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[航空交流] 基础知识 | 仪表着陆系统

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致敬·An225 勋章

2021-9-4 18:40:16 | 显示全部楼层 |阅读模式
仪表下降体系(英语:Instrument Landing System,缩写:ILS)又译为仪器下降体系,雅称盲降体系,是今朝使用最为普遍的飞机精细进远战下降扶引体系。
ILS表示图
那是一种正在诸如低云、低能睹度的仪表景象前提下能够一般运转,利用无线电旌旗灯号和下强度灯光阵列去为飞机宁静进远下降供给精细指导的陆基仪表进远体系。而那一套体系必需包管必然的准确度,因而,飞翔校验构造每隔必然工夫城市利用出格改拆的飞机关于ILS的枢纽参数停止校准战考证。
它的感化是由空中收射的两束无线电旌旗灯号完成航背讲战下滑讲指引,成立一条由跑讲指背空中的假造途径,飞机经由过程机载领受装备,肯定本身取该途径的相对地位,使飞机沿准确标的目的飞背跑讲而且安稳降落下度,终极完成宁静下降。
精细仪表进远图便是为ILS进远而出书的,它能够背飞翔员供给仪表飞翔划定规矩下ILS进远所需的资讯,包罗ILS或别的助导航设备的频次,和能睹度最低请求。

01.
事情道理
Principle of operation
航背台战下滑台Localizer and Glide slope of ILS (G/S)
一套ILS体系次要由两个子体系,一个供给程度指导(航背台Localizer),另外一个供给垂曲指导(下滑台,Glide Slope或Glide Path)。
经由过程两个子体系的共同使得飞机精确下降正在跑讲上。而那个指导是由飞机上的ILS领受机对领受到的无线电旌旗灯号的调造深度停止比力获得的。
ILS下滑里
航背台的天线。凡是是多对定背天线,牢固正在跑讲结尾中。频段正在108.10MHz取111.95MHz之间,距离0.05MHz但非常位为偶数,故有40个频讲。利用时收收两个旌旗灯号,一个调造成90Hz,另外一个调造成150Hz,由自力但装置正在一同的天线收收。
位于跑讲近真个航背台波束天线
每一个天线皆收收一束狭小的波束,一个正在跑讲中间线略右边,另外一个正在中间线略左。
航背台天线阵战进远灯光

飞机上的航背台领受性能丈量出90Hz战150Hz旌旗灯号的调变深度好(Difference in the Depth of Modulation)。航背台两个频次的调造深度皆是20%。故从两个旌旗灯号的差别能够判定出飞机相对跑讲中间线的地位。
ILS航背台战下滑台的波束
假如两个旌旗灯号强度纷歧,那末飞机没有是正在跑讲中间线的耽误线上。正在驾驶室里,程度唆使器HSI或航讲唆使器CDI会显现飞机相对跑讲中间线的地位 。
下滑台天线阵装置正在跑讲接地域。其旌旗灯号利用频段介于328.6战335.4MHz之间,取航背台逐个对应。下滑台旌旗灯号的中间线(即下滑讲)普通设为取跑讲成3°,波束深1.4°。取航背台类似,一束比下滑讲下0.7°,另外一束比下滑讲低0.7°。
位于跑讲远真个下滑台波束天线
那些旌旗灯号被显现正在驾驶舱的仪表盘上。飞翔员经由过程掌握飞机使得仪表指针显现正在准确的地位去包管飞机飞正在ILS指导的航迹上。
飞翔员必需背左改正并略微背上改正
如今有许多先辈的飞机间接将ILS的旌旗灯号输进主动驾驶体系,使得飞性能够主动进远。
取ILS讯号耦开的飞机姿势仪



