干擾信號對儀表著陸系統(tǒng)的影響研究

李 飛

（中國民用航空華北地區(qū)空中交通管理局，北京 100000）

航班飛行頻次的增加對空中交通管理事業(yè)提出了更高要求，而近年來，有許多關(guān)于飛機降落中的損壞或傷亡事故的報道層出不窮，這是因為機場的環(huán)境逐漸受到電磁信號不穩(wěn)定的影響，從而導(dǎo)致了航空器儀表著陸系統(tǒng)在運行時受到嚴(yán)重干擾，這已經(jīng)成為了阻礙我國空中交通管理事業(yè)進程的因素之一，必須及時作出改善和突破。

1 儀表著陸系統(tǒng)的概述

1.1 儀表著陸系統(tǒng)的具體定義

儀表著陸系統(tǒng)（以下可簡稱ILS）在許多著作里也被翻譯為儀器降落系統(tǒng)，是指航空器中用于準(zhǔn)確進近和降落引導(dǎo)的系統(tǒng)。因為在天氣可見度較差或飛行員無法觀測任何目視參考的情況下，ILS便可對航空器著陸進行引導(dǎo)，所以其又被通俗的稱為盲降系統(tǒng)。ILS是于1947年由國際民航組織ICAO確認的國際標(biāo)準(zhǔn)著陸設(shè)備，全世界的儀表著陸系統(tǒng)都采用ICAO的技術(shù)性能要求，因此，任何配備盲降的飛機在全世界任何裝有盲降設(shè)備的機場都能得到統(tǒng)一的技術(shù)服務(wù)。

ILS運行時首先接收機場發(fā)射的無線電信號，其分別指向航向道和下滑道從而完成地空對接的虛擬軌道描述。然后航空器確定自身與該軌跡的相對位置，使航空器沿跑道的預(yù)定方向緩慢準(zhǔn)確地降落，保障了航空器的順利與安全。

1.2 儀表著陸系統(tǒng)原理與對機場條件要求

ILS在最后階段為飛機提供了相對于下滑道的精確中心線和距離。機場的地面設(shè)備由兩個具有很強方向性的發(fā)射系統(tǒng)和沿著進近航跡的三個指點標(biāo)或者DME組成，其中兩個發(fā)射系統(tǒng)包括航向信號和下滑信號。系統(tǒng)按照功能可以分成三個部分，即引導(dǎo)信息、距離信息和可視信息。引導(dǎo)信息又包括航向信標(biāo)和下滑信標(biāo)，首先航向信標(biāo)工作頻率為108.10-111.95MHz，共有40個波道，提供給飛行員沿跑道中心線的航向?qū)Ш健Ｆ溥M近航跡被稱作前航道，并與其他功能部分一起使用如下滑道，指點標(biāo)或DME等，沿著跑道中心線與前航道相對的是后航道。航向信標(biāo)的信號從跑道較遠端發(fā)射從而不斷修正航道的寬度，跑道入口航道的寬度是700ft，航向信標(biāo)提供的航跡引導(dǎo)將不斷下降的下滑道引至跑道入口。其次下滑道就是航向面與下滑面的交線，下滑信標(biāo)工作頻率為329.15-335MHz，UHF波段共有40個波道。下滑設(shè)備發(fā)射機安裝在距著陸跑道入口750～1200ft，距跑道中心線250～650ft的地方。在經(jīng)核準(zhǔn)的ILS進近程序中下滑信號提供下降信息，引導(dǎo)航空器到達最低決斷高度，如果沒有公布決斷高度下滑道就可以將航空器引導(dǎo)到跑道入口甚至到跑道面。另外距離信息包括點標(biāo)和DME，可視信息包括進近燈、接地?zé)簟⒅芯€燈和跑道燈，這些部分與干擾信號影響關(guān)系不大，暫不做詳細介紹。

2 干擾信號的來源與影響

2.1 來自于航向設(shè)備保護區(qū)的干擾

航向設(shè)備保護區(qū)是影響外場空間信號質(zhì)量的關(guān)鍵因素。為了保證機場航向設(shè)備信號的穩(wěn)定，航向設(shè)備保護區(qū)必須符合要求。保護區(qū)分為臨界區(qū)和敏感區(qū)組成。臨界區(qū)是在航向設(shè)備附近的一個規(guī)定區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)的障礙物會對儀表著陸系統(tǒng)空間信號造成不可接受的干擾。敏感區(qū)是臨界區(qū)的延伸區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)的航空器、車輛等物體可能對儀表著陸系統(tǒng)空間信號造成干擾。航空器和車輛未經(jīng)許可不應(yīng)進入相應(yīng)類別的敏感區(qū)，跑道等待位置應(yīng)位于敏感區(qū)外。在航向信標(biāo)天線中心前向±10°、距離航向信標(biāo)天線3000米的區(qū)域內(nèi)，不應(yīng)有高于15米的建筑物、大型金屬反射物。飛機密度越大，進近間隔越小，航向信號受干擾的可能性就越大，在航向設(shè)備保護區(qū)內(nèi)活動的航空器對航向信號產(chǎn)生干擾的現(xiàn)象是大型繁忙機場普遍存在的問題。

