompjuterom za kontrolu leta) i daje neke navigacijske informacije. U modernim avionima, indikator komandnog stava dio je sistema instrumenata za navigaciju leta, koji se sastoji od dva para katodnih cijevi u boji - dva CRT-a za svakog pilota. Jedan CRT je indikator stava komande, a drugi je uređaj za planiranje navigacije ( vidi ispod). CRT ekrani prikazuju informacije o prostornom položaju i položaju aviona u svim fazama leta.

Planirani navigacijski uređaj.

Planirani navigacijski uređaj (PND) pokazuje kurs, odstupanje od zadanog kursa, smjer radio navigacijske stanice i udaljenost do ove stanice. PNP je kombinovani indikator koji kombinuje funkcije četiri indikatora - pokazivača smjera, radiomagnetnog indikatora, smjera i pokazivača dometa. Elektronski POP sa ugrađenim indikatorom karte daje sliku karte u boji koja pokazuje pravi položaj aviona u odnosu na aerodrome i zemaljska radio-navigaciona pomagala. Prikazi pravca leta, proračuni skretanja i željene putanje leta pružaju mogućnost da se proceni odnos između pravog i željenog položaja aviona. Ovo omogućava pilotu da brzo i precizno prilagodi putanju leta. Pilot takođe može prikazati preovlađujuće vremenske uslove na mapi.

Indikator brzine.

Kada se avion kreće u atmosferi, nadolazeći tok zraka stvara pritisak velike brzine u Pito cijevi postavljenoj na trup ili na krilo. Brzina zraka se mjeri poređenjem brzine (dinamičkog) pritiska sa statičkim pritiskom. Pod uticajem razlike između dinamičkog i statičkog pritiska savija se elastična membrana na koju je spojena strelica koja na skali pokazuje brzinu vazduha u kilometrima na sat. Indikator brzine zraka također pokazuje evolucijsku brzinu, Mahov broj i maksimalnu radnu brzinu. Rezervni indikator brzine se nalazi na centralnoj ploči.

Variometar.

Variometar je neophodan za održavanje konstantne brzine uspona ili spuštanja. Poput visinomera, variometar je u suštini barometar. Pokazuje brzinu promjene nadmorske visine mjerenjem statičkog pritiska. Dostupni su i elektronski variometri. Vertikalna brzina je prikazana u metrima u minuti.

Altimetar.

Visinomjer određuje visinu iznad nivoa mora na osnovu odnosa između atmosferskog tlaka i nadmorske visine. Ovo je, u suštini, barometar, kalibriran ne u jedinicama pritiska, već u metrima. Podaci visinomjera mogu se predstaviti na različite načine - pomoću strelica, kombinacija brojača, bubnjeva i strelica ili putem elektroničkih uređaja koji primaju signale od senzora tlaka zraka. vidi takođe BAROMETER.

NAVIGACIJSKI SISTEMI I AUTOMATIKA

Avioni su opremljeni raznim navigacionim mašinama i sistemima koji pomažu pilotu da upravlja avionom duž zadate rute i izvodi manevre pre sletanja. Neki takvi sistemi su potpuno autonomni; drugima je potrebna radio komunikacija sa zemaljskim navigacijskim pomagalima.

Elektronski navigacioni sistemi.

Postoji veliki broj različitih elektronskih sistema vazdušne navigacije. Omnidirekcioni radio farovi su zemaljski radio predajnici sa dometom do 150 km. Oni obično definiraju disajne puteve, pružaju smjernice za pristup i služe kao referentne točke za instrumentalne pristupe. Smjer do omnidirekcionog svjetionika određuje se automatskim tragačem smjera u vozilu, čiji je izlaz prikazan strelicom indikatora smjera.

Glavna međunarodna sredstva radio navigacije su VOR omnidirekcioni azimutalni radio farovi; njihov domet dostiže 250 km. Takvi radio farovi se koriste za određivanje vazdušne rute i za manevre prije sletanja. VOR informacije su prikazane na PNP i indikatorima sa rotirajućim strelicama.

Oprema za određivanje udaljenosti (DME) određuje domet linije vidljivosti unutar oko 370 km od zemaljskog radio fara. Informacije su predstavljene u digitalnom obliku.

Za zajednički rad sa VOR farovima, umjesto DME transpondera, obično se ugrađuje zemaljska oprema TACAN sistema. Kompozitni VORTAC sistem pruža mogućnost određivanja azimuta pomoću VOR omnidirekcionog fara i dometa pomoću TACAN kanala za određivanje raspona.

Sistem za instrumentalno sletanje je sistem farova koji pruža precizno navođenje aviona tokom konačnog prilaska pisti. Radio farovi za sletanje za lokalizaciju (domet od oko 2 km) vode avion do središnje linije sletne trake; farovi za kliznu stazu proizvode radio zrak usmjeren pod uglom od oko 3° u odnosu na sletnu traku. Kurs slijetanja i ugao klizanja prikazani su na indikatoru komandnog položaja i POP-u. Indeksi koji se nalaze na bočnoj i donjoj strani komandnog indikatora položaja pokazuju odstupanja od ugla klizišta i središnje linije sletne trake. Sistem kontrole leta prikazuje informacije o sistemu za instrumentalno sletanje preko prečke na komandnom indikatoru položaja.

