民用機(jī)場下滑保護(hù)區(qū)關(guān)鍵區(qū)的分析和處理

黃建明

摘 要：該文主要根據(jù)機(jī)場儀表著陸系統(tǒng)的工作原理，結(jié)合下滑信標(biāo)臺保護(hù)區(qū)地形地勢，遵循保護(hù)區(qū)規(guī)范的基礎(chǔ)上，在下滑保護(hù)區(qū)內(nèi)進(jìn)一步劃分出關(guān)鍵區(qū)及處理區(qū)域，以得到滿意的下滑道覆蓋，尤其在飛機(jī)下滑道末端形成更好質(zhì)量的引導(dǎo)信號，以確保飛機(jī)著陸過程更安全和順暢。該文首次提出下滑保護(hù)區(qū)關(guān)鍵區(qū)的概念，分析計算出明確的范圍和處理區(qū)域，并提出高效且經(jīng)濟(jì)合理的處理措施。

關(guān)鍵詞：儀表著陸系統(tǒng) ILS 下滑信標(biāo)臺保護(hù)區(qū) 關(guān)鍵區(qū) 滿意的下滑道覆蓋 下滑角

中圖分類號：V249 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（c）-0013-03

儀表著陸系統(tǒng)（Instrument Landing System， ILS）為飛機(jī)進(jìn)近和著陸引導(dǎo)的國際標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，于1974年由國際民航組織ICAO確認(rèn)的國際標(biāo)準(zhǔn)著陸設(shè)備，每個民用機(jī)場的標(biāo)準(zhǔn)配置。下滑信標(biāo)臺保護(hù)區(qū)是儀表著陸系統(tǒng)的下滑信標(biāo)臺運(yùn)行的保障場地，滿足相關(guān)場地規(guī)范要求。

下滑保護(hù)區(qū)通常平整后自然生長或人工種植草地，經(jīng)過多年后，其場地慢慢變得不平整，影響因素包括場地的不規(guī)則沉降、植被根系對土壤的侵?jǐn)_、野生植物的多樣性差異。某些機(jī)場甚至出現(xiàn)場地排水不暢，造成場地大面積積水的情況，完全改變了保護(hù)區(qū)內(nèi)的坡度，與預(yù)定的下滑信標(biāo)電磁波反射面相差甚大，以至于下滑道上的引導(dǎo)信號不可用。因此，如何確保下滑保護(hù)區(qū)長期穩(wěn)定可靠，提供一個經(jīng)濟(jì)可行的解決方案，是個重要的課題。

1 ILS的作用和工作原理

儀表著陸系統(tǒng)是國際民航組織標(biāo)準(zhǔn)的著陸導(dǎo)航系統(tǒng)，為正在著陸過程中的航空器提供航道、下滑道和距離引導(dǎo)信息，從而使航空器能安全地降落到跑道上。

下滑信標(biāo)發(fā)射一個由90 Hz單音和150 Hz單音調(diào)幅的合成場型。該場型在包含跑道中心線的垂直面內(nèi)提供一條下滑道。在下滑道上，90 Hz單音與150 Hz單音的調(diào)制度差為0。下滑信標(biāo)向正在著陸過程中的飛機(jī)提供下滑道引導(dǎo)信息。下滑信標(biāo)設(shè)備工作在328.6～533.4 MHz頻段內(nèi)，多個天線發(fā)射的直射電磁波和地表發(fā)射波在空中形成合成場型。下滑信標(biāo)應(yīng)能提供一條與地平面成為2°～4°的下滑道，儀表著陸系統(tǒng)下滑角θ一般應(yīng)為3°[1]。

下滑信標(biāo)設(shè)備應(yīng)使航空器設(shè)備在儀表著陸系統(tǒng)下滑道中心線兩邊各8°方位、距離至少18.5 km（10 nmile）、上至地平面以上1.75θ、下至地平面以上0.450θ的扇區(qū)內(nèi)滿意地工作[1]。該文稱此覆蓋體為滿意的下滑道覆蓋。

2 ILS下滑關(guān)鍵區(qū)的分析計算

民用機(jī)場飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)定義了ILS臨界/敏感區(qū)（ILS critical/sensitive area）[2]，該文引入新定義——ILS下滑保護(hù)區(qū)關(guān)鍵區(qū)（ILS GP crucial area）：ILS下滑信標(biāo)提供滿意的下滑道覆蓋所需的下滑保護(hù)區(qū)內(nèi)的特定區(qū)域。

為保證下滑信標(biāo)設(shè)備提供滿意的下滑道覆蓋（下滑角θ為3°，下滑道中心線兩邊各8°方位、距離Dmax=18.5 km（10海里）、上至地平面以上1.75θ、下至地平面以上0.450θ的扇區(qū)，此外最近距離可以設(shè)定在跑道入口，基準(zhǔn)數(shù)據(jù)點(diǎn)高度H=15 m+3 m），計算出在不同保護(hù)區(qū)地形上，所需要的下滑保護(hù)區(qū)關(guān)鍵區(qū)[1]。

關(guān)鍵區(qū)由扇形擬近為梯形，兩條平行線段距離下滑天線分別為d1和d2（d1

下滑天線通常用三組不同掛高單元構(gòu)成，其等效高度Han與電磁波波長和天線前坡度相關(guān)，該文按廠家資料的計算方法取經(jīng)驗(yàn)值為8.5 m[4]。

