探究無(wú)線電方位在無(wú)線電領(lǐng)航教學(xué)中的作用和意義

鐘 山

（中國(guó)民用航空飛行學(xué)院，四川 廣漢 618307）

無(wú)線電領(lǐng)航是空中領(lǐng)航學(xué)中的一次里程碑，深刻理解無(wú)線電方位是學(xué)生學(xué)習(xí)好無(wú)線電領(lǐng)航的前提[1]。無(wú)線電方位中關(guān)于方位角概念的學(xué)習(xí)是非常重要的，需要引導(dǎo)學(xué)生重點(diǎn)去理解學(xué)習(xí)無(wú)線電方位角的原因是什么，其中電臺(tái)相對(duì)方位角、電臺(tái)方位角以及飛機(jī)方位角這三個(gè)角度本身的意義是什么以及和什么因素有關(guān)系?？梢栽诜轿唤嵌雀拍钪v解中適當(dāng)引入類比教學(xué)法[2]以及嘗試教學(xué)法[3]使得學(xué)生更加清晰地理解方位角的意義。而只是單獨(dú)介紹概念可能使得學(xué)生記不住三個(gè)方位角的概念或者是不能夠清楚知道方位角的含義，文章通過(guò)多個(gè)圖例形象地向?qū)W生展示了三個(gè)方位角的實(shí)際意義以及和什么因素有關(guān)系，圖示中的舉例可以讓學(xué)生在課堂上多次練習(xí)進(jìn)而理解無(wú)線電方 位角。

1 無(wú)線電方位的表示

在正式學(xué)習(xí)無(wú)線電方位的概念之前，應(yīng)該清楚無(wú)線電方位線的概念。通常來(lái)說(shuō)飛機(jī)機(jī)身和無(wú)線電導(dǎo)航臺(tái)的連線就是無(wú)線電方位線，通過(guò)圖1向?qū)W生形象地展示無(wú)線電方位線的例子。仔細(xì)觀察圖1可以發(fā)現(xiàn)飛機(jī)沿著一條無(wú)線電方位線移動(dòng)對(duì)應(yīng)的無(wú)線電方位線是相同的，而不沿著一條方位線移動(dòng)的飛機(jī)位置對(duì)應(yīng)著不同的無(wú)線電方位線。導(dǎo)航臺(tái)一經(jīng)修建完成，位置就不再發(fā)生改變。而飛機(jī)的位置隨著飛機(jī)不斷向前飛行是在不斷發(fā)生改變的，相應(yīng)的無(wú)線電方位線也在隨時(shí)發(fā)生改變。學(xué)生可以看出無(wú)線電方位線是直接反應(yīng)出飛機(jī)和導(dǎo)航臺(tái)的位置關(guān)系，而如何量化無(wú)線電方位線反映的位置關(guān)系成了需要解決的問(wèn)題。為了表示無(wú)線電方位，引出了三個(gè)和無(wú)線電方位線相關(guān)的角度。

圖1 無(wú)線電方位線示意圖

1.1 電臺(tái)相對(duì)方位角

可以從最直觀的角度思考，飛行員坐在駕駛艙首先想知道電臺(tái)位置在飛行員正前方的前后左右哪個(gè)方向上。由此引出第一個(gè)角度電臺(tái)相對(duì)方位角（RB），電臺(tái)相對(duì)方位角是從飛機(jī)的航向線順時(shí)針量到無(wú)線電方位線上[1]。對(duì)于電臺(tái)相對(duì)方位角，學(xué)生應(yīng)該關(guān)注的問(wèn)題是電臺(tái)相對(duì)方位角大小所帶來(lái)的實(shí)際含義以及什么因素會(huì)影響電臺(tái)相對(duì)方位角的大小。通過(guò)圖2向?qū)W生形象展示電臺(tái)相對(duì)方位角角度大小的意義。如圖2所示，電臺(tái)相對(duì)方位角是45°意味著電臺(tái)位置在飛機(jī)縱軸的右前方，這就說(shuō)明電臺(tái)相對(duì)方位角的實(shí)際含義就是直觀地表現(xiàn)了電臺(tái)在飛行員前方的什么方向上。圖2中不僅僅只有電臺(tái)相對(duì)方位角45°時(shí)飛機(jī)和電臺(tái)相對(duì)位置情形，還有電臺(tái)相對(duì)方位角90°、135°、315°、270°和225°時(shí)飛機(jī)和電臺(tái)的相對(duì)位置情形，通過(guò)舉例不同電臺(tái)相對(duì)方位角的情況讓學(xué)生更加清晰地理解電臺(tái)相對(duì)方位角的實(shí)際意義。