Omega i Laurent su radio navigacioni sistemi koji, koristeći mrežu zemaljskih radio farova, obezbeđuju globalno operativno područje. Oba sistema dozvoljavaju letove bilo kojom rutom koju odabere pilot. "Loran" se koristi i pri slijetanju bez upotrebe opreme za precizan prilaz. Indikator komandnog položaja, POP i drugi instrumenti pokazuju položaj aviona, rutu i brzinu na zemlji, kao i kurs, udaljenost i procijenjeno vrijeme dolaska za odabrane međutačke.

Inercijski sistemi.

Sistem za obradu i prikaz podataka o letu (FMS).

FMS sistem pruža kontinuirani pregled putanje leta. Izračunava brzine, visine, tačke uspona i spuštanja koje su najekonomičnije. U tom slučaju sistem koristi planove leta pohranjene u njegovoj memoriji, ali i omogućava pilotu da ih promijeni i unese nove preko displeja računara (FMC/CDU). FMS sistem generiše i prikazuje podatke o letu, navigaciji i radu; takođe izdaje komande autopilotu i direktoru leta. Osim toga, pruža kontinuiranu automatsku navigaciju od trenutka polijetanja do trenutka slijetanja. FMS podaci se prikazuju na kontrolnoj tabli, indikatoru položaja komande i FMC/CDU kompjuterskom displeju.

UREĐAJI ZA KONTROLU RADA MOTORA AVIONA

Indikatori performansi motora aviona grupirani su u sredini instrument table. Uz njihovu pomoć, pilot kontrolira rad motora, a također (u načinu ručnog upravljanja letom) mijenja njihove radne parametre.

Brojni indikatori i kontrole su potrebni za nadzor i kontrolu hidrauličkih, električnih, goriva i sistema za održavanje. Indikatori i kontrole, koji se nalaze ili na panelu inženjera leta ili na panelu sa šarkama, često se nalaze na mimičkom dijagramu koji odgovara lokaciji aktuatora. Mnemonički indikatori pokazuju položaj stajnog trapa, zakrilaca i letvica. Položaj krilaca, stabilizatora i spojlera također može biti naznačen.

ALARMNI UREĐAJI

U slučaju kvarova u radu motora ili sistema, ili pogrešne konfiguracije ili režima rada aviona, za posadu se generišu poruke upozorenja, obaveštenja ili saveta. U tu svrhu predviđena su vizuelna, zvučna i taktilna signalna sredstva. Moderni sistemi na vozilu mogu smanjiti broj dosadnih alarma. Prioritet potonjeg određen je stepenom hitnosti. Elektronski displeji prikazuju tekstualne poruke redosledom i naglaskom koji odgovara njihovoj važnosti. Poruke upozorenja zahtijevaju hitnu korektivnu radnju. Obavijest - zahtijeva samo trenutno upoznavanje, a korektivne radnje - naknadno. Savjetodavne poruke sadrže informacije važne za posadu. Poruke upozorenja i obavještenja obično se prave u vizuelnom i audio obliku.

Alarmni sistemi upozorenja upozoravaju posadu na kršenje normalnih uslova rada aviona. Na primjer, sistem za upozorenje o zastoju upozorava posadu na takvu prijetnju vibracijom obje kontrolne kolone. Sistem upozorenja na blizinu tla daje glasovne poruke upozorenja. Sistem upozorenja na smicanje vjetra pruža vizualni signal i glasovnu poruku kada ruta aviona naiđe na promjenu brzine ili smjera vjetra koja može uzrokovati naglo smanjenje brzine. Osim toga, na indikatoru položaja komande prikazuje se skala nagiba, što omogućava pilotu da brzo odredi optimalni ugao penjanja kako bi povratio putanju.

KLJUČNI TRENDOVI

„Mode S“, predloženi link za podatke za kontrolu letenja, omogućava kontrolorima letenja da šalju poruke pilotima prikazane na vetrobranskom staklu aviona. Sistem za uzbunu u slučaju saobraćajnih sudara (TCAS) je sistem na brodu koji pruža informacije posadi o potrebnim manevrima. TCAS sistem obavještava posadu o drugim avionima koji se pojavljuju u blizini. Zatim izdaje poruku o prioritetu upozorenja koja ukazuje na manevre potrebne da bi se izbjegao sudar.

Globalni sistem pozicioniranja (GPS), vojni satelitski navigacijski sistem koji pokriva cijeli svijet, sada je dostupan civilnim korisnicima. Do kraja milenijuma, sistemi Laurent, Omega, VOR/DME i VORTAC su gotovo u potpunosti zamijenjeni satelitskim sistemima.

Flight Status Monitor (FSM), napredna kombinacija postojećih sistema obavještavanja i upozorenja, pomaže posadi u nenormalnim situacijama leta i kvarovima sistema. FSM monitor prikuplja podatke iz svih sistema na brodu i izdaje tekstualne instrukcije posadi koje treba slijediti u hitnim situacijama. Osim toga, prati i ocjenjuje efikasnost preduzetih korektivnih mjera.

Moderna avijacija raste i širi se velikom brzinom. Danas su košuljice koje se dižu u nebo moćne, lijepe i izdržljive. Njihovo rukovodstvo je, naravno, takođe pretrpelo ozbiljne promene. Danas se pojavljuju novi pojmovi koji običnom čovjeku nisu sasvim jasni. Tako, na primjer, svi znaju šta je autopilot, ali nemaju pojma šta je avionika.

