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ILS仪表着陆系统

  仪表着陆系统(Instrument Landing System, ILS) 又译为仪器降落系统,盲降系统,是应用最为广泛的飞机精密进近和着陆引导系统。它的作用是由地面发射的两束无线电信号实现航向道和下滑道指引,建立一条由跑道指向空中的虚拟路径,飞机通过机载接收设备,确定自身与该路径的相对位置,使飞机沿正确方向飞向跑道并且平稳下降高度,最终实现安全着陆。

  盲降是仪表着陆系统ILS的俗称。因为仪表着陆系统能在低天气标准或飞行员看不到任何目视参考的天气下引导飞机进近着陆,所以人们就把仪表着陆系统称为盲降,即飞行员在肉眼无法看清机场跑道的情况下操控航班降落。

目录

简介编辑本段

  仪表着陆系统是飞机进近和着陆引导的国际标准系统,它是二战后于1947年由国际民航组织ICAO确认的国际标准着陆设备。全世界的仪表着陆系统都采用ICAO(国际民用航空组织,国际民航组织,International Civil Aviation Organization)的技术性能要求,因此任何配备盲降的飞机在全世界任何装有盲降设备的机场都能得到统一的技术服务。

  “盲降”一词即使对经常坐飞机的人来说也有些陌生,它是普通旅客接触不到的航空专有名词,并非字面意思“闭着眼睛降”或“盲目降落”。盲降是仪表着陆系统ILS的俗称,在低能见度天气时,地面导航台与机载设施建立相关后,系统可由自动驾驶仪完成对准跑道及后续着陆等行为。有别于天气正常时的“目视进场”,此方式依靠仪表着陆系统引导飞机进近着陆,可理解为“不依赖眼睛”即称“盲降”。[1] 

标准仪表着陆系统布置图

  仪表着陆系统通常由一个甚高频(VHF)航向信标台、一个特高频(UHF)下滑信标台和几个甚高频(VHF)指点标组成。航向信标台给出与跑道中心线对准的航向面,下滑信标给出仰角2.5°-3.5°的下滑面,这两个面的交线即是仪表着陆系统给出的飞机进近着陆的准确路线。指点标沿进近路线提供键控校准点即距离跑道入口一定距离处的高度校验,以及距离入口的距离。飞机从建立盲降到最后着陆阶段,若飞机低于盲降提供的下滑线,盲降系统就会发出告警。

发展历程编辑本段

  仪表着陆系统是国际民航的标准着陆引导设备,主要作用是给进近和着陆的飞机提供对准跑道中心延长线航道(方位)、下滑道(仰角)和距离信息。仪表着陆系统通常包括航向信标、下滑信标(英文缩写GP)、指点标或测距仪(英文缩写DME)。根据国际民航组织规定,分为I类、Ⅱ类和Ⅲ类运行。

  1958年,民航局科学研究所参照苏联制式,开始研制《安全58型》航向和下滑设备,这是中国民航仪表着陆系统发展的开端。1964年,为适应国际航班通航上海,1套按国际民航组织的标准改制的《安全58—1型》设备安装在上海虹桥机场,为巴基斯坦航空公司开通卡拉奇一上海国际航班提供服务。

  在三叉戟、波音707、伊尔62等客机投入使用后,1975年民航总局从英国PLESSEY公司引进了7套STAN37/38型仪表着陆系统.分别安装在北京、上海、广州、杭州、乌鲁木齐。随着改革开放及民航安全保障的需求,从1981年起,民航开始引进美国WILCOX公司的MARK II型设备,先后安装在沈阳、成都、长沙、西安、厦门、青岛等20多个机场,使这些机场的导航保障能力有较大提高。福州义序机场由于受周围环境影响,无法在机场内正常安装仪表着陆系统,1989年民航局航行司决定参照香港启德机场模式采用仪表引导系统(英文缩写IGS),配置德国SEL公司生产的$4000型仪表着陆系统设备,于1991年投产使用。

  在引进设备的同时,民航通信导航修造厂开始研制生产仪表着陆系统设备,先后安装在呼和浩特、湛江、哈尔滨等机场。

  1990年,民航总局启动日元贷款项目,开始在国内部分机场新建或更新ILS;1992年,挪威NORMARC公司的3500系列设备在该项目中中标;1993年至1997年,先后完成上海、南昌、杭州等机场共26套仪表着陆系统的建设或更新。与此同时,国内开始大规模的机场建设项目.其中仪表着陆系统设备,除少量引进其他型号设备外,大部分采用挪威NORMARC公司的3500系列设备?至1997年年底,国内绝大部分有航班飞行的机场,都配置单向或双向仪表着陆系统。

