Путь-4МПА — Пилотажно-навигационная система (стр.-5)

Статья под цифровой редакцией подготовлена: Орловым Геннадием Викторовичем (08.11.1965) — Советским выдающимся публицистом СССР — Прозаиком СССР — Историком СССР

Страницы:     [01]     [02]     [03]     [04]     [05]     [06]     [07]

Отказ радиотехнических средств (РТС) навигации и посадки

Отказ радиотехнических средств (РТС) навигации и посадки индицируется с помощью бленкеров курса и глиссады приборов НКП-4. Закрытие бленкеров курса и глиссады РТС и поступление с них в систему «Путь-4МПА» сигналов ε и ξ. Открытие бленкеров в зоне действия радиомаяков сигнализирует о неисправности РТС. В этом случае запрещается пользоваться командными стрелками прибора ПП-1ПМ.

Система «Путь-4МПА» питается через автоматы защиты от сети трёхфазного переменного тока 36 В 400 Гц и от борт сети постоянного тока 27 В.

Следящие системы крена и тангажа приборов ПП-1ПМ, а также 8-ой и 9-ый каналы У-20Н левого и правого полукомплекта напряжениями 36 и 27 В запитываются при включении соответственно левой и правой ЦГВ-4.

После включения питания ЦГВ-4 для быстрого их восстановления нажимают одну из кнопок, расположенных на лицевой части приборов ПП-1ПМ. После восстановления ЦГВ-4 приборы ПП-1ПМ показывают нулевой крен и тангаж.

Следящая система курса НКП-4 и 3-ий, 4-ый и 7-ой каналы У-20Н левого и правого полукомплектов питаются напряжением 27 В от АЗС курсовой системы.

При установке выключателя «СТУ» пульта управления АП-6Е или АП-6ЕМ-ЗП в положение «Подг.» напряжение 27 В в левом и правом полукомплектах подаётся для питания вычислителя В-12, 5-го и 6-го каналов У-20Н и на реле Р4, РВ блока реле БР-46А.

ВЫЧИСЛИТЕЛЬ В-12

Вычислитель В-12 предназначен для формирования каналов управления движением самолёта по заданной траектории. Вычислитель состоит из двух самостоятельных каналов — бокового и продольного. В боковом канале формируется сигнал заданного крена γ_з, в продольном — сигнал команды по тангажу δ_н.

Боковой канал (см. рис 7) состоит из двух вычислительных блоков (3 и 4) и двух дифференцирующих звеньев.

Продольный канал (см. рис 11) состоит из двух вычислительных блоков (1 и 2) и двух дифференцирующих звеньев.

Вычислительные блоки БВ-5 бокового и продольного каналов собраны по одинаковой схеме и взаимозаменяемы. Вычислительный блок БВ-5 — это усилитель постоянного тока, позволяющий суммировать на его входе пять отдельных сигналов постоянного тока. 

Рис. 16 Апериодическое (инерционное) звено.

Одновременно вычислительный блок используется как фильтр для снижения уровня высокочастотных помех, содержащихся в сигналах ε, рε, ξ, рξ. Для этого усилитель постоянного тока (пропорциональное звено) превращают в апериодическое (инерционное) звено путём включения в цепь обратной связи цепочки RC (см. рис. 16).

Передаточная функция RC звена обратной связи

Передаточная функция усилителя с обратной связью

:

где Ʀ — коэффициент усиления усилителя без обратной связи;

Ʀ₁ — коэффициент усиления усилителя без обратной связью

;

Т — постоянная времени инерционного звена (Т=Ʀ₁С).

Таким образом, усилитель постоянного тока с ёмкостью обратной связью представляет собой апериодическое звено с коэффициентом усиления Ʀ₁ и постоянной временя Т. Коэффициент усиления инерционного звена Ʀ₁ значительно стабильнее коэффициента усиления усилителя без обратной связи.