Izraz "avionika", kako napominju stručnjaci, pozajmljen je iz engleskog jezika. Danas je izuzetno popularan među onima koji se bave vazduhoplovnom industrijom. Danas se avionika odnosi na sve elektronske sisteme koji se nalaze u avionu. Štaviše, mislimo i na njihove najsloženije varijante i na one najjednostavnije.

Riječ dolazi od kombinacije dva termina - avijacije i elektronike. Ponekad se naziva i avionika, tj. avionika. U suštini, ovaj pojam krije kompleks svih elektronskih sistema - to su sistemi komunikacije, navigacije, prikaza i upravljanja raznim uređajima.

Kako stručnjaci za elektroniku kažu, nazivati ​​avionikom avionikom je pogrešno. Uostalom, avionika je oprema koja emituje radio talase, ali vazduhoplovni instrumenti to ne rade. Sljedeća podjela se smatra ispravnom:

1. Oprema aviona
2. avionika - oprema koja je odgovorna za prijem ili emitovanje radio talasa tokom rada
3. Vazduhoplovna oprema (AO) - oprema koja sadrži elektronske komponente koje koriste električnu struju, ali ne koriste radio talase

Sam termin se pojavio 70-ih godina 20. veka. U tom periodu pojavile su se integrisane tehnologije i kompaktni računari, ali visokih performansi u avionima. Osim toga, razvijeni su i implementirani fundamentalno novi automatizirani kontrolni sistemi. Navigacija brodovima je postala lakša.

Avionika, kao i mnoge druge stvari, prvobitno je razvijena za vojsku. I danas se tamo i dalje široko koristi. Prema nekim podacima, udio troškova za informacijsku komponentu aviona je 20% cijene aviona. Danas je avionika prešla u civilnu avijaciju. Treba shvatiti da je ovaj izraz neizgovoren - ne može se naći ni u jednom dokumentu.

Sastav avionike

Danas koncept avionike u avionu uključuje čitav kompleks sistema. Među njima:

• Opcije navigacije
• Indikacija
• Veza
• Sistem odgovoran za let
• Sistem upozorenja od sudara u vazduhu
• Menadžment
• Vremenska zapažanja
• Rekorderi koji prate sve što se dešava na brodu i druga sredstva kontrole

Ako posebno izdvojimo vojne avione, onda je avionika u njima dodatno predstavljena takvim sistemima kao što su:

• Sonari
• Radari
• Fiksiranje i traženje željene mete
• Kontrola oružja

Kako se može koristiti - primjeri

Mnogima nije uvijek jasno kako to funkcionira. Na primjer, komunikacijski sistem vam omogućava da tražite potencijalno ranjiva i nezaštićena mjesta u radu aviona. Ako se otkriju problemi ili kvarovi, nadležni stručnjaci za zrakoplovnu industriju će se pobrinuti za njih – otkrit će ih i otkloniti.

Navigacijski sistem koji zadovoljava sve moderne standarde trebao bi pomoći pilotu da usmjeri avion duž date rute. Takođe radi i tokom raznih manevara kada avion sleće. Preciznost proračuna vam omogućava da donesete odluke koje su primjerenije situaciji. Osim toga, ova opcija upozorava ako su pilotove oči zamagljene i on radi nešto pogrešno.

Oprema dizajnirana za snimanje parametara leta je izuzetno neophodan sistem na modernim avionima. Rekorderi bilježe sve što se događa u avionu, ako je potrebno, mogu se očitati informacije i procijeniti radnje posade. Osim toga, takve opcije pomažu da se zabilježe uvjeti koji se dešavaju na brodu kako bi se kasnije mogli u potpunosti procijeniti i razumjeti koje su greške napravljene. Upečatljiv primjer aktivnosti takvih sistema u avionu su crne kutije aviona.

Sistem za praćenje vremena pomaže vam da vidite kako se vrijeme mijenja napolju. Zaista, zbog velikih brzina vjetra i promjena pejzaža u određenim područjima, može se promijeniti izuzetno brzo. I to ima direktan uticaj na let. Prvo, avion može ući u zonu jake turbulencije bez analize podataka o stanju i kretanju zraka. Drugo, grmljavinski oblaci, u koje se može uhvatiti brod koji nije predvidio svoj kurs, mogu izazvati katastrofu. Sistemi za posmatranje vremena omogućavaju pilotima da blagovremeno reaguju na promene uslova leta.

Nove tehnologije u avionici

Svi sistemi i opcije upravljanja ne miruju. Uključujući i razvoj vazduhoplovne opreme. Danas inženjeri mogu raditi s mikroskopskim i nevidljivim česticama, poput atoma. A danas mikrotehnologija molekularnog inženjeringa dolazi do izražaja. Ali da bi to postalo stvarnost i počelo djelovati, potrebno je razviti odgovarajuće metode.

Razvoj mikroelektronike će dovesti do složenijih kola i smanjenja veličine dizajna. I ovdje će biti potrebne tehnologije za kreiranje i obradu crteža s vrlo visokom rezolucijom. Uzorak će se pojaviti pod utjecajem svjetlosti, rendgenskih zraka, elektronskih zraka itd.

