淺析著陸系統(tǒng)及其發(fā)展史

1、淺析著陸系統(tǒng)及其發(fā)展史摘要：飛機(jī)的著陸系統(tǒng)是整個(gè)飛行過(guò)程中必不可少的重要階段，各種著陸系統(tǒng)是如何工作的以及它們是怎樣發(fā)展而來(lái)的，本文作了簡(jiǎn)要介紹。關(guān)鍵詞；著陸系統(tǒng) 工作原理 發(fā)展史1903年，世界上第一架飛機(jī)問(wèn)世。一戰(zhàn)爆發(fā)后，飛機(jī)開(kāi)始被用作偵察、空戰(zhàn)、轟炸等。1919年，運(yùn)輸機(jī)問(wèn)世，隨著運(yùn)輸機(jī)的出現(xiàn)，歐美各國(guó)開(kāi)始有了航運(yùn)，并漸漸有了定期航班。這時(shí)，如何保障飛機(jī)在夜間和低能見(jiàn)度情況下的飛行與著陸安全就變得越來(lái)越重要了?！帮w機(jī)著陸系統(tǒng)”開(kāi)始在這樣的需求背景之下發(fā)展起來(lái)。1. 儀表著陸系統(tǒng)在出現(xiàn)無(wú)線電著陸儀表著陸系統(tǒng)前的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，飛機(jī)駕駛員主要依靠目視飛行和引進(jìn)著陸。1919年，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局

2、試驗(yàn)了歷史上第一個(gè)儀表著陸系統(tǒng)300khz無(wú)線電火花著陸場(chǎng)指向信標(biāo)系統(tǒng)。此后，儀表著陸系統(tǒng)不斷發(fā)展，并且在1948年由國(guó)際民航組織（icao）在芝加哥會(huì)議上把儀表著陸系統(tǒng)確認(rèn)為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)著陸系統(tǒng)，還規(guī)定了全世界通用的信號(hào)格式及飛行規(guī)則。到目前為止,儀表著陸系統(tǒng)仍然是國(guó)際上廣泛使用的著陸引導(dǎo)系統(tǒng)。儀表著陸系統(tǒng)是由地面設(shè)備和機(jī)載接收機(jī)兩部分組成。地面設(shè)備分為航向臺(tái)、下滑臺(tái)和指點(diǎn)標(biāo)臺(tái)。機(jī)載接收機(jī)分為航向/下滑接收機(jī)和指點(diǎn)信標(biāo)接收機(jī)。航向臺(tái)提供一個(gè)通過(guò)跑道中心線的鉛垂面，下滑臺(tái)提供一個(gè)與跑道平面成固定角度的相交傾斜面，指點(diǎn)信標(biāo)臺(tái)提供距離檢查點(diǎn)，利用兩個(gè)平面相交的辦法便可得到所要求的下滑線。 飛機(jī)在進(jìn)近過(guò)

3、程中，與正確的航向道和下滑道之間的偏差信號(hào)在駕駛員前儀表板上的十字指示器上顯示出來(lái)，供駕駛員校準(zhǔn)飛機(jī)的飛行路線。在飛越指點(diǎn)信標(biāo)臺(tái)上空時(shí)，向駕駛員發(fā)出特定的信號(hào)以識(shí)別當(dāng)時(shí)的距離。駕駛員可以根據(jù)這些儀表指示，按儀表飛行規(guī)則操縱飛機(jī)，也可以將這些信號(hào)送到飛機(jī)的自動(dòng)駕駛儀中，以進(jìn)行自動(dòng)進(jìn)近。 機(jī)載接收設(shè)備的任務(wù)是接收并處理地面信標(biāo)臺(tái)的信號(hào)，根據(jù)所接受的航向信號(hào)、下滑信號(hào)及指點(diǎn)信標(biāo)臺(tái)的信號(hào)給出引導(dǎo)指示，從而引導(dǎo)飛機(jī)沿固定的航向及下滑路徑安全地著陸。2. 雷達(dá)著陸系統(tǒng)二戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，美國(guó)在1941年開(kāi)始研制軍用儀表著陸系統(tǒng)。先后出現(xiàn)了scs-51型空軍儀表引進(jìn)系統(tǒng)和a-1軍用儀表引進(jìn)系統(tǒng)。然而，

