以下是对仪表科技进步的举例。『图 8-17』是飞机在 3000英尺以 100节的速度直线平飞时典型 PFD显示。『图 8-18』所示为右转时俯仰姿态为机头向下时的情况。可使用 MFD显示诸如『图 8-19』中的动态地图等导航信息或『图 8-20』中的飞机系统信息。
图 8-17直线平飞时的 PFD指示。
图 8-18右转过程中俯仰姿态为机头向下时的 PFD指示。
图 8-19 MFD上移动的地图显示。
图 8-20飞机系统信息。
第 1 章导航系统
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1介绍
本章介绍了将无线电应用于导航设备的基本原理。同时介绍了在仪表飞行中如何使用这些导航系统来进行操作。该内容为所有的仪表程序提供了框架结构,包括标准仪表离场程序(SIDS)、离场程序( DP)、等待航线以及进近程序。如何使用导航设备进行精确姿态仪表飞行以及精确跟踪,与这些机动操作中的每一项都密切相关。
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2无线电基本原理
无线电波是一种带有频率特性的非常重要的电磁( EM)波。无线电波可以远距离地穿越空间传播(大气层内或外),而且基本没有强度损失。天线用来把电流转为无线电波,这样电波可以穿越空间传播到接收天线,再由接收器再把电波转为电流使用。
1.2.1 无线电波如何传播
所有物质对无线电波都有不同程度的传导性和阻抗性。地球本身是无线电波最大的电阻。电波在接近地表的位置传播时不断消耗能量并在地表产生一定的电压,离天线越远电波的强度越弱。树木,建筑物以及矿床的存在都会对电波的变化程度产生影响。同辐射源的能量一样,辐射能量在高层大气时同样会受到大气分子,水以及灰尘的影响,根据信号频率,设计,使用以及设备局限性的不同,无线电波的传播特性也不尽相同。
1.2.1.1 地波
地波沿着地球表面传播。可以这样想象,地波的传播路径好像是一条由地面和电离层包围的隧道或者小巷,而电离层则阻止地波进入外太空。一般说来,频率越低,信号传播越远。
地波主要用于导航,由于日复一日地沿着图 9-1地表,空间以及天波传播相同的路径传播,因此地波的传播比较可靠并且是可预见的,并且不会受到太多外界因素的影响。地波频率范围一般从无线电范围中的最低的频率(约为 100Hz)最大到将近 1000kHz(1MHz)。虽然地波的组成部分中,有一种波超过了上述频率,达到了 30MHz,但是地波在较短距离但较高频率传播时强度会大大减弱。
1.2.1.2 天波
天波的传播频率范围从 1到 30MHz,最适合用于远程传播。由于遇到电离层时会发生发射或“弯曲”,这样信号就会从高空返回到地球,所以实际上我们接收到的信号是从很远的距离返回的。『图 9-1』飞机使用高频无线电,传送越洋信息时只需要 50到 100瓦特的电量。传送天波的频率不会用于导航,因为发射机发送信号到接收机的路径相当不固定。此类电波遇到电离层时会“反弹”回来,而这个路径经常会发生改变。
这主要是由于太阳辐射到电离层的能量总是不同(夜晚/白天,季节不同,太阳黑子活动等)。因此天波是相当不稳定的不适用于导航。
如果用在航空通讯上,天波(HF)的可靠程度一般约为 80%到 90%。目前高频正在逐渐被更为可靠的卫星通讯所替代。
1.2.1.3 空间波
可以穿越电离层,传播频率为 15MHz以及大于 15MHz的无线电波(最大可达到若干 GHz)可以认为是空间波。大部分导航设备传播信号时使用的都是空间波。频率高于 100MHz时,地波或者天波都已经无法继续传播了。但是在到达电离层之前,导航设备(除了全球定位系统(GPS)
的信号使用空间波来进行传播,这样电离层对波产生的影响(即造成信号传播错误)就会降低至最小程度。GPS信号穿越电离层时,造成的传播错误是非常致命的,可以通过 GPS接收机系统对传播中的错误进行修正。
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