Vjerovatno će u narednim godinama naučnici shvatiti kako raditi s integriranim kolima s najmanjim dimenzijama niza dijelova u njima. Njihov broj u jednom krugu dostići će površinu od nekoliko kvadratnih milimetara, koja će sadržavati desetine miliona dijelova. Planirano je promijeniti glavne materijale - koristiti ne samo silicij, već i druge opcije.

Sa takvim sistemima, avioni će raditi još preciznije i ispravnije. Savremeni avioni će imati veći broj mogućnosti.

Kandidat tehničkih nauka G. ANTSEV, A. KISELEV, doktor tehničkih nauka V. SARYCHEV (JSC Radar MMS).

Civilna avionika, dizajnirana da radikalno promeni rad putničkog vazdušnog saobraćaja, opisana je u članku “Kontrola letenja” (videti “Nauka i život” br. 2, 2004). Vojna avionika je, naravno, bogatija svojim mogućnostima, a sada govorimo o njima. Borbene karakteristike vojnih aviona određene su, prije svega, nivoom avionskih sistema. Kompjuterizovani uređaji na brodu ne samo da se brinu o mnogim rutinskim procedurama pilotiranja, već su u stanju da efikasno odbiju iznenadne pretnje koje se pojavljuju. Stoga praćenje, odnosno traženje i otkrivanje „objekata“ na zemlji i u vazdušnom prostoru i njihova procena sa stanovišta uspešnog izvršenja dodeljenog zadatka, postaje izuzetno važno.

Detekcija ciljeva kada su ozračeni radarom izviđačkog aviona (a) i radarom za "osvetljavanje" (b).

Dopisni član Akademije nauka SSSR-a S. M. Rytov (1908-1996), jedan od osnivača radiofizike.

Delikatni oblik i dimenzije F-117, kao i njegova posebna površinska obloga, otežavaju radarima da ga otkriju i s prednje i sa strane.

Radeći u nekoliko raspona valnih dužina, radar je u stanju otkriti objekte ne samo na površini, već i na određenoj dubini.

Prema Kotelnikovovoj teoremi, ako je vrijeme između uzoraka τ manje od poluperioda T/2 oscilacija (a), tada se oblik signala može vratiti; ako je ovo vrijeme duže od polu-ciklusa (b), tada se signal ne može vratiti.

Antenski niz se sastoji od pojedinačnih modula.

Kada je snop odbijen, otvor rešetke A" se smanjuje proporcionalno kosinusu ugla skretanja, a rezolucija radara se smanjuje u skladu s tim.

Aktivna fazna antena u glavi krstareće rakete.

Uz dovoljno veliki interval sinteze, virtualni otvor može doseći desetine metara, zbog čega je rezolucija antenskog niza

NEVIDLJIVO POSTAJE VIDLJIVO

Jedna od glavnih funkcija vojnog zrakoplovstva bila je i ostala izviđanje. Tokom Drugog svetskog rata, piloti su mogli da se oslone samo na svoje oči i kamere postavljene na avion. Danas se izviđanje obavlja korišćenjem elektronskih sistema za praćenje. Ovi sistemi su perspektivni iu ekonomskim oblastima.

Avionička oprema registruje kako vlastito zračenje promatranog objekta iz radio opreme ili izvora topline koji na njega djeluju, tako i elektromagnetne valove koji se reflektiraju od njega kada ih ozrači radar koji se nalazi direktno na izviđačkom zrakoplovu. Danas se sve češće, i to ne samo na vojnom planu, pribjegava “osvijetljenom” radarskom izviđanju. Objekti na zemlji ili u zraku zrače se vanjskim izvorima, a reflektirani signal snima prijemna antena izviđačkog aviona.

Ali najvažnije nije čak ni detektovati objekat, već ga identifikovati, odnosno odgovoriti na pitanje: „Šta zapravo posmatramo?“ Ovo je jedan od najtežih izazova sa kojima se suočavaju sistemi avionike. Da bi se to riješilo, ne može se bez najsavremenije kompjuterske tehnologije. Programeri avionike takođe koriste dostignuća radiofizike, oblasti nauke čiji se osnivač u celom svetu s pravom smatra dopisnim članom Akademije nauka SSSR Sergej Mihajlovič Ritov. Objekt je moguće prepoznati zbog činjenice da su mehanizmi raspršenja i apsorpcije radio valova koji se šalju u njegovom smjeru usko povezani s fizičkim i geometrijskim karakteristikama objekta. Dodatne informacije mogu se dobiti iz prirode vlastitog zračenja.

Na primjer, metalni predmeti gotovo u potpunosti odbijaju valove koji padaju na njih. Stepen apsorpcije talasa od strane supstance zavisi od njene dielektrične i magnetne permeabilnosti.

U praćenju avionike nastoje da koriste izuzetno širok frekventni spektar elektromagnetnih talasa - dužine od delića milimetra do stotina metara. To je zbog činjenice da slika na zaslonu ovisi o valnoj dužini na kojoj radar radi: koliko jako objekt odbija ili apsorbira elektromagnetno zračenje koje pada na njega, prije svega određuje valna dužina, kao i veličina samog objekta i razne nehomogenosti fizičkih i geometrijskih karakteristika. Na primjer, zrakoplovi napravljeni korištenjem stealth tehnologije imaju tako delikatno odabran skup geometrijskih oblika i električnih svojstava površine da za određeni raspon valova kojim neprijatelj "savladava", reflektirani signal jednostavno izostaje. U području dužih talasnih dužina ili viših frekvencija, ovi "nevidljivi" se detektuju.

