客机驾驶探秘4.1 导航的基本知识

进入巡航阶段以后,飞行员们可以稍微松口气,放松一下起飞以来紧张的神经。
客舱乘务员也会为驾驶舱提供咖啡等饮料服务,毕竟飞机内空气干燥,飞行员需要时不时补充水分的。

趁他们休息时那么让我们稍稍也停下,回过头来看看从起飞起这一路的行程吧。

以JAS115航班为例,首先看一下航路图和导航日志NAVIGATION LOG,

飞机选择的导航航路为标准离场程序SID,木更津KZE导航站,守谷SNE导航站,NZE那须导航站,
山形KAEDE航路点,PEONY航路点,野边地MWE航路点,海上的NAUER航路点,以及北海道的千岁CHE导航站。
飞机基本上沿着Y11航路飞行,从起飞到到达守谷SNE导航站大约累计飞行50英里,
而飞行上升到巡航阶段的那须NZE导航站时累计飞行约100英里(160公里),高度达到40000英尺(12000米),飞行所需时间大约16分钟,如下图所示。



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在导航中经常会用到VOR、DME等航空用语,下面就简单说明一下。

VOR(Very High Frequency Omni-directional Range 甚高频全向信标)是一种用于航空的无线电导航系统。其工作频段为108.00 兆赫- 117.95 兆赫的甚高频段,故此得名。
VOR系统于1949年被国际民航组织批准为国际标准的无线电导航设备,是目前广泛使用的陆基近程测角系统之一。
VOR发射机发送的信号有两个:一个是相位固定的基准信号;另一个信号的相位随着围绕信标台的圆周角度是连续变化的,也就是说各个角度发射的信号的相位都是不同的。
向360度(指向磁北极)发射的与基准信号是同相的(相位差为0),而向180度(指向磁南极)发射的信号与基准信号相位差180度。
飞行器上的VOR接收机根据所收到的两个信号的相位差就可以计算出自身处于信标台向哪一个角度发射的信号上,这样飞机使用VOR就可以确定飞机相对VOR导航台的方位。

VOR通常与测距仪(DME,即Distance Measurement Equipment)同址安装,称为VOR-DME台,
在提供给飞行器方向信息的同时,还能提供飞行器到导航台的距离信息,这样飞行器的位置就可以唯一的被确定下来。

下图为位于大阪国际机场内的VOR/DME导航台,代号为OWE,使用频率113.9MHz,由本人拍摄于大阪机场32L跑道外侧。

在航路图上,VOR由带刻度的圆表示,在旁边用方框注明其名称,频率,识别代号等信息。
下图为skyvector网站的截图,可以看到中央处的大阪OSAKA OWE导航台信息。
スクリーンショット(2012-09-17 9.54.24).png

让我们再看一下上图中的右上方的OTSU导航台,代号CUE,频率117。1,
可以看到通过该导航台处于几个航路的交汇点,每一条航路处都有一些数字,如081,087,108等,
这些数字称为VOR径向(Radial),一般记为R-081和R-087等。
R-001表示这条径向与该VOR台的磁北方向夹角81度,R-087就是夹角87度。


飞机沿着事先输入的航线自动导航飞行,飞行员可以在ND导航显示器上看到自己的当前位置以及各个导航台和导航点的信息,可以说是一目了然。
下图为波音777型飞机的地图模式时的显示例,
スクリーンショット(2012-09-17 11.27.19).png

图中中央下方处三角形的AIRPLANE SYMBOL处为飞机自身的标志,
曲折的实线ROUTE线为FMS中设定好的航路线,航路上的星形标记为航路点,
虚线的SELECTED TEACK为使用自动驾驶面板控制台MCP中设定的方位,指向90度方向。

图中正上方方框CURRENT TRACK内的数字表明当前飞机的飞行方向,140度(指向磁北极),
而旁边的标为TRK的三角形处显示出的CURRENT HEADING表明为机首方向,为135度。
这两个数据表明飞机的前进方向并不等于机首指向的方向,这是因为受风向的影响,
飞行管理系统计算机FMS指示飞机机首指向略微向风的上手方向,这样可以保证飞机整体前进方向直行。
这两个角度数字之间的差值就是在3。5节中提到的风向修正角WCA(Wind Correction Angle)。

屏幕右上角处为航向下一个导航点的信息,如图现在激活的下一个航点为GRH,
预计8时38分可以到达,现在飞机位置该点距离为32.5海里。

屏幕左上角处为速度关联信息,GS338表示对地速度(GROUND SPEED)为338节/小时,
TAS326表示实际对气速度(TRUE AIRSPEED)为326节,
下面的336度/11表明风向为336度,风速为15节,
再下面的箭头指明的风向,因此可以看出此时飞机基本处于正顺风状态,所以对地速度比对气速度要快。

屏幕左右下方显示处NAV1和NAV2两个导航通道的设置,左边的VOR L选择为频率116。2MHz,DME距离为121海里,
右侧的VOR R选择到ELN导航台(位于在GRH航路点下方),DME距离为28。5海里。
在屏幕上方的圆弧中可以看到LEFT和RIGHT VOR/ADF POINTER HEAD,即VOR导航台相对于飞机的方向指示针,箭头方向指向该导航台。(注意图中左右标注错误,左右写反了)
可以看到此时左侧VOR位于飞机97度方向,右侧VOR位于飞机173度方向。
那么根据航图中的VOR径向方向,飞机就可以顺着航路的一个航路点一个航路点的前进了。
下图就为飞机同时跟踪两个VOR导航台,根据该数据的变化不断校正当前方位的示意图。

スクリーンショット(2012-09-17 14.53.54).png

VOR的天线位于波音777飞机垂直尾翼上方,由于在整流罩中不能从外部直接看到,但其外形可参考下图所示。
スクリーンショット(2012-09-17 14.55.25).png

下面再介绍一下777飞机上CDU设置VOR的画面示意图,
スクリーンショット(2012-09-17 14.58.21).png
按下NAV RAD键后,即可看到设置画面,VOR导航设备设置在第一和第二行,
左边VOR L设备设置,右边为VOR R设备,
第一行显示出VOR代号和频率,第二行的RADIAL处显示出所需的径向角度值。
第二行处的CRS为ILS(Instrument Landing System 仪表助降系统)即盲降时使用的程序号,这个我们以后再说明。

顺便提一下,第三行处的ADF(Automatic Direction Finder)自动方位搜寻器设备也是一个比较简单导航设备,可以指示出NDB(Non Directional Beacon 无方向信标)在什么方向上。
NDB是一个简单的无线电发射设备,由于NDB讯号包含有方位数据,ADF会自动寻找到方向后,
于仪表上显示机首指向NDB导航站的方向。

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