西安咸陽機(jī)場23方向ILS航向覆蓋信號受場地環(huán)境影響分析

錢亞明 高桂芳 陳玉婷

一、背景介紹

（一）設(shè)備簡介：

RWY23-ILS是西安咸陽機(jī)場北跑道232度進(jìn)近著陸方向配置的儀表著陸系統(tǒng)，為本場降落的的飛機(jī)提供航向道和下滑道精密進(jìn)近信號。2003年起，RWY23R-ILS開始提供CAT-II更高類別的降落標(biāo)準(zhǔn)，也是當(dāng)時國內(nèi)首個開放二類標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)場。2017年底23L/ILS開始提供HUD2運行標(biāo)準(zhǔn)，西安咸陽機(jī)場23方向可全部提供低能見度運行標(biāo)準(zhǔn)。ILS為作為空管保障的關(guān)鍵導(dǎo)航設(shè)備，對機(jī)場的運行發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

（二）投產(chǎn)飛行校驗不正常情況統(tǒng)計：

為了確保設(shè)備的可靠運行，2020年8月份，西北空管局對原老舊設(shè)備進(jìn)行了更新，在對新設(shè)備的投產(chǎn)校驗過程中，發(fā)現(xiàn)了覆蓋信號強(qiáng)度抖動過大并一度逼近門限的情況。

航向信號覆蓋數(shù)據(jù)在一些區(qū)域抖動嚴(yán)重，主航道兩側(cè)3.5-7.5度，信號強(qiáng)度為-91.2dBm（門限為-93dBm）;余隙覆蓋信號在左側(cè)18-26度之間劇烈抖動，信號強(qiáng)度最大抖動變化近8dB，33度以外信號強(qiáng)度迅速衰減至門限。 23R方向右側(cè)22度因為嵯峨山未查看，但右側(cè)-22度的信號強(qiáng)度為-80dbm以內(nèi)信號，左側(cè)22度信號強(qiáng)度為-86.5dbm，固定的對稱角度做對比時，數(shù)據(jù)明顯不對稱。

23L右側(cè)信號在-20度以外信號抖動，對比左側(cè)覆蓋信號曲線，最大抖動范圍達(dá) 6dB。

二、現(xiàn)狀調(diào)查

從時間線上看，航向覆蓋數(shù)據(jù)抖動范圍一致，23R方向航向的覆蓋信號抖動現(xiàn)象一直存在，逐年變化且變差，基本排除設(shè)備自身原因或其他瞬時干擾，初步分析應(yīng)為場地環(huán)境變化所致。

三、場地環(huán)境對覆蓋信號的影響

西北空管局之前針對恒大童世界等機(jī)場附近樓盤對23L方向ILS的影響已做過兩次模擬仿真，模擬結(jié)果對覆蓋信號無影響。為了實地驗證場地環(huán)境對航向覆蓋信號的影響，決定利用飛行校驗飛機(jī)，分段分區(qū)域檢查覆蓋信號。具體飛行驗證過程如下：

（一）8月30日，檢查7海里、10海里（1200米飛行高度），角度20-25度覆蓋數(shù)據(jù)。 校飛時機(jī)組反應(yīng)7海里抖動小，10海里抖動明顯，初步分析信號強(qiáng)度抖動與恒大童世界項目的位置相關(guān)。

（二）驗證恒大童世界項目及附近樓盤對信號的影響。9 月2日校飛飛機(jī)從恒大童世界建筑的起始位置（距離航向天線陣約4.7海里） 到恒大童世界項目的末端6.8海里再到10海里，跑道左側(cè)（以23R航向天線陣中心為基準(zhǔn)點）10度到35度，不同高度繞飛恒大童世界項目及附近樓盤，明確場地環(huán)境對航向覆蓋信號的具體影響。

下表為不同距離不同高度下的驗證飛行情況統(tǒng)計：

以上數(shù)據(jù)表明，在近距4.7海里即恒大童世界項目前方，信號較平穩(wěn)，但在6.8海里，數(shù)據(jù)抖動明顯，在10海里1度低仰角時，信號強(qiáng)度最大變化達(dá)10dB。信號在17-26度抖動，21-26度信號抖動最大，充分說明覆蓋信號強(qiáng)度變差與恒大童世界項目及周邊樓盤場地環(huán)境相關(guān)。

四、分析恒大童世界項目及附近樓盤對23方向ILS航向信號的影響

（一）恒大童世界項目及附近樓盤對23L航向信號的影響。

因為恒大童世界項目在在23L的正前方，在這個位置是主航道信號發(fā)揮作用，因為20陣子的主航道信號較強(qiáng)，而且南跑道23L航向天線的高度為3.5米，較23R航向要覆蓋的數(shù)據(jù)整體要好，同時，23L航向天線較23R航向天線距離恒大童世界及附近樓盤要遠(yuǎn)740多米，所以恒大童世界對23L的信號影響要相對小一些。校飛的曲線顯示右側(cè)覆蓋數(shù)據(jù)有抖動，初步分析為涇陽附近建筑群所致，和恒大項目無關(guān)，待下次飛行校驗時驗證。

（二）恒大童世界項目及附近建筑對23R方向航向信號的影響。

因場地環(huán)境變化原因，對CSB/SBO信號均會造成干擾，但不影響這兩個信號的比率，確保了航向余隙DDM數(shù)據(jù)的相對穩(wěn)定，DDM曲線抖動范圍很小。

（三）恒大童世界項目及附近建筑建在五陵塬上，海拔高度460米左右，恒大童世界項目本身有30層高的樓盤，五陵塬和后面涇河的落差有60-70米，故不考慮恒大童世界項目后撤場地環(huán)境對覆蓋信號的影響（校飛數(shù)據(jù)已驗證），信號在空間視距傳播的阻擋損耗增大，不規(guī)則建筑群對航向輻射信號的反射是造成覆蓋信號抖動的主要原因。

