ILS工作原理

三、ILS工作原理

图4-61 姿态指引仪

1.LOC工作原理

机载接收机收到航向信标发射的信号时,经过处理输出飞机相对于航向道的偏离信号,然后送入姿态指引仪上显示。若飞机在航向道上,偏离指示为0;航向道指针在飞机左边,表明跑道在飞机左边,提示飞机向左转弯(图4-62);同理,航向道指针在飞机右边,提示飞机向右转弯,才能对准跑道线。

图4-62 航向道偏离指示

地面航向台沿跑道中心线两侧发射两束水平交叉的辐射波瓣,跑道左边的甚高频载波辐射波瓣被90 Hz低频信号调幅,跑道右边则被150 Hz低频信号调幅。当飞机刚好在航向面上时,90 Hz已调幅信号等于150 Hz已调幅信号;如果飞机偏离到航向面的左边,90 Hz调制信号大于150 Hz调制信号;反之,如果飞机在航向面的右边,90 Hz调制信号小于150 Hz调制信号。

上述功能是由机载设备完成的,即接收并处理航向信标台发射的调制信号,具体过程是放大、检波和幅度比较(图4-63)。

图4-63 机载航向信标接收机结构组成

2.G/S工作原理

下滑信标天线安装在跑道入口的一侧,天线通常安装在一个垂直杆上,天线发射的功率小,引导距离在10 n mile内。天线在顺着着陆方向上发射两个与跑道平面成一定仰角并有部分重叠的相同形状且同频率的波束。其中,上波束用90 Hz调幅,下波束用150 Hz调幅,调幅度也一样,这样就形成了飞机偏离下滑面的垂直引导信号。其等效辐射场如 图4-64所示。

图4-64 下滑信标天线辐射场和偏离指示

机载下滑接收机收到下滑信标台的发射信号,经过处理后,恢复出90 Hz和150 Hz 信号。如果90 Hz和150 Hz信号相等,则飞机刚好在下滑面上;如果90 Hz幅度大于 150 Hz信号,表明下滑面在飞机下面,偏离指针向下指;反之,如果90 Hz幅度小于 150 Hz信号,表明下滑面在飞机上面,偏离指针向上指。

3.MB工作原理

航道指点信标台架设在进近方向的跑道中心线的延长线上,大、中型机场要设置3个指点信标台。信标台的位置分布如图4-65所示。信标台会垂直向上发射扇形波束,频率均为75 MHz,而调制频率和台识别码各不相同。其中,远指点信标台用400 Hz信号进行调幅,识别码为2划/秒(蓝色灯);中指点信标台用1 300 Hz信号调幅,识别码为点-划/秒(琥珀色灯);近指点信标台用3 000 Hz信号调幅,识别码为6点/秒(白色灯)。指点信标台发射功率从几W到100 W不等(图4-66)。

图4-65 航道指点信标

图4-66 指点信标接收机结构组成

当飞机飞越指点信标上空时,机载信标接收机会收到信号,并发出响应的音响和灯光信号,向飞机提供地标位置信息。

【任务实施】

(1)在航图上,查找将要降落机场跑道的ILS频率,然后将机载NAV1接收机的频率调至和ILS频率一样(图4-67)。

(2)以和跑道方向±30°航向飞向跑道延长线10 n mile处的点。

图4-67 ILS频率

(3)当无人机收到ILS系统的LOC信号时,地面站仪表白色竖直指针会显示无人机偏离航向面的情况。指针偏向左侧,表示跑道中心线投射的平面在飞机左侧,指针偏向右侧(图4-68),表示跑道中心线投射的平面在飞机右侧。

图4-68 LOC指示

当无人机收到ILS系统的G/S信号时,白色水平指针表示无人机相对下滑道中心的偏离程度。指针向上偏离,表示当前下滑面在飞机上方;指针向下偏离(图4-69),表示当前下滑面在飞机下方。

图4-69 G/S指示

(4)根据仪表指示就可以遥控无人机或者由飞控控制舵面进近着陆。

【拓展阅读】

韩亚航空214号班机空难

1.空难过程

2013年7月6日,韩亚航空波音777-200ER214号班机由韩国仁川国际机场起飞,前往美国旧金山,机上共载有291名乘客和16名机组人员,客机在美国旧金山国际机场降落时发生坠毁,事故共造成3人死亡,181人受伤。

韩亚航空214号班机为波音777-28ER,注册号为HL7742,事故发生时有7年机龄。飞机由机长李郑闵和副机长李江鞠执飞,其中机长有超过12 000 h的飞行经验,驾驶波音777飞机的经验为3 220 h;副机长拥有近10 000 h的飞行经验,驾驶777的经验为43 h。

旧金山当地时间2013年7月6日11时26分,飞机在旧金山国际机场28L跑道即将着陆时坠毁,飞机撞到机场旁边的海堤,导致发动机和机尾脱落,机尾撞上了跑道尽头附近的防波堤,部分残骸散落在跑道上;机身滑行从左侧冲出跑道,最后停在离海堤610 m的地方,且不久后机身前部烧出大洞。飞机着陆瞬间就出现了火球,几分钟后发生爆炸,浓烟从机身冒出。机身冲出跑道停下来后的90 s过后,机组人员才打开紧急逃生滑梯疏散乘客。虽然受到强烈撞击,但许多乘客还可以自行离开飞机。

2.事故发生原因

美国国家运输安全委员会(NTSB)在2013年12月的调查报告中指出,3名飞行员没有注意到航速过低,从而导致飞机下降得太快,在最后时刻飞行员试图加速提升飞机高度,但为时已晚。

事后,经NTSB分析,是飞行员驾驶飞机着陆时,以为飞机的速度由自动油门控制,然而作为自动驾驶系统组成部分的自动油门是关闭的,而飞行员并没有意识到自动驾驶系统被关闭。另外,当时飞机正按标准程序降落,降落时天气晴朗,由于机场正进行维修,仪表着陆系统(ILS)中的下滑道被关闭,从而影响飞行员无法按照他们最熟悉的程序进行操作。

【巩固提高】

1.简述ILS是如何引导飞机进近的。

2.简述ILS 3个分系统的功用。

3.简述LOC的工作原理。

4.简述G/S的工作原理。

5.从拓展阅读里的空难事件中,你获得了哪些警示?