（1）水平的下滑保護(hù)區(qū)。

下滑信標(biāo)天線位置需要考慮天線前地形影響，根據(jù)實(shí)際地形標(biāo)高不斷擬合計算并判斷，最終找到合適地點(diǎn)。該文下滑信標(biāo)天線距離跑道中心線為120 m，下滑天線安裝時，通過3個天線的橫向偏移以補(bǔ)償?shù)貏輽M坡，縱向偏移以補(bǔ)償?shù)貏菘v坡[4]。

3 ILS下滑關(guān)鍵區(qū)的處理區(qū)域和處理方案

依據(jù)下滑新信標(biāo)臺保護(hù)區(qū)的規(guī)范，繪制下滑信標(biāo)臺場地保護(hù)區(qū)和關(guān)鍵區(qū)的示意圖見圖2。

圖2中：D為天線至跑道著陸端的距離，圖中為255 m；U為60 m；V為天線至跑道中心線的距離，m，該文取值120 m；W為30 m；Y為306 m或距離D，以大者為準(zhǔn)。

保護(hù)區(qū)包括圖2中的A區(qū)，B區(qū)和C區(qū)，規(guī)范均提出了不同的平整度要求。從圖2中看，水平場地和升坡跑道的關(guān)鍵區(qū)均在A區(qū)內(nèi)，降坡跑道的關(guān)鍵區(qū)在A區(qū)和B區(qū)內(nèi)。A區(qū)面積48 600 m2，水平場地的關(guān)鍵區(qū)面積約17 500 m2，在規(guī)范要求的基礎(chǔ)之上對整個A區(qū)或水平場地關(guān)鍵區(qū)做進(jìn)一步場地處理，工程量太大而無實(shí)際實(shí)施價值。最終關(guān)鍵區(qū)設(shè)定，應(yīng)當(dāng)盡量包含各下滑保護(hù)區(qū)地勢條件下的關(guān)鍵區(qū)范圍，為了控制關(guān)鍵區(qū)處理工程造價，不能全長覆蓋而著重著陸過程末端，即靠近天線的覆蓋區(qū)域。另外，為保證在跑道端頭的反射覆蓋，須修正關(guān)鍵區(qū)靠近跑道的邊界。最終確定的關(guān)鍵區(qū)處理區(qū)域如圖，面積6 000 m2。

為了確保關(guān)鍵區(qū)長期穩(wěn)定可靠，盡可能免受場地不規(guī)則沉降、植被侵?jǐn)_，甚至場地積水的影響，除了場地施工規(guī)范，排水設(shè)置合理等措施外，在保護(hù)區(qū)內(nèi)的關(guān)鍵區(qū)進(jìn)行硬化處理是一條有效的措施。在良好場地平整度和地基條件下，10 cm水泥穩(wěn)定碎石基層之上鋪設(shè)20 cm水泥混凝土面層，硬化后關(guān)鍵區(qū)符合原地勢設(shè)計，與周邊土面齊平，并在相接處消除結(jié)構(gòu)直立面。

下滑保護(hù)區(qū)關(guān)鍵區(qū)場地硬化后，首先不需要或極少量后期維護(hù)，場地變化監(jiān)測直觀快捷，后期節(jié)省大量的人力和物力成本。其次，對下滑關(guān)鍵區(qū)實(shí)行硬化措施，有利于改善下滑信標(biāo)設(shè)備的運(yùn)行效果，尤其在下滑道著陸末端。廣州白云國際機(jī)場三跑道下滑保護(hù)區(qū)內(nèi)進(jìn)行了局部硬化，從2014年竣工驗(yàn)收后多年使用情況看，減輕了保護(hù)區(qū)維護(hù)難度，飛機(jī)在著陸過程中的接收到的下滑引導(dǎo)信號穩(wěn)定性有很大的提高。如果能依據(jù)該文經(jīng)過科學(xué)合理分析計算，設(shè)定關(guān)鍵區(qū)處理區(qū)域進(jìn)行，關(guān)鍵區(qū)處理工程更將取得更好的投資和使用效果。

4 結(jié)語

復(fù)雜條件下的工程實(shí)施，需要從規(guī)范、設(shè)計、投資、運(yùn)行等各方面綜合考慮。在各種下滑升級帶地形條件下，計算獲得下滑信標(biāo)設(shè)備滿意工作所需要的關(guān)鍵反射面，考慮場地處理工程造價，設(shè)定下滑信標(biāo)臺場地保護(hù)區(qū)內(nèi)關(guān)鍵區(qū)處理區(qū)域，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)可行的硬化處理，為下滑道末端提供長期穩(wěn)定可靠的反射面場地，進(jìn)而確保飛機(jī)安全穩(wěn)定的降落，對機(jī)場高效穩(wěn)定運(yùn)行有重要作用。此外，分析計算關(guān)鍵區(qū)，設(shè)定關(guān)鍵區(qū)處理區(qū)域，對于跑道升級帶的地勢和排水溝渠的設(shè)計也有重要的參考意義。

參考文獻(xiàn)

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[2] MH 5001—2013，民用機(jī)場飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] IB-TM-2013-003，II/III類儀表著陸系統(tǒng)場地設(shè)置與保護(hù)指導(dǎo)材料[S].

[4] NORMARC7000ILSINSTALLATION AND COMMISSIONING HANDBOOK[Z].