飞机场通讯导航设施.doc

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1、飞机场通讯导航设施航空通讯有陆空通讯和平面通讯。陆空通讯飞机场部门和飞机之间的无线电通讯。主要方式是用无线电话；远距离则用无线电报。 飞机场无线电通讯设施 20世纪80年代，载波通讯和微波通讯发达的区域，平面通讯一般不再利用短波无线电通讯设备。无线电发讯台主要安装对飞机通讯用的发射设备；也不再单建无线电收讯台，而将无线电收讯台和无线电中心收发室合建在飞机场的航管楼内。航空导航分航路导航和着陆导航。航路导航中长波导航台(NDB)。是设在航路上，用以标出所指定航路的无线电近程导航设备。台址应选在平坦、宽阔和不被水淹的地方，并且要远离二次辐射体和干扰源。一般在航路上每隔200250公里左右设置一座；

2、在山区或某些特殊地区，不宜用NDB导航。 全向信标/测距仪台(VOR/DME)全向信标和测距仪通常合建在一起。全向信标给飞机提供方位信息；测距仪则给飞机示出飞机距测距仪台的直线距离。它对天线场地的要求比较高。在一般情况下，要求以天线中心为中心，半径 300米范围内，场地地形平坦又不被水淹。该台要求对二次辐射体保持一定的距离。台址比中、长波导航台的要求严。在地形特殊的情况下，可选用多普勒全向信标/测距仪台(DVOR/DME),以提高设备的场地适应性。该台的有效作用距离取决于发射机的发射功率和飞机的飞行高度。在飞行高度5700米以上的高空航路上，两台相隔距离大于200公里。 塔康(TACAN)和伏

3、尔塔康 (VORTAC)塔康是战术导航设备的缩写，它将测量方位和距离合成为一套装置。塔康和全向信标合建，称伏尔塔康。其方位和距离信息，也可供民用飞机的机载全向信标接收机和测距接收设备接收；军用飞机则用塔康接收设备接收。塔康和伏尔塔康台的设置以及台址的选择,和全向信标/测距仪台的要求相同。 罗兰系统(LORAN)远距导航系统。20世纪 80年代航空上使用的主要是“罗兰-C”。“罗兰-C”系统由一个主台和两个至四个副台组成罗兰台链。“罗兰-C”系统的有效作用距离，在陆上为2000公里，在海面上为3600公里。主台和副台间的距离可达到1400公里。按所定管辖地区的要求，设置主台和副台；并按一般的长波

4、导航台选址要求进行选址。 奥米加导航系统(OMEGA)。和“罗兰-C”一样，是一种远程双曲线相位差定位系统。由于选用甚低频波段的1014千赫工作，作用距离可以很远，两台之间的距离可达900010800公里。只要有8个发射台，输出功率为10千瓦，即可覆盖全球。罗兰系统和奥米加导航系统不是一个飞机场的导航设施，而是半个地球的甚至是全球性的导航设施。飞机场终端区导航归航台着陆引导设施。飞机接收导航台的无线电信号，进入飞机场区，对准跑道中心线进近着陆，这样的导航台称归航台。归航台建在跑道中心线延长线上。距跑道入口的距离为1000米左右的称近距归航台（简称近台）；距离为7200米左右的称远距归航台（简称

5、远台）。归航台一般都和指点标台合建。指点标台标出该台与跑道入口的距离。在一个降落方向上，只设置一座归航台的（不论是近台还是远台）称单归航台着陆引导设施；如果有近台和远台，则称双归航台着陆引导设施。归航台的选址要求基本上和航路上导航台相同。由于飞机的速度越来越快，机载设备越来越先进，因此归航台引导着陆在中国飞机场已逐步淘汰。 全向信标/测距仪台(VOR/DME)除可用在航路上作为导航设备外，也可用作机场终端区导航设备。这时，该台应设在跑道中心附近，距跑道中心线不少于 150米、距滑行道中心线不少于75米。对周围地形、地物的技术要求，和用作航路导航台时相同。该台也可布置在指定穿云转弯点处，以引导飞

