儀表著陸系統(tǒng)淺談

摘 要:儀表著陸系統(tǒng)作為一種精密儀表進近系統(tǒng)，已被廣泛用于國際、國內(nèi)各機場的著陸引導系統(tǒng)中，它能在氣象條件惡劣以及低能見度條件下為飛行員提供引導信息。本文介紹了儀表著陸系統(tǒng)的作用和工作原理，并對儀表著陸系統(tǒng)的優(yōu)越性和相關(guān)問題進行了分析和探討，讓我們能更加深刻地了解儀表著陸系統(tǒng)。

1949年，儀表著陸系統(tǒng)(ILS:instrument landing system)被國際民航組織采納為飛機進近著陸引導的標準設(shè)備。飛機著陸時，駕駛員可以目視外界地標操縱飛機著陸，但為保證著陸安全，在目視著陸飛行條例中規(guī)定，目視著陸的水平能見度必須大于4.8km，云底高不小于300m。當著陸機場氣象條件不能滿足該條件時，著陸飛機只能依靠飛行儀表系統(tǒng)的引導進行著陸，該系統(tǒng)稱為“儀表著陸系統(tǒng)”。盲降是儀表著陸系統(tǒng)的俗稱，因為它能在低天氣標準或飛行員看不到任何目視參考的天氣下，引導飛機進近著陸，所以人們通常稱其為盲降。

儀表著陸系統(tǒng)是一種引導飛機進近著陸的設(shè)備，它由地面電臺向空中的飛機提供沿跑道橫向平面(航向道)和垂直平面(下滑道)著陸的信息。當飛機到達目的地機場上空，就需借助地面航向臺和下滑臺發(fā)射的波束引導著陸。ILS提供的引導信號，駕駛員根據(jù)儀表的指示操縱飛機或使用自動駕駛儀“跟蹤”儀表的指示，使飛機沿著跑道中心線的垂直距離和規(guī)定的下滑角，從450m的高空引導到跑道入口水平面的一定高度上，再由駕駛員看著跑道操縱飛機目視著陸。因此，ILS只能引導飛機到達看見跑道的最低允許高度—— 決斷高度(DH:Decision Height)上。那何為DH呢，它是指駕駛員對飛機著陸或復飛作出判斷的最低高度。在決斷高度上，駕駛員必須看到跑道才能著陸，否則應(yīng)放棄著陸進行復飛。

儀表著陸系統(tǒng)包括三個分系統(tǒng):提供航向引導的航向信標、提供垂直引導的下滑信標和提供距離引導的指點信標。每一個分系統(tǒng)又由地面發(fā)射設(shè)備和機載設(shè)備組成。地面設(shè)施包括1個甚高頻航向臺，1個超高頻下滑臺和1組(2個或3個)甚高頻指點標臺;在機載ILS系統(tǒng)中，一般有3個接收機:1個甚高頻航向接收機，1個超高頻下滑接收機和1個甚高頻指點接收機。

航向信標天線產(chǎn)生的輻射場，在通過跑道中心延長線的垂直平面內(nèi)，形成航向面或叫航向道，用來提供飛機偏離航向道的航向引導信號。機載接收機收到信號經(jīng)航向接收機處理后，輸出飛機相對于航向道的偏離信號，經(jīng)電子飛行儀表系統(tǒng)符號發(fā)生器加到駕駛艙儀表板上的電子水平姿態(tài)指示器的航向指針。若飛機在航向道上，即對準跑道中心線，偏離指示為零;如果飛機在航向道的左邊或右邊，航向指針就向右或左指，給駕駛員提供“飛右”或“飛左”的指令。下滑信標臺天線產(chǎn)生的輻射場形成下滑面，下滑面和跑道水平平面的夾角，根據(jù)機場的凈空條件，可在2°～4°之間選擇。下滑信標用來產(chǎn)生飛機偏離下滑面的垂直引導信號，機載下滑接收機收到信號處理后，輸出相對于下滑面的偏離信號，加到儀表著陸系統(tǒng)上的下滑指示器。如飛機在下滑面上，下滑指針在中心零位;若飛機在下滑面的上面或下面，指針向下或向上指，給駕駛員“飛下”或“飛上”的指令。航向面和下滑面的交線定義為下滑道，飛機沿著這條交線著陸，就對準了跑道中心線和規(guī)定的下滑角，在離跑道入口300m處著地。指點信標臺裝在順著著陸方向的跑道中心延長線的規(guī)定距離上，分別叫內(nèi)、中、外指點信標。每個指點信標臺發(fā)射垂直向上的倒錐形波束。當飛機飛越指點信標臺上空的有效范圍時，機載接收機才能收到信號。由于各指點信標臺發(fā)射信號的調(diào)制頻率和識別碼不同，機載接收機就分別使駕駛艙儀表板上不同顏色的識別燈亮，同時駕駛員也可以通過耳機聽到不同頻率的音調(diào)和識別碼來判斷飛機在哪個信標臺的上空，即知道飛機離跑道入口的距離。

然而，隨著空中交通量的劇增以及交通狀況的日益復雜，ILS在某些方面暴露出本身的缺點和局限性。局限性來自它只能提供單一而又固定的下滑道。隨著飛機種類的增多，飛機性能的提高和更先進技術(shù)的出現(xiàn)，ILS的進近方式也顯得適應(yīng)不了發(fā)展，由于ILS進近航線規(guī)定在跑道中心延長線所在的平面內(nèi)，下滑角又很小，這會引起大型飛機接近城市和居民區(qū)飛行時產(chǎn)生低空噪聲污染進近;而對于具有短距起降和垂直起降的飛機來說，由于固定的下滑角很小，不能發(fā)揮其優(yōu)越性。ILS在單一下滑道的前提下，顯得缺乏足夠的靈活性，所以它從根本上限制了諸如曲線進近、分段進近和大下滑角進近等各種靈活進近方式的使用。局限性還來源于它所采用的頻率。ILS的航向臺和下滑臺分別工作在VHF和UHF頻段，天線尺寸較大，信號波束也寬，其工作在很大程度上受到機場及其附近建筑物所產(chǎn)生的多徑干擾的影響。航向臺對其較為敏感，信號波束容易受到干擾而產(chǎn)生扭曲。另外，ILS的航向臺和下滑臺成對提供約40個有用頻道。在某些空中比較繁忙的機場，頻道擁擠的問題已變得日益顯著。同時，隨著各地調(diào)頻無線電臺的增加和升級，處于其低頻段的ILS航向臺的工作頻率會受到調(diào)頻臺信號的干擾。

微波著陸系統(tǒng)是基于克服ILS存在的問題提出的，主要提高了工作頻率(5031MHz～ 5090.7MHz)，采用時間基準掃描波束和時分多址傳輸方式，從而提高了精度，減少了天線的尺寸，減少了地面建筑物反射信號的影響，可選頻道多達200個，引導范圍大(方位±60°，仰角0°～20°)。隨著科學技術(shù)的日益發(fā)展，儀表著陸系統(tǒng)將會日臻完善，許多大型飛機上已安裝了全球衛(wèi)星引導的著陸系統(tǒng)，它已經(jīng)越來越先進，也越來越完善，為飛機著陸提供更加安全可靠的技術(shù)保障。

參考文獻

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