Усилитель постоянного тока (блок БИ-5) собран по схеме с двойным преобразованием входного канала и состоит из магнитного усилителя (МУ), полупроводникового усилителя (ППУ) и фазочувствительного выпрямителя (ФЧВ). Такая схема усилителя имеет меньший дрейф нуля по сравнению с усилителями постоянного тока прямого усиления.

В магнитном усилителе входной сигнал постоянного тока усиливается и преобразуется в сигнал переменного тока частоты 400 Гц, который подаётся в полупроводниковый усилитель, где производится его основное усиление. С выхода полупроводникового усилителя усиленный сигнал подаётся на вход фазочувствительного выпрямителя для усиления и обратного преобразования в сигнал постоянного тока.

Магнитный усилитель

Рис. 17а. Магнитный усилитель блока БИ-5 (В-12).

Магнитный усилитель собран по мостовой схеме на четырёх пермаллоевых сердечниках, на каждом из которых размещаются рабочие обмотки W1—W4 (рис. 17а).

Рабочие обмотки соединяются по схеме моста. В одну диагональ моста от силового трансформатора подводится напряжение частоты 400 Гц, ас другой диагонали моста снимается выходное напряжение. На каждой паре сердечников размещаются обмотки начального подмагничивания (смещение) W5, W6, запитанные от источника постоянного тока 27 В. Эти обмотки создают в каждой паре сердечников одинаковые магнитные потоки подмагничивания Ф_п противоположного направления. Резисторы R1, R2, R4 служат для температурной стабилизации коэффициента усиления МУ. Переменный резистор R3 служит для балансировки МУ.

Пять управляющих обмоток W7, W11 размещаются одновременно на всех четырёх сердечниках.

При отсутствии входных сигналов сердечники подмагничены одинаково и все рабочие обмотки W1, W4 имеют одинаковые сопротивления.

Мост переменного тока находится в равновесии и сигнал на выходе МУ равен нулю.

При подаче на управляющие обмотки входных сигналов они создают в сердечниках МУ магнитные потоки управления, которые алгебраически суммируются. суммарный магнитный поток управления Ф_у во всех сердечниках направлен в одну сторону и в одной паре сердечников складывается с магнитным потоком подмагничивания, а в другой паре вычитается. В результате общий магнитный поток первой пары сердечников увеличивается, а их магнитная проницаемость уменьшится. При этом сопротивление рабочих обмоток первой пары сердечников уменьшается, а второй пары увеличивается. Равновесие моста нарушается, и на выходе МУ появляется сигнал частоты 400 Гц, фаза которого зависит от полярности, а амплитуда от величины суммарного входного сигнала. Этот сигнал через трансформатор Тр1 подаётся на вход полупроводникового усилителя.

Полупроводниковый усилитель

Рис. 17б. Полупроводниковый усилитель блока БИ-5 (В-12).

Полупроводниковый усилитель собран по двухтактной схеме на германиевых триодах ПП1 и ПП2 (МП14Б), включённых по схеме с общим эмиттером (рис. 17б).

Для выбора рабочей точки на характеристике триодов и для температурной стабилизации усиления служит делитель напряжения, состоящий из резисторов R5, R6, подключённых к источнику постоянного тока 27 В. С помощью делителя задаётся необходимая разность потенциалов между эмиттером и базами триодов ПП1 и ПП2.

Резистор R7, включённый в общую цепь эмиттеров, является сопротивлением отрицательной обратной связи по постоянному току, а также обеспечивает схемную температурную стабилизацию коэффициента усиления каскада.

Резистор R8, включённый в общую цепь коллекторов, обеспечивает необходимый потенциал на коллекторах транзисторов, а также ограничивает коллекторный ток при изменении температуры.