6、机穿云下降。 仪表着陆系统(ILS)。是20世纪70年代国际上通用的着陆引导设备。由航向台(LOC)、下滑台(G/P)、外指点标台(OM)、中指点标台(MM)和内指点标台(IM)组成。航向台向飞机提供航向引导信息；下滑台向飞机提供下滑道引导信息；外、中、内指点标台则分别向飞机提供飞机距跑道入口距离的信息。仪表着陆系统中，各台台址和跑道间的相互关系如图飞机场着陆引导设备台站平面布置图（以一个着陆方向为例）所示。在下述距离范围内，按技术要求选定。航向台设在跑道中心线延长线上、距跑道终端约 200900米，具体位置取决于天线阵前方的场地,天线阵的安装高度和天线所发射的场型。下滑台设在跑道的任一侧。距

7、跑道中心线120200米距跑道入口约300450米,具体位置取决于下滑天线前方场地的坡度、场地前方障碍物的高度和下滑角的大小。外、中、内指点标台均设在跑道中心线延长线上,外台距跑道入口7200300米；中台1050150米;内台300450米。在指点标台安装有困难的地方，可在飞机场内下滑台处安装精密测距仪，用以起到相当于指点标台的作用。仪表着陆系统中各台的修建，除了确定各台的位置外，尚须根据各台所发射的场型分别定出各台天线场地的大小和对周围地形、地物的技术要求。航向台和下滑台的技术要求比较严格，地形要平坦，不被水淹,坡度不大于1；要防止和避开二次辐射体的干扰；对架空线路、道路、车辆、飞机、栅栏

8、、金属和非金属物体等都有不同的距离要求。仪表着陆系统的运用性能分为三类：类引导飞机下降到60米的决断高度,并在跑道视程不少于800米的条件下，成功地进行进近；类引导飞机下降到30米的决断高度，并在跑道视程不少于400米的条件下,成功地进行进近；类又分类A、类B和类C。类A没有决断高度的限制，在跑道视程不少于200米的条件下,在着陆的最后阶段，借助外部目视设施，降落在跑道上，并沿跑道滑行。类B与类A同，但跑道视程为不少于50米，不带外部目视设施引导飞机到跑道；之后借助外部目视设施在跑道上滑行。类C没有决断高度的限制,不借助外部目视设施引导飞机至跑道和在滑行道滑行。 地面指挥引进系统。由飞机场监视

9、雷达(ASR)和精密进近雷达 (PAR)组成。没有飞机场监视雷达则不能称地面指挥引进系统，只能称精密进近雷达（也称着陆雷达）。(a)着陆雷达在复杂气象条件下引导飞机着陆的辅助设备。有效作用距离,在中雨天气时不少于15公里;一般天气不少于35公里。作用范围：水平面为左右10;垂直面为-18。在着陆雷达有效区域的飞机,根据飞机回波偏离雷达显示器上理想航向线和下滑线的相对位置以及飞机到着陆点的距离，用无线电话指挥飞机下降到决断高度,然后驾驶员用目视着陆。着陆雷达的布置,在一般情况下,只要跑道足够长,在一条跑道两个降落方向上都可使用同一设备。其位置一般定在跑道的中间、距跑道中心线120185米。(b)

10、飞机场监视雷达。用来辨别监视和调配飞机场场区飞行动态。其位置与航管楼距离不要超过设备电缆所允许的长度（一般不超过2000米），设在开阔和不被水淹地方，应保证视界遮蔽仰角不得大于0.5。对别的雷达设备、测距仪和全向标台等应分别保持一定距离。 微波着陆系统。由方位引导仰角引导和拉平仰角引导等设备所组成。方位引导是在水平面上可在跑道中心线每边2060区域内提供任意要求的航道，仰角引导是在垂直面上可以提供许多下滑道 (如从115)，拉平仰角引导基本原理与仰角引导相同，但所发射的是更窄更薄的波瓣,以便为拉平阶段的飞机提供精确的仰角引导信息，该系统具有提供精密测距信息的能力。微波着陆系统工作在微波波段，空

11、间扫描的波瓣主要依靠天波来形成，受地形和地物的影响较小，因此具有仪表着陆系统无法比拟的高精度、高稳定性、易架设、易调整等优点。随着电子计算技术、各类导航设施和传输手段的提高、发展而成为自动化空中交通管制系统。航路系统把以前人工获取和处理信息的方法,改变为自动化设施装有应答机的飞机提供连续的高度和标记信息，全部信息输入计算装置进行处理，及时修正飞行数据，并以自动目标跟踪的字母数字形式显示在雷达显示器上，将能做到复杂交通的自动预示和预先规划交通流量。在航站区，自动雷达航站系统(ARTS)提供一次雷达目标和信息雷达目标两者的自动跟踪，在雷达显示器上显示每架飞机的字母数字信息。自动化系统能更快速、更精