4、當(dāng)時(shí)戰(zhàn)斗機(jī)和運(yùn)輸機(jī)達(dá)到幾千架，使用儀表著陸系統(tǒng)要求在所有機(jī)場(chǎng)安裝地面設(shè)備和在每架飛機(jī)上安裝接收機(jī)，并且訓(xùn)練飛行員學(xué)會(huì)使用，代價(jià)巨大。于是，雷達(dá)著陸系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，雷達(dá)著陸系統(tǒng)的正式名稱為地面控制引進(jìn)（gca）系統(tǒng)。gca 系統(tǒng)實(shí)際就是一部地面精密引導(dǎo)雷達(dá),可以很精確地測(cè)量飛機(jī)的位置。它不需要機(jī)載接收機(jī)和顯示儀表，只需要通過(guò)話音電臺(tái)把地面領(lǐng)航員的引進(jìn)口令傳給駕駛員，駕駛員按口令操縱飛機(jī)引進(jìn)和著陸。這種特性使gca系統(tǒng)很好地滿足了戰(zhàn)時(shí)的需求。1943年第一種軍用型號(hào)設(shè)備an/mpn-1在美國(guó)進(jìn)行了試驗(yàn)，1945年空運(yùn)型的gca的軍用型號(hào)an/cpn-5研制成功，1946年前后出現(xiàn)了民用gca系統(tǒng)。雷

5、達(dá)著陸系統(tǒng)還用于艦載飛機(jī)安全降落在航空母艦甲板上。二戰(zhàn)后生產(chǎn)的an/spn-8和an/spn-12就是用話音向飛機(jī)發(fā)送航向駕駛信號(hào)的雷達(dá)跟蹤系統(tǒng)，它引導(dǎo)飛機(jī)到達(dá)距航空母艦一定距離后，改由自由著艦。3. 微波著陸系統(tǒng)隨著民用航空事業(yè)的飛速發(fā)展和空中交通量的劇增,儀表著陸系統(tǒng)逐漸暴露出了自身存在的一些缺點(diǎn)和局限性,世界各發(fā)達(dá)國(guó)家于20世紀(jì)6070年代先后研制出幾十種新型著陸系統(tǒng)。1978年，icao確認(rèn)了時(shí)間基準(zhǔn)波束掃描技術(shù)體制的微波著陸系統(tǒng)作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)著陸系統(tǒng)。微波著陸系統(tǒng)與儀表著陸系統(tǒng)都屬于“空中導(dǎo)出數(shù)據(jù)”系統(tǒng)，基本工作原理也是由機(jī)載設(shè)備接收來(lái)自地面設(shè)備發(fā)射的引導(dǎo)信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理獲得飛機(jī)相對(duì)于跑

6、道的位置信息（方位、仰角、距離等），飛行員根據(jù)飛機(jī)儀表的指示，自主地操縱飛機(jī)安全著陸。微波著陸系統(tǒng)由方位臺(tái)、仰角臺(tái)、精密測(cè)距器和機(jī)載接收機(jī)組成。方位臺(tái)和仰角臺(tái)向空中發(fā)射掃描信號(hào)，機(jī)載接收機(jī)收到“往” 、“返”兩次掃描信號(hào)后，通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)波束信號(hào)之間的時(shí)間間隔，得到飛機(jī)在空間的位置。相對(duì)于儀表著陸系統(tǒng)，微波著陸系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，比如系統(tǒng)精度高，能滿足全天候工作要求；允許飛機(jī)任意選擇機(jī)場(chǎng)航道，適用于作各種起落的各型飛機(jī)；系統(tǒng)容量大，能滿足空中交通量增加的要求；設(shè)備體積小，對(duì)場(chǎng)地要求低；系統(tǒng)抑制多徑干擾能力強(qiáng)等等。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后,世界各發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)相發(fā)展自己的微波著陸系統(tǒng),中國(guó)自1975年開(kāi)始研