  20世纪90年代中后期,随着计算机技术的发展,仪表着陆系统设备也开始向由微电脑控制的设备升级。1997年开始,随着新建和扩建机场的配置需求和部分设备更新换代,大连、福州、南京、厦门等机场先后引进挪威NORMARC公司生产的7000系列新一代设备。在随后的10年间,中国民航的仪表着陆系统设备基本采用这两个公司的产品。

  随着民航飞行量的迅速增长,20世纪90年代初,国内大型骨干机场开始建设Ⅱ类仪表着陆系统,以提高机场运行正常率。民航总局空管局成立后,加强对仪表着陆系统设备运行保障力度,提高设备运行等级的建设。1995年8月29日,在相关配套的机场设施完成Ⅱ类运行的条件后,批准北京首都国际机场达到Ⅱ类标准的36R跑道启用Ⅱ类运行。同年,民航总局空管局组织召开了Ⅱ类运行研讨会,对Ⅱ类运行进行深入的探讨,并做出具体的规范。2001年7月,批准上海浦东国际机场达到Ⅱ类运行标准的17号和35号跑道开放Ⅱ类仪表着陆系统。2003年11月,批准成都双流机场达到Ⅱ类标准的02号跑道开放II类仪表着陆系统。2004年9月,批准西安咸阳机场达到Ⅱ类标准的23号跑道开放Ⅱ类仪表着陆系统。2004年8月,民航总局空管局正式批复,对已达到Ⅲ类设备标准的上海浦东机场17号跑道开放ⅢA类使用。这是中国民航第一套达到ⅢA类设备标准的仪表着陆系统,这也是中国民航导航保障能力提升的重要标志。2007年10月,北京首都机场第三跑道仪表着陆系统达到Ⅲ类设备运行标准正式开放使用。

  针对不同机场的特殊环境条件,民航总局空管局组织专门调研,不断提高对相关机场仪表进近和着陆的保障能力。2005年12月12日,民航总局空管局成立应答着陆系统(英文缩写TLS)专题研究小组。2006年8月10日,民航总局空管局组织在四川广汉进行应答着陆系统的现场安装、飞行校验和演示工作,飞行校验中心派出飞机执行此次任务。2006年10月15至16日,民航总局空管局组织在广汉机场进行第二阶段应答着陆系统演示验证工作。

  为推动新技术应用,解决常规仪表着陆系统下滑天线、高原应用中受地形影响较大的问题,2006年12月6日民航总局空管局成立END—FIRE天线专题研究小组,并于2006年12月至2007年8月陆续开展针对END—FIRE天线的安装、调试、飞行校验等工作。2007年9月12日,民航总局正式批准九寨机场使用END—FIRE天线的02号跑道下滑信标开放使用,在利用仪表着陆系统新型天线解决山区机场下滑场地受限问题方面提供有价值的尝试。

  民航总局空管局成立以来,相继批准建成广州新白云机场、北京首都机场3跑道等60多套仪表着陆系统。截至2007年年底,全国民航共有仪表着陆系统设备193套。民航机场属地化管理后,绝大部分机场导航设备归口地方机场管理;仍由民航空管系统管理的仪表着陆系统设备共计39套,其中华北空管局8套,东北空管局2套,华东空管局14套,中南空管局9套,西南空管局2套,西北空管局2套,新疆空管局2套。

功能编辑本段

  仪表着陆系统能在气象条件恶劣和能见度差的条件下向飞行员提供引导信息,保证飞机安全进近和着陆。ILS系统包括3个分系统:提供横向引导的航向信标、提供垂直引导的下滑信标(glideslope);提供距离引导的指点信标(marker beacon)。每一个分系统又南地面发射设备和机载设备所组成。

技术参数编辑本段

  航向信标工作频率是108.10~111.95MHz中小数点后第1位为奇数的频率,频率问隔为50kHz,共有40个波道。下滑信标工作频率为329.15~335MHz的UHF波段,频率间隔150kHz,共有40个波道。指点信标工作频率为75MHz(固定)。

  航向信标和下滑信标的工作频率是配对工作的,控制盒上只选择和显示航向信标频率,下滑信标频率自动配对调谐。

系统分类编辑本段

  一个完整的仪表着陆系统包括方向引导、距离参考和目视参考系统。

方向引导系统

 ILS方向引导系统

  航向台(Localizer, LOC/LLZ),位于跑道进近方向的远端,波束为角度很小的扇形,提供飞机相对与跑道的航向道(水平位置)指引;

  下滑台(Glide Slope, GS或Glide Path,GP),位于跑道入口端一侧,通过仰角为3度左右的波束,提供飞机相对跑道入口的下滑道(垂直位置)指引;