辅导标Marker beacons
正在一些机场装置有领受频次为75MHz的辅导标。辅导标的旌旗灯号是灯光和声响的提示。
正在出书的有闭该机场进远请求的文件里记载着辅导标间隔跑讲的间隔,同时借陪伴着能准确领受ILS疑息的过面下度请求。那供给了一个鄙人滑讲上的下度查抄。如今,ILS装置时,皆开拆一台测距仪(DME),去做为另外一个挑选,大概道代替了辅导标。DME能够没有连续天唆使飞机间隔跑讲心的斜距。
中辅导标

中辅导标装置正在间隔跑讲进口6.5-11.1千米处,调造频次为400Hz,持续拍收每秒2划。驾驶舱中的唆使是一个蓝色的闪灼灯,而且播放领受到的音频。设置其的目标是正在中心和最初进远阶段供给下度、间隔和装备运转状况的查抄。中辅导标经常取机场近台装置正在一同,叫做LOM(Locator Outer Marker)。

中辅导标

中辅导标装置正在间隔跑讲进口0.9-1.2千米处,调造频次为1300Hz,瓜代拍收面划,每秒2划,每秒6面。驾驶舱中的唆使是一个虎魄色的闪灼灯,而且播放领受到的音频。中辅导标的感化是用去唆使低能睹度下的复飞面。中辅导标经常取机场远台装置正在一同,叫做LMM(Locator Middle Marker)

内乱辅导标

内乱辅导标装置正在间隔跑讲进口75-450米处,调造频次为3000Hz,持续拍收每秒6面。驾驶舱中的唆使是一个红色的闪灼灯,而且播放承受到的音频。内乱辅导标凡是飞机飞到装置正在II类精细进远的決断下处。


测距仪DME
测距仪(DME)供给给飞翔员一个以海里为单元的距跑讲的斜距。DME正在许多处所替换了辅导标。
DME为飞翔员正在ILS下滑讲时供给了更准确而且持续的监控疑息,而且没有需求正在机场中分外装置设备。当它战ILS开拆的时分,DME凡是并非装置正在跑讲头,而是思索到各类偏差装置正在一个能供给取距跑讲头间隔偏差最小的处所。
当DME用于代替辅导标时,必需有最少一台DME事情飞机才能够施行进远,并且关于DME可用的请求必需标注正在精细仪表法式中。

进远灯光Approach lighting
一些时分,中下强度的进远灯光体系也被装置正在此中。凡是那些皆是年夜机场的设置,不外正在好国很多通用航空机场也利用进远灯光去共同ILS装备获得更低的最低能睹度。
进远灯光体系辅佐飞翔员从仪表飞翔切换到目视飞翔,使飞机瞄准跑讲中线。精细进远时,飞翔员正在定夺下(DA,Decision Altitude)需察看进远灯光体系,只需能看到灯光就能够持续进远,无需看到跑讲,由于进远灯光也能够做为目视参考。
正在好国,出有脱透停滞物脱透净空里的时分,出有进远灯光体系的一类ILS最低VIS(能睹度)为0.75英里(RVR4000英尺)。而当具有1400-3000英尺(430-910米)的进远灯光的时分,VIS降为0.5英里,RVR降为2400英尺。而当具有下强度跑讲边灯(HIEL)、接地域灯(TDZL)、跑讲中线灯(RCLL)和2400英尺(750米)的时分,VIS是0.375英里,RVR是1800英尺(550米)。正在中国也有相似划定。
究竟上,进远灯光体系耽误了低能睹度运转时,飞机下降的目视参考。两类战三类ILS进远凡是请求更加庞大的下强度进远灯光体系,而一类ILS进远凡是利用的是中强度的进远灯光。正在很多出有塔台的机场,灯光体系能够由飞翔员掌握。

辨认Identification
除前里提到的导航旌旗灯号,航背台借供给ILS装备的辨认疑息。那是一种1020Hz莫我斯码的辨认旌旗灯号。好比道,肯僧迪国际机场4R号跑讲的ILS辨认码是IJFK,而4L号跑讲的则是IHIQ。那使得利用者明白本人有无选中准确的ILS。
下滑台出有辨认旌旗灯号,以是ILS装备依靠航背台的辨认功用。

