客机驾驶探秘6.2 降落辅助系统

降落辅助系统包括所谓的盲降系统,即仪表着陆系统 ILS (Instrument Landing System),
还有精密进近航道指示器PAPI(Precision approach path indicator)。
另外机场跑道附近还经常可以看到用于测量跑道视程RVR的透光仪。
作为个人体验,旅游探亲或者出差需要坐飞机时,因为能够认出机场里各种设备,旅程乐趣也会大为提高。

仪表着陆系统 ILS,是目前应用最为广泛的飞机精密进近和着陆引导系统。
它的作用是由地面发射的无线电信号实现水平方向的航向道Localiza和垂直方向的下滑道GildeSlope指引,
建立一条由跑道指向空中的虚拟路径,飞机通过机载接收设备,
确定自身与该路径的相对位置,使飞机沿正确方向飞向跑道并且平稳下降高度,最终实现安全着陆。
因为仪表着陆系统能在低天气标准或飞行员看不到任何目视参考的天气下,引导飞机进近着陆,
所以人们通常将仪表着陆系统称为盲降。

航向道Localiza和下滑道GildeSlope设备在机场内的具体位置可以从下面的ILS系统概念图中找到。



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下面具体看看航向台和下滑台。

通过上图可以看到,由航向台地面天线发出的两个等强度的无线电波束形成黄蓝两色的虚拟路径,
(左上方的航向台发射的VHF信号里分别使用90Hz和150Hz的调幅频率,
所以能够把面向跑道的区域分成左右两部分。)
进场进近方向上面向跑道时,左边的黄色区为90Hz信号,右边的蓝色区为150Hz,
因此飞机上的接受设备就可以根据两个信号的大小差值判断出当前位置,
提供给飞行员是否正对跑道中央信息,如果偏出的话就可以显示出偏移量以后飞行员进行调整。

航向台 (Localizer, LOC/LLZ)发出的水平方向指示信号(LOC信号)的频率在108.8-111.95MHz之间,
波束为角度很小的扇形,提供飞机相对与跑道的航向道(水平位置)指引。
航向台发射天线组位于跑道进近方向的远端,一般设置于跑道口远端约300米处,
下面是本人于广岛机场拍摄的照片,

可以看到该航向台是由一组红色天线组成,位置位于28号跑道的末端,
因此它是为10号跑道方向上降落的飞机提供水平指示的。

再看一张关西国际机场06R跑道用的航向台LOC天线,

当天降落使用同一跑道的反方向的24L,一架JAL的737正从LOC的正上方通过。

下滑台(Glide Slope, GS或Glide Path,GP),通过仰角为3度左右的波束,
提供飞机相对跑道入口的下滑道(垂直位置)指引。
下滑台在跑道一侧500英尺,离跑道的进近端1000英尺,
它使用的频率在325~329MHz之间,和航向台的波束相似。
下滑道信标波束也是两个强度相等的波束,分布在与地平面成3º的下滑道的上、下两侧,
在下滑道上侧是以90Hz调幅,在下滑道下侧是用150Hz调幅。
飞机下降坡高于下滑道,则90Hz的电波强,仪表指针向下,驾驶员使飞机机头向下;
反之,如150Hz电波强,飞机则应升高;
当两束电波强度相当,飞机则保持正常的3º坡度下降,平稳地降在跑道上。

下滑台的天线比起航向台要简单一些,

上面这张照片是我于大阪国际机场32L号跑道外拍摄的,
可以看到画面中央处的竖立着的红白色天线即为下滑台。


顺便提一下,上面照片右侧还有一个红色的设备RVR探测仪,这个可不是导航设施,
它是可以用来测量跑道视程数据的。
跑道视程(Runway Visual Range,简称为RVR)定义了在跑道中线上,
航空器上的驾驶员能看到跑道面上的标志或跑道边界灯或中线灯的距离。
ILS系统的等级在5.4节 仪表进近图中介绍过,精密度等级最高的第三C类(CAT ⅢC),
跑道视程即使为零也能够安全降落。
看几个机场内可以看到的航空气象测量设备的图,
RVR探测仪:

风向风速仪:


另外下滑台天线左侧还有一个小天线,这是测距仪DME,为飞机提供到下滑台的距离信息。
放大些后是这样的:

上面照片拍摄于关西国际机场。


ILS系统还包括了指点标,(Marker Beacon)设备,结合上面的系统概念图可以看到,
距离跑道从远到近分别有 外指点标(Outer Marker),中指点标(Middle Marker),内指点标(Inner Marker,图中没有标注),
提供了飞机相对跑道入口的粗略的距离信息,通常表示飞机在依次飞过这些信标台时,
分别到达最终进近定位点(FAF)、I类运行的决断高度、II类运行的决断高度。

外指点标距跑道端5海里,飞机飞越它时,驾驶舱内相应的蓝灯闪亮并有400Hz的声音信号。

中指点标的位置距跑道端0.5海里(915米,3000英尺),飞机飞越它上空时琥珀色的灯闪亮,
并有1300Hz的声音信号提醒驾驶员注意,这时飞行的高度约为60m(200英尺)。

内指点标的位置离跑道端只有305m(1000英尺),飞机通过它时高度只有30m(100英尺),
这是二类仪表着陆的决断高度,通过时驾驶舱的白灯闪亮并有3000Hz声音警告信号。


机场内还提供了PAPI,这是一个目视参考系统,提供飞行器相对正确的下滑道的位置的目视参考。
PAPI的全称是精密进近轨迹指示器(Precision Approach Path Indicator),
是目视进近坡度指示器(Visual Approach Slope Indicator, VASI)的一种,
由一组灯光组成,安设于跑道旁,向飞行员用作显示飞机进近下滑角度是否适合的信号。

PAPI一般设置于距离跑道入口110米到175米的距离上,每个灯间距为10米,离跑道最近的灯距离跑道9到18米。


当显示灯显示出两红和两白(由左至右),就是代表飞机进近时高度正确,即代表飞机下滑角度为3.0°。
显示灯为一白三红,代表飞机的下滑角度为2.8°,比标准下滑角度稍低(2.8°)。
如果显示灯显示出四红的话,飞机的下滑角度就经已低于2.5°了,为大幅低于标准下滑角度。
跟四红灯号一样,显示灯是四白的话,就代表飞机的下滑角度就经已高于3.5°了,为大幅高于标准下滑角度。

PAPI设施在地面上也可以看到,下面是我在大阪国际机场32L跑道外拍的照片,


画面左侧是下滑台,右侧和跑道接邻处的草坪上可以看到4个红色灯,这就是PAPI(正面)了。
因为是在地面上拍摄的,角度为零,所以四红显示是正确的。

PAPI,下滑台,风向标,RVR,DME这些设备在飞机上也可以看到,
比如下面这张照片拍于关西国际机场,飞机在地面滑行即将进入06R跑道之前,
从客舱窗口可以很清楚地看到近处的地面上的四个PAPI灯(背面),以及远处的ILS下滑台和DME天线。


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