航向天線陣水平失準(zhǔn)對航道結(jié)構(gòu)的影響

摘 要：在飛行校驗(yàn)的過程中，發(fā)現(xiàn)航道結(jié)構(gòu)存在偏移過大而超出門限的情況，本文為實(shí)際工作中遇到的案例，通過大量實(shí)際測試數(shù)據(jù)為大家簡單介紹一下航向天線陣水平失準(zhǔn)對航道結(jié)構(gòu)的影響，從而更快的解決實(shí)際工作中遇到的此類問題。

關(guān)鍵詞：儀表著陸系統(tǒng)；天線水平；航道結(jié)構(gòu)；飛行校驗(yàn)

中圖分類號：V249.125+.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）26-0219-02

引 言

航空器在進(jìn)近著陸的過程中，由航向信標(biāo)提供飛機(jī)相對于跑道的航向道（水平位置）指引，由下滑信標(biāo)提供飛機(jī)相對跑道入口的下滑道（垂直位置）指引，使飛機(jī)沿正確方向飛向跑道并且平穩(wěn)下降高度，最終實(shí)現(xiàn)安全著陸。[1]

1 現(xiàn) 狀

西安咸陽機(jī)場二期擴(kuò)建項(xiàng)目新建南跑道于2012年5月投入使用，現(xiàn)安裝兩套挪威NORMARC公司生產(chǎn)的NM7000B儀表著陸系統(tǒng)，其中05R方向按IIIA運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，目前可執(zhí)行II類運(yùn)行程序，23L方向執(zhí)行經(jīng)特殊批準(zhǔn)的II類標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行。

05R航向設(shè)備現(xiàn)狀：①2017年12月14～17日，西安咸陽機(jī)場05R/LOC在定期校驗(yàn)中兩次發(fā)現(xiàn)航道線整體偏移6μA，檢查設(shè)備正常，因未找到實(shí)質(zhì)原因，地面未做調(diào)整。第三次校飛時，飛機(jī)先在地面航道線滑行，顯示航道線最大偏移為6μA，但在空中校驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示僅偏移2μA，后微調(diào)發(fā)射機(jī)通過校驗(yàn)；②2018年3月23日特殊校驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)course line deviation erro信號抖動超限。

23L航向設(shè)備現(xiàn)狀：2017年12月通過了特殊II類投產(chǎn)后三個月加校，在2018年3月份定期加特殊校驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)course line deviation error數(shù)據(jù)抖動超限。

依據(jù)以上設(shè)備現(xiàn)狀數(shù)據(jù)歸納出以下問題：①地面未作任何調(diào)整但航道數(shù)據(jù)有突變；②05R航向最終通過的校飛數(shù)據(jù)course lined eviationerror曲線存在抖動，雖未超限，遠(yuǎn)場數(shù)據(jù)較穩(wěn)定，但在近場抖動過大；③校飛飛機(jī)地面滑行數(shù)據(jù)顯示遠(yuǎn)近場不一致。近場300m偏移最大6μA，漸遠(yuǎn)至1100m偏移2μA。

2 技術(shù)分析

（1）根據(jù)校飛數(shù)據(jù)及外場測試的數(shù)據(jù)，綜合現(xiàn)場分析，分析航向信號左右兩邊傳播路徑不一致是造成近場和遠(yuǎn)場不一致的主要原因，造成信號路徑傳播不一致的原因有多種，主要有以下原因：①ADU分配關(guān)系紊亂；②航向信號輻射場地不平整原因；③航向天線陣水平失準(zhǔn)；④航向天線對匹配不佳。

（2）由于不同路徑信號到達(dá)航道中心線的電氣長度不一致，會造成航道線上的DDM信號不能有效抵消，從而造成信號抖動，也增加了空間信號疊加的不穩(wěn)定性。

（3）調(diào)用航班QAR數(shù)據(jù)，分析空中信號質(zhì)量運(yùn)行部門調(diào)取了自2017年9～12月多架航班使用05R儀表著陸系統(tǒng)的QAR數(shù)據(jù)，排除了校飛誤差，確認(rèn)信號質(zhì)量存在隱患。分析報(bào)告說明了05R航向提供的信號的確有偏差，數(shù)據(jù)抖動且不穩(wěn)定，空間信號不一致，具體QAR數(shù)據(jù)分析如圖1所示。

（4）05R航向系統(tǒng)問題排查2018年1月11日，運(yùn)行部門通過外場測試發(fā)現(xiàn)，航道線的遠(yuǎn)場和近場數(shù)據(jù)不一致。系統(tǒng)檢查設(shè)備確認(rèn)，ADU數(shù)據(jù)，An-Mn數(shù)據(jù)，天線陣子等參數(shù)均在規(guī)范內(nèi)；檢查航向天線場地符合規(guī)范。

2018年1月11日夜航結(jié)束后，在嘗試做天線配對過程中發(fā)現(xiàn)，航向天線A14/A19/A20均需加彎頭；配對后外場測量數(shù)據(jù)顯示，距離航向天線陣300～1000多米的航道線數(shù)據(jù)穩(wěn)定且偏差不到1μA，遠(yuǎn)場和近場航道數(shù)據(jù)差異消除。針對天線系統(tǒng)單邊加多個頭子才能完成匹配，同時對比投產(chǎn)數(shù)據(jù)偏離過大，懷疑天線陣子可能存在水平失準(zhǔn)問題。用水準(zhǔn)儀測量發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的確大面積偏差且超限，規(guī)范為±3mm[2]，現(xiàn)最大高差為3cm。

