仪表着陆系统

ILS系统设施的性能类别能达到的运用目标如下： I类设施的运用性能：在跑道视距不小于800m的条件下，以高的进 场成功概率，能将飞机引导至60m的决断高度。 II类设施的运用性能：在跑道视距不小于400m的条件下，以高的进 场成功概率，能将飞机引导至30m的决断高度。 Ⅲa类设施的运用性能：没有决断高度限制，在跑道视距不小于 200m的条件下，着陆的最后阶段凭外界目视参考，引导飞机至跑道 表面。因此叫“看着着陆”(see to land)。 Ⅲb类设施的运用性能：没有决断高度限制和不依赖外界目视参考， 一直运用到跑道表面，接着在跑道视距50m的条件下，凭外界目视参 考滑行，因此叫“看着滑行”(see to taxi)。 Ⅲc类设施的运用性能：无决断高度限制，不依靠外界目视参考， 能沿着跑道表面着陆和滑行。
第二节 航向信标系统
一、航向信标发射信号
组成：航向信标天线安装在顺着着陆方向跑道远端以外300—400m的跑道中心线延长 线上。下图（一）为航向信标发射机的示意图。 工作原理：下面以等强信号型航向信标为例来说明它的工作原理。VHF振荡器产生 108.10—111.95MHz频段中的任意一个航向信标频率，分别加到两个调制器。一个载 波用90Hz调幅，另一个用150Hz调幅。两个通道的调幅度相同（20±1%)。调制后的信 号通过两个水平极化的天线阵发射，在空间产生两个朝着着陆方向、有一边相重叠的 相同形状的定向波束，左波束用90Hz正弦波调幅，右波束用150Hz正弦波调幅。如图 (二)所示。两个波束组合的航道宽度约为40，发射功率约100W。
01
R
90
150
可见当飞机在航道上时，90Hz和150Hz信号幅度相等，整流后的等于， 求和放大器的输出等于零，航道偏离指示器指中心零位。系统的精度决定 于90Hz和150Hz通道增益是否一样，并且常用电位计调整。
第三节
下滑信标系统
下滑信标和航向信标工作原理基本相似，特别是机载设备。 两者主要不同之处是下滑信标工作频率在UHF波段(329.15— 335.00MHz)，对飞机提供垂直引导(上／下引导)。下滑信标发 射功率小，因为它的引导距离仅10 n mile。此外，下滑信标不 发射台识别码和地—空话音通信信号，因为它是和航向信标配 对工作的。
原理：90Hz和150Hz带通滤波器分开90Hz和150Hz信号，然后分别加至各
自的整流器。两个整流器的输出加到航道偏离电路进行幅度比较。即两个 整流器输出的“差信号”驱动偏离指示器，而两个整流器输出的“和信号” 驱动警告旗。当飞机对准航向道时，90Hz和150Hz调制度相等(DDM等于零)， 也就是说90Hz和150Hz信号幅度相等，流过偏离指示器的差电流等于零，偏 离指示器指中间零位；如果飞机偏左，90Hz信号的调幅度大于150Hz信号的 调幅度，整流后的 I 90 I150 ，差电流使指示器的指针向右偏，反之，飞机偏 I 右，90 I150 ，差电流使指针向左偏。（如下图所示） 。
下图是一个使用运算放大器进行幅度比较的电路。导航检波器输出，首 先经过低通滤波器，去掉话音通信音频和识别码音频，再经过90Hz和150Hz 带通滤波器分开90Hz和150Hz信号，然后分别加到两个具有相反输出极性的 整流器D1和D2。整流器输出经过 C1 和 C 滤波后，获得直流电压和，加至 2 求和运算放大器Ul，其输出的偏离电压为(相-)： ( R3 U R3 U ) U 01 90 150 R3 R1 R2 若选择R1=R2=R时，则 U (U U )
第十二章 仪表着陆系统
本章学习要点 ①理解仪表着陆系统的基本工作原理； ②理解航向信标系统的工作原理 ③理解下滑信标系统的工作原理 ④理解指点信标系的工作原理 课时分配4学时
本章主要内容 第一节 仪表着陆系统的基本工作原理 ； 第二节 航向信标系统； 第三节 下滑信标系统; 第四节 指点信标系统；
2．航向偏离指示和旗警告电路