圖2 電臺(tái)相對(duì)方位角示意圖

電臺(tái)相對(duì)方位角是由航向線和無(wú)線電方位線兩條邊組成，即電臺(tái)相對(duì)方位角和航向、無(wú)線電方位線有關(guān)。接著根據(jù)無(wú)線電方位線的概念可以知道無(wú)線電方位線是由電臺(tái)位置和飛機(jī)位置決定的，而電臺(tái)位置一經(jīng)修建完成便不會(huì)改變。通過(guò)圖3向?qū)W生形象展示了相同位置的飛機(jī)由于航向改變從而使得電臺(tái)相對(duì)方位角發(fā)生變化，從45°變?yōu)?35°。經(jīng)過(guò)綜合分析可以知道電臺(tái)相對(duì)方位角的大小是與航向以及飛機(jī)的位置有關(guān)。

圖3 電臺(tái)相對(duì)方位角和航向的關(guān)系示意圖

1.2 電臺(tái)方位角

將飛機(jī)和電臺(tái)的位置看做一個(gè)點(diǎn)，此時(shí)來(lái)描述飛機(jī)和電臺(tái)之間的位置關(guān)系。首先從飛機(jī)的位置出發(fā)，去判斷電臺(tái)位置在飛機(jī)位置的何方。在無(wú)線電方位中，使用電臺(tái)方位角來(lái)描述。電臺(tái)方位角是指從飛機(jī)所在位置的經(jīng)線北端順時(shí)針量到無(wú)線電方位線上。在空中領(lǐng)航中通常使用磁經(jīng)線北端，即通常使用電臺(tái)磁方位角（QDM）來(lái)進(jìn)行描述。通過(guò)圖4向?qū)W生形象展示電臺(tái)方位角角度的大小的意義，如圖4所示電臺(tái)磁方位角是135°意味著電臺(tái)位置在飛機(jī)位置的東南方位，這就說(shuō)明電臺(tái)磁方位角的實(shí)際含義就是電臺(tái)的實(shí)際位置在飛機(jī)機(jī)身位置的什么方位上，可以用東南西北來(lái)描述。圖4中不僅僅只有電臺(tái)磁方位角135°時(shí)飛機(jī)和電臺(tái)相對(duì)位置情形，還有電臺(tái)磁方位角180°、225°、45°、0°和315°時(shí)飛機(jī)和電臺(tái)相對(duì)位置情形，通過(guò)舉例不同電臺(tái)磁方位角的情況讓學(xué)生更加清晰地理解電臺(tái)磁方位角的實(shí)際 意義。

圖4 電臺(tái)磁方位角示意圖

電臺(tái)磁方位角是由飛機(jī)所在位置的磁經(jīng)線北端和無(wú)線電方位線兩條邊組成，即電臺(tái)磁方位角和飛機(jī)所在位置的磁經(jīng)線北端、無(wú)線電方位線有關(guān)，而飛機(jī)所在位置的磁經(jīng)線北端只和飛機(jī)位置有關(guān)。接著根據(jù)無(wú)線電方位線的概念可以知道無(wú)線電方位線是由電臺(tái)位置和飛機(jī)位置決定的，而電臺(tái)位置一經(jīng)修建完成便不會(huì)改變。通過(guò)圖5向?qū)W生形象展示了相同位置的飛機(jī)航向改變電臺(tái)磁方位角沒(méi)有發(fā)生變化，一直是135°。經(jīng)過(guò)綜合分析可以知道電臺(tái)方位角的大小是與航向無(wú)關(guān)而與飛機(jī)的位置有關(guān)。