12、确地进行空中和航站管制。（见彩图甚高频全向信标台无线电导航设备之一(厦门航空港)航空无线电领航-正文测定无线电发射台的方位、距离或距离差，以确定飞机位置线，借以引导飞机航行，是航空领航的方法之一。航空无线电领航是由船舶无线电导航发展而来的。 航空无线电领航按飞机的飞行阶段可分为航线导航和航站区域着陆引导，不同的无线电领航使用不同性能的无线电导航设施。 航线导航引导飞机在航线上的飞行。航线导航主要使用下列无线电导航设施。 导航台工作频率在 2001750千赫范围内的无线电发射台（电台）。由机上自动定向机(无线电罗盘)测量导航台的方位线。两个以上导航台方位线的交点为飞机的位置。一条导航台方位线可用

13、于飞机对正电台飞行，这种飞行叫做归航。如果在航线所经过的主要地点设置导航台，则可利用导航台方位线归航的方法使飞机沿预定的方位线从一个电台飞至另一个电台，直至目的地。 全向信标又称伏尔(VOR),是甚高频近程导航系统，在108.0118.0兆赫频段工作。它利用两个每秒30周的调制信号的相位差来确定方位。这两个调制信号叠加在甚高频载波上，一个是基准信号，在发射台0360各个方位上相位相同；另一个是可变信号，其相位随方位而变化。这两个调制信号在全向信标台的磁北方位上相位一致(相位差为0)，在其他方位上可变信号与基准信号之间的相位差等于飞机对全向信标台的方位。机上全向信标接收机接收来自地面全向信标台的

14、基准信号和可变信号，比较其相位差别并转换成方位指示，即为电台至飞机的径向方位，同时驾驶员可以在航道罗盘上选定预计的径向方位，根据实测方位与预选方位的相位差指示飞机偏离预选方位的程度，操纵飞机沿预选方位飞行。 测距机国际标准测距系统,在9601215兆赫频段工作，包括飞机询问器和地面测距台的应答器两部分。飞机询问器向地面测距台发射询问脉冲，脉冲重复率任意变化，地面测距台收到飞机的询问脉冲后，经一定的时间延迟，在同飞机发射频率间隔63兆赫的频率发射相应的回答脉冲。飞机在收到地面所有的回答脉冲中按照询问脉冲任意变化的脉冲重复率辨别相应的回答脉冲，而后与它自己的询问脉冲比较，其间的时间延迟减去固定延迟

15、后按每海里 12.36微秒换算成距离(海里数)。按照国际民用航空组织的规定,测距系统的准确度为0.5海里或所测距离的3，要求达到的测量范围为200海里，飞行高度为 22900米。测距台一般和全向信标台装在同一地点,叫作全向信标/测距台。这是国际民用航空组织采用的标准近程导航系统。在航路上设置的全向信标/测距台，能同时为航路飞行的飞机提供航迹引导和飞机至测距台的距离，从而可使飞机按方位距离确定自己的位置。 全向信标/测距台用于区域导航时,飞机上全向信标测距接收机必须与计算机结合组成区域导航系统。在各个全向信标/测距台的有效距离内选择航路点,确定区域导航航线。航路点的坐标为相对于航线侧方的全向信标

16、/测距台的方位和距离。在飞行中,区域导航系统的计算机使所有航路点成为假想的全向信标测距台。飞行前，驾驶员将各个航路点的坐标输入计算机，飞行中全向信标/测距接收机仍然调谐到实际全向信标/测距台，计算机根据接收的实际方位和距离与预先输入的方位和距离进行比较，在航道罗盘上订入飞向航路点的预选方位后，计算机立即输出信号用以指示相对预选方位（区域导航航线）的偏航情况，使驾驶员操纵飞机沿预选方位飞向航路点，同时计算机还提供至航路点的距离。 塔康和伏塔克塔康(TACAN)是军用的特高频(UHF)近程导航系统，工作频率 9601215兆赫，在同一波道向飞机提供方位和距离信息。其测距部分与上述测距机相同，方位部