下图是一个使用LC调谐滤波器和全波整流器的航向偏离电路(51RV—2B的 实际电路)。 原理：经激励器Q202放大90Hz和150Hz组合音频加至调谐滤波器FL20l的初 级绕组，次级绕组分别调谐于90Hz和150Hz。两个谐振回路用来分开90Hz和 150Hz信号。然后分别加到90Hz和150Hz全波整流器。两个整流器输出电流反 向流过航道偏离指示器CDI(差电流)。当飞机准确沿航道进近时，90Hz和 150Hz电压幅度相等，流过指示器的电流大小相等，方向相反，指示器指在中 心零位； 当飞机偏在航道左边时，90Hz 信号幅度大于150Hz信号幅度，整流 器输出电流CDI指针右偏；反之，如 果飞机偏在航道右边CDI指针左偏。 两个整流器输出电流在R259和R258 上产生直流电压降作为90Hz和150Hz 幅度监视电压，加到旗监控电路， 同其他监视信号(如误差)一起共同 控制警告旗出现或消隐。
航向信标：航向信标天线产生的辐射场，在通过跑道中心延 长线的垂直平面内，形成航向面或叫航向道。如下图所示，用 来提供飞机偏离航向道的横向引导信号。 下滑信标：下滑信标台天线产生的辐射场形成下滑面(见下 图)，下滑面和跑道水平平面的夹角，根据机场的净空条件， 0 0 可在2 4 之间选择。
指点信标：指点信标台为2个或3个，装在顺着着陆方向的跑道中心延长线的 规定距离上，分别叫内、中、外指点信标(见下图1)。每个指点信标台发射垂 直向上的扇形波束。只有在飞机飞越指点信标台上空的不大范围时，机载接 收机才能收到发射信号。由于各指点信标台发射信号的调制频率和识别码不 同，机载接收机就分别使驾驶舱仪表板上不同颜色的识别灯亮，同时驾驶员 耳机中也可以听到不同音调的频率和识别码。驾驶员就可以判断飞机在那个 信标台的上空，即知道飞机离跑道头的距离。 图2表示飞机进场的示意图。航向信标和下滑信标发射信号组合的结果， 在空间形成一个矩形延长的角锥形进场航道。其中航向道宽度为40，下滑道 宽度为1.40(指示器满刻度偏转的角度)。
决断高度（DH） 60m(200ft) 30m(100ft)
决断高度(DH):是指驾驶员对飞机着陆或复飞作出判断的最 低高度。在决断高度上，驾驶员必须看见跑道才能着陆，否 则应放弃着陆，进行复飞。决断高度在中指点信标(I类着陆) 或内指点信标(II类着陆)上空，由低高度无线电高度表测量。 跑道视距(RVR):又叫跑道能见度。它是指在跑道表面的水平 方向上能在天空背景上看见物体的最大距离(白天)。跑道视 距使用大气透射计来测量。
一、下滑信标辐射场
下滑信标天线安装在跑道入口处的一侧。天线通常安装在一 个垂直杆上。下滑信标的形式由两个(零基准下滑信标)或三个 (边带基准型和M型下滑信标)处于不同高度上的水平振子天线阵 组成，天线发射水平极化波。
航道扇区：DDM等于0.155的射线所包含的角度θ，称航道扇 区(如下图所示)。θ随着航向信标台与跑道入口之间的距离不 同而变。
标准的航道偏离指示器满刻度偏转对应于0.155 DDM，即飞 机偏离航道中心线20—30。并在ILS基准数据点横向偏转灵敏度 等于0.00145DDM／m。
三、航向信标覆盖范围
航向信标发射信号应提供使典型的机载设备在覆盖扇区内满意工作的信 号电平。航向信标覆盖区应从天线系统的中心算起到下列规定的立体角范围 内，能接收到的场强不低于40μv／m。在方位±10º 的覆盖区内，引导距离 不小于25n mile(46.3 km)；方位±10º —35º 的覆盖区内，引导距离为17n mile(31.5 km)；当要求提供方位±35º 以外的覆盖时，则引导距离为10n mile(18.5 km)，如下图(a)所示。 在垂直面内的覆盖范围，如下图(b)所示。最低应高于跑道入口处的标 高600m以上，或在中间和最后进场区内，高于最高点的标高300m以上(以高 者为准)；从天线向外延伸并与跑道水平面成夹角的平面内，能够接到满意 发射信号。
第一节 仪表着陆系统的基本工作原理
一、功 用
