РАДИО В АВИАЦИИ
Применение радио как средства воздушной навигации значительно увеличивает безопасность полета современного самолета. Роль радио здесь, пожалуй, еще значительнее, чем роль береговых радиостанций, радиомаяков и плавучих радиомаяков для навигации морских судов.
Постоянное и правильное применение радио дало возможность американским авиалиниям выполнять расписания на 95% в таких метеорологических условиях, которые сделали бы полеты невозможными, если бы приходилось поддерживать визуальную связь с землей.
Помощь радио может быть трех видов: 1) связь между землей и самолетом, между самолетами и между самолетом и землей; 2) заранее установленные курсы для воздушных линий, известные под названием равно сигнальных зон, по которым самолеты могут лететь между определенными пунктами без визуальной связи с землей; 3) земные радиопередающие станции, т. е. всякие источники радиоэнергии, по направлению к которым самолет может лететь, пользуясь имеющимся ни его борту специальным радиопеленгатором или радиокомпасом.
Существующая в США система воздушных линий обеспечена несколькими сотнями радиопередающих станций направленного действия и радиомаяков, которые обслуживают водителей транспортных самолетов.
Рис. 369 Передатчик ненаправленного действия, т. е. любой источник радиоволновой энергии, излучает электромагнитные полны в пространство во всех направлениях. Он также может быть использован для аэронавигации, если самолет оборудован радиокомпасом.
Рис. 370. Передатчик направленного действия (курсовой радиомаяк) питает радиоэнергией две антенны, которые расположены под прямым углом друг к другу. Кривая излучения, образуемая каждой ни этих антенн, напоминает восьмерку, пересекающуюся в центре каждой петли. Антенны попеременно заряжаются радиоволновой энергией, которая дает сигналы, принимаемые приемником. Эти модулированные сигналы передаются как буквы A и N по телеграфной азбуке Морзе. Таким образом, если самолет держит путь только в поле антенны А, в наушниках будет слышен только сигнал А. Соответственно, если самолет летит в ноле антенны N, будет слышен сигнал N. Следовательно, можно использовать радиополе, создаваемое передатчиком, если ваш самолет оборудован приемником, который, может быть настроен на волну данного передатчика.
Рис. 371. Обращаясь к этому рисунку, можно заметить, что невидимые в действительности зоны, показанные точками, проходят на равном расстоянии от сигнальных зон А и N. Следовательно, когда самолет летит по установленному курсу, вы слышите в наушниках сигналы, сливающиеся в длинное тире, прерываемое приблизительно через каждые 35 секунд позывным сигналим данной станции, передаваемым по азбуке Морзе. Если вы сбились в ту или другую сторону от установленного курса (зоны), вы примете больше энергии от одной из антенн, посылающей букву А или букву N; какую из этих букв-зависит от направления, по которому вы
летите. Ото сразу даст вам знать, что вы сбились с курса. Путь «на курсе» является в действительности зоной сравнительно слабых сигналов, производимых противоположными полями А и N, но следующих друг за другом, и таким образом окончательный сигнал, слышимый в наших наушниках, - это длинное тире, которое получается в результате складывания сигналов A и N.
Заметьте, что восьмерки пересекаются в центрах своих петель. В этом пункте радиоэнергии очень мало или ее совсем нет. Поэтому здесь образуется «конус молчания», показанный на рис. 371 знаком X. При прохождении этого «конуса молчания» вы некоторое время не слышите сигнала. Это показывает, что вы пролетаете над радиостанцией или над источником радиоэнергии, а так как географическое положение станции известно вам по карте и так как позывные сигналы станции совпадают с передаваемыми передатчиком, вы можете тотчас же определить свое место. Однако следует отметить, что существует так называемый «ложный конус молчания». Остерегайтесь его, в особенности при полете вблизи горных цепей. Предполагают, что наличие таких «конусов молчания» вызывается близостью естественных залежей металлов или, возможно, наличием электропроводов высокого напряжения.
Предположим, что ваш магнитный компас не работает. Вы можете определить свое место, проверив, с какой стороны от вашего курса лежит зона А или N, и затем лететь прямо вперед «по курсу» (длинное тире) до тех пор, пока интенсивность сигнала не увеличится или не уменьшится, что покажет вам, летите ли вы в направлении на передатчик или от него. Эти данные могут быть затем сопоставлены с определенным стандартным способом отыскания зоны (рис. 379 и 380); это позволит вам точно сказать, в какой зоне радиомаяка вы летите. Позывной сигнал, передаваемый этим маяком, даст вам возможность установить ваше географическое положение.
