飛機無線電羅差產生機理分析及校正研究

董坤林，王安文，康超

（國營蕪湖機械廠，安徽 蕪湖 241007）

飛機在空中飛行時，無線電羅盤能夠自動地指示出所選擇導航臺的方向角，即指示出導航臺輻射的電磁波到達無線電羅盤天線的方向，以引導飛機向臺飛行或背臺飛行。當飛機修理后，由于飛機上無線電羅盤環形天線附近金屬構體的影響，以及無線電羅盤電氣參數的變化，剩余羅差將發生變化，使定向產生誤差，影響無線電羅盤能否在飛行過程中正確地引導飛機按正確的航向飛行，因此，需要在飛機維修時對無線電羅差進行校正。本文圍繞上述問題，闡述無線電羅差產生的機理，分析影響無線電羅差變化的具體因素，探討無線電羅差的校正方法及補償措施。

1 無線電羅差產生機理

1.1 校正無線電羅差的背景

無線電羅盤的環形天線安裝在飛機上，與周圍的金屬物體同處于導航臺輻射的電磁場中，與環形天線一樣，金屬物體也能產生感應電勢，并在金屬物體中形成高頻電流，高頻電流也會向空中輻射電磁能，這種輻射稱為“二次輻射”。

由于飛機“二次輻射”現象的存在，使得作用于環形天線的電磁場不僅有被測向的直接電磁場，而且也有二次輻射的電磁場，合成電磁場的方向為此兩個場的矢量和。這兩種電磁場迭加的結果，使環形天線處原導航臺輻射的電磁場發生畸變，定向時，指示器所指的不是直接輻射場的方向，而是合成電磁場的方向，由此產生定向誤差。這種由飛機二次輻射引起的誤差稱為“無線電羅差”。

由于飛機上無線電羅差的存在，影響無線電航向指示的準確性，從而影響導航控制的結果。消除無線電羅盤系統的定向誤差，即校正無線電羅差，是裝備修理的一項必須完成的工作，消除定向誤差后無線電航向才有實用意義。

1.2 影響無線電羅盤定向的原因

各種不同的金屬物體將會產生不同規律變化的無線電羅差，環形天線周圍的金屬物體按其對無線電羅盤定向的影響來分可歸結為兩類輻射體，類天線輻射體和類回路輻射體。

類天線輻射體是指長度比截面大很多倍的不閉合體，如垂直天線、金屬桿等。由于飛機上這類型的輻射體尺寸比羅盤工作波長小，所以它們接收電流和輻射電波能力是十分微弱的，可以忽略不計。

類回路輻射體是指電氣上閉合的或未閉合的垂直回路的導體，如金屬機身、金屬機翼等，雖然一般飛機上這類輻射體的尺寸小于工作波長，其接收電波和輻射電波能力也很弱，但離環形天線非常近，所以環形天線處的二次輻射場主要是這類輻射體的產生。

1.3 無線電羅差曲線

無線電羅差曲線是有一定規律性的。典型的無線電羅差曲線如圖1 所示，從圖中可以看出，當導航臺方向變化一周（360°)時，羅差四次變換符號，四次為零，故稱為四次羅差。羅差曲線是類正弦曲線，四個象限的最大幅度是相等的。