仪表着陆系统(ILS)提供的引导信号，由驾驶舱指示仪表显
示。驾驶员根据仪表的指示操纵飞机或使用自动驾驶仪“跟踪”
仪表的指示，使飞机沿着跑道中心线的垂直面和规定的下滑角， 从450m的高空引导到跑道入口的水平面以上的一定高度上，然后 再由驾驶员看着跑道操纵飞机目视着陆。因此，ILS系统只能引 导飞机到达看见跑道的最低允许高度(叫决断高度)上，它是一种 不能独立地引导飞机至接地点的仪表低高度进场系统。
图 一
图 二
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Leabharlann Baidu( )
二、调制深度差和偏离指示的关系
ILS辐射场是一个由两个音频(90Hz和150Hz)调制的载波。调制途径有 两种：发射机调制和空间调制。发射机调制是在发射机内形成的，对航向信 标来说，两个频率的调幅度各为20%(±10%)。空间调制是由两个天线辐射 信号在空间的合成。对等强信号型航向信标来说，空间调制度取决于天线辐 射的方向图。 调制深度差DDM：在空间的某一点，90Hz和150Hz调制度等于发射机调制和 空间调制度的合成。两个信号调制度的差值除以100，定义为调制深度差DDM。 机载设备的航道偏离指示器的指针偏移量是DDM的函数，而不是调制度的函 数。 航向信标天线发射信号的波束形状必须满足调制深度差DDM和位移灵敏 度的要求，如下图所示。
三、仪表着陆系统的组成
ILS系统包括三个分系统：提供横向引导的航向信标 (localizer)、提供垂直引导的下滑信标(glideslope)和提供 距离引导的指点信标(marker beacon)。每一个分系统又由地 面发射设备和机载设备所组成。地面台在机场的配置情况如 下图所示。内指点信标仅在II类着陆标准的机场安装。
四、航向信标接收机
航向信标的机载设备包括天线、控制盒、接收机和航道偏离指示器。在 大多数飞机上，航向信标接收机及航道偏离指示器是与全向信标合用的，只 是在接收机检波器之后的导航音频处理电路(幅度比较电路)是分开的。 1．接收机简化方框图(见下图) 组成：机上天线接收的地面台发 射信号，送到常规的单变频或双变 频外差式接收机。由于LOC和VOR接 收机部分是公用的，接收机接收和 处理哪种信号，决定于控制盒选择 的频率是LOC频率还是VOR频率。当 选择LOC频率时，接收机接收LOC台 的发射信号。通过高频、中频和检 波电路，输出信号包括90Hz和 150Hz导航音频，1020Hz的台识别 码以及地—空通信话音信号(300— 3000Hz)。这些信号的分离是由滤 波器来完成的。
图1
图2
四、仪表着陆系统的工作频率
航向信标：工作频率为108.10—111.95MHz。其中航向信标仅用1/10MHz 的奇数频率和再加50kHz的频率，共有40个波道。 下滑信标：工作频率为329.15—335MHz的UHF波段，频率间隔150kHz， 共有40个波道。 指点信标：工作频率为75MHz(固定)。 航向信标和下滑信标工作频率是配对工作的。机上的航向接收机和下 滑接收机是统调的，控制盒上只选择和显示航向频率，下滑频率自动配对 调谐。航向信标和下滑信标频率配对关系见下表。 航向信标(MHZ) 下滑信标(MHZ) 航向信标(MHZ) 下滑信标(MHZ) 108.10 108.15 . . . 109.90 109. 95 334.70 334.55 . . . 333.80 333.65 110.10 110.15 . . . 111.90 111.95 334.40 334.25 . . . 331.10 330.95
一、着陆标准等级
国际民航组织根据在不同气象条件下的着陆能力，规定 了三类着陆标准，使用跑道视距(RVR)和决断高度(DH)两个量 来表示。其规定如下表所示。
类别 Ⅰ Ⅱ Ⅲa Ⅲb Ⅲc
跑道视距（RVR） 800m(2600ft) 400m(1200ft) 200m(700ft) 50m(150ft) 0