Danas, po pravilu, radar generira i obrađuje signale u nekoliko frekvencijskih raspona. Ako su ti rasponi značajno odvojeni jedan od drugog, tada ćemo na odgovarajućim slikama pronaći različite detalje objekta. Ista stvar će se, inače, dogoditi ako uporedite slike zvjezdanog neba dobivene pomoću optičkog teleskopa i radio-teleskopa.

Na početku radarske ere, programeri su se oslanjali na valove u UHF i mikrovalnom opsegu, odnosno pokušavali su "vidjeti" moguće manje objekte: objekt je reflektirao val ako su njegove dimenzije bile veće od valne dužine ili uporedive s njim. Međutim, kasnije se ispostavilo da nije tako lako otkriti, na primjer, kolone vojne opreme ako se kreću putem obrubljenim drvećem: lišće je odbijalo centimetrske valove poput ćebeta, skrivajući trupove tenkova i oklopnih transportera. ispod. A silos za rakete mogao bi se prikriti običnim plagom sijena.

Sada radari sve više "ovladavaju" niskofrekventnim opsegom, čiji valovi čak prodiru u tlo i omogućavaju otkrivanje zakopanih i zaštićenih objekata. Primjer je četverofrekventni radarski kompleks "Imark", za čije stvaranje su njegovi autori - zaposlenici Moskovskog istraživačkog instituta za instrumentalno inženjerstvo - dobili Državnu nagradu Ruske Federacije 2000. godine. Ovaj radar generiše i obrađuje signale na talasnim dužinama 3,9; 23; 68 i 254 cm Dakle, na najdužem talasu - 2,54 m - kompleks "vidi" akumulacije podzemnih voda, različite geološke strukture, uključujući i dijamantske cijevi. Signali ovih frekvencija prodiru i ispod leda, a kada se radi na talasnoj dužini od 3,9 cm, ni zec se ne može sakriti od radara na otvorenom polju.

Ako objekt ozračite uzastopno ili istovremeno s valovima nekoliko raspona, tada možete, s jedne strane, otkriti njegovu strukturu, a s druge strane "eliminirati" prepreke koje ometaju promatranje: vegetaciju, kopno i vodeni pokrivač, maglu i oblaci.

Prije nekoliko godina dogodila se nesreća na naftovodu u Republici Komi, ali je bila zima, a prolivena nafta je odmah prekrivena snijegom. Pričekajte do proljeća - ulje će zasititi tlo i uništiti sva živa bića. Avion sa višefrekventnim radarom izleteo je da traži mesto nesreće i precizno otkrio skrivene granice mesta.

Danas je avionika počela koristiti ranije egzotične ultra-širokopojasne signale koji zauzimaju frekvencijski pojas od nekoliko gigaherca - kao rezultat toga, može se formirati još detaljnija slika. Osim toga, ultraširokopojasne signale je izuzetno teško otkriti, pa je pomoću njih moguće sakriti ne samo informacije koje se prenose, već i činjenicu njihovog prijenosa.

"OČI" AVIONA

Ako treba da pogledamo u stranu, ili okrećemo glavu ili pomeramo pogled. Radar se može izvesti na približno isti način. Istina, kada je u pitanju radar, obično zamišljamo rotirajuću ili ljuljajuću strukturu koja se sastoji od emitera i reflektora (zrcalne antene).

Međutim, još 1937. godine američki istraživači G. Fries i K. Feldman iznijeli su ideju o takozvanoj upravljivoj antenskoj mreži. Princip rada ovog uređaja zasniva se na stavu koji je 1933. godine formulirao ruski naučnik V.A.Kotelnikov u obliku teoreme koja je dobila njegovo ime. On je dokazao da se gotovo svaki signal može obnoviti uzimanjem serije njegovih trenutnih vrijednosti u jednakim vremenskim intervalima (ekvidistantni uzorci). Štaviše, interval između uzoraka mora biti manji od poluciklusa najvišeg harmonika signala.

Antenski niz je skup malih emitera (modula) postavljenih u ravni, razmaknutih na istoj udaljenosti jedan od drugog. Drugim riječima, oni se, prema Kotelnikovovoj teoriji, mogu uzeti kao brojači ako udaljenosti između njih ne prelaze polovinu valne dužine koju emituje ili prima antenski niz. Pomoću faznih pomerača moguće je odabrati fazu zračenja svakog modula na način da niz u celini počne da emituje oštar snop, i to isti kao što bi emitovala zrcalna antena, čija je veličina jednaka na cijeli antenski niz - od prvog do posljednjeg modula. Ne postoji način da se iz ovog snopa primijeti da antena "curi", odnosno da ima praznine između modula.

Štoviše, dosljednom promjenom faza modula, možete natjerati snop da se skrene, a uz mehanički stacionarnu rešetku doći će do skeniranja prostora - baš kao što mi, ne okrećući glavu, pregledavamo stranicu knjige svojim oči.

