冰雪天氣對儀表著陸系統(tǒng)下滑天線有效地面的影響

黑龍江省機場管理集團有限公司 陳 楊

引言：儀表著陸系統(tǒng)是引導(dǎo)飛機進行精密進近和著陸的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，相當于飛機飛行的指南針，它與飛行安全息息相關(guān)。由于哈爾濱冰雪天氣頻繁，對儀表著陸系統(tǒng)下滑信標影響較大，這無疑是給機場技術(shù)保障部門一個長期又艱巨的考驗。本文從冰雪天氣對下滑天線有效地面產(chǎn)生影響這個角度進行分析研究，并結(jié)合哈爾濱機場自身特點和工作經(jīng)驗，制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。

1.前言

哈爾濱太平國際機場現(xiàn)有雙向儀表著陸系統(tǒng)，它的地面設(shè)備包括航向信標、下滑信標等。其中，下滑信標的主要作用是給進近和著陸的飛機提供與地面成一定角度的下滑道（仰角）信息，即對飛機提供垂直引導(dǎo)（上/下引導(dǎo)）。

圖1 下滑信標反射區(qū)積雪、結(jié)冰

哈爾濱地處亞寒帶，冬季寒冷漫長，夏季短暫涼爽，春、秋季氣溫升降變化快。從多年觀察分析可以看出，冰雪天氣（尤其是雨夾雪）對下滑信標影響較大。冰雪天氣會造成下滑信標反射區(qū)積雪、結(jié)冰等，如圖1所示，下滑反射面自身特性和下滑天線有效地面會產(chǎn)生變化，從而導(dǎo)致下滑道上下的ddm值隨之改變，或下滑角的變化量超出規(guī)定容限等。因此，在日常工作中，我們須加強防范意識并制定周密的應(yīng)急預(yù)案。

2.理論分析

零基準天線陣是一種最基本的下滑天線，下面就以它為例做詳細分析，其他兩種天線的理論分析與其類似。

2.1 H／h＝2∶1

ddm通用公式：

其中，θv是至信號接收點的任意仰角，m是邊帶波（Ecs）和載波（Ec）的峰值幅度之比，A是SBO天線中邊帶信號和CSB天線中邊帶信號的電流之比，H°和 h°分別為上、下天線離地高度，H°和h°應(yīng)該以2∶1的比率變化，以保持常數(shù)。

當θv→0o時，求導(dǎo)：

當H／h＝2∶1時，ddm的上限出現(xiàn)在載波信號的零點，在θv＝0θ和θv＝2θ處，上限為4mA；且邊帶信號的零點即等于載波信號的零點，為旗告警，沒有假下滑道。

2.2 H／h＜2∶1

冰雪天氣導(dǎo)致有效地平面降低后，使下天線相對變化率大于上天線相對變化率，即導(dǎo)致H／h<2∶1。

例如：上天線的高度H＝30英尺、下天線的高度h＝15英尺，高度比H／h＝2∶1。若有效地平面降低2英尺，則H變?yōu)?2英尺、h變?yōu)?7英尺，H／h < 2∶1。

圖2 有效地平面降低后的輻射場型

其輻射場型如圖2所示，兩副天線的相對高度均有所增加，使兩副天線的輻射場型均有所降低；尤其是邊帶天線的高度增高，使實際的下滑角θ’降低，下滑道寬度變窄。

2.3 H／h＞2∶1

冰雪天氣導(dǎo)致有效地平面上升后，導(dǎo)致H／h＞2∶1。其輻射場型如圖3所示，兩副天線的相對高度均有所減小，使兩副天線的輻射場型均有所提高；尤其是邊帶天線的高度降低，使實際的下滑角θ’升高，下滑道寬度變寬。

圖3 有效地平面上升后的輻射場型

3.實際案例

某日，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)GP23、GP05外場監(jiān)控器維護告警，立即向主管領(lǐng)導(dǎo)匯報，隨即三人迅速趕赴現(xiàn)場，一人在監(jiān)控室留守。到達現(xiàn)場時，由于雪情較大，且地面積雪迅速結(jié)冰，造成反射區(qū)本身特性及其有效地面發(fā)生急劇變化，導(dǎo)致雙機關(guān)閉，技術(shù)人員立刻通知塔臺停止使用。此時，從維護端觀察到GP23、GP05的航道ddm值已迅速偏離至0.066、0.046，已經(jīng)遠遠超出容限。技術(shù)人員即刻請示主管領(lǐng)導(dǎo)，聯(lián)系機場相關(guān)部門對下滑反射區(qū)進行除冰雪工作。冰雪清除后故障排除，設(shè)備恢復(fù)正常，聯(lián)系塔臺管制室。

4.應(yīng)急預(yù)案

根據(jù)哈爾濱機場自身特點和工作經(jīng)驗，我們制定發(fā)生冰雪天氣時的應(yīng)急預(yù)案。

4.1 下滑反射區(qū)積雪或結(jié)冰可能導(dǎo)致設(shè)備告警關(guān)機

(1)技術(shù)人員及時向氣象部門了解天氣情況。若可能出現(xiàn)冰雪天氣，及時向上級匯報，部門根據(jù)具體情況增強值班力量；

(2)技術(shù)人員向氣象部門了解可能降雪的時間，至少一人在監(jiān)控室留守，其余人員提前趕赴主降方向，觀察監(jiān)控器數(shù)據(jù)；

(3)發(fā)現(xiàn)監(jiān)控器數(shù)值偏離正常值時，請示部門主管領(lǐng)導(dǎo)，是否需要清除下滑反射區(qū)內(nèi)的冰雪。若需要，聯(lián)系塔臺管制室；

(4)清冰雪工作期間，至少一人在信標臺站內(nèi)觀察數(shù)據(jù)，至少一人對機場相關(guān)部門的除冰雪工作進行監(jiān)督；

(5)處理完成后，聯(lián)系塔臺管制室；

(6)技術(shù)人員在信標臺站留守期間，適時聯(lián)系塔臺管制室，詢是否改變主降方向。若改變主降方向，則及時趕赴相應(yīng)信標臺站進行處理。

4.2 下滑反射區(qū)積雪或結(jié)冰導(dǎo)致設(shè)備告警關(guān)機

(1)技術(shù)人員立即通知塔臺管制室，設(shè)備停用。

(2)技術(shù)人員向部門主管領(lǐng)導(dǎo)匯報故障時間及現(xiàn)象，并按部門安全信息管理制度通知各相關(guān)單位。

(3)技術(shù)人員立即趕赴現(xiàn)場，請示部門主管領(lǐng)導(dǎo)，聯(lián)系機場相關(guān)部門清除下滑反射區(qū)內(nèi)的冰雪。

(4)至少一人在信標臺站內(nèi)觀察數(shù)據(jù)，至少一人對清冰雪工作進行監(jiān)督。

(5)處理完成，設(shè)備恢復(fù)正常后，通知塔臺管制室。

5.結(jié)束語

哈爾濱冬季冰雪天氣頻繁，為了預(yù)防冰雪天氣影響設(shè)備正常工作，我們技術(shù)人員常年頂風冒雪奮戰(zhàn)在第一線，才保障了設(shè)備多年來的正常穩(wěn)定運行。目前，仍然有一些需要深入研究分析的工作難點和技術(shù)課題，我們會在實踐中不斷摸索和探討，力爭為飛行安全提供良好保障。