17、分采用“粗测”和“精测”系统，以提高方位的精度和减少地面台址的影响。塔康地面台发射15赫和135赫两个叠加的调幅信号,当每个调幅信号的最大值通过磁东方位时，分别发出一组基准脉冲和辅助基准脉冲。机上接收机接收15赫调幅信号与基准脉冲的相位差,得到塔康台至飞机的方位,相位差1相当于1方位角。方位的精测是用 135赫调幅信号与辅助基准脉冲相比，由于135赫调幅信号的相位变化360相当于方位角40，因此相位测量的误差1只影响方位角1/9，即方位准确度比全向信标提高 9倍。塔康为美国和北大西洋公约国家军用的标准近程导航系统。为便于空中交通管制使军用和民用飞机纳入相同的航路飞行，在全向信标航路上各个全向信

18、标台的位置装设塔康台，称为伏塔克 (VORTAC)。民用飞机可用全向信标/测距台接收设备接收全向信标台的方位和塔康测距部分的距离信息；军用飞机可用机上塔康接收机接收塔康台的方位和距离信息。 罗兰远程导航系统。第二次世界大战中设置的罗兰(LORAN)为罗兰-A,其罗兰链一般由一个主台和两个副台组成,主、副台之间的距离约200海里。主台发射脉冲信号，经过一个固定延迟后副台也发射脉冲信号。主、副台的脉冲重复率相同。飞机接收主、副台脉冲信号，测量这两个信号到达飞机的时间差，从而得到飞机至主台和副台的距离差，可确定一条以主、副台地理位置为焦点的双曲线（罗兰位置线）。在一个罗兰链内可测得主台和两个副台的时

19、间差，得到两条罗兰位置线，其交点即为飞机的位置。罗兰-A的工作频率在17501950千赫中频范围，严重地限制了它的有效作用距离，白天为700海里,夜间为1400海里，因此罗兰-A已于1980年全部由罗兰-C代替。 罗兰-C的发射台使用统一的发射频率100千赫,在这个频率发射的电磁波有效作用距离超过1000海里，因此主、副台的间隔可达800海里。罗兰-C由一个主台和24个副台组成台链，每一个台链的主台发射9个脉冲组成的脉冲组，重复率为每秒1025个脉冲组。在主台发射一个脉冲组以后经一段时间延迟，副台发射由 8个脉冲组成的脉冲组，再经一段时间延迟，另一个副台发射同样的脉冲组。主台和副台脉冲组中每个

20、脉冲的载波相位按同相或反相编码，以便识别电台。飞机的罗兰-C接收机搜索主台脉冲信号，按照脉冲重复率和相位编码识别电台，而后锁定跟踪主台和副台信号进行比相，确定主台和副台信号到达飞机的时间差，得到两条以上的罗兰位置线。先进的罗兰-C接收机自动搜索、锁定和跟踪信号，比相所得的时间差读数直接输入数字计算机进行计算,为驾驶员提供飞机位置、左/右驾驶指示及沿航迹飞行的距离。罗兰-C的有效距离，陆上为1200海里，海面为2000海里。 奥米加在全世界范围内为飞机、船舶设置的远程导航设施。在甚低频的1014千赫频段工作，电波在电离层与地球表面之间以波导方式传播，信号传播衰减小，作用距离很远，两台之间的距离可

21、达6000海里。只要有8个发射台，输出功率为10千瓦，即可覆盖全球。这8个发射台的命名和位置是：A挪威，B利比里亚，C夏威夷，D北达科他，E留尼汪岛，F阿根廷，G澳大利亚，H日本（图1） 奥米加地面台发射断续等幅波信号，每个电台按时间顺序依次发射 10.2、13.6、11.33和11.05千赫4个基本信号，以10秒为信号周期，每个信号段发射0.91.2秒,信号段之间休止0.2秒，这样在任何给定时间在一个特定的频率只有一个电台发射，各个电台发射的时间顺序用铯原子频率标准保持同步。 飞机的接收机与计算机结合,测算工作完全自动,由驾驶员输入飞机的起始位置、日期、世界时后，可根据信号强度和奥米加台地理

