以下是對儀表科技進步的舉例。『圖 8-17』是飛機在 3000英尺以 100節的速度直線平飛時典型 PFD顯示。『圖 8-18』所示為右轉時俯仰姿態為機頭向下時的情況。可使用 MFD顯示諸如『圖 8-19』中的動態地圖等導航信息或『圖 8-20』中的飛機系統信息。
圖 8-17直線平飛時的 PFD指示。
圖 8-18右轉過程中俯仰姿態為機頭向下時的 PFD指示。
圖 8-19 MFD上移動的地圖顯示。
圖 8-20飛機系統信息。
第 1 章導航系統
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1介紹
本章介紹了將無線電應用于導航設備的基本原理。同時介紹了在儀表飛行中如何使用這些導航系統來進行操作。該內容為所有的儀表程序提供了框架結構,包括標準儀表離場程序(SIDS)、離場程序( DP)、等待航線以及進近程序。如何使用導航設備進行精確姿態儀表飛行以及精確跟蹤,與這些機動操作中的每一項都密切相關。
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2無線電基本原理
無線電波是一種帶有頻率特性的非常重要的電磁( EM)波。無線電波可以遠距離地穿越空間傳播(大氣層內或外),而且基本沒有強度損失。天線用來把電流轉為無線電波,這樣電波可以穿越空間傳播到接收天線,再由接收器再把電波轉為電流使用。
1.2.1 無線電波如何傳播
所有物質對無線電波都有不同程度的傳導性和阻抗性。地球本身是無線電波最大的電阻。電波在接近地表的位置傳播時不斷消耗能量并在地表產生一定的電壓,離天線越遠電波的強度越弱。樹木,建筑物以及礦床的存在都會對電波的變化程度產生影響。同輻射源的能量一樣,輻射能量在高層大氣時同樣會受到大氣分子,水以及灰塵的影響,根據信號頻率,設計,使用以及設備局限性的不同,無線電波的傳播特性也不盡相同。
1.2.1.1 地波
地波沿著地球表面傳播。可以這樣想象,地波的傳播路徑好像是一條由地面和電離層包圍的隧道或者小巷,而電離層則阻止地波進入外太空。一般說來,頻率越低,信號傳播越遠。
地波主要用于導航,由于日復一日地沿著圖 9-1地表,空間以及天波傳播相同的路徑傳播,因此地波的傳播比較可靠并且是可預見的,并且不會受到太多外界因素的影響。地波頻率范圍一般從無線電范圍中的最低的頻率(約為 100Hz)最大到將近 1000kHz(1MHz)。雖然地波的組成部分中,有一種波超過了上述頻率,達到了 30MHz,但是地波在較短距離但較高頻率傳播時強度會大大減弱。
1.2.1.2 天波
天波的傳播頻率范圍從 1到 30MHz,最適合用于遠程傳播。由于遇到電離層時會發生發射或“彎曲”,這樣信號就會從高空返回到地球,所以實際上我們接收到的信號是從很遠的距離返回的。『圖 9-1』飛機使用高頻無線電,傳送越洋信息時只需要 50到 100瓦特的電量。傳送天波的頻率不會用于導航,因為發射機發送信號到接收機的路徑相當不固定。此類電波遇到電離層時會“反彈”回來,而這個路徑經常會發生改變。
這主要是由于太陽輻射到電離層的能量總是不同(夜晚/白天,季節不同,太陽黑子活動等)。因此天波是相當不穩定的不適用于導航。
如果用在航空通訊上,天波(HF)的可靠程度一般約為 80%到 90%。目前高頻正在逐漸被更為可靠的衛星通訊所替代。
1.2.1.3 空間波
可以穿越電離層,傳播頻率為 15MHz以及大于 15MHz的無線電波(最大可達到若干 GHz)可以認為是空間波。大部分導航設備傳播信號時使用的都是空間波。頻率高于 100MHz時,地波或者天波都已經無法繼續傳播了。但是在到達電離層之前,導航設備(除了全球定位系統(GPS)
的信號使用空間波來進行傳播,這樣電離層對波產生的影響(即造成信號傳播錯誤)就會降低至最小程度。GPS信號穿越電離層時,造成的傳播錯誤是非常致命的,可以通過 GPS接收機系統對傳播中的錯誤進行修正。
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