航空電子系統(tǒng)電子教案1(無(wú)線(xiàn)電部分)

1、2022-4-1812022-4-182無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)（基本內(nèi)容）無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)（基本內(nèi)容）l無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航基礎(chǔ)lVHF 甚高頻導(dǎo)航系統(tǒng)lDME 測(cè)距機(jī)lLRRA 無(wú)線(xiàn)電高度表lWXR 氣象雷達(dá)lGPWS 近地警告系統(tǒng)lTCAS 防撞系統(tǒng)2022-4-1831、 導(dǎo)航基本概念2、 導(dǎo)航參量3、 導(dǎo)航定位方法4、 無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)分類(lèi)2022-4-1842022-4-185（2）導(dǎo)航的基本課題導(dǎo)航的基本課題 l如何確定他的位置；l如何確定他從一個(gè)位置向另一個(gè)位置前進(jìn)的方向；l如何確定距離（或速度、時(shí)間）。 總之，由于導(dǎo)航的目的和對(duì)象的不同，要求解決的問(wèn)題也會(huì)有所區(qū)別。但從根本上說(shuō)，導(dǎo)航就是為了給領(lǐng)航員

2、提供航行中的位置、方向、距離和速度這些導(dǎo)航參量。因此，導(dǎo)航的研究，就是要弄清楚這些導(dǎo)航參量如何地進(jìn)行測(cè)量和如何地運(yùn)用；而導(dǎo)航的實(shí)踐，就是運(yùn)用所得到的結(jié)果來(lái)保證運(yùn)動(dòng)體安全面有效地航行。 2022-4-186 導(dǎo)航系統(tǒng)的功用就是導(dǎo)航系統(tǒng)的功用就是獲取一個(gè)或多個(gè)各導(dǎo)獲取一個(gè)或多個(gè)各導(dǎo)航參量航參量（1）航向（）航向（HDGHDG）由飛機(jī)所由飛機(jī)所在位置在位置 的磁北方向順時(shí)針測(cè)量的磁北方向順時(shí)針測(cè)量到航向線(xiàn)的角度在水平面的投到航向線(xiàn)的角度在水平面的投影。以磁北影。以磁北 為基準(zhǔn)的航向稱(chēng)為為基準(zhǔn)的航向稱(chēng)為磁航向磁航向；以真；以真 北為基準(zhǔn)的航向北為基準(zhǔn)的航向稱(chēng)為稱(chēng)為真航向真航向。2022-4-187（2

3、）方位角 是以磁北或磁北或真北真北為基準(zhǔn)，順時(shí)針量到水平面上某方向線(xiàn)的角度。l飛機(jī)方位角l電臺(tái)方位角（VOR方位角） 2022-4-188飛機(jī)方位角 VOR方位角 相對(duì)方位角 飛機(jī)航向角角度之間的關(guān)系： VOR方位角=飛機(jī)方位角+180O =相對(duì)方位角+飛機(jī)航向角2022-4-189 必須利用平面中的兩條或兩條以上的位置線(xiàn)相交，才能確定飛機(jī)的具體位置點(diǎn)。l-定位系統(tǒng) VOR+DMEl-定位系統(tǒng) VOR+VORl-定位系統(tǒng)l-定位系統(tǒng)2022-4-1810（1）定位：DME VOR（2）測(cè)高：LRRA（3）著陸引導(dǎo)：ILS（4）環(huán)境檢測(cè)：WXR TCAS GPWS2022-4-1811l VHF

4、 NAV 系統(tǒng)的基本原理lVHF NAV 概述l系統(tǒng)部件組成及功能2022-4-18122022-4-18131、系統(tǒng)功能 VHF NAV 系統(tǒng)包括：VOR、ILS兩部分，用于飛機(jī)在航路上飛行、著陸近進(jìn)時(shí)提供飛機(jī)的位置數(shù)據(jù)。 VHF NAV接收機(jī)向FMC提供方位、航向線(xiàn)與預(yù)選值的偏離信息。 FMC用VOR導(dǎo)航接收機(jī)和DME測(cè)距機(jī)測(cè)量地面導(dǎo)航臺(tái)地理位置的方位、距離信號(hào)與慣性基準(zhǔn)系統(tǒng)來(lái)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合運(yùn)算，得出精確的飛機(jī)導(dǎo)航數(shù)據(jù)。 VHF全向信標(biāo)（VOR）系統(tǒng)是一種精確的航路導(dǎo)航系統(tǒng)，在VOR工作方式時(shí)，系統(tǒng)提供飛機(jī)相對(duì)于VOR臺(tái)的方位角和航道偏離信號(hào)。 VOR地面臺(tái)發(fā)射可提供從000度到359

