自古以来,人们都在经意或不经意间使用导航来完成相应的行为。随着科技的不断发展,在飞机,舰船,导弹和宇宙飞行器等航行体上,导航系统已经成为一种极为重要的设备,在众多的导航方式中,无线电导航无疑已经成为应用非常广泛的技术手段。
我们用一句话来了解对导航的定义:导航是引导航空器从一个已知位置到另一个已知位置进行航行的技术,使用的方法包括定出航空器相对希望航线的真实位置。该定义告诉我们,一是导航的基本任务是实时定位;二是起飞点和目的点的坐标必须精确已知,三是导航一定是有目的的飞行,对无目的的飞行实施导航则毫无意义。
而无线电导航则是采用无线电技术引导飞机从起飞机场飞往目的机场的一种技术和手段。
一般而言,导航需要解决三个问题:确定飞机的位置,飞机的航向及飞行(或待飞)的时间,而这些参数的获取都可以通过测向(飞行角度)和测距(或距离差)来实现。理解了这一点,我们就不难理解为什么无线电导航系统要么是测向系统,要么是测距系统或者两者结合在一起的系统。
从飞机的飞行过程,我们可以简要的把航空无线电导航的任务概括为下面四个方面:
1. 引导飞机飞离航线起点,进入并沿预定航线航行
2. 引导飞机在各种气象条件下安全着陆
3. 为飞机准确,安全完成飞行任务提供所需的其他导引及情报资讯服务
4. 确定飞机当前所处的位置及其航行参数(包括航向,飞行时间或待飞时间,速度,加速度和姿态等)
今日导航术语
研究一个领域,我们首先要熟悉这个领域沟通的基本术语和引申的含义,我会在每一篇文章中穿插一些重要术语,帮助大家熟悉无线电导航的基本架构。
首先来学习几个术语:
1. 导航台,又称为无线电导航信标,有点类似古代烽火台的作用,它是具有确定位置,辐射与导航参数有关的信号且信号具有规定格式的发射,接收与处理系统。绝大部分无线电导航台只辐射信号,如无方向信标(NDB),甚高频全向信标(VOR),塔康(TACAN)信标的测向部分,仪表着陆系统(ILS)信标;全球定位系统(GPS)的星载信标等。
2. 航路点,从起飞机场到目的地机场之间的航线上在地面上设置的若干用于联络飞机监控,改变飞机航向,高度速度等的地理位置点,这线点上我们可以设置若干导航台用作航路点。
3. 航线,航迹和航路,我们知道,飞机从地球表面一点到另一点的预定飞行线路称为航线,那么飞机的重心(取飞机体的一个点代表飞机)实际飞行轨迹在地面的投影我们称为航迹,航线与航迹的区别是前者是计划飞行设计的路线在地面的投影,后者是实际飞行得到的路线的投影。无线电导航的目的就是是航迹始终保持在航线上,以达到准确飞行的目的。
4. 进近与着陆,我们知道,飞机飞行过程中最让人担心的阶段其实是着陆阶段,我们有的飞机模型爱好者在玩遥控固定翼飞机的时候,相信大家会有深刻的体会,起飞好办,空中滑行也简单,但要让飞机稳稳的对着跑道着陆可不是想象中的那么简单,所以为了飞机的安全着陆,人们想了很多的方法,在真实的飞机着陆场景中,人们详细的把这个阶段分解为飞机的进近(飞机从指定的起始点开始,下降并对准跑道准备着陆的飞行过程),着陆(飞机进近的最后阶段),整个进近和着陆过程又分为仪表进近和目视进近。而仪表进近顾名思义就是采用无线电仪表细分并阶段控制整个进近过程(进场航段,起始进近阶段,中间进近阶段,最后进近阶段,复飞航段),保证飞机整个着陆过程有序可控,如下图所示:

在着陆阶段,国际上使用了一种称为仪表着陆系统(ILS)的近程导航系统,是目前民用航空主要的陆基导航系统。
因此,仪表进近指的就是飞行员在仪表着陆系统或VOR 等其他地面导航设备的辅助下,根据仪表指示操纵飞机进近的过程。
仪表进近飞行程序是从规定的进场航路或起始进近定位点开始,到能够完成目视着陆的一点为止,如果飞机不能完成着陆而中断进近,则应等待或航路飞行的一个位置,即仪表进近程序包括进场程序、进近程序和复飞程序。
仪表进近分为精密进近和非精密进近两大类。精密进近,在最后进近航段,可以为航空器提供航向道和下滑道引导的仪表进近。比如ILS。
非精密进近,在最后进近航段,只能为航空器提供航迹引导而不能提供下滑引导的仪表进近。比如VOR或NDB。
一次仪表进近程序包含:进场航段、中间进近航段、最后进近航段和复飞航段,如上图所示。
5. 终端区导航,终端区(飞机着陆的最后进场与进近)导航系统包括进场系统和进近着陆系统,其中进场系统为进场航段和起始进近航段提供导航服务,而进近着陆系统为中间进近航段和最后进近航段服务。民用航空的主要进场系统为VOR,DME,NDB,终端区功率较低,一般为50W,民用航空常用的进近着陆系统目前普遍采用ILS引导飞机进近着陆,传统的ILS 包括下滑信标(GS),航向信标(LOC)和指点信标(MB)三个分系统,而指点标又包括外指点(OM),中指点(MM)和内指点标(IM),如图所示这些信标在跑道上的布置和作用。

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