22、位置自动选择最佳的 3个电台，计算飞机位置，并能按日期、世界时、位置对电波传播的日变化和地形传导性进行必要的修正。在世界各地定位精度可达12海里。 此外，用于航线飞行的无线电导航设施还有台卡、康索尔和卫星导航系统等。 航站区域着陆引导引导飞机由航线进入航站区并进行着陆。使用的主要无线电导航设施有仪表着陆系统和雷达。 仪表着陆系统精密仪表进近系统。它为利用仪表着陆系统进入着陆的飞机提供准确的方向引导和下滑坡度引导。仪表着陆系统包括航向台、下滑台、指点标和进近灯4部分。标准仪表着陆系统布置如图2所示。 航向台：为飞机对正跑道中线下降提供方向引导，工作频带为108.10111.95兆赫。航向台发射天

23、线设置在离跑道上风端约300米的跑道中线延长线上,向两侧发射两个有一定重叠的音频调幅波，在着陆方向的左侧为90赫,右侧为150赫。这两个调幅波在跑道中线延长线上形成一条等信号带即为着陆航道。航道宽度为飞机上航向接收机的航道偏离指示器指示向左和向右满刻度偏移之间的角度,一般是5,跑道长度在3000米以上时为4。航向台的有效距离为45公里。 下滑台：为飞机以准确的下滑角下降高度提供引导，工作频带为328.6335.4兆赫。下滑台发射天线设置在跑道入口以内约300米，偏于跑道中线一侧约150米，向下降着陆的飞机发射上下两个调幅波(上面为90赫,下面为150赫)。这两个调幅波的重叠部分形成一条与水平面

24、相交一定角度的等信号带即为下滑道。下滑角必须根据进近区内飞越障碍物的安全要求在2.53.5之间进行调整,一般使用下滑角3,下滑道的厚度为1.4，有效距离为18公里。 指点标：垂直向上发射扇形波束，用于标志下滑道上某点的高度与离跑道入口的距离的关系。标准的类仪表着陆系统要求在着陆航迹上设置两个指点标，类仪表着陆系统要求设置第 3个指点标。这些指点标都在75兆赫工作，用不同的音频调制和编码呼号以资识别。 外指点标用于标志飞机在适当的高度进入下滑道的位置，一般位于距跑道入口6.511.1公里;中指点标位于离跑道入口1050米150米,飞机按下滑道下降至中指点标的高度约为60米。类仪表着陆系统另增设一

25、个内指点标，用于标志飞机沿下滑道在中指点标与跑道入口之间下降至决断高度的位置。 进近灯：见目视助航设施。 雷达利用超短波的反射特性探测目标的电子设备。它不仅能显示目标的影象，测量目标的方位距离，而且通常能表示目标的性质。在领航上，无论是地面雷达或机载雷达都可作为定位的工具，但民航飞机主要利用机载的气象雷达，观测雷雨、飞机、障碍物，以防止误入雷雨区，以及避免与其他飞机和地面障碍物相撞。空中交通管制部门利用地面设置的精密进近雷达系统引导航站区域内的飞机依次对正着陆航迹下降着陆。精密进近雷达系统包括机场监视雷达和精密进近雷达两部分。 机场监视雷达：用于探测60海里范围内空间活动的飞机，雷达荧光屏上显

26、示每架飞机的位置。空中交通管制员可根据飞机的方位距离引导飞机对正跑道中线延长线，而后按仪表飞行的航向和下滑信号下降着陆或由精密进近雷达引导飞机下降着陆。机场监视雷达只能探测飞机的方位和距离，不能显示飞机的高度。 精密进近雷达：用于探测在最后进近阶段直至着陆的飞机,跟踪飞机的航迹。在10000兆赫工作，设置在跑道入口以内9151200米偏于跑道中线一侧 120185米的位置上，用两副天线对着陆飞机分别发射方位和高度两条波束，方位波束高1.5宽0.6，在跑道中线两侧各10的扇面内扫描;高度波束高0.4宽3,在下滑路线的-1至+6范围内作垂直扫描。有效距离不小于 9海里。进入着陆的飞机回波影象显示在