5、度范圍的無(wú)線(xiàn)電信號(hào)。VOR地面臺(tái)一般將000度基準(zhǔn)設(shè)定到磁北方向。2022-4-1814儀表著陸系統(tǒng)（ILS）是一種引導(dǎo)飛機(jī)進(jìn)近著陸的設(shè)備。提供用于進(jìn)近過(guò)程中將飛機(jī)引導(dǎo)到跑道所必須的航向和垂直位置數(shù)據(jù)。系統(tǒng)使用來(lái)自下滑道地面臺(tái)和航向道地面臺(tái)的信號(hào)。 下滑信標(biāo)發(fā)射信號(hào)為飛機(jī)提供接地點(diǎn)在跑道上的下降通路。（垂直引導(dǎo)） 航向信標(biāo)發(fā)射信號(hào)為飛機(jī)提供到跑道中心線(xiàn)的航向指示。 （橫向引導(dǎo)） 指點(diǎn)信標(biāo)提供距離引導(dǎo) 2022-4-18152、系統(tǒng)工作頻率 VHF頻段VOR :108.00117.95MHz 頻率間隔50KHz,其中108112MHz為VOR和LOC共用小數(shù)點(diǎn)后第一位為奇數(shù)的用于LOC;小數(shù)點(diǎn)后

6、第一位為偶數(shù)的用于VORILS ： G/S UHF頻段 329.3335MHz 間隔150KHz LOC 108.00111.90MHz 頻率間隔50KHz 小數(shù)點(diǎn)后第一位為奇數(shù)的用于LOCl用于航路導(dǎo)航的VOR導(dǎo)航臺(tái) 112.00117.95MHz 頻率間隔50KHz用于進(jìn)近著陸的VOR導(dǎo)航臺(tái) 108.00111.95MHz 頻率間隔50KHz 小數(shù)點(diǎn)后第一位為偶數(shù)的用于VOR2022-4-1816一、VOR全向信標(biāo)的基本工作原理2022-4-1817l VOR系統(tǒng)在航空導(dǎo)航中的基本功能有兩個(gè)方面。 1、定位利用VOR設(shè)備定位有兩種方法 （1）測(cè)角定位。 （2）測(cè)角- 測(cè)距定位。 2、 沿選

7、定的航路導(dǎo)航 飛機(jī)沿著預(yù)選航道可以飛向（To）或飛離（From）VOR臺(tái)，并通過(guò)航道偏離指示器指出飛機(jī)偏離預(yù)選航道的方向（左邊或右邊）和角度，以引導(dǎo)飛機(jī)沿預(yù)選航道飛往目的地。l在一條“空中航路”上，根據(jù)航路的長(zhǎng)短，可以設(shè)置多個(gè)VOR臺(tái)。VOR臺(tái)在航路上的安裝地點(diǎn)叫航路點(diǎn)（wayPoints）。飛機(jī)從一個(gè)航路點(diǎn)到另一個(gè)航路點(diǎn)按選定的航道飛行。假定飛機(jī)從起飛機(jī)場(chǎng)A選定225方位線(xiàn)飛向VOR臺(tái)-l，在飛越VOR臺(tái)-1上空后，再選90方位線(xiàn)飛離VOR臺(tái)-1；在距離（頻率）轉(zhuǎn)換點(diǎn)B，再接270方位線(xiàn)飛向VOR臺(tái)-2，接著按45方位線(xiàn)飛離VOR臺(tái)-2，。這樣，一段接一段地飛行，直到目的地機(jī)場(chǎng)C。 2022