Нагрузкой каскада является трансформатор Тр2, первичная обмотка которого включена между коллекторами триодов. Конденсаторы С1 и С2 совместно с индуктивностью обмотки трансформатора Тр2 составляют параллельный резонансный контур, настроенный на частоту 400 Гц, за счёт которого улучшается частотно-фазовая характеристика усилителя. Со вторичной обмотки трансформатора Тр2 усиленный сигнал снимается на вход фазочувствительного выпрямителя.

Фазочувствительный выпрямитель

Рис. 18а. Фазочувствительный выпрямитель блока БВ-5 (В-12).

Фазочувствительный выпрямитель (рис. 18а) состоит из усилителя переменного тока, собранного на германиевом плоскостном триоде ПП3 (П4Б), и выпрямительного моста, собранного на четырёх кремниевых диодах Д1—Д4 (Д226).

Для нормальной работы ФЧВ на него через трансформатор Тр2 подаётся входное напряжение Uвх, а через трансформатор Тр1 — опорное напряжения Uо.

Опорное напряжение служит для определения фазы входного напряжения.

Триод ПП3 питается выпрямлённым на диодах Д1—Д4 опорным напряжением. В цепи питания, до выпрямителя, включён резистор нагрузки R13.

Для выбора рабочей точки необходимое напряжение смещения (между эмиттером и базай триода ПП3) создаётся с помощью делителя напряжения R10, R11.

Резистор R12, включённый в цепь эмиттера, отрицательную обратную связь по току и схемную температурную стабилизацию коэффициента усиления.

При отсутствии входного сигнала сопротивление триода ПП3 не меняется. Ток опорного напряжения в один полупериод протекает по цепи (см. рис. 18а):

• +Тр1;
• Д2;
• R12,
• ПП3;
• Д3;
• R13;
• -Тр1,

а в другой полупериод по цепи:

• +Тр1;
• R13;
• Д1,
• R12;
• ПП3;
• Д4;
• -Тр1.

Рис. 18б. Фазочувствительный выпрямитель блока БВ-5 (В-12).

На резисторе R13 выделяется переменное напряжение, повторяющее форму опорного и не содержащее постоянной составляющей (рис. 18б).

При наличии входного сигнала Uвх в тот момент, когда на базе триода положительный потенциал, коллекторный ток уменьшается (пунктир), так как сопротивление триода увеличивается. На резисторе нагрузки R13 выделяется меньшая амплитуда напряжения (пунктир).

В следующий полупериод на базе триода будет отрицательный потенциал входного сигнала. Коллекторный ток увеличивается, и на резисторе нагрузке R13 выделяется большая амплитуда напряжения.

Таким образом, при наличии входного сигнала на резисторе нагрузки R13 выделяется переменное пульсирующее напряжение, содержащие постоянную составляющую, полярность которой зависит от фазы входного сигнала. При изменении фазы входного сигнала на 180° полярность постоянной составляющей изменяется на обратную.

Конденсаторы С3, С4 сглаживают пульсации выходного сигналя. Величина выходного сигнала ограничивается кремниевыми стабилитронами Д7, Д8 (Д813), включёнными параллельно резистору нагрузки R13.

Стабилитроны работают на обратной ветви характеристики, ограничивая величину тока через резистор R13. С помощью переменного резистора R19 можно изменять уровень ограничения выходного сигнала.

Как уже отмечалось, для превращения усилителя постоянного тока в инерционное звено и стабилизации его коэффициента усиления он охвачен отрицательной обратной связью через RC-цепочку. Эта обратная связь осуществляется с выхода ФЧВ на одну из свободных обмоток магнитного усилителя.

Рис. 19. Схема входных и выходных цепей вычислителя В-12.