27、两个荧光屏上，一个荧光屏显示飞机的方位和距离；另一个荧光屏显示飞机的高度和距离。雷达管制员观测飞机回波影象，指挥飞机沿进近航迹和正确的下滑路线下降着陆。无线电控制着陆-正文 利用无线电方法引导飞机着陆的技术。20世纪30年代末就已出现仪表着陆系统 (ILS)，用以引导飞机着陆。1949年国际民用航空组织正式将这种系统规定为国际标准着陆系统。由于仪表着陆系统工作于米波波段，受场地影响较大，又不能改变所提供的下滑角，与近代飞机的着陆要求日益不相适应。于是又出现了微波着陆系统。 仪表着陆系统早期称为盲目着陆系统，它由地面的无线电信标台与机载的接收设备组成（图1）。无线电信标台包括定向信标台、下滑信标

28、台和几个指点信标台。定向信标台是位于跑道末端的无线电波发射台，它发出两束交叠的由两种频率（90赫和 150赫）调幅的高频无线电波。当飞机对准跑道中心线时，飞机上接收机接收到的两种电波信号的强度相等，两信号的差为零，双针指示器上的航向指针指向中心位置。当飞机偏离跑道中心线时，飞机上接收机接收到的两种电波信号的强度不等，两信号之差不为零。双针指示器上的航向指针就会向左或向右偏移，表示飞机偏离跑道中心线，指示驾驶员适当调整航向。定向信标台工作于108112兆赫频段。下滑信标台是位于跑道一侧的无线电波发射台。它发射性质与航向信标相似的两种无线电波，只是它们的等信号强度区是一个与水平面成2.53的下滑面

29、。当飞机不在下滑面内时，飞机接收到的两种电波信号的强度不等，双针指示器的水平指针就会向上或向下偏移，指示驾驶员适当调整飞机的高度。下滑信标台工作于329335兆赫频波。指点信标台用来向飞机指示跑道着陆端之前的几个特定距离。指点信标台的天线发射垂直于地面的扇形波瓣，根据离开跑道着陆端距离的不同分为远台、中台和近台。波瓣的载波频率为75兆赫,分别用400赫、1300赫和3000赫来调幅。 微波着陆系统60年代中期研制成功的新型进场着陆系统，工作于 C波段 （50005250兆赫）和 Ku波段(1540015700兆赫)。它通过测量方位角、仰角和斜距确定飞机坐标并引导飞机着陆。1978年国际民航组织

30、决定用时间基准波束扫描微波着陆系统逐步取代仪表着陆系统，作为今后军、民两用的标准着陆设备。微波着陆系统由地面设备和机载设备两部分组成。地面设备（图2）包括方位引导台1、高低角引导台4、精密测距应答台2和辅助数据发射台。机载设备包括天线、角度接收机、精密测距器、数据处理装置、控制器和显示器。在先进的微波着陆系统中，地面设备还包括拉平引导台3和反向方位引导台5。这种系统测量方位角和测量高低角的工作原理相同。以测量方位角为例，方位引导台的天线（通常是相控阵天线）发射宽度很窄（1.53）、高度较大的扇形波束。并以 20000度每秒的速率在相对于跑道中心线40的扇形区内来回扫描。处于这个区域内的飞机被波

31、束来回扫过时，会接收到两个类似于脉冲的信号。这两个脉冲信号之间的时间间隔与飞机相对于跑道中心线的方位角之间存在着一定的关系。只要测出时间间隔就可求出飞机的方位角。高低角引导台和拉平引导台发射的波束宽度较大，高度较小并且在垂直平面内扫描，借以测出飞机相对于地平线的高低角。辅助数据发射台通常与方位引导台合在一起，用来传送起飞和着陆需要的数据，如机场的风速、风向等。测距设备按一般问答转发方式工作，只是精度比一般测距系统更高一些。反向方位引导台的工作原理与方位引导台相同，只是在反向方位覆盖的区域内向起飞飞机提供方位角信号，当飞机复飞时，保证有连续的方位覆盖。微波着陆系统中各台按时分方式工作，因而接收机是通用的。由于波束很窄，受场地影响小，测量精度高，能满足级着陆要求（见能见度）。采用这种系统时驾驶员可自行选择下滑角，因而它能适应不同机种（如垂直和短距起落飞机）的要求，而且能引导飞机沿曲线航道进场，避免对居民稠密区的噪声影响。