客機駕駛探秘6.2 降落輔助系統

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降落輔助系統包括所謂的盲降系統,即儀器降落系統 ILS (Instrument Landing System),
還有精密進場航道指示器PAPI(Precision approach path indicator)。
另外機場跑道附近還經常可以看到用於測量跑道視程RVR的透光儀。
作為個人體驗,旅遊探親或者出差需要坐飛機時,因為能夠認出機場裡各種設備,旅程樂趣也會大為提高。

儀器降落系統 ILS,是目前應用最為廣泛的飛機精密進場和降落引導系統。
它的作用是由地面發射的無線電信號實現水平方向的航向道Localiza和垂直方向的下滑道GildeSlope指引,
建立一條由跑道指向空中的虛擬路徑,飛機通過機載接收設備,
確定自身與該路徑的相對位置,使飛機沿正確方向飛向跑道並且平穩下降高度,最終實現安全降落。
因為儀器降落系統能在低天氣標準或飛行員看不到任何目視參考的天氣下,引導飛機進場降落,
所以人們通常將儀器降落系統稱為盲降。

航向道Localiza和下滑道GildeSlope設備在機場內的具體位置可以從下面的ILS系統概念圖中找到。



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下面具體看看航向台和下滑台。

通過上圖可以看到,由航向台地面天線發出的兩個等強度的無線電波束形成黃藍兩色的虛擬路徑,
(左上方的航向台發射的VHF信號里分別使用90Hz和150Hz的調幅頻率,
所以能夠把面向跑道的區域分成左右兩部分。)
到場進場方向上面向跑道時,左邊的黃色區為90Hz信號,右邊的藍色區為150Hz,
因此飛機上的接受設備就可以根據兩個信號的大小差值判斷出當前位置,
提供給飛行員是否正對跑道中央資訊,如果偏出的話就可以顯示出偏移量以後飛行員進行調整。

航向台 (Localizer, LOC/LLZ)發出的水平方向指示信號(LOC信號)的頻率在108.8-111.95MHz之間,
波束為角度很小的扇形,提供飛機相對與跑道的航向道(水平位置)指引。
航向台發射天線組位於跑道進場方向的遠端,一般設置於跑道口遠端約300米處,
下面是本人於廣島機場拍攝的照片,

可以看到該航向台是由一組紅色天線組成,位置位於28號跑道的末端,
因此它是為10號跑道方向上降落的飛機提供水平指示的。

再看一張關西國際機場06R跑道用的航向台LOC天線,

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

下滑台(Glide Slope, GS或Glide Path,GP),通過仰角為3度左右的波束,
提供飛機相對跑道入口的下滑道(垂直位置)指引。
下滑台在跑道一側500英尺,離跑道的進場端1000英尺,
它使用的頻率在325~329MHz之間,和航向台的波束相似。
下滑道標燈波束也是兩個強度相等的波束,分布在與地平面成3º的下滑道的上、下兩側,
在下滑道上側是以90Hz調幅,在下滑道下側是用150Hz調幅。
飛機下降坡高於下滑道,則90Hz的電波強,儀器指針向下,駕駛員使飛機機頭向下;
反之,如150Hz電波強,飛機則應升高;
當兩束電波強度相當,飛機則保持正常的3º坡度下降,平穩地降在跑道上。

下滑台的天線比起航向台要簡單一些,

上面這張照片是我於大阪國際機場32L號跑道外拍攝的,
可以看到畫面中央處的豎立著的紅白色天線即為下滑台。


順便提一下,上面照片右側還有一個紅色的設備RVR探測儀,這個可不是導航設施,
它是可以用來測量跑道視程數據的。
跑道視程(Runway Visual Range,簡稱為RVR)定義了在跑道中線上,
航空器上的駕駛員能看到跑道面上的標誌或跑道邊界燈或中線燈的距離。
ILS系統的等級在5.4節 儀器進場圖中介紹過,精密度等級最高的第三C類(CAT ⅢC),
跑道視程即使為零也能夠安全降落。
看幾個機場內可以看到的航空氣象測量設備的圖,
RVR探測儀:

風向風速儀:


另外下滑台天線左側還有一個小天線,這是測距儀DME,為飛機提供到下滑台的距離資訊。
放大些後是這樣的:

上面照片拍攝於關西國際機場。


ILS系統還包括了指點標,(Marker Beacon)設備,結合上面的系統概念圖可以看到,
距離跑道從遠到近分別有 外指點標(Outer Marker),中指點標(Middle Marker),內指點標(Inner Marker,圖中沒有標註),
提供了飛機相對跑道入口的粗略的距離資訊,通常表示飛機在依次飛過這些標燈台時,
分別到達最終進場定位點(FAF)、I類運行的決定高度、II類運行的決定高度。

外指點標距跑道端5海里,飛機飛越它時,駕駛艙內相應的藍燈閃亮並有400Hz的聲音信號。

中指點標的位置距跑道端0.5海里(915米,3000英尺),飛機飛越它上空時琥珀色的燈閃亮,
並有1300Hz的聲音信號提醒駕駛員注意,這時飛行的高度約為60m(200英尺)。

內指點標的位置離跑道端只有305m(1000英尺),飛機通過它時高度只有30m(100英尺),
這是二類儀器降落的決定高度,通過時駕駛艙的白燈閃亮並有3000Hz聲音警告信號。


機場內還提供了PAPI,這是一個目視參考系統,提供飛行器相對正確的下滑道的位置的目視參考。
PAPI的全稱是精密進場軌跡指示器(Precision Approach Path Indicator),
是目視進場坡度指示器(Visual Approach Slope Indicator, VASI)的一種,
由一組燈光組成,安設於跑道旁,向飛行員用作顯示飛機進場下滑角度是否適合的信號。

PAPI一般設置於距離跑道入口110米到175米的距離上,每個燈間距為10米,離跑道最近的燈距離跑道9到18米。


當顯示燈顯示出兩紅和兩白(由左至右),就是代表飛機進場時高度正確,即代表飛機下滑角度為3.0°。
顯示燈為一白三紅,代表飛機的下滑角度為2.8°,比標準下滑角度稍低(2.8°)。
如果顯示燈顯示出四紅的話,飛機的下滑角度就經已低於2.5°了,為大幅低於標準下滑角度。
跟四紅燈號一樣,顯示燈是四白的話,就代表飛機的下滑角度就經已高於3.5°了,為大幅高於標準下滑角度。

PAPI設施在地面上也可以看到,下面是我在大阪國際機場32L跑道外拍的照片,


畫面左側是下滑台,右側和跑道接鄰處的草坪上可以看到4個紅色燈,這就是PAPI(正面)了。
因為是在地面上拍攝的,角度為零,所以四紅顯示是正確的。

PAPI,下滑台,風向標,RVR,DME這些設備在飛機上也可以看到,
比如下面這張照片拍於關西國際機場,飛機在地面滑行即將進入06R跑道之前,
從客艙窗口可以很清楚地看到近處的地面上的四個PAPI燈(背面),以及遠處的ILS下滑台和DME天線。


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