Элементы электросхемы вычислителя В-12 имеют следующее назначение:

• С3—конденсатор дифференцирующего звена для формирования сигнала производной рξ отклонения от равносигнальной зоны глиссады;
• R1+R2—резисторы дифференцирующего звена для формирования сигнала производной рξ;
• С9, С13—конденсаторы фильтра блоков 1 и 2;
• R26—резистор, определяет порцию сигнала производной отклонения от равносигнальной зоны глиссады Ʀ_рξ, формируемого блоком 1;
• R4+R5—резисторы определяют входную порцию сигнала отклонения от равносигнальной зоны глиссады Ʀ_ξ, поступающего с усилителя Бк-5 на блок 2;
• С17—конденсатор дифференцирующего звена для формирования сигнала производной рϑ текущего тангажа;
• R20+R21—резисторы дифференцирующего звена для формирования сигнала производной рϑ;
• R6—резистор, определяет порцию сигнала команды по тангажу δ_н, формируемого блоками 1 и 2;
• С4—С8—конденсатор дифференцирующего звена для формирования сигнала производной рε от равносигнальной зоны курса;
• С11, С12—конденсаторы дифференцирующего звена для формирования сигнала производной рψ от заданного курса;
• R9, R10—резисторы дифференцирующего звена для формирования сигнала производной рψ;
• С14, С18—конденсаторы RC-цепочки обратной связи блоков 2 и 3;
• R22—резистор определяет выходную порцию сигналов  рε, рψ снимаемых с выхода блока 3;
• R18, R19—резисторы определяют выходную порцию сигнала заданного крена γ_з, сформированного в блоках 3 и 4;
• С15—конденсатор фильтра блока 4;
• С19—конденсатор RC-цепочки обратной связи блока 4;
• R13, R14—резисторы определяют входную порцию сигнала отклонения от заданного курса ∆ψ, поступающего с прибора НКП-4;
• R12—резистор для регулировки зоны нечувствительности (равенства двух сигналов ∆ψ);
• R28—резистор для регулировки величины зоны нечувствительности (угла подхода);
• Д1, Д2—стабилитроны ограничителя сигналов ∆ψ и ε;
• R30, R31—резисторы термокомпенсации стабилитронов Д1, Д2 при работе в диапазоне температур от +50, до -60°С.

Устройство вычислителя

Вычислитель В-12 собран из четырёх взаимозаменяемых блоков БВ-5. Детали блока смонтированы на кронштейне. В верхней части кронштейна выведено шесть контактных гнёзд, позволяющих контролировать работу блока при наладке и регулировке в процессе эксплуатации.

На гнёзда 1—2 выведен выход магнитного усилителя, на гнёзда 3—4 — выход полупроводникового усилителя и на гнёзда 5—6 — выход блока БВ-5. В нижней части блока БВ-5 размещается штепсельный разъём ГР-1, с помощью которого блок соединяется со схемой вычислителя.

Блоки БВ-5 закрепляются с помощью двух винтов сверху на общем шасси. Спереди на шасси укреплён угольник с постоянными резисторами, определяющими порции сигналов в вычислителе. Снизу на шасси укреплены блоки конденсаторов, силовой трансформатор и регулировочные резисторы. Шасси крепится на амортизационном основании. С системой «Путь-4МПА» вычислитель соединяется через 32-штырьковый штепсельный разъём, укреплённый на передней панели вычислителя.

УСИЛИТЕЛЬ У-20Н

Усилитель У-20Н предназначен для усиления сигналов рассогласования следящих систем приборов ПП-1ПМ и НКП-4. Усилитель состоит из восьми самостоятельных каналов усиления.

Канал 2

Канал 2 усиливает сигналы заданного курса ψ_з переменного тока, снимаемые с сельсина-приёмника прибора НКП-4, и выдаёт усиленный сигнал на управляющие обмотки двигателя системы заданного курса прибора НКП-4. В системе НКП-4 этот канал не задействован.

Канал 3

Канал 3 усиливает сигналы текущего курса ψ переменного тока, снимаемые с сельсина-датчика курсовой системы через сельсин-приёмник следящей системы курса прибора НКП-4 и выдаёт усиленный сигнал на управляющие обмотки двигателя системы курса прибора НКП-4.

