Тактическая система воздушной навигации , обычно называемая аббревиатурой TACAN , представляет собой навигационную систему, изначально разработанную для военно-морских самолетов для обнаружения движущихся посадочных платформ (т. е. кораблей), а затем расширенную для использования другими военными самолетами. Она предоставляет пользователю пеленг и расстояние (наклонную дальность или гипотенузу) до наземной или корабельной станции. С точки зрения конечного пользователя это более точная версия системы VOR / DME , которая предоставляет информацию о пеленге и дальности для гражданской авиации . Часть DME системы TACAN доступна для гражданского использования; на объектах VORTAC , где VOR объединен с TACAN, гражданские самолеты могут получать показания VOR/DME. Самолеты, оснащенные авионикой TACAN, могут использовать эту систему для навигации по маршруту, а также для неточных заходов на посадку на посадочные площадки.
Типичная панель пользователя на борту TACAN имеет переключатели управления для установки канала (соответствующего назначенной частоте желаемой станции), режима работы для передачи/приема (T/R, чтобы получить и пеленг, и дальность) или только приема (REC, чтобы получить пеленг, но не дальность). Позднее возможности были улучшены, чтобы включить режим «воздух-воздух» (A/A), где два пользователя в воздухе могут получать относительную наклонную информацию о дальности в зависимости от конкретных установок, [1] хотя режим «воздух-воздух» позволяет устанавливать расстояние между передатчиками/приемниками. Примечание: самолет, оборудованный только TACAN, не может получать информацию о пеленге от станции, работающей только с VOR.
Навигационная система TACAN является развитием радиотрансляционных навигационных систем, которые восходят к британской системе Oboe времен Второй мировой войны . В Соединенных Штатах многие компании были вовлечены в разработку TACAN для военных самолетов. Hoffman Laboratories Div. корпорации Hoffman Electronics Corp.–Military Products Division [2] (теперь NavCom Defense Electronics) [3] была лидером в разработке современной системы TACAN в США, начиная с конца 1950-х годов.
TACAN в целом можно описать как военную версию системы VOR/DME, хотя, несмотря на предоставление аналогичной информации, что и у ее гражданского аналога, ее метод работы существенно отличается. Она работает в диапазоне частот UHF 962–1213 МГц , используя систему транспондера с парой импульсов, не отличающуюся от системы вторичного радиолокационного наблюдения . Опрашивающий самолет передает в диапазоне 1024–1150 МГц, разделенном на каналы по 1 МГц, пронумерованные от 1 до 126; отвечающая станция (наземная, судовая или другая летательная машина) находится на 63 МГц (63 канала) выше или ниже исходной частоты, в зависимости от выбранного канала и режима работы. Интервал между импульсами в отдельной паре импульсов также определяется режимом работы TACAN.
Информация о дальности функционально идентична методу, предоставляемому гражданским DME: пары импульсов длительностью 3,5 микросекунды (мкс) (измеренные от края до края при 50% мощности модуляции) от самолета повторяются опрашиваемой станцией, используя время приема-передачи для расчета наклонной дальности. Рандомизированный интервал между парами импульсов запроса позволяет запросчику отделять свой собственный сигнал от сигналов других самолетов, позволяя нескольким пользователям получать доступ к функции измерения дальности без взаимных помех. Фиксированное время задержки приема-передачи (зависит от режима системы) добавляется к каждой паре импульсов при повторной передаче его станцией. Запросчик будет генерировать до 150 пар импульсов в секунду при первом захвате станции в диапазоне в режиме «поиска», затем снизится до ≈30 в секунду при захвате в режиме «отслеживания». Схемы памяти в функции измерения дальности позволяют быстро восстанавливать трек, когда импульсы измерения дальности временно подавляются другими функциями TACAN (см. ниже).
Информация о пеленге получается из амплитудной модуляции (АМ) сигналов пары импульсов отвечающей станции, причем сигнал АМ генерируется посредством физического вращения направленной антенны станции или электронного управления тем же сигналом с помощью антенной решетки. Генерируются два сигнала АМ: основной сигнал АМ на частоте 15 Гц и вспомогательный сигнал АМ (реализованный с использованием фиксированных отражателей сигнала в установках с вращающейся антенной) на частоте 135 Гц, девятая гармоника основного сигнала. Они соответствуют «грубому» и «тонкому» сигналу пеленга, причем последний повышает точность первого. Время сравнивается между точкой пиковой положительной силы сигнала с опорной последовательностью или «вспышкой» пар импульсов определенной частоты повторения и длительности, синхронизированных для передачи в определенной точке развертки сигнала; они заменяют все другие типы импульсов при передаче. Гражданская система VOR отличается от TACAN тем, что использует один непрерывный сигнал модуляции частотой 30 Гц, используя разность фаз между компонентами с фиксированной фазой и переменной фазой (вращающейся) для получения информации о пеленге.