8、-4-1818 VOR全向信標(biāo)的基本工作原理全向信標(biāo)的基本工作原理l我們可以把我們可以把VOR地面臺(tái)想象為這樣的地面臺(tái)想象為這樣的一個(gè)燈塔；它向四周放射全方位光線(xiàn)的一個(gè)燈塔；它向四周放射全方位光線(xiàn)的同時(shí)同時(shí), 還發(fā)射一個(gè)自磁北方向開(kāi)始順時(shí)還發(fā)射一個(gè)自磁北方向開(kāi)始順時(shí)針周期旋轉(zhuǎn)的光束，如果一個(gè)遠(yuǎn)距觀察針周期旋轉(zhuǎn)的光束，如果一個(gè)遠(yuǎn)距觀察者記錄了從開(kāi)始看到全方位光線(xiàn)到看到者記錄了從開(kāi)始看到全方位光線(xiàn)到看到旋轉(zhuǎn)光束之間的時(shí)間間隔，并已知光束旋轉(zhuǎn)光束之間的時(shí)間間隔，并已知光束旋轉(zhuǎn)速度，就可以計(jì)算出觀察者磁方位旋轉(zhuǎn)速度，就可以計(jì)算出觀察者磁方位角。角。l實(shí)際上，實(shí)際上，VORVOR臺(tái)發(fā)射被兩個(gè)低頻信號(hào)調(diào)臺(tái)

9、發(fā)射被兩個(gè)低頻信號(hào)調(diào)制的射頻信號(hào)。這兩個(gè)低頻信號(hào)，一個(gè)制的射頻信號(hào)。這兩個(gè)低頻信號(hào)，一個(gè)叫基準(zhǔn)相位信號(hào)，另一個(gè)叫可變相位信叫基準(zhǔn)相位信號(hào)，另一個(gè)叫可變相位信號(hào)?；鶞?zhǔn)相位信號(hào)相當(dāng)于全方位光線(xiàn)，號(hào)?；鶞?zhǔn)相位信號(hào)相當(dāng)于全方位光線(xiàn)，其相位在其相位在VORVOR臺(tái)周?chē)母鱾€(gè)方位上相同；臺(tái)周?chē)母鱾€(gè)方位上相同；可變相位信號(hào)相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)光束，其相位可變相位信號(hào)相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)光束，其相位隨隨VORVOR臺(tái)的徑向方位而變。飛機(jī)磁方位臺(tái)的徑向方位而變。飛機(jī)磁方位（相當(dāng)于觀察者磁方位）決定于基準(zhǔn)和（相當(dāng)于觀察者磁方位）決定于基準(zhǔn)和可變相位信號(hào)之間的相位差（相當(dāng)于看可變相位信號(hào)之間的相位差（相當(dāng)于看到全方位光線(xiàn)和光束之間的

10、時(shí)間差）。到全方位光線(xiàn)和光束之間的時(shí)間差）。 l機(jī)載設(shè)備接收機(jī)載設(shè)備接收VORVOR臺(tái)的發(fā)射信號(hào)，并測(cè)臺(tái)的發(fā)射信號(hào)，并測(cè)量出這兩個(gè)信號(hào)的相位差，就可得到飛量出這兩個(gè)信號(hào)的相位差，就可得到飛機(jī)磁方位角，再加機(jī)磁方位角，再加180180就是就是VORVOR方位。方位。 2022-4-1819 VOR機(jī)載設(shè)備的基本工作原理是測(cè)量地面臺(tái)發(fā)射的基準(zhǔn)相位30Hz和可變相位30Hz 的相位差，兩個(gè)30Hz信號(hào)的相位差正比于VOR臺(tái)的徑向方位（以磁北為基準(zhǔn)零度）。為了在接收機(jī)中能夠分開(kāi)兩個(gè)30Hz信號(hào)，VOR臺(tái)發(fā)射信號(hào)采用兩種不同的調(diào)制方式。 可變相位信號(hào)：用30Hz對(duì)載波調(diào)幅，相位隨VOR臺(tái)的徑向方位而變化

11、。 基準(zhǔn)相位信號(hào)：先用30Hz對(duì)9960Hz副載波調(diào)頻，然后調(diào)頻副載波再對(duì)載波調(diào)幅。而30Hz調(diào)頻信號(hào)的相位在 VOR臺(tái)周?chē)?360方位上是相同的。 2022-4-1820二、儀表著陸系統(tǒng)的工作原理l儀表著陸系統(tǒng)的工作概況與系統(tǒng)組成 儀表著陸系統(tǒng)（ILS），早在1949年就被國(guó)際民航組織定為飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)近進(jìn)和著陸設(shè)備。它能在氣象條件惡劣和能見(jiàn)度差的條件下給駕駛員提供引導(dǎo)信息，保證飛機(jī)安全進(jìn)近和著陸。為了著陸飛機(jī)的安全，在目視著陸飛行條例（VFR）中規(guī)定，目視著陸的水平能見(jiàn)度必須大于4.8km，云底高不小于300m。在很大一部分機(jī)場(chǎng)的氣象條件不能滿(mǎn)足這一要求，這時(shí)著陸的飛機(jī)必須依靠ILS提供的引導(dǎo)進(jìn)