S takvom rešetkom može se formirati nekoliko greda, svaka sa svojom dinamikom. Rezultat je antenski niz sa više zraka - kakvom su danas opremljeni moderni lovci.

Iako princip rada antenskog niza ne izgleda komplikovano, u praksi su radioinženjeri morali da savladaju ogromne poteškoće. Stoga su bili potrebni mali fazni pomjernici koji ne unose gubitke i troše malu snagu. Prije pojave brzih kompjutera, nije bilo ništa manje teško kontrolirati promjene faza. Samo na osnovu napretka u mikroelektronici bilo je moguće izgraditi prekidače koji se nose sa ovim zadatkom.

Dalji napredak u mikroelektronici omogućio je dizajnerima male poluprovodničke (odnosno izgrađene na principu integrisanih kola) predajnike i prijemnike, koji su bili direktno prilagođeni ulozi antenskih modula. Tako su se pojavile aktivne fazne antene (AFAR) sa modulima koji pojačavaju emitovane i primljene signale (na slici desno). Općenito, radarski odašiljač, kao energetski najintenzivniji avionski uređaj, pokazao se "rasprostranjenim" preko antenskog niza i postao jedan od najpouzdanijih elemenata: ako nekoliko solid-state modula pokvari, nema značajnijeg smanjenja performanse (ranije za radare sa pasivnim nizom, ako je predajnik otkazao, avion je postao "slijep").

Prvi radar na svijetu sa AFAR-om za borbene avione izgrađen je u našoj zemlji u korporaciji Phazotron - NIIR pod vodstvom profesora A.I. Kanashchenkova, i to u prilično teškom trenutku za obrambenu industriju.

RADAR VIZUELNA OSTVARNOST

Sposobnost gledanja objekata ne zavisi samo od dužine elektromagnetnog talasa koji reflektuju. Inače bismo mogli vidjeti bilo koji mikroorganizam u svjetlosnim zracima čija je talasna dužina manja od mikrometra. Za to nam je potreban mikroskop, jer je rezolucija ljudskog oka ograničena.

Jasnoća slike dobivene korištenjem antenskog niza (i, u principu, bilo koje antene) ovisi o njegovoj veličini i određena je parametrom koji se naziva otvor ili otvor antene. Ugaona rezolucija (rad -1) je približno jednaka odnosu dužine emitovanog i (ili) primljenog talasa i otvora antene. Stoga, što je veća antena i kraća talasna dužina, to je slika jasnija.

Da bi se povećao otvor antenskog niza i time povećala oštrina vida radara, prva ideja koja pada na pamet je da se moduli razmaknu duž trupa aviona. Pojavili su se avijacijski radari sa antenom duž trupa. Tada su u upotrebu ušla krila, pa je postalo teže kontrolisati faze signala iz pojedinih modula: antenski niz je ravan, a oblik aviona je veoma složen. Bilo je potrebno uzeti u obzir pomak svakog modula iz ravnine i prema tome odabrati fazu za njega.

Pa ipak, kako god da se kaže, dimenzije recimo borca ​​u dužinu i širinu ne prelaze deset metara. Dakle, da li je granica dostignuta?

Rješenje je pronađeno u implementaciji ideje o sintetiziranom otvoru, koju su 1959. izrazili A. P. Reutov, sada dopisni član Ruske akademije nauka, i profesor G. S. Kondratenkov. U konvencionalnom antenskom nizu, signali iz pojedinačnih modula se zbrajaju (uzimajući u obzir faze) prema pravilima vektorskog sabiranja. Ali u principu, nije bitno da li se signali preuzimaju sa svih modula istovremeno ili uzastopno u vremenu od jednog od njih, međutim, pod uslovom da se ovaj modul kreće. Od početka do kraja intervala sinteze, avion može preletjeti stotine metara - a virtuelni otvor antene će biti isti. Posljedično, rezolucija radara će biti visoka.

Za poređenje, ispod su podaci o rezoluciji različitih elektronskih i optičkih sistema, kao i ljudskog oka (u rad -1):

Panoramski avionski radari - 10-50.

Avijacijski radari sa antenom duž trupa - 200-300.

Ljudsko oko - 5x10 3 .

Radari sa sintetičkim otvorom - 10 3 -10 5.

Optički sistemi - 10 4 -10 6.

Najvažnije je znati tačno poziciju rešetkastih modula u svakom trenutku. Ali ovo je i najteže za implementaciju, jer se moraju uzeti u obzir čak i vibracije tijela aviona.

Kao rezultat toga, radarska slika Zemlje ne izgleda kao pojedinačne tačke i mrlje na radarskom ekranu, već poprima karakter fotografije. Ovaj pravac u avionskom radaru počeo se nazivati ​​radio-vizijom. Pomenuti Imark radarski kompleks vrši sintezu otvora blende u sva četiri frekvencijska opsega.

Inače, metoda sinteze otvora vrlo je obećavajuća za posmatranje iz svemira: putanja umjetnih Zemljinih satelita je vrlo stabilna, a dužina virtualnog otvora može doseći desetine i stotine kilometara.

Ali, kao što slijedi iz gore navedenog, korištenjem sintetičkih rešetki otvora možete dobiti slike samo nepokretnih objekata: pokretni objekti će biti pomjereni. Na primjer, na sintetiziranoj radarskoj slici, automobili u pokretu neće biti na autoputu, već negdje sa strane. Jasno je da ako se sintetizirana radarska slika koristi za usmjeravanje vatrenog oružja na pokretne objekte, ovaj faktor se mora posebno uzeti u obzir.