Для достижения нужных результатов антенна и установка вашего бортового приемника должны соответствовать некоторому определенному стандарту. Пока вы не пользуетесь вертикальной стержневой, антенной, установленной прямо у приемника, или соответствующей по своим данным Т-образной антенной, имеющей вертикальный ввод, опускающийся или поднимающийся прямо к приемнику (так что никакая горизонтальная часть антенны не воздействует на приемник), до тех пор вы не сможете точно определить «конус молчания» или получить минимальную ширину зоны сигнала «на курсе». Отклонения от этого стандарта при установке авиаприемника приводят к чрезвычайно разнообразным результатам. Отсюда
правило: прежде чем вы собираетесь вылететь в слепой полет или полет с радиопеленгованием, убедитесь, в порядке ли шина приемная установка.
При настройке приемники лучшие результаты достигаются, когда сила звука установлена на минимальную интенсивность, достаточно громкую, однако, чтобы сигналы были слышны отчетливо. В соответствующей инструкции даются точные указания для правильного пользования радиоаппаратом; лучшей же гарантией правильного определения направления полета путем комбинированного применения компаса, гирокомпаса и радиосредств является практика.
Дальнейшее уточнение и безопасность полета при помощи равносигнальной зоны достигаются «радиомаркерами»’ (радиопередающие станции ненаправленного действия), которые устанавливаются вблизи радиоманков, посылающих равносигнальные зоны. Эти радиомаркеры передают свои характерные сигналы по азбуке Морзе через промежутки в 10 секунд, с той же самой частотой (на той же волне), что и ближайшая радиомаячная станции. Радиус действия этих опознавательных станций достигает 16 км, по в большинстве случаев он меньше. Рис. 372. Из предыдущего наложения известно, что, когда мы летим «по курсу» в направлении на передатчик или от него, мы принимаем длинное тирс; ото показано положением самолета с. По обе
В нашей литераторе принят термин “радиообмен” - Ред.
стороны зоны «на курсе» имеются переходные «промежуточные зоны», где долгое тире («на курсе») не слышно и где преобладает сигнал A или N, в зависимости от того, находится ли самолет ближе к сектору A (положение b) или ближе к сектору N (положение d); если мы будем уклоняться дальше от курса, как это показано положениями а и с.. противоположный курсовой сигнал теряется совершенно, и слышен только сигнал А, когда мы находимся в секторе A, или сигнал N. когда мы находимся в секторе N.
Рис. 373. «Конус молчания» имеет форму конуса, направленного вершиной к земле. Следовательно, ширина этого конуса увеличивается <: увеличением высоты. Таким образом «конус молчания» более ощутим на больших высотах.
Рис. 374. На этом рисунке показано сечение «конуса молчания». Следует заметить, что на высоте 300м диаметр конуса может быть равен 150 м, а на высоте 1500 м он равен 400 м и больше. Отсюда следует, что можно ожидать гораздо большей точности решения проблем самолетовождения при полете па высоте свыше 600 м.
Рис. 375. В некоторые часы суток, особенно на рассвете и в сумерки, и над некоторыми гористыми областями равносигнальная зона, посылаемая передатчиком, искривляется. Ото особенно заметно во время восхода и заката солнца. Искривление зон обычно наблюдается вблизи неровной поверхности; оно, как предполагают вызывается отражением сигналов А и N от поверхностей гор и возвышенностей. На рисунке вы видите, как искривленный луч может создать впечатление, что вы проходите «конус молчания». Разница в большинстве случаев будет заключаться лишь в том, что потери сигнала «на курсе» при этом продолжается более долгое время и тишина не такая полная, как при прохождении действительного «конуса молчания». Таким образом нужно быть особенно внимательным при полетах в указанные периоды суток.
Рис. 376. В некоторых местностях, особенно холмистых и горных, возникают. «многократные зоны>. Это может оказаться очень опасным, если вы не знаете об их существовании и не проверяете тщательно место своего нахождения поземным ориентирам. На «многократные зоны» обычно указывает отсутствие «промежуточной зоны». Таким образом, если вам кажется, что полет происходит по «многократной зоне», вы можете проверить это, пролетев вправо или влево от курса в поисках «промежуточных зон» или сигнала «на курсе». Если вы не найдете их, это значит, что вы, вероятно, летите в «многократной зоне», и необходимо постараты я немедленно отыскать. истинный курс, ч* ‘ 2\ 1
Одной из причин, которыми объясняют существование «многократных зон», (шляются заложи металлических руд или влияние большого города. Мы должны принять ото объяснение, пока не будет найдено лучшего. «Многократные зоны» не создают больших затруднений при сохранении направления полета, но если вы приближаетесь к радиопеленгаторной станции, летя в облаках или в тумане, следует иметь в виду характер местности, над которой происходит полет, особенно если вам придется снижаться на посадку через туман или из облаков.