12、行著陸。 ILS提供的引導(dǎo)信號(hào)，由駕駛艙指示儀表顯示。駕駛員根據(jù)儀表的指示操縱飛機(jī)或使用自動(dòng)駕駛儀“跟蹤”儀表的指示，使飛機(jī)沿著跑道中心線(xiàn)的垂直面和規(guī)定的下滑角，從450m的高空引導(dǎo)到跑道入口的水平面以上的一定高度上，然后再由駕駛員看著跑道操縱飛機(jī)目視著陸。2022-4-1821n著陸標(biāo)準(zhǔn)等級(jí) 國(guó)際民航組織根據(jù)在不同氣象條件下的著陸能力，規(guī)定了三類(lèi)著陸標(biāo)準(zhǔn)，使用跑道視距（RVR）和決斷高度（DH）兩個(gè)量來(lái)表示。 決斷高度（DH）是指駕駛員對(duì)飛機(jī)著陸或復(fù)飛作出判斷的最低高度。在決斷高度上，駕駛員必須看見(jiàn)跑道才能著陸，否則應(yīng)放棄著陸，進(jìn)行復(fù)飛。決斷高度在中指點(diǎn)信標(biāo)（I類(lèi)著陸）或內(nèi)指點(diǎn)信標(biāo)（11類(lèi)著

13、陸）上空，由低高度無(wú)線(xiàn)電高度表測(cè)量。2022-4-1822lILS系統(tǒng)包括三個(gè)分系統(tǒng)：提供橫向引導(dǎo)的航向信標(biāo)（localizer）、提供垂直引導(dǎo)的下滑信標(biāo)（glidealope）和提供距離的指點(diǎn)信標(biāo)（marker beacon）。每一個(gè)分系統(tǒng)又由地面發(fā)射設(shè)備和機(jī)載設(shè)備所組成。內(nèi)指點(diǎn)信標(biāo)僅在類(lèi)著陸標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)場(chǎng)安裝。l 航向信標(biāo)天線(xiàn)產(chǎn)生的輻射場(chǎng)，在通過(guò)跑道中心延長(zhǎng)線(xiàn)的垂直平面內(nèi)，形成航向面或叫航向道，用來(lái)提供飛機(jī)偏離航向道的橫向引導(dǎo)信號(hào) ，下滑信標(biāo)臺(tái)天線(xiàn)產(chǎn)生的輻射場(chǎng)形成下滑面，下滑面和跑道水平面的夾角，根據(jù)機(jī)場(chǎng)的凈空條件，可在2一4之間選擇。 2022-4-1823（一）、LOC系統(tǒng)的基本工作原理V

14、HF振蕩器產(chǎn)生108.10-111.95MHz頻段中的任意一個(gè)航向信標(biāo)頻率，分別加到兩個(gè)調(diào)制器。一個(gè)載波用90Hz調(diào)幅，另一個(gè)用150Hz調(diào)幅。兩個(gè)通道的調(diào)幅度相同（20士1%）。調(diào)制后的信號(hào)通過(guò)兩個(gè)水平極化的天線(xiàn)陣發(fā)射，在空間產(chǎn)生兩個(gè)朝著著陸方向、有一邊相重疊的相同形狀的定向波束，左波束用90Hz正弦波調(diào)幅，右波束用150Hz正弦波調(diào)幅。兩個(gè)波束組合的航道寬度約為4， 在兩個(gè)波束相重疊的中心線(xiàn)部分，90Hz和150Hz調(diào)制信號(hào)的幅度相等，形成航向面定義為航向道，并調(diào)整它與跑道中心線(xiàn)相重合。 當(dāng)飛機(jī)在航向道上時(shí)，90Hz調(diào)制信號(hào)等于150Hz調(diào)制信號(hào)。若飛機(jī)偏離到航向道的左邊，90Hz調(diào)制信號(hào)