Канал 4

Канал 4 усиливает сигналы КУР переменного тока, поступающие сельсин-датчика радиокомпаса через сельсин-приёмник следящей системы КУР прибора НКП-4, и выдаёт усиленный сигнал на управляющие обмотки двигателя системы КУР прибора НКП-4.

Канал 5

Канал 5 формирует сигнал команды по крену δ_z путём суммирования на его входе сигналов заданного γ_з и истинного γ кренов. Сформированный сигнал команды по крену δ_z усиливается, преобразуется в сигнал частоты 400 Гц и с выхода канала поступает на управляющую обмотку двигателя системы отработки команды по крену прибора ПП-1ПМ.

Канал 6

Канал 6 преобразует сигнал постоянного тока команды по тангажу δ_н, снимаемый с вычислителя В-12, в сигнал частоты 400 Гц, усиливает его и подаёт на управляющую обмотку двигателя системы отработки команды по тангажу прибора ПП-1ПМ.

Канал 7

Канал 7 преобразует сигнал постоянного тока отклонения от глиссады, поступающий с блока БК-5, в сигнал частоты 400 Гц, усиливает его и подаёт на управляющую обмотку двигателя системы индикации отклонения от глиссады прибора ПП-1ПМ.

Канал 8

Канал 8 преобразует сигнал крена постоянного тока, поступающий с ЦГВ-4 через потенциометр-приёмник прибора ПП-1ПМ, в сигнал частоты 400 Гц, усиливает его и подаёт на управляющую обмотку двигателя системы индикации крена.

Канал 9

Канал 9 преобразует сигнал тангажа постоянного тока, поступающий с потенциометр-датчика ЦГВ-4 через потенциометр-приёмник прибора ПП-1ПМ, в сигнал частоты 400 Гц, усиливает его и подаёт на управляющие обмотки двигателя системы индикации крена ПП-1ПМ.

Все каналы усиления У-20Н делятся на два типа: 

• первый тип — усилитель со входом по переменному току;
• второй тип — усилитель со входом по постоянному току.

К первому типу относятся каналы усиления 2, 3, 4, обеспечивающие работу следящих систем прибора НКП-4. Ко второму типу относятся остальные каналы усиления усилителя У-20Н, обеспечивающие работу следящих систем прибора ПП-1ПМ.

Усилитель второго типа состоит из магнитного усилителя, полупроводникового усилителя и фазочувствительного выпрямителя.

Магнитный усилитель

В магнитном усилителе входной сигнал постоянного тока усиливается и преобразуется в сигнал частоты 400 Гц, который подаётся в полупроводниковый усилитель, где производится его основное усиление по напряжению и мощности. С выхода ППУ сигнал подаётся на отрабатывающий двигатель соответствующей следящей системы и одновременно на вход ФЧВ. В ФЧВ сигнал переменного тока преобразуется в сигнал постоянного тока, который подаётся на вход магнитного усилителя, как отрицательная обратная связь, повышающая стабильность коэффициента усиления при изменении температуры и напряжения питания. Магнитный усилитель собран и работает так же, как и магнитный усилитель блока БВ-5 вычислителя В-12.

Рис. 20. Полупроводниковый усилитель У-20Н

Полупроводниковый усилитель состоит из двух каскадов (рис. 20). Первый каскад является усилителем напряжения и собран по двухтактной схеме на двух германиевых триодах ПП1 и ПП2 (МПР14А), включённых по схеме с общим эмиттером. Для выбора рабочей точки и стабилизации коэффициента усиления каскада при изменении температуры служит делитель напряжения из резисторов R2 и R3. С помощью делителя задаётся необходимая разность потенциалов между эмиттерами и базами триодов ПП1 и ПП2. Резистор R4, включённый в общую цепь эмиттеров триодов, обеспечивает отрицательную обратную связь по току, за счёт которой осуществляются схемная температурная стабилизация коэффициента усиления каскада.