Рис. 377. Известно, что зоны иногда как бы перемещаются пли вибрируют на сравнительно большом пространстве, простирающемся иногда на 25° в каждую сторону от первоначального направления. Замочено, что у некоторых зон колебания происходит через каждые 40 секунд. Вблизи передатчика зона очень узка (около 75 .и), тогда как в 160 км от передатчика она может быть шириной 11-16 км; это значит, что, если вы летите на некотором удалении от передатчика по колеблющейся зоне, вы можете значительно уклониться от курса. Такое положение может быть обнаружено потерей сигнала «на курсе» и приемом сигналов A и N в быстро сменяющейся последовательности (например, тире, точка - тире, тире, тире - точка, тире, точка - тире и т. д.).
Рис. 378. В определенное время и при определенных условиях наблюдается смещение зон. При этом они редко возвращаются в преж
нее положение. Поэтому бюро аэронавигации американского министерства торговли постоянно дает поправки на смещение зон. Во всяком случае, если вы совершаете полот в зоне в соответствии с указаниями, которые вы слышите в наушники, вам нетрудно достичь места назначения. Прежде чем лететь над незнакомой территорией, нужно получить точную информацию относительно характера зон. Особенно следует избегать полетов но незнакомым зонам при неблагоприятной погоде.
Летя по направлению к радиомаяку, передающему зону, держитесь вправо от сигналов «на курсе», т. с. ближе к «промежуточной зоне». Летя от маяка, держитесь также вправо от сигналов «на курсе», но внутри «промежуточной зоны», ближе к сигналу «пне курса».
Рис. 379. Этот рисунок изображает способ ориентировки, который необходим, чтобы установить точный курс полета, когда вы потеряете его и должны полагаться только на радиомаяки. Предположим, что у вас есть аэронавигационная карта, которая показывает направления зон, передаваемых радиомаяками. Предположим также, что вы находитесь в облаках или над ними. Чтобы у вас была уверенность в том, что не встретится никаких препятствий при снижении сквозь облака к аэропорту, вам надо лететь по определенной зоне радиомаяка.
Прежде всего установите при помощи своего радиоприемника, вблизи какого радиомаяка вы находитесь. Для этого вы, не изменяя настройкой силы звука, замечаете, какай станция лучше всего слышна. Поймав таким образом позывной i! сигнал определенной станции, вы при помощи аэронавигационной карты сможете установить по магнитному компасу курсы зон сигналов «на курсе» данного радиомаяка, а также его положение по отношению к аэропорту, который обслуживается маяком.
Предположим, что определенная вами ближайшая станция даст зону в направлении, показанном па рис. 379. Допустим, что вы принимаете сигнал А. Это определенно укажет, что вы находитесь в одном или другом секторе А уже определенного вами радиомаяка. Соответственно рис. 379 и направлению зоны вы замечаете по магнитному компасу, что нужно лететь по магнитному курсу 25°, чтобы пересечь зону сигнала «на курсе» из любого положения в зоне А в минимальный отрезок времени. Продолжайте лететь этим курсом, пока сигнал А, слышимый в наушниках, не начнет сливаться с сигналом «промежуточной зоны» и затем с сигналом «на курсе». После этого сделайте по приборам постепенный поворот на 90° вправо. Держите все время вправо. Заметьте но рисунку, что произойдет. Если вы были в восточной зоне А, ваш поворот на 90° вправо приведет вас обратно в зону сигнала А. Если вы были в западной зоне А, ваш поворот приведет вас в зону сигнала N. Этот поворот на 90° позволяет _сразу определить, в какой из двух зон А вы находитесь. Уяснив это и зная из аэронавигационной карты компасный куре каждой из зон, можно очень легко найти зону в направлении на радиостанцию и, выйдя из ее конуса молчания, долететь до аэропорта, который обслуживается данным радиомаяком.
Применяется несколько методов ориентировки, но радиомаякам, но описанный выше метод является основным и общепринятым.
Рис. 380. Квадрант’ , через который проходит от станции линии истинного севера, всегда является квадрантом N. Этим достигаются
1 Сектор, ограниченный четвертой частью окружности. - Ред.