圖5 電臺(tái)方位角與航向的關(guān)系示意圖

1.3 飛機(jī)方位角

圖6 飛機(jī)磁方位角示意圖

和電臺(tái)方位角對(duì)應(yīng)仍然是描述飛機(jī)和電臺(tái)之間的位置關(guān)系。換一個(gè)方向從電臺(tái)的位置出發(fā)去判斷飛機(jī)位置在電臺(tái)位置的何方。在無(wú)線電方位中，使用飛機(jī)方位角來(lái)描述。在空中領(lǐng)航中通常使用磁經(jīng)線北端對(duì)應(yīng)的飛機(jī)磁方位角（QDR）。通過(guò)圖6向?qū)W生形象展示飛機(jī)方位角角度的大小的意義。如圖6所示電臺(tái)磁方位角是315°意味著飛機(jī)位置在電臺(tái)位置的西北方位，這就說(shuō)明飛機(jī)磁方位角的實(shí)際含義是飛機(jī)機(jī)身的實(shí)際位置在電臺(tái)位置的什么方位上，可以用東南西北來(lái)描述。圖6中不僅僅只有電臺(tái)磁方位角315°時(shí)飛機(jī)和電臺(tái)相對(duì)位置情形，還有電臺(tái)磁方位角0°、45°、225°、180°和135°時(shí)飛機(jī)和電臺(tái)相對(duì)位置情形，通過(guò)舉例不同飛機(jī)磁方位角的情況讓學(xué)生更加清晰地理解飛機(jī)磁方位角的實(shí)際意義。

飛機(jī)磁方位角是由電臺(tái)所在位置的磁經(jīng)線北端和無(wú)線電方位線兩條邊組成，即飛機(jī)磁方位角和飛機(jī)所在位置的磁經(jīng)線北端、無(wú)線電方位線有關(guān)，而電臺(tái)所在位置的磁經(jīng)線北端由于電臺(tái)位置的固定不會(huì)發(fā)生改變。接著根據(jù)無(wú)線電方位線的概念可以知道無(wú)線電方位線是由電臺(tái)位置和飛機(jī)位置決定的，而電臺(tái)位置一經(jīng)修建完成便不會(huì)改變。通過(guò)圖7向?qū)W生形象展示了相同位置的飛機(jī)航向改變飛機(jī)磁方位角沒(méi)有發(fā)生變化，一直是315°。經(jīng)過(guò)綜合分析可以知道飛機(jī)方位角的大小是與航向無(wú)關(guān)而與飛機(jī)的位置有關(guān)。

圖7 飛機(jī)方位角和航向的關(guān)系示意圖

2 無(wú)線電方位角之間的聯(lián)系

在實(shí)際的空中領(lǐng)航過(guò)程中，會(huì)在不同的場(chǎng)景下使用對(duì)應(yīng)的無(wú)線電方位角，涉及無(wú)線電方位角轉(zhuǎn)換的問(wèn)題。在引導(dǎo)學(xué)生思考無(wú)線電方位之間的聯(lián)系過(guò)程中可以適當(dāng)考慮一些教學(xué)的新思路讓學(xué)生更好地思考[4]。同時(shí)學(xué)生也需要知道隨著飛機(jī)飛行時(shí)，無(wú)線電方位角的變化趨勢(shì)。

從無(wú)線電方位角的定義開(kāi)始分析可以知道無(wú)線電方位中三個(gè)角度的定量關(guān)系。電臺(tái)磁方位角的定義是從飛機(jī)所在位置的磁經(jīng)線北端順時(shí)針量到無(wú)線電方位線，磁航向角的定義是從飛機(jī)所在位置的磁經(jīng)線北端順時(shí)針量到航向線，電臺(tái)相對(duì)方位角的定義是從航向線順時(shí)針量到無(wú)線電方位線上。從三個(gè)角度的定義可以看出，電臺(tái)磁方位角的范圍包含了磁航向角和電臺(tái)相對(duì)方位角，并且存在定量的等式關(guān)系?？梢缘贸鲆粋€(gè)加法等式關(guān)系即磁航向角加上電臺(tái)相對(duì)方位角等于電臺(tái)磁方位角。通過(guò)圖8向?qū)W生清晰地展示電臺(tái)磁方位角、電臺(tái)相對(duì)方位角和飛機(jī)磁航向角的等式關(guān)系。

圖8 無(wú)線電方位角等式關(guān)系示意圖(1)

接著觀察電臺(tái)磁方位角和飛機(jī)磁方位角的概念，可以發(fā)現(xiàn)電臺(tái)磁方位角和飛機(jī)磁方位角正好相差半圈即180度，定量的等式關(guān)系即是電臺(tái)磁方位角加上一百八十度等于飛機(jī)磁方位角，對(duì)應(yīng)的電臺(tái)磁方位角減去一百八十度也等于飛機(jī)方位角。通過(guò)圖9向?qū)W生清晰地展示電臺(tái)磁方位角和飛機(jī)磁方位角的等式關(guān)系。