圖1 典型的羅差曲線圖

2 影響無線電羅差的因素

各型飛機進廠修理時，需對無線電羅盤系統的部附件進行修理或調整，固有的無線電羅差曲線會有一定的變化。修理中對無線電羅差固有曲線產生影響的因素如下：

（1）修理或調整了可能影響羅差變化的羅盤部件，如接收機參數的調整、羅差補償度數的變更。

（2）修理過程中的串、換件，如更換環形天線、環形天線電纜、羅差補償器、環形天線匹配器、接收機、指示器等。

（3）環形天線分解后的重新安裝。

（4）環形天線高頻電纜的屏蔽層損傷，不能嚴格保持對稱和防止干擾，影響信號傳輸。

（5）對飛機進行了可能影響羅差變化的改裝工作。

（6）飛機定期檢查時，接收機、指示器的離機內場定檢，影響0°和180°的準確性。

3 無線電羅差校正

為了保證羅盤準確定向，使定向誤差變小，消除或減小象限誤差勢在必行，需對無線電羅差進行校正。

3.1 無線電羅差的規律

當飛機與地面臺的相對方位為0°、90°、180°和270°時無象限誤差；而相對方位為45°、135°、225°和315°附近時，象限誤差最大，且隨相對方位的改變誤差大小也隨之改變。同時，當相對方位在第一象限（0°～90°）或第四象限時，指示的方位通常偏向飛機機頭方向；當相對方位在第二象限（90°～180°）或第三象限時，指示的方位通常偏向機尾，如圖2 所示。從圖2 中可以看出，在第一、三象限的相對方位時，有正的誤差，在二、四象限時有負的誤差。那么，在修正時應將相對方位在0°～90°時的指示方位朝右機翼尖方向移動（修正），在90°～180°時的指示方位也要向右機翼尖方向修正；而當地面臺在180°～270°或270°～360°方位時，應使指示方位朝左機翼尖方向修正。也就是修正量的符號應與象限誤差的符號相反，如負的象限誤差需要正的修正量，反之亦然。在掌了握這一規律后，在地面可以利用地面導航臺對無線電羅差進行測定、校正。

圖2 象限誤差規律

3.2 無線電羅差測定

無線電羅差的校正必須在專用羅盤場進行，選擇的導航臺頻率在600kHz 以下，導航臺監聽效果要好，導航臺方位要穩定(航向指示器的指針左右擺動不大于±1o)。

利用羅差方位儀在轉動飛機時測得無線電羅盤航向，作為飛機在各轉動方位（一般以15o為間隔，對應24 個方位角）的標準航向，同時，測得機上無線電羅盤系統實際航向指示值，與各方位的標準航向值進行比較，差值就是無線電羅差。無線電羅差ΔP 計算公式為：

ΔP=KYPi - OPKi （1）

式中：KYPi 為導航臺相對方位角；OPKi 為無線電羅盤讀數。

測定的差值就是機體對無線電羅盤航向的影響所致，根據航向角編制修正值△P 的羅差曲線圖。

3.3 羅差補償

各種飛機構造雖然不同，但曲線的規律是接近的，故對無線電羅差可以進行補償，校正無線電羅差。對大多數飛機來說，通常最大羅差在+5°～+25°的范圍內，羅差的+、-號以第一象限為代表，+號的羅差表示指示的角度比導航臺的實際方位角要小。在進行羅差補償前，首先必須知道該機的羅差曲線，對于某一機型的羅差曲線由飛機制造廠或飛機修理廠精確測定。由設計及經驗得知，對于同一機型的飛機，同一種無線電羅盤以及經過妥善安裝的環形天線，都可以得到相近的固有羅差曲線。

羅差曲線有時出現兩種誤差：即羅差(在基準線上的類正弦曲線)及環形天線安裝誤差(曲線沿縱軸上、下平行的移動)。羅差曲線如果沒有規律或不對稱，必須檢查天線的安裝位置是否偏離飛機機身縱軸中線，因為它將引起射頻場的不規則，必須重新校正天線安裝位置，否則，將引起安裝誤差。當環形天線妥善安裝時，不會出現后一種誤差，即環形天線安裝誤差為0°。有了某一種機型的精確測定的固有羅差曲線，就可用環形天線、羅差補償器、環形天線匹配器、環形天線電纜以及接收機尾部插頭跨接線的調整等補償方法相互配合進行羅差補償。羅差補償器補償曲線有正補償和負補償兩種，示例如下：

（1）正補償：飛機固有羅差+22°，若環形天線補償+18°，環形天線安裝誤差0°，則可采用羅差補償器補償+4°。

（2）負補償：飛機固有羅差+10°，若環形天線補償+18°，環形天線安裝誤差0°，則可采用羅差補償器補償-8°。

由于環形天線、羅差補償器等的羅差補償曲線與飛機的固有羅差曲線是很接近的類正弦曲線，根據實際測定的修正值△P 的羅差曲線圖，與典型的羅差曲線進行對比，確定是需要進行正補償還是負補償，按羅差的最大幅度與+、－號來進行補償即能滿足各個方位角的補償準確度（剩余羅差）的要求。按照測得的差值調整環形天線系統進行補償解決，從而消除影響。無線電羅差測定與補償是根據校羅差原理和以往的工作經驗研究得到，也是掌握校羅差方法的難點和要點。

校正無線電羅差時，時間應控制在日出后至少兩小時至日落前兩小時進行，以避免“夜間效應”的影響；轉動飛機時不得離開校正基點；根據指示器讀取方位時，應讀取指針指示的平均值。

4 結語

無線電羅盤作為飛行的輔助導航設備，在飛機空中領航、導航中具有較重要的作用，其精度須滿足要求，才能正確指引飛機沿臺站飛行和進近。通過對無線電羅差產生機理分析，利用無線電羅差的測定，從而確定飛機修理過程中是否造成固有無線電羅差曲線發生變化，進一步掌握無線電羅差超差的補償措施，以便進行誤差校準和補償，保證無線電羅盤得到正確的航向，確保飛機安全飛行。