Резистор R5, включённый в общую сеть коллекторов, обеспечивает необходимый потенциал на коллекторах триодов, а также ограничивает коллекторный ток при изменении температуры.

Нагрузкой каскада является трансформатор Тр2. Конденсатор С1 служит для улучшения частотно-фазовой характеристики каскада.

Входной сигнал частоты 400 Гц с выхода МУ через резистор R1 поступает на первичную обмотку трансформатора Тр1. Со вторичной обмотки трансформатора сигнал подаётся на базы триодов ПП1 и ПП2. Усиленный сигнал со вторичной обмотки трансформатора Тр2 поступает на вход второго каскада.

Второй каскад — усилитель мощности — собран на германиевом триоде ПП3 (П215), включённом по схеме с общим коллектором (эмиттерный повторитель), что позволяет корпус триода, соединённый с его коллектором, для лучшей теплоотдачи соединять без изоляции с корпусом прибора. Корпус соединён с минусом источника постоянного тока 27 В.

Делитель R6, R7, R8 служит для выбора положения рабочей точки на характеристике триода и температурной стабилизации усилителя. Резистор R9 обеспечивает отрицательную обратную связь по току и увеличивает температурную стабилизацию каскада.

Для более жёсткой температурной стабилизации в цепь делителя включается терморезистор R7, а резистор R9 выполнен из медной проволоки. Нагрузкой каскада является автотрансформатор Тр3, включённый в цепь эмиттера триода, усиленный выходной сигнал с которого снимается на управляющие обмотки отрабатывающего двигателя соответствующей следящей системы.

Конденсатор С2, включённый параллельно обмотке автотрансформатора Тр3, обеспечивает сдвиг фаз на 90° между напряжениями на управляющей обмотке и на обмотке возбуждения двигателя, что необходимо для нормальной работы двухфазного двигателя.

Для повышения стабильности коэффициента усиления и уменьшения нелинейных искажений ППУ охвачен отрицательной обратной связью, глубина которой определяется величиной резистора R10.

Фазочувствительный выпрямитель 

Рис. 21. Фазочувствительный выпрямитель У-20Н

собран на четырёх кремниевых диодах Д1—Д4 (Д223), включённых по мостовой схеме. К одной диагонали моста через обмотку обратной связи W_ос МУ резистор R12 прикладывается опорное напряжение частоты 400 Гц от силового трансформатора Тр4. К другой диагонали прикладывается часть выходного напряжения с ППУ, снимаемого с делителя напряжения R11, R25.

При отсутствии сигнала ППУ ток опорного напряжения в один полупериод протекает по цепи:

• +Тр4;
• W_ос;
• R12;
• R14;
• Д4;
• Тр3;
• R11;
• Д2;
• -Тр4.

В другой полупериод ток протекает по цепи: 

• +Тр4;
• Д3;
• Тр3;
• R11;
• Д1;
• W_ос;
• -Тр4.

Так как в первый и второй полупериоды сопротивление цепей одинаково, то по управляющей обмотке W_ос Му протекает переменный ток, не содержащий постоянной составляющей, и обратная связь отсутствует.

При наличии сигнала с ППУ в один полупериод этот сигнал на одном диодов будет складываться с опорным напряжением и ток через обмотку W_ос увеличивается, во второй полупериод на другом из диодов эти напряжения вычитаются и ток через обмотку W_ос уменьшается.

таким образом. с возникновением на выходе ППУ сигнала по управляющей обмотки обратной связи W_ос Му начинает протекать пульсирующий ток, постоянная составляющая которого создаёт отрицательную обратную связь. Глубину отрицательной обратной связи, а следовательно, и коэффициент усиления канала можно регулировать изменением величины резистора R12.

Усилитель первого типа состоит из одного ППУ, используемого в усилителе второго типа.

[01]     [02]     [03]     [04]     [05]     [06]     [07]