距离参考系统

ILS系统指点标位置示意图ILS系统指点标位置示意图

  指点标,(Marker Beacon),距离跑道从远到近分别为外指点标(Outer Marker,OM),中指点标(Middle Marker,MM)和内指点标(Inner Marker,IM),提供飞机相对跑道入口的粗略的距离信息,通常表示飞机在依次飞过这些信标台时,分别到达最终进近定位点(Final Approach Fix,FAF)、I类运行的决断高度、II类运行的决断高度。

  有时测距仪(Distance Measuring Equipment, DME)会和仪表着陆系统同时安装,使得飞机能够得到更精确的距离信息,或者在某些场合替代指点标的作用。应用DME进行的ILS进近称为 ILS-DME 进近。

目视参考系统

  精密进近轨迹指示器(Precision Approach Path Indicator, PAPI),提供飞行器相对正确的下滑道的位置的目视参考。

  进近灯光系统(Approach Light System, ALS),供夜间或者低能见度进近情况下提供跑道入口位置和方向的醒目的目视参考。

航空器进场编辑本段

  ILS进场首先是下滑到大约3000英尺,斜向接近机场。在输入指定跑道ILS通讯信标频率之后,开始导航。当成功捕获到ILS信号时,自动驾驶的方向导航开关会自动关闭,自动进场。当飞行器对准跑道之后,开启接近机场导航(Approach Hold),飞行器会自动下滑。

天气标准分类编辑本段

  盲降的作用在天气恶劣、能见度低的情况下显得尤为突出。它可以在飞行员肉眼难以发现跑道或标志时,给飞机提供一个可靠的进近着陆通道,以便让飞行员掌握位置、方位、下降高度,从而安全着陆。根据盲降的精密度,盲降给飞机提供的进近着陆标准不一样,因此盲降可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类标准。

Ⅰ类盲降

  在前方能见度不低于800m的条件下或跑道视程不小于550米,以高的进场成功概率,能将飞机引导至60m的决断高度(中指点标上空)。

Ⅱ类盲降

  在前方能见度不低于400m的条件下或跑道视程不小于350米,以高的进场成功概率,能将飞机引导至30m的决断高度(内指点标上空)。

Ⅲ类盲降

  Ⅲa类设施的性能:没有决断高度限制,在跑道视距不小于200m的条件下,着陆的最后阶段凭外界目视参考,引导飞机至跑道表面.因此又叫“看着着陆”(see to land)。

  Ⅲb类设施的性能:没有决断高度限制和不依赖外界目视参考,一直到跑道表面,并在跑道视距50m的条件下,凭外界目视参考滑行,因此又叫“看着滑行”(see taxi)。

  Ⅲc类设施的性能:无决断高度限制,不依靠外界目视参考,能沿着跑道表面着陆和滑行。

  云彩到地面的高度小于60米,能见度在800米以下能实现飞机起降的,为一类盲降;当云彩到地面的高度小于30米、能见度在400米以下能实现起降的为二类盲降;肉眼看不见任何东西,完全依靠仪器自动导航就能实现飞机起降的,为三类盲降中的最高等级。华东空管局有关负责人告诉记者,浦东机场的二类盲降系统为国内最先进的盲降系统,二类盲降启用后,如果遇到大雾、雷雨等恶劣天气,只要能见度在200米以上,将有可能完成正常的飞机降落。

使用范围编辑本段

  中国省(区)局级及以上机场和大部分航站都已装有盲降,新建和扩建的机场均装有双向盲降,其中只有北京、广州、上海,成都,乌鲁木齐机场的盲降系统达到了Ⅱ类运行标准,其余机场都按Ⅰ类标准开放。

  厦门机场早期仅主降方向05号跑道开放Ⅰ类盲降,1993年开始的机场扩建工程建设完成后,已开放双向Ⅰ类盲降,其中主降方向05号跑道配备Ⅱ类盲降设备按Ⅰ类标准开放。

  首都机场使用的是一类和二类盲降系统,但在安全保障方面与三类盲降系统没有区别。三种盲降系统的不同之处主要是决断高,一类盲降系统决断高为60米,即飞行员要在离地面60米时判断是否能建立目视参考,决定继续进近还是拉起复飞(后同);二类盲降系统决断高为30米;而三类盲降系统决断高是15米,主要适用于大雾天气。

  双流机场于2005年正式启用二类盲降系统,是继首都国际机场和上海浦东机场后,第三个启用该套系统的机场。

  2016年11月乌鲁木齐国际机场启用二类盲降系统。

  即使雾霾天气,航班降落的概率也将比以往提高。中国民用航空局要求2014年1月1日起,全国旅客吞吐量排名前十的机场至首都机场的航班机长,必须具备二类盲降运行资格。盲降是在天气恶劣、能见度低的情况下,飞行员肉眼难以发现跑道或标志时,借助仪表等设施完成飞机降落的技术。当航空气象预报提供数据显示能见度400米左右,机场运行控制中心实施二级盲降。

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