Посадка самолетов по приборам (Инженер-подполковник А. Танков, кандидат технических наук, доцент)

Умение выполнить поставленную задачу днем и ночью, в облаках и за облаками, в сложных метеорологических условиях - таково одно из требований, предъявляемых ныне к экипажам всех родов авиации. Неоценимым помощником летчиков в выполнении этого требования являются современные технические средства пилотирования и вождения самолетов. Среди этих средств важное место занимают системы посадки самолета в сложных условиях. Посадка самолетов вне видимости земли считается одной из наиболее ответственных и трудных частей всякого полета.

...Экипаж возвращается из очередного рейса после выполнения задания. Ночь. Самолет идет в толще облаков, которые непроницаемой для глаз завесой простираются почти до самой земли. Прежде всего экипаж должен отыскать аэродром посадки и вывести самолет в район аэродрома. Для этого обычно используются те же средства самолетовождения, что и на маршруте. Особенно прост и удобен способ вывода самолета на аэродромную приводную радиостанцию при помощи радиокомпаса. Стрелка индикатора радиокомпаса автоматически указывает направление на радиостанцию, как стрелка магнитного компаса указывает на северный полюс.

Выведя самолет на аэродром, летчик приступает непосредственно к выполнению посадки. Проблема посадки самолетов в сложных метеорологических условиях, при отсутствии или ограниченной видимости земли привлекла к себе внимание с первых же лет существования авиации. Много было предложено и перепробовано разных способов и приборов. Однако ощутимые результаты стали получаться лишь сравнительно недавно на основе применения для этой цели радиосредств.

Интересно отметить, что в нашей стране еще в 1933 г. была выполнена посадка по приборам тяжелого самолета. Большое научное значение имел тысячекилометровый перелет вне видимости земли, проделанный советскими летчиками в 1935 г. В последующие годы в развитии систем посадки по приборам были достигнуты новые замечательные успехи, основанные на достижениях советской науки и техники.

Какими же данными должен располагать экипаж самолета, чтобы выполнить посадку на взлетно-посадочную полосу аэродрома независимо от условий видимости? Отвечая на этот вопрос, следует проследить, как производится посадка в условиях хорошей видимости.

Приближаясь к аэродрому, экипаж вступает с "землей" в двустороннюю радиосвязь и получает разрешение на посадку. Над аэродромом самолет делает круг и выходит на посадочное направление, выдерживая высоту 300-400 м. Снижение начинается с расстояния 6-8 км от границы аэродрома. Летчик как бы нацеливает самолет в точку приземления. Траектория снижения, называемая также глиссадой, представляет собой прямую линию с углом наклона к горизонту 2-6° в зависимости от типа самолета. Во время посадки летчик и руководитель полетов следят, чтобы самолет не отклонялся от посадочного направления и от заданной глиссады. При изменении режима полета (выпуск шасси, щитков и т. д.) летчик ориентируется по расстоянию, оставшемуся до точки приземления, которое оценивается им на глаз.

В сложных условиях, когда летчик ничего не может определить на глаз, все перечисленные данные он получает от технических средств. В настоящее время наибольшее распространение получили три системы обеспечения летчика необходимыми ему данными для выполнения посадки по приборам. Простейшей из этих систем является система расчета на посадку по радиокомпасу. Она требует наименьшего количества самолетных и наземных средств и основана на использовании двух приводных радиостанций, выдвинутых на определенные расстояния от точки приземления в направлении, с которого выполняется посадка. Самолетный радиокомпас позволяет сделать расчет на посадку и выдержать посадочное направление. Для контроля за снижением самолета используется чувствительный радиовысотомер.

Передатчик радиовысотомера посылает радиосигналы с самолета вниз. Дойдя до поверхности земли, сигналы отражаются от нее и частично возвращаются к самолету. Приемник радиовысотомера улавливает сигналы, отраженные от земли. Скорость распространения радиосигналов точно известна - около 300000 км/сек. Радиовысотомер, измеряя время запаздывания отраженных сигналов, тем самым определяет истинную высоту полета.

Если снижение выполняется правильно, то над контрольными пунктами радиовысотомер показывает заданные значения высоты.

Более сложна система посадки по радиомаякам, но зато она значительно более совершенна и удобна для летчика. Эта система требует специального оборудования аэродромов и самолетов.

Наземное оборудование состоит из курсового, глиссадного и трех маркерных радиомаяков. Курсовой и глиссадный радиомаяки представляют собой радиопередатчики ультракоротких (метровых) волн, дающие направленное излучение в виде двух перекрещивающихся лепестков. При этом имеется одно направление, вдоль которого интенсивность излучения имеет одинаковую величину. Это так называемая равносигнальная зона - радиотропа, по которой должен следовать самолет. Маркерные маяки - это радиопередатчики, дающие излучение вверх в форме узкого конуса.

Самолетное оборудование состоит из курсового и глиссадного приемников, снабженных общим посадочным индикатором с двумя стрелками, и маркерного радиоприемника. Индикатором маркерного приемника служит сигнальная лампочка.

Курсовой радиомаяк устанавливается на некотором расстоянии позади полосы на ее оси (рис. 40). Маяк имеет антенную систему направленного действия, излучение которой создает равносигнальную зону вдоль направления посадки. Самолетный курсовой приемник, улавливая излучение маяка, реагирует на отклонение самолета от зоны движением вертикальной стрелки индикатора (рис. 41). Если самолет точно выдерживает посадочное направление, то стрелка занимает среднее положение. При смещении самолета влево стрелка отклоняется вправо и наоборот. Она как бы указывает сторону, куда надо довернуть отклонившийся самолет, чтобы выдержать посадочное направление.

