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：飛機的著陸系統(tǒng)是整個飛行過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)展而來的，本文作了簡要介紹。關(guān)鍵詞；著陸系統(tǒng) 工作原理 發(fā)展史1903年，世界上第一架飛機問世。一戰(zhàn)爆發(fā)后，飛機開始被用作偵察、空戰(zhàn)、轟炸等。1919年，運輸機問世，隨著運輸機的出現(xiàn)，歐美各國開始有了航運，并漸漸有了定期航班。這時，如何保障飛機在夜間和低能見度情況下的飛行與著陸安全就變得越來越重要了?！帮w機著陸系統(tǒng)”開始在這樣的需求背景之下發(fā)展起來。1. 儀表著陸系統(tǒng)在出現(xiàn)無線電著陸儀表著陸系統(tǒng)前的很長一段時間內(nèi)，飛機駕駛員主要依靠目視飛行和引進著陸。1919年，美國國家標準局

2、試驗了歷史上第一個儀表著陸系統(tǒng)300khz無線電火花著陸場指向信標系統(tǒng)。此后，儀表著陸系統(tǒng)不斷發(fā)展，并且在1948年由國際民航組織（icao）在芝加哥會議上把儀表著陸系統(tǒng)確認為國際標準著陸系統(tǒng)，還規(guī)定了全世界通用的信號格式及飛行規(guī)則。到目前為止,儀表著陸系統(tǒng)仍然是國際上廣泛使用的著陸引導系統(tǒng)。儀表著陸系統(tǒng)是由地面設備和機載接收機兩部分組成。地面設備分為航向臺、下滑臺和指點標臺。機載接收機分為航向/下滑接收機和指點信標接收機。航向臺提供一個通過跑道中心線的鉛垂面，下滑臺提供一個與跑道平面成固定角度的相交傾斜面，指點信標臺提供距離檢查點，利用兩個平面相交的辦法便可得到所要求的下滑線。 飛機在進近過

3、程中，與正確的航向道和下滑道之間的偏差信號在駕駛員前儀表板上的十字指示器上顯示出來，供駕駛員校準飛機的飛行路線。在飛越指點信標臺上空時，向駕駛員發(fā)出特定的信號以識別當時的距離。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，也可以將這些信號送到飛機的自動駕駛儀中，以進行自動進近。 機載接收設備的任務是接收并處理地面信標臺的信號，根據(jù)所接受的航向信號、下滑信號及指點信標臺的信號給出引導指示，從而引導飛機沿固定的航向及下滑路徑安全地著陸。2. 雷達著陸系統(tǒng)二戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭的需要，美國在1941年開始研制軍用儀表著陸系統(tǒng)。先后出現(xiàn)了scs-51型空軍儀表引進系統(tǒng)和a-1軍用儀表引進系統(tǒng)。然而，

4、當時戰(zhàn)斗機和運輸機達到幾千架，使用儀表著陸系統(tǒng)要求在所有機場安裝地面設備和在每架飛機上安裝接收機，并且訓練飛行員學會使用，代價巨大。于是，雷達著陸系統(tǒng)應運而生，雷達著陸系統(tǒng)的正式名稱為地面控制引進（gca）系統(tǒng)。gca 系統(tǒng)實際就是一部地面精密引導雷達,可以很精確地測量飛機的位置。它不需要機載接收機和顯示儀表，只需要通過話音電臺把地面領(lǐng)航員的引進口令傳給駕駛員，駕駛員按口令操縱飛機引進和著陸。這種特性使gca系統(tǒng)很好地滿足了戰(zhàn)時的需求。1943年第一種軍用型號設備an/mpn-1在美國進行了試驗，1945年空運型的gca的軍用型號an/cpn-5研制成功，1946年前后出現(xiàn)了民用gca系統(tǒng)。雷

5、達著陸系統(tǒng)還用于艦載飛機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就是用話音向飛機發(fā)送航向駕駛信號的雷達跟蹤系統(tǒng)，它引導飛機到達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和局限性,世界各發(fā)達國家于20世紀6070年代先后研制出幾十種新型著陸系統(tǒng)。1978年，icao確認了時間基準波束掃描技術(shù)體制的微波著陸系統(tǒng)作為國際標準著陸系統(tǒng)。微波著陸系統(tǒng)與儀表著陸系統(tǒng)都屬于“空中導出數(shù)據(jù)”系統(tǒng)，基本工作原理也是由機載設備接收來自地面設備發(fā)射的引導信號，經(jīng)過處理獲得飛機相對于跑

6、道的位置信息（方位、仰角、距離等），飛行員根據(jù)飛機儀表的指示，自主地操縱飛機安全著陸。微波著陸系統(tǒng)由方位臺、仰角臺、精密測距器和機載接收機組成。方位臺和仰角臺向空中發(fā)射掃描信號，機載接收機收到“往” 、“返”兩次掃描信號后，通過測量兩個波束信號之間的時間間隔，得到飛機在空間的位置。相對于儀表著陸系統(tǒng)，微波著陸系統(tǒng)有很多優(yōu)點，比如系統(tǒng)精度高，能滿足全天候工作要求；允許飛機任意選擇機場航道，適用于作各種起落的各型飛機；系統(tǒng)容量大，能滿足空中交通量增加的要求；設備體積小，對場地要求低；系統(tǒng)抑制多徑干擾能力強等等。進入20世紀80年代后,世界各發(fā)達國家競相發(fā)展自己的微波著陸系統(tǒng),中國自1975年開始研

7、究微波著陸系統(tǒng)，90年代中期中國生產(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過渡的計劃,但時至今日,微波著陸系統(tǒng)的實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)星導航技術(shù)的崛起和巨大成功,加上差分gps精密導航技術(shù)的迅猛發(fā)展,更是給微波著陸系統(tǒng)的過渡計劃以致命的打擊。再一個方面就是微波著陸系統(tǒng)設備昂貴，投資大，一些欠發(fā)達地區(qū)難以負擔這樣巨大的投資。1995年,美國聯(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)在過去

8、的幾十年，全球軍民用機場和飛機普遍依靠儀表著陸系統(tǒng)、微波著陸系統(tǒng)、gca等陸基著陸系統(tǒng)進行進近著陸。最近幾年，隨著gps的開發(fā)應用，一些gps著陸系統(tǒng)應運而生。gps是美國國防部研制的新一代星基無線電導航系統(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線電導航。gps衛(wèi)星定位的基本原理是延時測距，通過對4個已知位置上衛(wèi)星信號傳播延時的測量，確定衛(wèi)星至用戶的距離，再由4個測量到的距離解算出用戶的三維坐標位置。gps的測速原理與定位原理大致相同，不過測量的是信號的多普勒頻移而不是距離。差分gps技術(shù)（dgps）是利用兩個gps接收機測量的位置信息（或距離信息）及其他導航信息的相關(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，大大提高導航定位精度。它可以滿足非精密引進以及、類精密引進著陸要求。是目前世界各國研究開發(fā)和試驗的最新的飛機著陸系統(tǒng)。目前，美國多家公司已經(jīng)進行了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)的研究與試驗工作。5. 結(jié)語：雖然美國等國家已經(jīng)放棄了對微波著陸系統(tǒng)的研究，全力發(fā)展gps進場著陸系統(tǒng)，但一些歐洲國家并