（四）恒大童世界項目目前還在建設(shè)中，23R航向各項數(shù)據(jù)受場地環(huán)境影響只會越來越差，存在導(dǎo)致23R方向ILS限制使用或不能提供服務(wù)的可能性。

五、23R航向覆蓋信號問題的技術(shù)原因分析。

（一）因為端凈空的限制，23R航向天線陣駕高只有2.93米，而且距離跑道端口220米，天線高度低直接影響了覆蓋信號強(qiáng)度。

（二）本次更新的設(shè)備海里7000B，天線系統(tǒng)配置20陣子寬孔徑天線。這種天線系統(tǒng)的優(yōu)點是主航道和余隙信號的信號強(qiáng)度比率為13：1，余隙信號強(qiáng)度相對于原來13陣子陣子的信號要弱很多。

這種設(shè)計在很大程度上可減少跑道周邊環(huán)境對主航道信號的影響，但缺點是因為余隙信號較弱易受到干擾。

（三）恒大童世界項目及周邊樓盤場地環(huán)境對航向信號的多路徑反射，導(dǎo)致航向覆蓋信號抖動達(dá)6dBm。

六、23R方向航向覆蓋信號強(qiáng)度不足對運行的影響

（一）在RWY23R-ILS進(jìn)近過程中，飛行員根據(jù)管制著陸跑道號的指令，檢查頻率識別碼及儀表工作情況，在IAF點接收DVOR信號起始進(jìn)近，空中接收機(jī)給出一個向左（右）飛的指示，飛行員在定位點R058度D16.4LCZ再次確認(rèn)航向信號接收無誤，準(zhǔn)備四邊轉(zhuǎn)五邊切入航向信號，整個程序在航向臺夾角21度內(nèi)。龍棗 IAF/R073點作用距離超出了航向17海里覆蓋，同時因為18-26度信號抖動的不確定性，在17海里外某些位置和主航道5度扇區(qū)內(nèi)，存在接收不到航向信號出現(xiàn)旗告警的可能性。

（二）附件10規(guī)定：空中接收機(jī)的靈敏度應(yīng)不劣于30微伏即-93dbm，飛行校驗限制的信號場強(qiáng)最低為-93dbm，兩者要求一致。查閱主流飛機(jī)制造廠家空中接收機(jī)提供的天線靈敏度數(shù)據(jù)為-99dbm- -33dbm，（此處加一張接收機(jī)說明書）說明空中接收機(jī)對接收信號的強(qiáng)度要求更低一些，范圍更寬。23R跑道中心線左側(cè)18-26度及正負(fù)5度內(nèi)信號不足引起旗告警的可能性很低，理論上覆蓋數(shù)據(jù)不足對飛行的影響可控。

（三）23R/ILS如運行失效，無備份傳統(tǒng)程序，西安咸陽機(jī)場目前設(shè)計有PBN備份程序。

七、建議

（一）雖然23R目前已通過飛行校驗，但恒大童世界項目還在建設(shè)中，覆蓋不足問題對運行的影響還需謹(jǐn)慎，可讓不同機(jī)型航班實地驗證RWY23R-ILS進(jìn)近過程中的適些飛性等，再調(diào)用航班QAR的AGC信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)，觀察空中收到的場強(qiáng)信號，實地評估覆蓋信號不足對飛行的影響。

（二）管制部門針對與飛行過程中的航向信號中斷問題需做好應(yīng)急預(yù)案，及時應(yīng)對，如雷達(dá)引導(dǎo)，及時提醒飛行員繼續(xù)往前飛，避免造成后果。

（三）采用16陣子或者其他余隙信號強(qiáng)度高的天線系統(tǒng)，或者架高天線是有效解決信號覆蓋不足問題的可選項，圖26和圖27為7220A與7216A的輻射場型對比，7216A的余隙信號比7220A的高4dB。

（四）持續(xù)跟蹤23R航向覆蓋數(shù)據(jù)，定期和管制部門了解航班的使用情況，調(diào)用部分航班的QAR數(shù)據(jù)分析查看空中信號質(zhì)量。

（五）建議在下次飛行校驗時，調(diào)整23R方向正負(fù)10度到35度的覆蓋檢查距離為19.5海里，讓航向的覆蓋信號涵蓋程序，有更大冗余，確保飛機(jī)在4度之外至22度能收到滿意的信號。

（六）跟進(jìn)恒大童世界項目的建設(shè)情況，加強(qiáng)對設(shè)備信號的監(jiān)控，采取主動措施，找出解決問題的辦法，避免造成不可接受的結(jié)果。

（七）因投產(chǎn)校驗時10度內(nèi)主航道區(qū)信號抖動且接近門限，存在一定運行風(fēng)險，建議在定期校驗中繼續(xù)檢查23R航道線±10°內(nèi)25海里的覆蓋（之前定期只檢查17海里）。

八、結(jié)論

恒大童世界項目及附近建筑是造成23航向覆蓋信號抖動且強(qiáng)度變差的主要原因，雖通過飛行校驗但信號質(zhì)量明顯不佳，這種情況在投產(chǎn)的設(shè)備中是很少見的，尤其23R/ILS提供更高級別CAT-II類著陸標(biāo)準(zhǔn)，留給運行的安全裕度已經(jīng)很小了，目前綜合評估應(yīng)不影響正常運行。恒大童世界項目及機(jī)場周邊樓盤還在建設(shè)中，ILS的各項數(shù)據(jù)只會變得更差，如何減少和控制這種風(fēng)險，需要有更多解決問題的方案。