Станции TACAN передают пары импульсов с составной скоростью 3600 пар/секунду: 900 из которых являются опорными пакетами пеленга, а остальные 2700 состоят из импульсов дальности и идентификации. При недостаточном количестве импульсов запроса от самолета станция будет использовать схему сквиттера для введения дополнительных рандомизированных пар импульсов для поддержания желаемой частоты импульсов. Это гарантирует наличие достаточного сигнала для поддержки демодуляции сигналов пеленга.
Станции TACAN идентифицируются кодом Морзе . Передающая станция периодически заменяет случайные пары импульсов дальности регулярно расположенными парами, которые демодулируются в тон 1350 Гц, вводя трехбуквенный идентификационный код со скоростью примерно 6-7 слов в минуту каждые 40 секунд. Импульсы дальности и сквиттера разрешены в промежутках между точками и тире. В системе только TACAN нет возможности передачи голоса.
Доступны две основные конфигурации каналов: X (первоначальная реализация) и Y (добавлена в 1960-х годах для расширения доступных каналов и снижения взаимных помех между близко расположенными станциями). Эти конфигурации отличаются шириной пары импульсов, фиксированной задержкой ответа приемника и полярностью смещения частоты от канала запроса. Запросчики TACAN могут работать в четырех режимах: прием (только для пеленга/идентификации), передача/прием (для пеленга, дальности и идентификатора) и версии «воздух-воздух» предыдущих двух.
Первоначально предполагалось, что система TACAN обеспечит точность пеленга ±0,22° на основе точности основного сигнала пеленга ±2° и поправок, вносимых вспомогательным сигналом пеленга девятой гармоники. [5] Теоретически система TACAN должна обеспечивать 9-кратное увеличение точности по сравнению с VOR, но эксплуатационное использование показало лишь приблизительное 3-кратное увеличение. [6]
Оперативная точность азимутальной составляющей 135 Гц составляет ±1° или ±63 м на расстоянии 3,75 км. [7]
Производители комплектов TACAN говорят о возможности отслеживания станций на расстоянии до 400 морских миль, хотя эти системы ограничивают диапазон своих сигналов инструментальной дальности примерно 200 морскими милями. [8] Согласно официальной информации об объеме обслуживания FAA, надежный прием TACAN/DME может быть гарантирован на расстоянии до 130 морских миль ниже 45 000 футов над поверхностью для высотного сертифицированного устройства. [9]
Во время первого полета космического челнока командир корабля Джозеф П. Аллен доложил экипажу, что их TACAN захватили сигналы канала 111X в Сент-Питерсберге , штат Флорида, на расстоянии 250 миль.
_TACAN.jpg/1280px-USS_Raleigh_(LPD-1)_TACAN.jpg)
Поскольку блоки азимута и дальности объединены в одну систему, это обеспечивает более простую установку. Требуется меньше места, чем VOR, поскольку VOR требует большого противовеса и довольно сложной фазированной антенной системы. Теоретически система TACAN может быть размещена на здании, большом грузовике, самолете или корабле и быть готовой к работе в течение короткого периода времени. Бортовой приемник TACAN может использоваться в режиме «воздух-воздух» для предоставления приблизительного расстояния между двумя координирующими самолетами путем выбора каналов с 63 каналами разделения (например, самолет № 1 устанавливает канал 29 в свой TACAN, а самолет № 2 устанавливает канал 92 в свой TACAN.). Он не обеспечивает относительный пеленг.
Для военного использования основным недостатком является отсутствие возможности контролировать выбросы ( EMCON ) и скрытность. Военно-морские операции TACAN разработаны таким образом, чтобы самолет мог найти корабль и приземлиться. Поскольку шифрование отсутствует, противник может использовать предоставленные дальность и пеленг для атаки на корабль, оснащенный TACAN. Некоторые TACAN имеют возможность использовать режим «Только по запросу»: передача только при запросе самолетом на канале. Вероятно, что TACAN будет заменена дифференциальной системой GPS, аналогичной системе локального дополнения, называемой JPALS. Система Joint Precision Approach and Landing System имеет низкую вероятность перехвата, чтобы предотвратить обнаружение противником, а версия для авианосца может использоваться для операций автоматической посадки .
Некоторые системы, используемые в США, модулируют передаваемый сигнал с помощью вращающейся антенны со скоростью 900 об/мин. Поскольку эта антенна довольно большая и должна вращаться 24 часа в сутки, это может привести к проблемам с надежностью. Современные системы имеют антенны, которые используют электронное вращение (вместо механического вращения), поэтому в них нет подвижных частей.