2.2 來自于下滑臺保護區(qū)的干擾

我國已制定對機場周邊保護的法律法規(guī)，尤其是專門設(shè)置了ILS的保護區(qū)范圍。下滑設(shè)備保護區(qū)A區(qū)域內(nèi)所生長的植被要低于30厘米，水平方位持平于機場跑道，該區(qū)嚴(yán)格禁止停放所有交通工具且不可進行任何運輸行為；保護區(qū)B區(qū)內(nèi)要保持地面的規(guī)整，若有凸起或者凹陷應(yīng)維持在規(guī)定高度內(nèi)，數(shù)值因機場條件設(shè)置，主要取決于信號發(fā)射臺的位置。如果機場建設(shè)未達到防護區(qū)標(biāo)準(zhǔn)而出現(xiàn)下滑道結(jié)構(gòu)彎曲、信號抖動以及結(jié)構(gòu)超限等問題，從而給降落航班造成極其嚴(yán)重的不良后果。對于盲降設(shè)備下滑道彎曲的幅度，規(guī)定防護區(qū)邊緣半徑不得超過30μA。已知航道彎曲量為X，移動物體引起的航道彎曲量為Y，航道彎曲極限的推導(dǎo)公式為：

如飛機、車輛等對下滑道的彎曲極限影響可以的推導(dǎo)公式為：

2.3 來自于電磁信號的干擾

有些公司和工地往往建設(shè)于機場周邊區(qū)域，如若存在不遵守機場周圍安全使用無線電頻段的規(guī)范，其對ILS造成的電磁信號干擾影響最為快速和嚴(yán)重。例如存在電磁信號來源于部分非法的無線電使用者，其制造的信號頻率與儀表著陸系統(tǒng)的頻率形成一定重合時，導(dǎo)致機場發(fā)射的信號波形被擾亂，從而在機場的原有導(dǎo)航信號上疊加干擾信號而造成航空器的接收失準(zhǔn)。除此之外，電磁信號的干擾影響還來源于具有相似波段的通信雷達，以及其他交通方式的導(dǎo)航信號傳播裝置，例如不同的移動信號基站、車輛交通導(dǎo)航裝置。具有輻射性極強的電磁波，例如高壓輸變電線路、送電站、埋設(shè)的電纜、電氣化鐵路以及電車等相關(guān)電力系統(tǒng)的電磁輻射。具有高頻傳輸裝備的一些工廠和醫(yī)療研發(fā)機構(gòu)，例如高頻加熱儀器、電子加速裝備和電磁加熱儀器等，還有醫(yī)療中使用的不同頻率的理療機等，都可能對儀表著陸系統(tǒng)接收的導(dǎo)航信號造成干擾。

2.4 來自于惡劣天氣的干擾

惡劣的天氣是對機場管理影響最大也是最難以避免的因素，例如ILS在嚴(yán)寒的氣候條件中會引起對機場發(fā)射的信號和電磁波接收的能力降低，這主要是由于機場信號發(fā)射裝置在運轉(zhuǎn)時，由于氣溫過低而需要產(chǎn)生部分熱損耗從大大降低了能量的傳遞，使得電磁信號的轉(zhuǎn)換中受到極大地破壞而無法完全呈現(xiàn)。同時，若遇到降雨降雪的嚴(yán)寒天氣時，會有雨水結(jié)冰或者雪堆積于發(fā)射裝置的輻射振子上，也會導(dǎo)致信號的頻率受到能量損耗的破壞，這是因為極為疏松的冰霜或者雪堆的特殊結(jié)構(gòu)，從而大大的吸收了或發(fā)散了電磁信號的正常波形，使得發(fā)射裝置無法準(zhǔn)確依原定參數(shù)做功，進一步使得航空器接收的ILS信號有誤差。

3 機場的管理中應(yīng)采取的防護措施

3.1 提高機場人員的管理素質(zhì)

首先機場管理人員要正確樹立儀表著陸系統(tǒng)的安全意識，嚴(yán)格監(jiān)督和排查防護區(qū)內(nèi)和外部環(huán)境存在的安全隱患。因為ILS接收信號的穩(wěn)定與否，與降落安全、跑道的壽命和航班起降時間都系息息相關(guān)，管理人員提高重視程度。尤其對于地面控制要嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)對飛機位置進行協(xié)調(diào)，待起飛的航空器應(yīng)駛離防護區(qū)域，更要嚴(yán)禁車輛進入飛機降落的范圍內(nèi)。因此，管理人員必須恪守職責(zé)，機場管理人員要定時安排培訓(xùn)和技術(shù)指導(dǎo)，實施有效的責(zé)任制度。

3.2 加大機場周邊的安全檢查

電磁信號的干擾是當(dāng)前最值得防范的重點，因此機場管理人員要加強信號發(fā)射范圍的電磁環(huán)境監(jiān)控，與政府的地方無線電管理部門協(xié)同合作，加大對ILS防護區(qū)中非法電磁信號來源的打擊力度。工作人員還應(yīng)對ILS防護區(qū)中內(nèi)部通信導(dǎo)航設(shè)備的電磁波加以控制，避免因通信設(shè)備和電磁輻射較強的設(shè)備擱置于距離較近的地方。另外，工作人員還要做好電源的頻率觀測和凈化，嚴(yán)格提防無線電設(shè)備對儀表著陸系統(tǒng)的擾亂。

4 結(jié)束語

綜上所述，儀表著陸系統(tǒng)的穩(wěn)定是航空器飛行安全的有效保障之一，工作人員應(yīng)致力于對儀表著陸系統(tǒng)信號接收的穩(wěn)定性研究，尤其是外部影響因素需要盡量避免。因此需要機場管理人員優(yōu)化技術(shù)，掌握并實時監(jiān)控機場的地面情況，從而及時對安全隱患排查，對航空器的安全著陸進行全面負責(zé)。