反航讲进远Localizer back course
当代航背台天线具有极强的标的目的性。
但是,一些老旧的,标的目的性较低的天线许可反标的目的跑讲利用一种叫做反航讲进远的非精细进远程序。它使得飞机利用航背讲天线阵后背收收的旌旗灯号去下降。飞翔员对不异的仪表唆使需求利用相反的行动去顺应这类反背旌旗灯号。
并且飞翔员需求留意,下滑讲的疑息是针对另外一侧的跑讲的,该当被疏忽,正在好国,反航讲进远正在利用一类ILS的小机场十分常睹,由于小机场没有会正在主跑讲的中间皆拆ILS。

毛病辨认Fault Identification
有须要正在ILS有影响飞翔宁静的毛病发作时第一工夫告诉飞翔员。为了完成那个目标,监督器连续评价某些传输的主要特征。假如呈现了严重偏向,ILS会主动封闭,别的导航战辨认组件也将截至事情。当那些发作的时分,飞机上的仪表会呈现唆使,即所谓的ILS毛病旗。

1943年制作,德国空军利用的ILS表盘

02.
利用Use
正在一个管束机场,ATC会经由过程航背指引使得飞机领受下滑讲旌旗灯号,并包管飞机不外于靠近(连结距离),并且只管加快交通流量。相隔几英里的飞机也能够同时领受ILS旌旗灯号。
当飞机航背战进远航迹有2.5°之内的好值的时分,阐明航背讲曾经成立。凡是状况下,飞机将正在最少2英里(3千米)之前的最初进远定位面截获下滑讲。
正在一个表盘上会唆使飞机偏偏离最劣途径的状况。从ILS领受机过去的数据既进进仪表体系显现,也输进飞翔掌握计较机。可使用主动驾驶仪或飞翔掌握计较机主动下降,机构成员监控运转,也能够离开主动驾驶,由机组掌握飞机连结飞机处于ILS航讲上脚动下降。


03.
品级分类ILS categories
仪表下降体系依准确度差别而分为以下品级。



仪表下降体系
品级
決断下
(Decision Height, DH)
跑讲视程
(Runway Visual Range, RVR)
第一类仪表下降体系(CAT Ⅰ)
> 200英尺 (60米)
550米(1800 英尺)以上或能睹度800米(2600 英尺)以上
第两类仪表下降体系(CAT Ⅱ)
100-200英尺 (30-60米)
350米(1200英尺)以上
第三A类仪表下降体系(CAT ⅢA)
低于100英尺(30米)或无決断下
175米(600英尺)以上
第三B类仪表下降体系(CAT ⅢB)
低于50英尺(15米)或无決断下
50米以上且低于175米
第三C类仪表下降体系(CAT ⅢC)
无決断下
无跑讲视程限定
注1:決断下是指航空器取跑讲着陆区的下度好。
注2:今朝出有机场供给CAT ⅢC。
机场拆设品级越下的仪表下降体系,必需有越广大的净空范畴,以免无线电讯号遭到滋扰,而影响准确度。
战其他运转形式差别的是,CAT III的最低气候前提其实不请求下降所需的目视参考去野生下降。那个最低前提的设置是为了许可飞翔员决议飞性能可正在接地域下降(根本上是CAT I),大概包管正在下降滑跑时的宁静(根本上是CAT II)。
因而,CAT III运转强迫利用主动下降体系去下降。它的牢靠性必需足以掌握飞机接天(CAT IIIA运转)大概足以宁静的滑跑并低落到能够宁静滑止的速率(CAT IIIB运转,和需求核准的CAT IIIC)。若接纳第三C类仪表下降体系,客机下降后需求由拖车拖走,由于驾驶员已能瞥见任何中物。
正在好国,FAA指令8400.13D许可特别核准的一类ILS进远利用定夺下150英尺(45米),RVR1400英尺(450米)。其飞机战机组必需得到两类运转的资历,并且两类大概三类运转形式的仄视显现器(HUD)需求开启,曲到定夺下,而且需求两/三类的复飞法式。
正在减拿年夜,一类进远所需的RVR仅为1600英尺。而正在满意了运转标准019、303战503以后,借可下调至1200英尺。
正在好国,很多但没有是一切配备了三类进远装备的机场同时供给三类A、三类B、三类C尺度(TEPRS)。
唆使CAT II/III跑讲ILS种别的滑止讲标记