единообразие и лучшая ориентировка. Если истинный север совпадает с направлением сигнала «па курсе», то квадрант к западу будет квадрантом /V. Такое сочетание сигналов передают все радиомаяки.
Использование только что описанных нами передатчиков направленного действия требует, чтобы на борту самолета имелись радиоприемники, которые могут быть настроены на волны от 750 до 1 500 м; в этих пределах они могут принимать все радиомаяки США.
Рис. 381. Любая широковещательная станция ненаправленного действия является превосходным аэронавигационным средством для любого соответствующим образом оборудованного самолета. Почетное место среди этого оборудования принадлежит радиокомпасу. Следует заметить, что при наличии радиокомпаса самолет может приближаться к передающей станции ненаправленного действия от любого пункта и, независимо от сноса ветром, в конечном итоге долететь до станции.
Рис. 382. Из этого рисунка видно, что радиокомпас состоит из контрольной доски с приборами, с помощью которых можно выбрать нужную станцию и отрегулировать силу звука и чувствительность визуального указателя. Приемник принимает радиоволны, уловленные рамкой (пеленгаторной антенной), которая заключена в обтекаемый кожух, укрепляемый обычно снаружи, на фюзеляже самолета.
Чтобы определиться но широковещательной радиостанции при помощи радиокомпаса, надо действовать следующим образом:
1. Установить рычаг обратной связи в положение А.
2. Поворачивать ручку регулятора громкости. Вращая его в направлении движения часовой стрелки, можно добиться необходимого усилении к удовлетворительной слышимости в наушниках.
3. Отрегулировать настройку на известную вам длину волны той станции, по направлению к которой вы намереваетесь лететь. Эта длина волны указана на шкале A.
4. Визуальный указатель радиокомпаса (налево - направо) включается при помощи ручки «указатель направлении». Вращая эту ручку по направлению часовой стрелки, мы регулируем чувствительность этого прибора. Все остальные переключатели должны быть в положениях, показанных на рисунке ‘. ,
Теоретически действие этого прибора, установленного в положении, указанном выше, заключается в следующем. Пеленгаторная антенна (рамочная), как указано, расположена внутри обтекателя.
1 Существуют аналогичные приборы, к которых ручки управлении расположены о другой порядке, чем это указано на данном рисунке. - Ред.
В этом положении рамочная антенна принимает даже самые слабые сигналы станции, по направлению к которой летит самолет.
Однако постоянная антенна (стержневая), как показывает само название, принимает сигналы с постоянной силой звука, независимо от направления оси самолета.
Таким образом любое отклонение самолета от своего направления изменяет положение пеленгатора относительно передающей станции и создает разницу в относительной интенсивности сигналов, принимаемых на рамку и обычной стержневой антенной. Стрелки указателя радиокомпаса в результате разницы в интенсивности сигналов движется вправо или влево; в наушниках при этом получается усиление шума, достигающее максимума, когда самолет летит, отклоняясь на 90° от курса. Если самолет летит точно но курсу на радиостанцию, стрелка указателя радиокомпаса будет оставаться в вертикальном, или нулевом, положении. Если, однако, самолет развернется вправо от передающей станции, то стрелка указателя радиокомпаса передвинется вправо.
Таким образом, руководствуясь положением стрелки, можно управлять рулем поворота точно так же, как управляют им по показаниям гироскопического указателя поворота.
При пользовании наушниками происходит следующее. Когда самолет летит точно по направлению на передающую станцию, сигналы чисты и в наушниках нет заметного шума. Если нос самолета уклонится влево или вправо, появится шум; он будет возрастать вплоть до отклонения самолета от правильного курса на 90° в ту или другую сторону; тогда шум будет равен по силе самому сигналу. Таким образом имеются два способа определения уклонения от курса: один слуховой, а другой визуальный, в виде указаний радиокомпаса.
Отсюда вполне очевидно, что вы можете лететь точно в направлении на известную вам широковещательную станцию, или удерживая стрелку указателя радиокомпаса на нуле, или на слух, когда в наушниках нет шума.
Так как широковещательная станция не дает «конуса молчания», необходимо получить какое-нибудь указание в момент, когда вы пролетаете над станцией. Это указание последует в виде обратного движения стрелки радиокомпаса. Например, вы летите по направлению к станции; если дать левую ногу, то стрелка радиокомпаса передвинется влево, если же дать правую ногу, то стрелка отклонится вправо. Если вы пролетели станцию и начинаете удаляться от нее, то стрелка будет двигаться в обратном направлении.