OBLASTI PRIMJENE MONITORINGA AVIONIKA

U borbenim uslovima:

otkrivanje raznih vojnih ciljeva (uključujući i skrivene);

sprečavanje vojnih i terorističkih akcija;

otkrivanje skladišta oružja, minskih polja, vojnih kampova, novih staza i puteva.

U vanrednim situacijama:

procjenu efekata poplava, obalnih oluja, monsuna i topljenja snijega;

utvrđivanje granica područja zahvaćenih bolestima, invazijama insekata i glodara, kiselim kišama, požarima, sušama, poplavama;

detekcija koronskih pražnjenja na dalekovodima, havarija na podzemnim naftovodima, gasovodima i vodovodima i kanalizacionim mrežama;

traženje malih objekata u područjima katastrofe: čamci, čamci za spašavanje, krhotine itd.;

procjena morskih valova, jačine i smjera vjetra pri izvođenju spasilačkih operacija na moru;

procjena zagađenja vode uljnim filmom debljine nekoliko mikrometara;

otkrivanje ljudi u nevolji na Arktiku, skrivenih pod gustim snijegom ili pod humom;

otkrivanje curenja nafte iz cjevovoda.

U naučne svrhe:

provođenje hidroloških i glacioloških osmatranja, procjena vlažnosti tla, snježnog pokrivača, stanja santi leda, glečera, permafrosta;

mapiranje morskog leda i procjena evolucije ledenih ploha;

udaljena arheologija (detekcija naselja drevnih kultura i nekadašnjih transportnih puteva koji su vodili do njih);

kontrola populacija ugroženih vrsta flore i faune;

izvođenje topografskih i litoloških mjerenja;

procjena dinamike zemljine kore;

procjena vulkanske aktivnosti i posljedica vulkanske aktivnosti, uključujući tokove lave i tokove blata;

procjena seizmičke aktivnosti i predviđanje zona rasjeda;

kartografija kopnene i morske površine.

Za poslovne svrhe:

procjena ekoloških karakteristika (od regionalnog do globalnog);

tačna mapa puta;

utvrđivanje prisustva nadzemne i podzemne biomase;

otkrivanje nelegalnih puteva u planinskim i šumskim područjima i prirodnim rezervatima, identifikacija nelegalnog ribolova;

opis šumskih, poljoprivrednih i ribarskih ekosistema;

klasifikacija i procjena stanja tla, močvara, jezera;

predviđanje usjeva;

procjena stanja polarnih ekosistema;

utvrđivanje stanja šumskih ekosistema;

otkrivanje legalne i nelegalne sječe;

detekcija prekursora potresa;

identifikacija plavnih zona u akumulacionim područjima;

određivanje salinitetnih zona pri plićaku akumulacija i eksploataciji melioracionih objekata;

procjena stanja životne sredine otvorenog kopa;

otkrivanje objekata i objekata skrivenih gustom vegetacijom ili zakopanih u zemlju;

procjena geoekoloških procesa povezanih sa širenjem kontaminiranih voda tla;

identifikacija skrivenog procesa plavljenja podzemlja privrednog zemljišta.

IMA koncept baziran na standardnim komponentama

Integrisana modularna avionika odnosi se na koncept izgradnje kompleksa na brodu zasnovanog na otvorenoj mrežnoj arhitekturi i jedinstvenoj računarskoj platformi. Koncept „integrisanog“ se koristi kao kombinacija zajedničkih resursa – napajanja, procesora, memorije, komunikacionih magistrala, ulazno-izlaznih izvora za rešavanje jednog problema – upravljanja. Funkcije složenih sistema u ovom slučaju obavljaju softverske aplikacije koje dijele zajedničke računarske i informacione resurse. Koncept funkcije je ključni koncept u IMA. Funkcija vazduhoplova odnosi se na funkcionalnost koju može obezbediti hardver i softver koji su dostupni u avionu, na primer: navigacija aviona, komunikacije, ekran itd.

Prelazak na IMA omogućio je prelazak sa ideje "sustav - jedna funkcija" na multifunkcionalnu strukturu - "mnogo funkcija u jednom računarskom jezgru". Tehnički, ovaj problem je lakše riješiti ako odvojite hardversku i softversku platformu, tj. čine ih nezavisnim od računarske jezgre. U praksi, integracija funkcija koje su se ranije doživljavale kao sistemska integracija svodi se u novoj generaciji OBE na kreiranje baze podataka funkcija i signala, kao i komunikatora funkcija na softverskom nivou.

Potreba za smanjenjem cijene komponenti aviona povećanjem broja proizvođača i operativne efikasnosti zbog elementa koji je manji od bloka, zamjenjivog u radu, objektivno je dovela do modularnosti hardvera i softvera u novoj generaciji opreme.