（5）通過以上實(shí)驗(yàn)性調(diào)試設(shè)備，總結(jié)出解決問題的方案，重點(diǎn)先完成天線調(diào)平，后進(jìn)行天線對匹配檢查和調(diào)整。

（6）05R航向校飛具體情況。05R航向在3月20日的監(jiān)視校驗(yàn)中，數(shù)據(jù)抖動且超限，如圖2所示，根據(jù)制定好的方案，首先對天線水平進(jìn)行修正，后按照《ILS安裝調(diào)試規(guī)范》對設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)調(diào)，調(diào)整后順利通過飛行校驗(yàn)。

（7）23L航向校飛具體情況。23L航向也存在天線陣水平失準(zhǔn)問題，測試天線水平數(shù)據(jù)如下，校飛中發(fā)現(xiàn)近場數(shù)據(jù)有大“S”狀彎曲，抖動超限，23L航向天線調(diào)整前測量數(shù)據(jù)各天線陣也存在不水平的情況。

與05R航向調(diào)整方案相同，首先對天線水平進(jìn)行修正，后按照《ILS安裝調(diào)試規(guī)范》對設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)調(diào)，調(diào)整后順利通過飛行校驗(yàn)，如圖3所示。

（8）用模擬軟件模擬天線降低3cm在現(xiàn)有的ADU分配關(guān)系上發(fā)現(xiàn)航道線明顯有偏差，用軟件模擬20號陣子加7度的航道線結(jié)構(gòu)，證實(shí)加減饋電電纜長度和天線水平失準(zhǔn)均會造成后果，如圖4～5所示。

以上模擬分析說明：ADU的分配關(guān)系、天線匹配、天線水平失準(zhǔn)均會造成信號航道線上信號的抖動和彎曲，可參考以上部分05R航向天線陣配對數(shù)據(jù)。

3 總 結(jié)

航向天線水平失準(zhǔn)會造成和天線對匹配不佳同樣的后果。因信號經(jīng)過不同的傳播路徑，所以在航道中心線處達(dá)不到需要抵消的效果，尤其對近場航道線，抖動會更突出。距離越遠(yuǎn)，不同路徑造成的誤差影響會相對減弱，所以一般遠(yuǎn)場不會出現(xiàn)問題。對于飛行校驗(yàn)中航向出現(xiàn)的遠(yuǎn)場和近場數(shù)據(jù)不一致，且數(shù)據(jù)抖動或者不穩(wěn)定情況，在ADU參數(shù)正常情況下一般為天線系統(tǒng)問題，重點(diǎn)檢查天線匹配或者天線水平失準(zhǔn)。

信號不同傳播路徑增加了空間疊加信號的不穩(wěn)定性，從數(shù)據(jù)上看，兩部發(fā)射機(jī)的數(shù)據(jù)不一致，不同航班的反映也不同，校驗(yàn)飛機(jī)會出兩種數(shù)據(jù)等現(xiàn)象。

西安咸陽機(jī)場均為執(zhí)行低能見度運(yùn)行程序的機(jī)場（05R/23R為標(biāo)準(zhǔn)II類，05L/23L為特殊II類），南跑道為新建跑道，05R方向按照II類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校飛，23L方向按照特殊II類標(biāo)準(zhǔn)校飛，校飛數(shù)據(jù)取值到D點(diǎn)，即校飛數(shù)據(jù)為跑道入口向航向陣方向延伸900m。但I(xiàn)類儀表著陸系統(tǒng)校飛數(shù)據(jù)取值只到C點(diǎn)，[3]飛行校驗(yàn)容易通過，對天線陣子水平及天線匹配要求就相對寬松些。同時西安咸陽機(jī)場為大型機(jī)場，停機(jī)坪上的飛機(jī)和施工作業(yè)都會對信號產(chǎn)生一定影響，對信號質(zhì)量要求更高更嚴(yán)格，精準(zhǔn)的調(diào)整天線系統(tǒng)，可以降低反射物的干擾，使得航道線在近場趨于穩(wěn)定和線性，遠(yuǎn)場數(shù)據(jù)才會更好。

對于高填土新建機(jī)場，存在多雨水及寒冷地區(qū)凍土解凍等問題的機(jī)場，需重點(diǎn)關(guān)注場地沉降問題。

航道線的抖動或者不穩(wěn)定問題僅依靠遠(yuǎn)場及近場監(jiān)控器是不能有效監(jiān)視的。可以通過外出測試發(fā)現(xiàn)此類問題，使用便攜式接收機(jī)在跑道中心線上走一遍，觀察整體航道線在跑道中心線上是否存在抖動現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)

[1]《國際民用航空公約》.附件，10[S].

[2]《儀表著陸系統(tǒng)安裝調(diào)試規(guī)范》[S].

[3]《儀表著陸系統(tǒng)飛行校驗(yàn)調(diào)試技術(shù)規(guī)范》[S].

收稿日期：2018-8-9

作者簡介：錢亞明（1982-），男，工程師，本科，主要從事無線電導(dǎo)航工作。