三类B的RVR最低值受限于跑讲战滑止讲的灯光和别的帮助装备,而且取场监雷达相配套。当RVR小于600英尺(180米)时,需求翻开跑讲中线灯战滑止讲白色截至排灯。假如三类B的RVR尺度小于600英尺时,而且该条跑讲终RVR小于600英尺,便需求机组具有三类C的资历,和特别滑路程序、灯光和分外审批才能够降天。
FAA指令8400.13D限定三类进远的RVR必需年夜于300英尺。正在2009年订正的那条指令中,借许可特别核准的两类进远利用正在出有ALSF-2进远灯光和接地域灯大概跑讲中线灯的跑讲上,那使得潜伏的两类进远跑讲年夜幅度增长。
上述状况皆需求有天分的机组战有特定装备的飞机。好比道,三类B需求机组有其时有用的天分,需求飞机具有生效-事情(fail-operational)飞翔掌握体系,即假如正在一个戒备下度下飞翔掌握体系生效,飞机仍可以主动完成进远、推安然平静着陆。而那些关于一类进迩来道是没有需求的。
仄视显现器能够许可飞翔员做出比飞翔掌握体系生效-事情后愈加灵敏的灵活行动。一类进远只需求能显现定夺下的下度表,而两类战三类需求有没有线电下度表去判定定夺下。
ILS需求正在生效的时分立即封闭,正在种别差别的时分,反响工夫也差别。一类只需求正在10秒之内,而三类需求正在2秒之内。


04.
频次列表Frequency List
航背台战下滑台的载波频次是配对的,如许只需一次挑选就可以将两台领受机调谐好。
频讲
航背台 (MHz)
下滑台 (MHz)
18X108.10334.70
18Y108.15334.55
20X108.30334.10
20Y108.35333.95
22X108.50329.90
22Y108.55329.75
24X108.70330.50
24Y108.75330.35
26X108.90329.30
26Y108.95329.15
频讲
航背台 (MHz)
下滑台 (MHz)
28X109.10331.40
28Y109.15331.25
30X109.30332.00
30Y109.35331.85
32X109.50332.60
32Y109.55332.45
34X109.70333.20
34Y109.75333.05
36X109.90333.80
36Y109.95333.65
频讲
航背台 (MHz)
下滑台 (MHz)
38X110.10334.40
38Y110.15334.25
40X110.30335.00
40Y110.35334.85
42X110.50329.60
42Y110.55329.45
44X110.70330.20
44Y110.75330.05
46X110.90330.80
46Y110.95330.65
频讲
航背台 (MHz)
下滑台 (MHz)
48X111.10331.70
48Y111.15331.55
50X111.30332.30
50Y111.35332.15
52X111.50332.90
52Y111.55332.75
54X111.70333.50
54Y111.75333.35
56X111.90331.10
56Y111.95330.95



