客機駕駛探秘4.1 導航的基本知識

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進入巡航階段以後,飛行員們可以稍微鬆口氣,放鬆一下起飛以來緊張的神經。
客艙乘務員也會為駕駛艙提供咖啡等飲料服務,畢竟飛機內空氣乾燥,飛行員需要時不時補充水分的。

趁他們休息時那麼讓我們稍稍也停下,回過頭來看看從起飛起這一路的行程吧。

以JAS115航班為例,首先看一下航路圖和導航日誌NAVIGATION LOG,

飛機選擇的導航航路為標準離場程序SID,木更津KZE導航站,守谷SNE導航站,NZE那須導航站,
山形KAEDE航點,PEONY航點,野邊地MWE航點,海上的NAUER航點,以及北海道的千歲CHE導航站。
飛機基本上沿著Y11航路飛行,從起飛到到達守谷SNE導航站大約累計飛行50英里,
而飛行上升到巡航階段的那須NZE導航站時累計飛行約100英里(160公里),高度達到40000英尺(12000米),飛行所需時間大約16分鐘,如下圖所示。



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在導航中經常會用到VOR、DME等航空用語,下面就簡單說明一下。

VOR(Very High Frequency Omni-directional Range 甚高頻全向標燈)是一種用於航空的無線電導航系統。其工作頻段為108.00 兆赫- 117.95 兆赫的甚高頻段,故此得名。
VOR系統於1949年被國際民航組織核准為國際標準的無線電導航設備,是目前廣泛使用的陸基近程測角系統之一。
VOR發射機發送的信號有兩個:一個是相位固定的基準信號;另一個信號的相位隨著圍繞標燈台的圓周角度是連續變化的,也就是說各個角度發射的信號的相位都是不同的。
向360度(指向磁北極)發射的與基準信號是同相的(相位差為0),而向180度(指向磁南極)發射的信號與基準信號相位差180度。
飛行器上的VOR接收機根據所收到的兩個信號的相位差就可以計算出自身處於標燈台向哪一個角度發射的信號上,這樣飛機使用VOR就可以確定飛機相對VOR導航台的方位。

VOR通常與測距儀(DME,即Distance Measurement Equipment)同址安裝,稱為VOR-DME台,
在提供給飛行器方向資訊的同時,還能提供飛行器到導航台的距離資訊,這樣飛行器的位置就可以唯一的被確定下來。

下圖為位於大阪國際機場內的VOR/DME導航台,代號為OWE,使用頻率113.9MHz,由本人拍攝於大阪機場32L跑道外側。

在航路圖上,VOR由帶刻度的圓表示,在旁邊用方框註明其名稱,頻率,識別代號等資訊。
下圖為skyvector網站的截圖,可以看到中央處的大阪OSAKA OWE導航台資訊。
スクリーンショット(2012-09-17 9.54.24).png

讓我們再看一下上圖中的右上方的OTSU導航台,代號CUE,頻率117。1,
可以看到通過該導航台處於幾個航路的交匯點,每一條航路處都有一些數字,如081,087,108等,
這些數字稱為VOR徑向(Radial),一般記為R-081和R-087等。
R-001表示這條徑向與該VOR台的磁北方向夾角81度,R-087就是夾角87度。


飛機沿著事先輸入的航線自動導航飛行,飛行員可以在ND導航顯示器上看到自己的當前位置以及各個導航台和導航點的資訊,可以說是一目了然。
下圖為波音777型飛機的地圖模式時的顯示例,
スクリーンショット(2012-09-17 11.27.19).png

圖中中央下方處三角形的AIRPLANE SYMBOL處為飛機自身的標誌,
曲折的實線ROUTE線為FMS中設定好的航路線,航路上的星形標記為航點,
虛線的SELECTED TEACK為使用自動駕駛面板控制台MCP中設定的方位,指向90度方向。

圖中正上方方框CURRENT TRACK內的數字表明當前飛機的飛行方向,140度(指向磁北極),
而旁邊的標為TRK的三角形處顯示出的CURRENT HEADING表明為機首方向,為135度。
這兩個數據表明飛機的前進方向並不等於機首指向的方向,這是因為受風向的影響,
飛行管理系統計算機FMS指示飛機機首指向略微向風的上手方向,這樣可以保證飛機整體前進方向直行。
這兩個角度數字之間的差值就是在3。5節中提到的風向修正角WCA(Wind Correction Angle)。

螢幕右上角處為航向下一個導航點的資訊,如圖現在激活的下一個航點為GRH,
預計8時38分可以到達,現在飛機位置該點距離為32.5海里。

螢幕左上角處為速度關聯資訊,GS338表示對地速度(GROUND SPEED)為338節/小時,
TAS326表示實際對氣速度(TRUE AIRSPEED)為326節,
下面的336度/11表明風向為336度,風速為15節,
再下面的箭頭指明的風向,因此可以看出此時飛機基本處於正順風狀態,所以對地速度比對氣速度要快。

螢幕左右下方顯示處NAV1和NAV2兩個導航通道的設置,左邊的VOR L選擇為頻率116。2MHz,DME距離為121海里,
右側的VOR R選擇到ELN導航台(位於在GRH航點下方),DME距離為28。5海里。
在螢幕上方的圓弧中可以看到LEFT和RIGHT VOR/ADF POINTER HEAD,即VOR導航台相對於飛機的方向指示針,箭頭方向指向該導航台。(注意圖中左右標註錯誤,左右寫反了)
可以看到此時左側VOR位於飛機97度方向,右側VOR位於飛機173度方向。
那麼根據航圖中的VOR徑向方向,飛機就可以順著航路的一個航點一個航點的前進了。
下圖就為飛機同時跟蹤兩個VOR導航台,根據該數據的變化不斷校正當前方位的示意圖。

スクリーンショット(2012-09-17 14.53.54).png

VOR的天線位於波音777飛機垂直尾翼上方,由於在整流罩中不能從外部直接看到,但其外形可參考下圖所示。
スクリーンショット(2012-09-17 14.55.25).png

下面再介紹一下777飛機上CDU設置VOR的畫面示意圖,
スクリーンショット(2012-09-17 14.58.21).png
按下NAV RAD鍵後,即可看到設置畫面,VOR導航設備設置在第一和第二行,
左邊VOR L設備設置,右邊為VOR R設備,
第一行顯示出VOR代號和頻率,第二行的RADIAL處顯示出所需的徑向角度值。
第二行處的CRS為ILS(Instrument Landing System 儀器助降系統)即盲降時使用的程序號,這個我們以後再說明。

順便提一下,第三行處的ADF(Automatic Direction Finder)自動方位搜尋器設備也是一個比較簡單導航設備,可以指示出NDB(Non Directional Beacon 無方向標燈)在什麼方向上。
NDB是一個簡單的無線電發射設備,由於NDB訊號包含有方位數據,ADF會自動尋找到方向後,
於儀器上顯示機首指向NDB導航站的方向。

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