Glavne objedinjene komponente uključuju: osnovnu noseću strukturu sanduka, procesorski modul opšte namene, modul mrežnog prekidača, modul koncentratora signala, modul optičkog/električnog pretvarača, modul za napajanje, indikatore sa grafičkim procesorima i displeje . Kao hardverske komponente uključene u komponente računarskog jezgra definišu se: osnovna noseća struktura uklonjivog modula, mezanini - grafički kontroler, masovna memorija i ulaz/izlaz. >>>

Otvorena arhitektura kompleksa uključuje povezivanje uređaja različitih namjena, na primjer, informacionih senzora preko standardnih čvorišta na računarsko jezgro sistema, koje implementira funkcionalni softver. Distribucija funkcionalnih softverskih resursa vrši se pod kontrolom operativnog sistema u realnom vremenu.

Multifunkcionalnost i modularnost stvaraju mogućnost implementacije integrisane i promjenjive OBE strukture uz znatno niže troškove.

Otvorena arhitektura i visok stepen unifikacije omogućavaju korišćenje komponenti različitih proizvođača pri izgradnji kompleksa na brodu određenog aviona, što smanjuje troškove i rizike razvoja. >>>

Moderna OBE arhitektura zasnovana na IMA povezuje različite sisteme aviona u jedan kompleks. Ovo je veoma složen informacioni i računarski sistem.

Struktura kompleksa opreme na brodu implementirana je korištenjem minimalnog asortimana unificiranih izmjenjivih proizvoda otvorenog standarda (moduli, sistemi) visokih performansi i energetske efikasnosti.

Implementirana arhitektura kreirana je na bazi skalabilnog IMA u cilju povećanja performansi, pouzdanosti prijenosa informacija, otpornosti na smetnje i smanjenja težinskih karakteristika komunikacionih linija i ulazno/izlaznih uređaja. IMA platforma koristi napredna sučelja i komunikacijske protokole između funkcija, senzora i aktuatora, osiguravajući efikasnu konstrukciju dinamičkih struktura sa mrežnom organizacijom.

Hardverski nezavisni proizvodi se koriste kao softver.

Avionika se obično odnosi na čitav niz elektronske opreme instalirane u avionu. Vrlo često se uporedo sa riječju "avionika" koristi skraćenica avionika, što znači avionika. Osnovni elementi elektronske opreme su sistemi navigacije, komunikacije i upravljanja. Što se tiče kontrolne opreme, radi se o veoma velikom broju sistema, od reflektora do modernih radara.

U domaćem vazduhoplovstvu uobičajeno je odvajanje stručnjaka za elektrane i avione. Shodno tome, neki se bave vazduhoplovnim sistemima, dok se drugi bave radio-elektronskom opremom.

SSJ-100 avionika

Rusko ratno vazduhoplovstvo ima jasnu podelu opreme na avionu i avijacijsku opremu. Avionički uređaj je dizajniran da emituje ili prima radio talase. Što se tiče zrakoplovne opreme, to su uređaji, mehanizmi, jedinice koje u svom radu koriste električnu struju, ali nema radio valova. Takođe, vojni avioni mogu biti opremljeni elektronskim oružjem, ali oni su zaseban komad opreme.

U domaćoj zrakoplovnoj industriji koncept "avionike" praktički se ne koristi, jer je prihvaćena oznaka avionika - avionika - i AO - zrakoplovna oprema.

Istorija razvoja avionike

Sam koncept "avionike" počeo je da se koristi u zapadnim zemljama 1970. godine. U to vrijeme elektronika je dostigla visok tehnički nivo, što je omogućilo korištenje elektronskih sistema u avionu. Tokom ovih godina stvoreni su prvi kompjuteri za avione. Pored toga, počeo je da se koristi veliki broj automatskih sistema za nadzor i kontrolu.

U početku je vojska počela naručivati ​​avioniku i opremu za elektroničku automatizaciju za obavljanje širokog spektra vojnih misija i poboljšanje tačnosti borbenih misija. Kao rezultat toga, borbena vozila su postala toliko ovisna o elektroničkoj opremi u vozilu da su se letovi obavljali ovisno o odabranim elektronskim načinima upravljanja. Zbog unapređenja aviona ni avionika nije zaostajala u razvoju. Danas oprema na brodu zauzima značajan dio materijalnih troškova proizvodnje aviona. Na primjer, u proizvodnji aviona F-14, 20% ukupnih troškova cijelog aviona izdvaja se za avioniku. Slični sistemi se široko koriste u civilnom vazduhoplovstvu, što omogućava automatizaciju i pojednostavljenje procesa upravljanja mašinama.

Savremeni sastav avionske avionike

Oprema za kontrolu aviona:

• Navigacijski sistem.
• Sistem displeja.
• Komunikacijski sistem.
• Sistem kontrole leta je tipa FCS.
• Sistem odgovoran za izbjegavanje sudara u zraku, kao što je TCAS.
• Opšti sistem upravljanja.
• Oprema za posmatranje vremena.
• Oprema za snimanje svih parametara leta. To su snimači leta i kontrole.

Oprema za kontrolu oružja:

• Sonari.
• Elektro-optička oprema.
• Radari.
• Sistemi za traženje i fiksiranje ciljeva.
• Oprema za kontrolu oružja.

Interfejsi u avionici

Globalno prihvaćeni standardi komunikacije:

• MIL-STD-1553.
• ARINC 664.
• ARINC 629.
• AFDX.
• ARINC 717.
• ARINC 708.
• ARINC 429.

Konstrukcije:

• MicroPC.
• PC/104Plus.
• PC/104.

Autobusi za proširenje:

• VMEbus.