圖9 無(wú)線電方位角等式關(guān)系示意圖(2)

知道上述無(wú)線方位角之間的等式關(guān)系之后，學(xué)生需要思考當(dāng)飛機(jī)在航向不發(fā)生改變的情況下飛行三個(gè)方位角是否會(huì)發(fā)生變化，如果發(fā)生變化會(huì)怎樣變化。第一種情況是電臺(tái)位置在飛機(jī)航向線的右邊，通過(guò)圖10清楚地展示了此時(shí)電臺(tái)磁方位角、電臺(tái)相對(duì)方位角以及飛機(jī)磁方位角都會(huì)逐漸增加。

圖10 無(wú)線電方位角變化趨勢(shì)示意圖(1)

第二種情況是電臺(tái)位置在飛機(jī)航向線的左邊，通過(guò)圖11清楚地展示了此時(shí)電臺(tái)磁方位角、電臺(tái)相對(duì)方位角以及飛機(jī)磁方位角都會(huì)逐漸減小。學(xué)生在理解的過(guò)程中，也可以先觀察相對(duì)方位角的變化，確定了相對(duì)方位角的變化趨勢(shì)之后。根據(jù)電臺(tái)相對(duì)方位角、電臺(tái)磁方位角和飛機(jī)磁航向的等式關(guān)系可以知道當(dāng)飛機(jī)磁航向不發(fā)生變化的情況下，相對(duì)方位角和電臺(tái)磁方位角的變化趨勢(shì)是一致的。接著根據(jù)電臺(tái)磁方位角和飛機(jī)磁方位角的等式關(guān)系可以知道電臺(tái)磁方位角和飛機(jī)磁方位角的變化趨勢(shì)是一致的。因此可以知道電臺(tái)磁方位角、飛機(jī)磁方位角和相對(duì)方位角的變化趨勢(shì)是一致的。

圖11 無(wú)線電方位角變化趨勢(shì)示意圖(2)

3 無(wú)線電方位的實(shí)際使用場(chǎng)景

在空中領(lǐng)航學(xué)中無(wú)線電領(lǐng)航需要通過(guò)無(wú)線電領(lǐng)航設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)[6]。常用的無(wú)線電領(lǐng)航設(shè)備中，自動(dòng)定向儀的工作原理是測(cè)量電臺(tái)相對(duì)方位角RB，甚高頻全向信標(biāo)的工作原理是測(cè)量飛機(jī)磁方位角QDR。由于空中領(lǐng)航學(xué)中有多個(gè)角度的概念，需要向?qū)W生強(qiáng)調(diào)各個(gè)角度之間的區(qū)別以及每個(gè)角度本身的意義[5]。在實(shí)際的使用過(guò)程中，自動(dòng)定向儀指示器可以直接顯示電臺(tái)相對(duì)方位角，也可以手動(dòng)調(diào)節(jié)出航向，由上面的定量等式可以知道自動(dòng)定向儀指示器可以通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)顯示電臺(tái)磁方位角。無(wú)線電方位角是無(wú)線電領(lǐng)航的基礎(chǔ)，最基本的指示器原理都是在測(cè)量無(wú)線電方位角。

在判斷飛機(jī)飛行過(guò)程中是否偏航也需要熟練運(yùn)用無(wú)線電方位角以及無(wú)線電方位角之間的關(guān)系。例如在飛機(jī)在向臺(tái)飛行過(guò)程中，深刻理解無(wú)線電方位角可以發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)不同的無(wú)線電方位角判斷飛機(jī)是否偏航以及飛機(jī)偏航的具體情況。電臺(tái)磁方位角是以飛機(jī)的位置為基準(zhǔn)點(diǎn)判斷無(wú)線電導(dǎo)航臺(tái)的位置，如果飛機(jī)沒(méi)有偏離航線可以知道電臺(tái)磁方位角就等于磁航線角。相應(yīng)的也可以根據(jù)預(yù)計(jì)的相對(duì)方位角和飛機(jī)實(shí)時(shí)位置測(cè)得相對(duì)方位角作對(duì)比來(lái)判斷飛機(jī)是否偏航。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)具體分析可以知道在無(wú)線電領(lǐng)航過(guò)程中會(huì)大量使用無(wú)線電方位角，所以需要熟練掌握三個(gè)無(wú)線電方位角的含義以及三個(gè)無(wú)線電方位角之間的聯(lián)系。