Радиовысотомер

Указатель радиовысотомера в кабине самолёта

Подвижный радиовысотомер ПРВ-10 в подмосковном музее ПВО

Радиовысотоме́р (радиоальтиметр — устаревшее, производное из иных европейских языков) — бортовое или наземное устройство для определения истинной высоты полёта летательного аппарата (самолёта, вертолёта, спутника и т. д.) над поверхностью Земли радиотехническими методами. Является дополнением и альтернативой барометрическому высотомеру, предназначенному для измерения относительной или абсолютной высоты полёта. Фактически, радиовысотомер является частным случаем радиодальномера или специализированной РЛС, однако, в связи с удобством классификации по назначению, его выделяют в отдельный класс устройств.

Классификация

Радиовысотомеры бывают разными по исполнению:

• как самостоятельная станция (подвижная или стационарная);
• как часть радиоэлектронного оборудования летательных аппаратов;
• трёхкоординатная РЛС одновременно играет роль высотомера.

По типу используемого радиоизлучения и методу его обработки бортовые радиовысотомеры делятся на две группы:

• радиовысотомеры с частотной модуляцией (ЧМ) имеют диапазон измерений до нескольких сотен метров (обычно до 1500 м) и используются в основном при заходе самолёта на посадку;
• радиовысотомеры с импульсной модуляцией (ИМ) предназначены для измерения бо́льших высот и применяются преимущественно в военной авиации, в космонавтике, при аэрофотосъёмке и в других специальных целях.

Принцип действия

Бортовой

Принцип действия радиовысотомера основан на определении времени прохождения радиосигнала от передающей антенны до отражающей поверхности и обратно, к приёмной антенне (основной принцип радиолокации). Высота и время задержки сигнала связаны формулой:

$h=t\cdot c/2$,

где h — высота; t — время задержки; c — скорость распространения радиоволн (равна скорости света).

Метод определения задержки сигнала зависит от его типа:

• при использовании импульсных сигналов, обычными методами импульсной техники (с помощью аналоговых цепей либо цифровых счетчиков) измеряется интервал времени между импульсами передатчика и приёмника;
• при частотной модуляции радиосигнала пилообразными или треугольными импульсами, результирующий сигнал представляет собой высокочастотные колебания, с мгновенной частотой, кусочно-линейно изменяемой по времени, то есть задержанный сигнал по мгновенной частоте немного отличается от исходного. При смешивании излучаемого и принимаемого сигналов образуется биения с частотой, равной разности мгновенных частот, так как закон изменения мгновенной частоты по времени линеен, разностная частота пропорциональна задержке. Частота биений измеряется частотомером (аналоговым в старых моделях или цифровым — в новых), после чего измерительная информация выводится на показывающее устройство в виде значения расстояния до земли.

Наземный

Радиовысотомер ПРВ-17

РЛС определяет расстояние до самолёта, скорость и направление его движения. Устройство управления высотомером вычисляет угловую скорость самолёта относительно станции и начинает вращать антенну высотомера с соответствующей скоростью. Одновременно антенна ходит вверх-вниз, сканируя пространство узконаправленным лучом. Таким образом вычисляется угол места самолёта. Простейшими преобразованиями можно определить высоту над землёй.

Трёхкоординатные РЛС с той же целью используют большое количество лучей, излучаемых несколькими передающими антеннами. Такой метод нахождения высоты менее точный, но после первичной обработки вместе с координатами самолёта выдаётся и его высота.

История

Первый в мире радиовысотомер был разработан фирмой Bell Laboratories (США) и продемонстрирован в Нью-Йорке 9 октября 1938 года.

В СССР первые серийно выпускаемые радиовысотомеры (РВ-2, РВ-10 и РВ-17) были разработаны в 1947—1954 годах. С 1962 по 1965 годы в ЦКБ-17 Министерства авиационной промышленности разрабатывается радиовысотомер больших высот, который 3 февраля 1966 года впервые в истории космонавтики обеспечил мягкую посадку на поверхность Луны космического аппарата «Луна-9».

Некоторые типы отечественных радиовысотомеров

Бортовые радиовысотомеры

Модель радиовысотомера	Тип модуляции	Рабочая частота, МГц	Максимальная высота измерения, м
РВ-2	ЧМ	444	1200
РВ-У	ЧМ	444	н/д
РВ-УМ	ЧМ	444	600
РВ-3	ЧМ	2000	300
РВ-3М	ЧМ	2000	600
РВ-4	ЧМ	4300	1500
РВ-5	ЧМ	4300	750
РВ-10	ИМ	н/д	12000
РВ-15	ЧМ	н/д	н/д
РВ-17	ИМ	440	17000
РВ-18 (А-031)	ИМ	845±3	12000, 25000, 30000
РВ-21 (А-035)	ИМ	4300	11000
РВ-25	ИМ	н/д	н/д
РВ-85-07	ЧМ	4200...4400	1500
А-034	ЧМ	4300	н/д
А-035	н/д	н/д	н/д
А-036	н/д	н/д	н/д
А-037	ЧМ	4200…4400	750
А-040	ЧМ	4300	1000
А-041 (РВ-85)	н/д	н/д	н/д
А-052	ЧМ	4300	1500
А-053	ЧМ	4300	1500
А-063	ИМ	н/д	н/д
А-069А	н/д	н/д	н/д
А-075	ИМ	4300	25000
А-076	ИМ	4300	20000
А-077	ИМ	н/д	н/д
А-078	ИМ	4300	10000

Подвижные радиовысотомеры

• ПРВ-9
• ПРВ-10
• ПРВ-11
• ПРВ-13
• ПРВ-16
• ПРВ-17

Литература

Книги

• Лобанов М. М. Развитие советской радиолокационной техники. — М. : Воениздат, 1982.
• Пестряков В. В., Кузенков В. Д. Радиотехнические системы : Учебник для вузов. — М. : Радио и связь, 1985.
• Чердынцев В. А. Радиотехнические системы : Учебное пособие. — Мн. : Высшая школа, 1988.
• Силяков В. А., Горбацкий В. В., Красюк В. Н. Обнаружение отражённых сигналов в системах поиска радиовысотомеров с линейной частотной модуляцией // Датчики и системы. — 2002. — № 2.
• Бакулев П. А. Радиолокационные системы : Учебник для вузов. — М. : Радиотехника, 2004.

Нормативно-техническая документация

• ГОСТ 17589-72. Радиовысотомеры самолётные и вертолётные для высот до 1500 м. Основные параметры и технические требования.
• ГОСТ 28154-89. Радиовысотомеры малых высот с цифровыми внешними связями. Общие технические требования.
• ГОСТ Р 50860-96. Самолёты и вертолёты. Устройства антенно-фидерной связи, навигации, посадки и УВД. Общие технические требования, параметры, методы измерений.
• Авиационная радиосвязь. Международные стандарты и рекомендации (Международная организация гражданской авиации, 1972).
• ТО ГУ1.301.034. Радиовысотомеры РВ-3, РВ-3М. Техническое описание (1968).
• И ГУ1.301.034. Радиовысотомеры РВ-3, РВ-3М. Инструкция по эксплуатации (1968).

См. также

• Радиодальномер
• Радиолокация
• Радионавигация
• Воздушная навигация

Ссылки

• Радиовысотомеры РВ-3, РВ-3М
• Вопросы точности и неопределенности в спутниковой альтимерии
• К теории ЧМ Альтиметра (недоступная ссылка)
• Funk- und Funkmessausrüstung