Рис. 40. Системы посадки самолетов по радиомаякам

Рис. 41. Посадочный индикатор

Глиссадный радиомаяк устанавливается сбоку полосы, примерно возле точки приземления. Антенная система глиссадного радиомаяка обладает направленным действием в вертикальной плоскости. Излучение глиссадного радиомаяка создает наклонную равносигнальную зону вдоль траектории снижения - глиссады. Угол наклона зоны можно установить применительно к типу обслуживаемых самолетов. Глиссадный приемник на самолете принимает сигналы глиссадного маяка и приводит в действие горизонтальную стрелку индикатора. Когда самолет точно выдерживает заданную траекторию снижения, эта стрелка занимает горизонтальное положение. При отклонении самолета вверх стрелка смещается вниз, при отклонении самолета вниз стрелка смещается вверх, указывая сторону, где находится заданная линия.

Задача летчика при посадке - вести самолет так, чтобы перекрестие стрелок удерживалось на центральном кружочке индикатора. На рис. 41 изображено расположение стрелок индикатора для случая, когда самолет находится левее и выше заданной траектории. Летчик должен в данном случае довернуть самолет вправо и ускорить снижение.

Маркерные радиомаяки, дающие излучение вертикально вверх, служат для сигнализации экипажу о проходе самолетом контрольных точек. Когда самолет пролетает непосредственно над маяком, его сигналы улавливаются, усиливаются приемником и включают на щитке летчика сигнальную лампочку. Дальний маркерный радиомаяк служит для обозначения точки начала снижения; пограничный маркерный маяк обозначает границу аэродрома.

Третья радиолокационная система посадки основана на использовании наземных радиолокационных станций. На борту самолета не требуется никакого специального оборудования, если не считать обычных средств радиосвязи. Наблюдение за снижающимся самолетом ведется с помощью специальной посадочной радиолокационной станции. Посадочная радиолокационная станция обычно монтируется в автоприцепе, который размещается сбоку у конца взлетно-посадочной полосы. Передатчик радиолокационной станции вырабатывает кратковременные импульсные радиосигналы. Радиоимпульсы поочередно излучаются антенной курса и антенной снижения. Антенна курса формирует узкий радиолуч, совершающий периодически качания в горизонтальной плоскости в секторе 20°. Импульсы, отраженные самолетами, улавливаются той же антенной курса, усиливаются приемником радиолокационной станции и подаются на индикатор курса. Рис. 42 поясняет работу посадочной радиолокационной станции.

Рис. 42. Принцип работы системы управления заходом самолетов на посадку при контроле и управлении с земли

В качестве индикатора курса используется электроннолучевая трубка. Изображение на экране индикатора (рис. 43) представляет собой светящийся сектор, на котором обозначены посадочная полоса и направление посадки. Отметки самолетов имеют вид ярких точек. Смещение отметки в сторону от курсовой черты соответствует отклонению самолета от заданного посадочного направления. Расстояние от самолета до полосы передается по горизонтальным масштабным меткам дальности.

Рис. 43. Экраны индикаторов курса и снижения: 1 - отметки самолета; 2 - отметка отражателя на оси ВПП; 3 - отметки отражателей на границах сектора обзора; 4 - отражения от местных предметов на земле; 5 - кривая снижения; 6 - линия направления посадки

Антенна снижения формирует плоский луч, совершающий обзор пространства посредством периодического качания в вертикальной плоскости в секторе 7°. Работа индикатора снижения в принципе не отличается от работы индикатора курса. На индикаторе видны отражения от поверхности земли и нанесенная на стекле линия заданной глиссады, что позволяет контролировать правильность снижения самолета.

Наблюдение за выполнением посадки самолета ведется с земли оператором курса и оператором снижения. Летчик получает по радио команды - довернуть самолет в нужную сторону, увеличить или уменьшить скорость снижения. Руководствуясь командами с земли, он может выполнять снижение вне видимости земли до высоты 30-40 м. Завершающая часть посадки производится при видимости взлетно-посадочной полосы.

Кроме посадочной радиолокационной станции, радиолокационная система посадки включает в себя диспетчерскую радиолокационную станцию. Последняя обеспечивает наблюдение воздушной обстановки в районе аэродрома в радиусе около 50 км. Оператор следит за самолетами с момента их входа в зону аэродрома по экрану индикатора и, подавая соответствующие команды по радио, выводит их с необходимым интервалом на посадочное направление в область действия посадочной радиолокационной станции. Диспетчерская радиолокационная станция позволяет также предупреждать возможность столкновения самолетов в воздухе. В силу этого диспетчерская радиолокационная станция является необходимым элементом описанной выше системы посадки с курсовым и глиссадным радиомаяками. Она позволяет намного увеличить пропускную способность системы и повысить безопасность движения самолетов в районе аэродрома.

Диспетчерские радиолокационные станции систем посадки обычно работают совместно с аэродромным автоматическим радиопеленгатором. Приемник автоматического радиопеленгатора настраивается на волну самолетных радиостанций, на которой ведется аэродромная связь. Индикатор радиопеленгатора автоматически показывает направление на работающий самолетный радиопередатчик. Наблюдая одновременно за индикатором диспетчерской радиолокационной станции и радиопеленгатора, оператор опознает самолеты.

В нашей стране значительно увеличивается сеть воздушных линий и аэропортов, оборудованных для круглосуточной работы. Это требует в первую очередь оборудования аэропортов и самолетов радиотехническими средствами посадки.

Возможности современной радиотехники в обеспечении бесперебойных полетов самолетов в любое время суток и года, в любой метеорологической обстановке исключительно велики и еще далеко не исчерпаны. Нет сомнения, что наши ученые и конструкторы вместе с новаторами частей и подразделений добьются новых успехов в улучшении технических средств самолетовождения и посадки в сложных условиях.