7、究微波著陸系統(tǒng)，90年代中期中國(guó)生產(chǎn)出了第一套微波著陸系統(tǒng)。icao還制定了自1988年到1999年由ils向mls過(guò)渡的計(jì)劃,但時(shí)至今日,微波著陸系統(tǒng)的實(shí)際推廣使用還處于停滯狀態(tài)。究其原因,一方面,儀表著陸系統(tǒng)已遍布全球,盡管存在缺陷但仍能使用;另一方面,以gps為代表的衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的崛起和巨大成功,加上差分gps精密導(dǎo)航技術(shù)的迅猛發(fā)展,更是給微波著陸系統(tǒng)的過(guò)渡計(jì)劃以致命的打擊。再一個(gè)方面就是微波著陸系統(tǒng)設(shè)備昂貴，投資大，一些欠發(fā)達(dá)地區(qū)難以負(fù)擔(dān)這樣巨大的投資。1995年,美國(guó)聯(lián)邦航空局宣布停止發(fā)展 / 微波著陸系統(tǒng),使得今后在全球裝備微波著陸系統(tǒng)的前景更加渺茫。4. gps星基著陸系統(tǒng)在過(guò)去

8、的幾十年，全球軍民用機(jī)場(chǎng)和飛機(jī)普遍依靠?jī)x表著陸系統(tǒng)、微波著陸系統(tǒng)、gca等陸基著陸系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)近著陸。最近幾年，隨著gps的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，一些gps著陸系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。gps是美國(guó)國(guó)防部研制的新一代星基無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)，于1994年建成。由24顆衛(wèi)星組成的覆蓋全球98%的工作星座，構(gòu)成了高精度、全天候和全球性的無(wú)線電導(dǎo)航。gps衛(wèi)星定位的基本原理是延時(shí)測(cè)距，通過(guò)對(duì)4個(gè)已知位置上衛(wèi)星信號(hào)傳播延時(shí)的測(cè)量，確定衛(wèi)星至用戶的距離，再由4個(gè)測(cè)量到的距離解算出用戶的三維坐標(biāo)位置。gps的測(cè)速原理與定位原理大致相同，不過(guò)測(cè)量的是信號(hào)的多普勒頻移而不是距離。差分gps技術(shù)（dgps）是利用兩個(gè)gps接收機(jī)測(cè)量的位置信息（或距離信息）及其他導(dǎo)航信息的相關(guān)性能消除大部分gps衛(wèi)星鐘誤差、星歷誤差、選擇可用性誤差及大氣延遲誤差，大大提高導(dǎo)航定位精度。它可以滿足非精密引進(jìn)以及、類精密引進(jìn)著陸要求。是目前世界各國(guó)研究開(kāi)發(fā)和試驗(yàn)的最新的飛機(jī)著陸系統(tǒng)。目前，美國(guó)多家公司已經(jīng)進(jìn)行了dgps著陸系統(tǒng)的研究與生產(chǎn)，比如honeywell/pelorus公司生產(chǎn)的sls-1000 dgps著陸系統(tǒng)；iec公司生產(chǎn)的9001型和9002型兩種型號(hào)的dgps著陸系統(tǒng)。在亞非拉很多地區(qū)也都在積極研究dgps著陸系統(tǒng)的研究與試驗(yàn)工作。5. 結(jié)語(yǔ)：雖然美國(guó)等國(guó)家已經(jīng)放棄了對(duì)微波著陸系統(tǒng)的研究，全力發(fā)展gps進(jìn)場(chǎng)著陸系統(tǒng)，但一些歐洲國(guó)家并