Заметьте, что радиокомпас рассматривается здесь лишь с точки прения пользования широковещательными станциями. Но он полезен также и при направленной передаче, например, для пользования радиомаяками. Другими словами, этот прибор может быть использован с большой точностью для определения места своего нахождении как по маякам, так и но широковещательным станциям, работающим на волнах от 250 до 1 500 м. Однако, когда длина полны передаваемых сигналов меньше 330 м, необходимо быть осторожным, так как широковещательные станции, работающие на более коротких волнах, часто значительно искажают направление. В конце концов вам все же удастся долететь до радиостанции, несмотря па то, что вы. может быть, будете лететь к ней не строго но прямой линии. Следует попять, что все средства аэронавигации - радио, механические и иные - являются только вспомогательными средствами для обеспечении безопасности полета. Поэтому вы должны использовать все средства, для того чтобы точно определить свое местонахождение.
Для настройки на прием равносигнальной зоны:
1. Установите рычаг обратной связи в положение X.
2. Установите указатель настройки длины волны соответственно с искомой станцией.
3. Поверните ручку регулятора громкости в положение «включен».
4. Поставьте «указатель направления» в положение «включен». Нее остальные переключатели остаются в положениях, указанных на рисунке ‘.
Установив таким образом приборы, вы можете лететь на радиомаяк с любого направления.
Если вы желаете лететь к радиомаяку только по слуху, когда самолет оборудован радиокомпасом, то поверните ручку переключателя против часовой стрелки до отметки «выключен». После того как лампы визуального указателя будут выключены, прибор будет действовать кап приемник радионаправленного действия. Во время этой операции все остальные приборы должны быть в положениях, указанных на рисунке.
Обратите внимание на маленький переключатель приемника радиокомпаса. При известных условиях полота возникают электрические явления, известные под названием «статических разрядов». Эти разряды, наиболее часты, когда полет совершается зимой в насыщенных облаках, в особенности при условиях, благоприятствующих обледенению; впрочем, эти разряды замечаются часто и летом,
1 У вас используется аппаратура других типов, так что описание, приведенное здесь, дает лишь основные принципы работы. - Ред.
но время грозы. При этих явлениях в радиоприемнике возникают легкие потрескивания, которые возрастают но силе и частоте по мере приближения к источнику разрядов (облакам), пока шум не становится настолько значительным, что заглушает все радиосигналы и иногда совершенно парализует работу радиоприемника. При конструировании авиационных радиокомпасов оказалось, что экранированная пеленгаторная рамочная антенна, обмотка которой помещена в металлическую коробку, в значительной степени ослабляет, а иногда и устраняет явление статических разрядов.
Небольшой переключатель на приборной доске позволяет использовать это свойство рамки. С поворотом его из нормального положения «компас» в положение «ограничитель статического электричества» выключается визуальная часть радиокомпаса, и приемник присоединяется только к экранированной пеленгаторной рамке, а постоянная антенна заземляется. Этот поворот переключателя иногда позволит вам в условиях «статических разрядов» принимать на слух сигналы маяков, а также метеорологические радиосводки, которые иначе невозможно было бы принят],. Однако помните, что если ваш радиокомпас имеет неподвижную пеленгаторную рамку (существуют дна тина компасов - с вращающейся и с неподвижной рамкой), то эта рамка слабее всего принимает сигналы радиостанции, находящейся прямо впереди по курсу, и потому вам придется несколько уклониться от намеченного курса, чтобы иметь возможность принимать сигналы.
Практика, однако, показывает, что эти незначительные отклонения от курса часто более чем окупаются возможностью принимать сигналы радиомаяков и широковещательных станций; иначе такой прием был бы невозможен.
Кроме диапазона длинных волн, на котором вы будете принимать сигналы радиомаяков и сообщения о погоде, и диапазона волн средневолновых широковещательных станций, передающих увеселительную музыку, ваш радиокомпас или радиоприемник может иметь третий диапазон - диапазон коротких волн; на этом диапазоне вы будете слышать станции воздушных линий и другие авиационные станции США, пользующиеся диапазоном от 46 до 150 м. Визуальная часть радиокомпаса не функционирует на этом диапазоне. Аппарат действует как обычный радиоприемник. На коротких волнах вы сможете получить много полезных сведений, подслушивая передачи станций аэролиний, наземных и самолетных станций (сведения об атмосферных условиях и направлении ветра на высоте, о состоянии погоды на определенных направлениях и т. д.).