15、大于150Hz調(diào)制信號(hào)，反之，150Hz調(diào)制信號(hào)大于90Hz調(diào)制信號(hào)。 2022-4-1824 機(jī)載設(shè)備的功能就是接收和處理航向信標(biāo)臺(tái)的發(fā)射信號(hào)，即放大，檢波和比較兩個(gè)調(diào)制信號(hào)的幅度，由“中心零位指示器”顯示飛機(jī)偏離航向道的方向（左邊或右邊）和大?。ǘ龋?。如飛機(jī)在航向道上，90Hz信號(hào)等于150Hz信號(hào)，指示器指零；飛機(jī)偏離到航向道的左邊，90Hz信號(hào)大于150Hz信號(hào)，指示器向右指；反之，向左指。 2022-4-1825（二）、G/S系統(tǒng)工作原理 下滑信標(biāo)和航向信標(biāo)工作原理基本類(lèi)似，特別是機(jī)載設(shè)備。兩者主要不同之處是下滑信標(biāo)工作頻定在UHF波段（329.15335.00MHz）。 下滑信標(biāo)天

16、線(xiàn)在順著著陸方向上發(fā)射兩個(gè)與跑道平面成一個(gè)定仰角（叫飛機(jī)下滑角），并有一邊相重疊的相同形狀的波束。兩個(gè)波束中心的最大值以相同量向上或向下偏離下滑道，兩個(gè)波束信號(hào)以相同的頻率發(fā)射。但上波束用90Hz調(diào)幅，下波束用150Hz調(diào)幅。 2022-4-1826 1、 系統(tǒng)部件組成(主要)lVHF NAV 控制板 P8l航道選擇部分 P7l天線(xiàn):VOR/LOC、LOC/GSl顯示組件 : EADI、EHSI、RDDMI(P1P3)lVHF NAV 接收處理組件:VOR、ILS(電子艙) 2022-4-1827lP1機(jī)長(zhǎng)儀表板lP2中央儀表板lP5前頂板lP5后頂板lP7遮光板lP3副駕駛儀表板lP9前電子

17、面板l控制臺(tái)lP8后電子面板。 2022-4-18282、部件功用（VOR部件關(guān)系圖）2022-4-1829（1）VHF NAV控制板（VOR DME ILS)用于對(duì)VOR/ILS、DME系統(tǒng)的自動(dòng)或人工頻率選擇TEST用于系統(tǒng)的自測(cè)試(兩個(gè)三位置開(kāi)關(guān))2022-4-1830（2）VHF NAV 接收處理組件l方位信號(hào)，驅(qū)動(dòng)無(wú)線(xiàn)電磁指示器（RMI）的指針；l航道偏離信號(hào)，驅(qū)動(dòng)水平姿態(tài)指示器（HSI）的航道偏離桿；l向背臺(tái)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)HSI的向背指示器；l旗警告信號(hào)，驅(qū)動(dòng)HSI上的警告旗。2022-4-1831v51RV-4BVOR/ILS (參看圖2-51)接收：通過(guò)天線(xiàn)接收來(lái)自地面 VHF 、

18、UHF信號(hào)輸出：VOR方位角、VOR偏離、LOC偏離、G/S偏離、音頻等信號(hào) ； 向顯示器提供警告旗信號(hào).前面板測(cè)試開(kāi)關(guān)：用于進(jìn)行接收機(jī)的自測(cè)試。vVOR-900 （全數(shù)字式組件）VOR/MB (參看圖2-51)接收：通過(guò)天線(xiàn)接收來(lái)自地面 VHF 、UHF信號(hào)輸出： VOR方位角、VOR偏離、音頻等信號(hào) ;向顯示器提供警告旗信號(hào).前面板上裝有三個(gè)狀態(tài)指示器、測(cè)試按鈕；LRU STATUS PASS(GREEN):組件工作正常LRU STATUS FAIL(RED):組件故障CONTROL INPUT FAIL(RED):輸入控制數(shù)據(jù)字失效2022-4-1832（3）顯示部分lVOR方位指示器(RDDMI) 顯示相對(duì)于飛機(jī)磁航向的VOR或ADF臺(tái)站方位數(shù)據(jù)。 當(dāng)VORADF選擇器在VOR位時(shí)，故障指示旗顯示來(lái)自VORMB接收機(jī)的數(shù)據(jù)無(wú)效 羅牌由磁航向信號(hào)驅(qū)動(dòng)，固定標(biāo)線(xiàn)（相當(dāng)于機(jī)頭方向）對(duì)應(yīng)的羅牌刻度指示飛機(jī)的磁航向：指針由VOR方位和磁航向的差角信號(hào)驅(qū)動(dòng)，固定標(biāo)線(xiàn)和指針之間的順時(shí)針夾角為相對(duì)方位角；指針對(duì)應(yīng)羅牌上的刻度指示為VOR