廣州機場02L跑道ILS五邊進近研究分析

王加兵

摘 要：儀表著陸系統(tǒng)ILS由地面的航向信標臺、下滑信標臺、指點標臺及相應的機場燈光系統(tǒng)組成，機載接收設備接收地面設備的信號，通過比幅的原理確定理想下滑道，并由指示儀表直觀的指示出飛機相對理想下滑道的航跡和高度偏差，從而引導飛機下滑至決斷高，轉(zhuǎn)為目視進近由飛行員操縱飛機安全著陸。本文首先簡要介紹了ILS儀表著陸系統(tǒng)及其程序?qū)嵤┓椒?，結(jié)合儀表指示，說明了五邊進近的相關問題。

關鍵詞：儀表著陸系統(tǒng)；精密進近；五邊飛行

精密進近著陸程序是國際民航正在使用的利用ILS儀表著陸系統(tǒng)進行著陸的一種方法。儀表著陸系統(tǒng)是1939年美國首先研制成功，1949年被國際民航組織確認為國際標準著陸設備，并在以后的數(shù)十年間遍布各工業(yè)發(fā)達國家的主要機場，隨著改革開放的不斷深入，相互間的交流與合作不斷增多，經(jīng)濟得到了高速發(fā)展，我國民航機場現(xiàn)大部分都裝有此設備。

1 儀表著陸系統(tǒng)特點

ILS包括地面設備和機載設備兩部分。

1.1 地面設備

ILS進近的基本地面設備主要有航向信標臺（LOC）、下滑信標臺（GS）、指點標。典型的ILS還需要進行燈光系統(tǒng)，跑道燈光系統(tǒng)等目視助航設備作為輔助。地面設備的配置情況決定了ILS進行的精密等級。

1.1.1 航向信標臺

由一個甚高頻發(fā)射機調(diào)制器，分流器及天線陣所組成。它安裝在進近端的前方，航向信標臺的天線陣調(diào)整適當，發(fā)射出對準跑道中心線的航道導航波束信號，利用這些波束信號進近被稱為正航道進近，飛行員根據(jù)儀表指示進入航道，既能使飛行對準跑道的中心線飛行。此發(fā)射機也能向與正航道進近，航向信標波束的寬度在3～6°之間，以便在跑道入口處能夠提供大約210m的信號寬度（圖1）。在特定的高度層，航道信息在離開線18n mile內(nèi)都是精確的，在18n mile處，無線電信號的最低接收高度高于進近航道扇區(qū)內(nèi)最高地形300m，最高接收高度高于天線1350m，航向道信標的有效工作范圍在航道兩側(cè)30°區(qū)域里可以延伸到10n mile，在10～18nm區(qū)域里減小為航近兩側(cè)各10°。

圖1 航向信標波束的寬度圖

1.1.2 下滑信標臺

下滑道信標臺其工作原理和航向信標臺工作原理相同，都是采用和—差信號型工作方式（零基準）。下滑道信標機通常裝設在跑道入口后大約300m處，并偏離跑道中心線150m，不同的是，下滑道信號只朝正航道進行一方發(fā)射。雖然下滑道信標發(fā)射機超高頻（VHF）信號，此頻率同與之組合的航向道信標使用的甚高頻（VHF）匹配。選定了航向道頻率也就自動地選定了與之組合的下滑道頻率，但是在進行ILS反航道進近的過程中是不能接收到下滑信息（圖2）。因此，飛行員就不能利用下滑道信息，來操縱指引飛機進行五邊進近。

圖2下滑信標臺的信號圖

1.2 機載設備工作原理

ILS系統(tǒng)機載設備主要有：甚高頻導航接收機、水平狀態(tài)指示器HSI（EHSI）、姿態(tài)指引儀ADI（EADI），指點標系統(tǒng)，以及飛行指引系統(tǒng)。甚高頻導航接收機為ILS、VOR、DME所共用，由天線、接收機以及控制器組成。在控制器上選擇好ILS航向臺頻率后，接收機自動接收航向臺、下滑臺信號，經(jīng)過LOC線路和GS線路的處理，向飛行儀表HSI（EHSI）和ADI（EADI）輸出航道和下滑道偏離信號，飛行員則通過HSI和ADI掌握飛機偏離ILS航道和下滑道的情況，為控制航跡和下滑提供依據(jù)。