05.
汗青战范围History and Limitations
ILS的测试初于1929年。正在1938年1月26日,从华衰顿特区飞往匹兹堡的宾夕法僧亚中部航空的波音247-D第一次利用仪表着陆体系正在狂风雨中下降。而其时的好百姓用航空局(Civil Aeronautics Administration)正在1941核准正在6个处所装置了那套体系。1964年3月,英国皇家航空研讨院的贝德祸德机场完成了初次ILS齐主动着陆。
因为航背台体系战下滑台体系的庞大性,正在利用的时分又许多限定。航背台体系对旌旗灯号笼盖范畴内乱的诸如年夜型修建物或机库等停滞物十分敏感。下滑体系一样遭到其天线火线天形的限定。
假如天形是倾斜大概不服整的,会反射发生不服整的下滑讲,形成航讲变形。因为天线的庞大战选址的请求,ILS的装置常常长短常高贵的。为了不伤害的反射影响一般收射的旌旗灯号,ILS枢纽区战敏感区便成立了起去。那些地区的成立会影响正正在利用滑止讲的飞机。而增长飞机距离又会招致分外的耽搁。别的因为ILS旌旗灯号是由阵列天线往一个标的目的收回的,故而只撑持曲线进远。



06.
替换手艺战将来Alternatives and Future
仪表指导体系Instrument Guidance System
因为ILS仅撑持曲线出场,因而一种改进后的ILS降生了。它便是仪表指导体系(Instrument Guidance System)。IGS装备上战ILS根本不异,区分便是它的航背讲是偏偏置的,它所指导的下滑讲取跑讲有30—60°的夹角。当飞机沿IGS进远到最低降落下度时分要去一个灵活转直,转过去后飞机恰好正在五边下滑线上,然后连结目视着陆。最出名的利用所在正在喷鼻港启德机场的13号跑讲的非曲线进远。

微波着陆体系Microwave Landing System
微波着陆体系(Microwave Landing System)正在20世纪七十年月做为ILS的替换品,到了20世纪80年月被引进,好国战欧洲开端出力开辟,它能够实施直线进远。
但是,航空公司们不肯意为MLS投进资金,再减上GPS的影响,形成了其正在平易近航使用范畴的失利。但是,它仿佛正在英国新生了。ILS战MLS皆是今朝唯一的能够完成三类主动进远的体系。平易近航业第一次利用三类MLS进远是正在2009年3月的希斯罗机场。

应对着陆体系Transponder landing system应对着陆体系(Transponder landing system)是另外一种ILS的替换品,能够装置正在一些ILS没法事情大概装置用度太高的处所。它接纳最新的手艺,按照飞机已有的雷达应对机收回的旌旗灯号,计较并跟踪飞机正在空中的地位,然后背机舱内乱的机载ILS承受装备供给导航唆使。

LPV
GPS时期的降临为飞机的进远供给了一类新的替换品,星基加强体系的垂曲指导进远(Localizer Performance with Vertical guidance )。正在好国,广域加强体系(Wide Area Augmentation System)撑持下的LPV从2007年开端成为新的一种一类精细进远尺度。停止2008年11月,FAA出书的LPV进远程序曾经超越ILS一类进远程序。
而正在欧洲,欧洲天球同步卫星导航加强效劳体系(EGNOS)也于2010年开端利用。其他情势的加强体系也正在开辟,去顺应三类尺度大概供给更下的粗度,好比局域加强体系(LAAS)。

GLS
另外一种替换手艺是基于天基加强体系(Ground-Based Augmentation System)的GLS(GNSS Landing System大概GBAS Landing System)。
那是一种加强了GPS尺度定位效劳(Standard Positioning Service )功用而且同更下进度定位的宁静枢纽体系(safety-critical system )。它经由过程甚下频为进远、着陆、离场和空中运转等各个阶段的供给撑持。此中局域加强体系是好国建立的GBAS体系。
GBAS将正在当代化建立、一类两类三类齐天候运转、末端区导航、复飞指导战空中运转中起到枢纽感化。GBAS供给机场利用单一甚下几次率效劳一切标的目的下降飞机的才能,而ILS需求为各条跑讲别离设置频次。GBAS一类运转是愈加严厉的两三类运转的前导。今朝已经是ICAO尺度战倡议步伐(SARPs)。

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