2 ILS進近的實施方法

2.1 切入航向道

2.1.1 起始進近是直線、直角/U型、修正角程序

飛機是起始進近的過程中，當剩余航向△MH為45°，應參考RMI（或RBI）與HSI指示，以判斷飛機是保持這一航向飛行，還是繼續(xù)轉(zhuǎn)變至航向道，轉(zhuǎn)變改出后正好在航向道上，還是沒有到或已超過航向道。另一種方法是：準時改出，當頂風轉(zhuǎn)彎時，適量減小坡度，否則進入早了；順風轉(zhuǎn)彎應適量增加坡度，否則進入晚了。

2.1.2 起始進近是DME弧

沿DME弧飛行，飛機切入到航向道時，飛機航向與著陸航道垂直，這時還需修正、調(diào)整飛機姿態(tài)，才能保證飛機在五邊航道上，但是這也給五邊進近帶來不必要的大量修正動作。

2.1.3 切入航向道的方法

按公布的程序建立修正角、直角或U型航線，以及DME弧，飛機轉(zhuǎn)向五邊的后半段，當飛機航向與跑道方向小于60?夾角的任意度數(shù)時，改平飛機，放切入角，保持切入航向向航向道切入。切入角的選擇最佳為45?，如是順風轉(zhuǎn)彎則應適當減小切入角，以利于飛機一旦截獲航向道后，能迅速轉(zhuǎn)向航向道方向，減小風的影響；逆風轉(zhuǎn)彎則應適當增大切入角，以利于飛機在轉(zhuǎn)彎中克服風的影響，飛機改出時位于航向道上；一般情況下，減小切入角選擇30?，增大切入角選擇60?。在切入過程中，可根據(jù)ADF指示器、RMI和HIS指示逐漸減小切入角，以免在截獲航向道信號時，因切入角大而不能及時準確地航向道內(nèi)對正著陸航道而偏離航向道。

2.2 改出切入的時機和方法

飛機放好切入角后，飛行應保持好飛機狀態(tài)，穩(wěn)定切入航向，適時檢查航道偏離桿的變化，判斷改出切入的時機。航向臺發(fā)出的信號有一定的范圍，并有假波速存在，為保證能切到下滑道，應操縱飛機以一事實上的切入道，然后根據(jù)RBI/RMI，HSI指示提前改出，使飛機航向在著陸航向，并且剛好在五邊延長線，以減少五邊的操作動作過大。從理論上講，切入角小于60°的任意角都行；如果切入角太大，切入改出所需距離D也大，這不易掌握，往往造成改出后飛機已切入五邊；如果切入角太小，切入航向道過程較長，很可能造成，切入航向道時位置高于下滑道。因而，我們在飛行中習慣選用45°切入角 。

3 廣州機場ILS進近五邊的控制

3.1五邊高度控制

對于裝有DME設備的機場，可根據(jù)DME*3來配備高度或使用穿云圖右下角的至入口距離及高度比來下降；對于未裝DME設備的機場，則使用梯次下降（STEP DOWN），用固定下降率（一般為1000英尺/分）先下降到給定高度，然后保持飛越指定點（如遠臺、外指點標）；在穿云圖上給定了下降梯度的航段，應該根據(jù)五邊速度計算下降率下降或以不大于1000英尺/分下降率下降至DA/DH，并保持至MAP。如能見跑道則保持目視，參照VASIS指示著陸。如不能建立目視參考，應立即按穿云圖公布的復飛程序復飛。

3.2 五邊速度控制

各機型應該根據(jù)飛行手冊公布的程序來控制五邊速度。B757機型在轉(zhuǎn)向五邊向臺時，襟翼是設定為5，速度應該調(diào)整為V REF30+40。在距FAF點1.5海里（大約30秒）時，放輪放襟翼20并調(diào)整速度為V REF30+20。在FAF時，選定著陸襟翼并調(diào)整速度為V REF30+風修正。

3.3 五邊航跡控制

首先在進入五邊前應該嚴格按照航向夾角與ADF對應指示，修正角穿云時為90—11、60—8、30—4；直角穿云時為90—16、60—11、30—6；控制好進入時機。ADF、VOR指示來判明飛機位置，向臺時大偏左小偏右。在長五邊離遠臺轉(zhuǎn)遠時，采用倍角修正，利用主動向臺。接近遠臺上空時，應注意不要盲目跟臺，要利用倒臺的方向和速率以及近臺指示來判明飛機偏左偏右；接近近臺時，應采用被動向臺。修正量的掌握應該據(jù)五邊長短來定，五邊越短修正量越小，只有這樣飛機的狀態(tài)才會穩(wěn)定。整個進近過程，應該考慮風的影響，修正正確的偏流。

4 結(jié)語

現(xiàn)階段ILS是最為可靠、最為理想的輔助進近著陸系統(tǒng)。要作好ILS的五邊進近，首先必須在地面的時候作好飛行前準備，認真研究目的地機場的儀表進近圖等，熟悉目的地機場的儀表著陸程序。在實施過程中要準確識讀儀表，根據(jù)儀表指示信息正確判斷出飛機位置，然后根據(jù)當時的氣象條件做出正確的修正，操作動作要柔和準確。到達決斷高如果跑道不能見，必須依照程序及時復飛，不能抱有試一試的心態(tài)繼續(xù)進近。

參考文獻：

[1] 王超，郭九霞，沈志鵬.基于基本飛行模型的4D航跡預測方法[J].西南交通大學學報.2009（02）：295-300.

[2] 李曉勇，張康，魯素芬，等.民用運輸機首飛起落航線仿真軟件設計與應用[J].飛機設計.2008（06）：18-21.

[3] 肖德義.雷達管制條件下終端區(qū)航空器排序策略分析[J].空中交通管理.2008（03）：11-13.

[4] 楊昌其，王慶春，鄒國良.進近雷達管制方法淺析[J].空中交通管理.

2003（05）：11-14.

[5] 高彥璽，蔡良才，吳利榮，等.某型飛機起飛航跡計算與分析[J].空軍工程大學學報： 自然科學版.2000（01）：9-13.

[6] 宋花玉，蔡良才.飛機起飛航跡計算中發(fā)動機推力計算方法[J].交通運輸工程學報.2010（02）：59-63.

[7] 張鳳，閆國華.飛機起飛航跡計算方法研究[J].裝備制造技術.2011

（11）：15-16.

[8] 王學青，時銀水，朱巖.基于橢球假設的虛擬航跡生成算法[J].艦船電子對抗.2009（05）：114-116.

[9] 郭運韜，朱衍波，黃智剛.民用飛機航跡預測關鍵技術研究[J].中國民航大學學報.2007（01）：20-24.

[10] 王坤，王莉莉.無人機爬升轉(zhuǎn)彎航跡預測[J].航空計算技術.2014

（01）：83-85.

[11] 王爭艷，楊廷梧，劉上乾.一種基于目標航跡的跟蹤算法[J].電子科技.2009（04）：54-56.

[12] 羅兆文，張沛，王文，等.基于GPS的飛機航跡預測方法研究[J].海洋測繪.2009（02）：35-38.

[13] 孫煒，白劍林.一種空中目標航跡的灰色預測方法[J].電光與控制.

2009（06）：12-15.

[14] 王小維，朱敏.飛行計劃的航跡預測與航跡配對在ATC中的應用[J].微計算機信息.2008（28）：291-292.

[15] 吳炯，白存儒.航跡預測方法在航路飛行中的應用[J].交通與計算機.2007（01）：57-60.

[16] 郭運韜，朱衍波，黃智剛.民用飛機航跡預測關鍵技術研究[J].中國民航大學學報.2007（01）：20-24.

[17] 吳鹍，潘薇.基于數(shù)據(jù)挖掘的四維飛行軌跡預測模型[J].計算機應用.2007（11）：2637-2639.

[18] 彭瑛，胡明華，張穎.動態(tài)航跡推測方法[J].交通運輸工程學報.

2005（01）：61-65.