焦守波 李 樂(lè)

DME系統(tǒng)在飛機(jī)導(dǎo)航中的應(yīng)用

焦守波 李 樂(lè)

焦守波：工程師，現(xiàn)任中航工業(yè)試飛中心飛行部場(chǎng)站參謀；李樂(lè)： 工程師，現(xiàn)任中航工業(yè)試飛中心飛行部場(chǎng)站參謀。

測(cè)量距離系統(tǒng)是飛機(jī)無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)的重要組成部分，它在飛機(jī)無(wú)線導(dǎo)航中得到了廣泛使用。DME測(cè)距儀采用的是詢問(wèn)-應(yīng)答式測(cè)距法，其為全世界民航的通用測(cè)距引導(dǎo)設(shè)備，它既可用作航線導(dǎo)航設(shè)備。也可用作機(jī)場(chǎng)導(dǎo)航設(shè)備。

DME主要用途

DME提供的斜距信息在飛機(jī)導(dǎo)航中可有多種用途：

定位 在現(xiàn)代飛機(jī)無(wú)線電導(dǎo)航中，DME作為自動(dòng)發(fā)行控制系統(tǒng)的傳感器所提供的距離信息，送到飛行管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（FMCS）用于飛機(jī)的精確定位。

航路間隔 DME提供的距離信息，可以保證在航路上飛行的飛機(jī)按照指定的高度層和一定的距離間隔飛行，以達(dá)到保障飛機(jī)飛行安全的目的。

進(jìn)近到機(jī)場(chǎng) 在特定情況下，飛行員根據(jù)DME測(cè)量的距離信息駕駛飛機(jī)駛向DME/VOR信標(biāo)臺(tái)，然后轉(zhuǎn)彎在新的方位新的方向上做圓周飛行，這時(shí)飛機(jī)進(jìn)入著陸航向狀態(tài)。（見(jiàn)圖1）

避開(kāi)空中禁區(qū) 有時(shí)飛行員為了避讓某個(gè)受保護(hù)空域，可以駕駛飛機(jī)在指定的距離上作圓周飛行，等飛到一個(gè)新徑線方位時(shí)，再飛向DME/VOR信標(biāo)臺(tái)。（見(jiàn)圖2）

圖1 利用DME使飛機(jī)進(jìn)近到機(jī)場(chǎng)

圖2 利用DME避開(kāi)保護(hù)空域

計(jì)算地速和到臺(tái)時(shí)間 飛機(jī)在飛行中，DME詢問(wèn)器連接地測(cè)量到所選地面信標(biāo)臺(tái)的斜距。當(dāng)然，這個(gè)斜距是隨飛機(jī)接近或離開(kāi)信標(biāo)臺(tái)而變化的。因此，測(cè)量斜距的變化率就可給出飛機(jī)接近或離開(kāi)信標(biāo)臺(tái)的速度。由DME詢問(wèn)器所測(cè)得的這個(gè)速度叫地速（KTS）。顯然，若飛機(jī)以信標(biāo)臺(tái)為圓心作圓周飛行時(shí)，DME距離指示器上指示的地速為零。

已知地速，就可按下式求出飛機(jī)到臺(tái)時(shí)間（TTS），即：

式中 TTS——飛機(jī)到（達(dá)信標(biāo)）臺(tái)的時(shí)間，以小時(shí)為單位；

DST——飛機(jī)到地面信標(biāo)臺(tái)的斜距，以海里為單位；

KTS——地速，以節(jié)（海里/小時(shí)）為單位。

顯然，只有當(dāng)飛機(jī)是在到/自地面信標(biāo)臺(tái)的航線上、且遠(yuǎn)離信標(biāo)臺(tái)飛行時(shí)，所測(cè)得的到臺(tái)時(shí)間才是準(zhǔn)確的。

DME系統(tǒng)與其他導(dǎo)航和著陸設(shè)備相配合時(shí)構(gòu)成的使用方案

DME系統(tǒng)是飛機(jī)無(wú)線電導(dǎo)航廣泛使用的一種近程導(dǎo)航設(shè)備。它既可用作航線導(dǎo)航設(shè)備。當(dāng)它與其他近程導(dǎo)航和著陸設(shè)備如甚高頻全向信標(biāo)（VOR/DVOR）和儀表著陸系統(tǒng)（ILS）相配合構(gòu)成航線或機(jī)場(chǎng)導(dǎo)航設(shè)備 時(shí)，可有多種使用方案。

圖3 VORTAC系統(tǒng)示意圖

圖4 VOR/DME RNAV系統(tǒng)

（一）DME系統(tǒng)用作航線導(dǎo)航設(shè)備

DME系統(tǒng)用作航線導(dǎo)航設(shè)備時(shí)，主要有以下幾種使用方案。

1.DME/DME使用方案

這種方案就是ρ-ρ體制定位方案。這時(shí)飛機(jī)分別測(cè)得至兩個(gè)航線DME地面信標(biāo)臺(tái)的距離來(lái)確定飛機(jī)的距離。為了提高定位精度，消除定位的多值性，在實(shí)踐中也可以利用三個(gè)航線地面信標(biāo)臺(tái)所提供的距離信息進(jìn)行定位，構(gòu)成ρ-ρ-ρ體制定位系統(tǒng)。

2.DME/VOR/DVOR使用方案

這種方案就是ρ-θ體制定位方案。在此方案中，飛機(jī)可同時(shí)接收來(lái)自VOR或多普勒VOR提供的以磁北為基準(zhǔn)的方位信息和來(lái)自DME地面信標(biāo)的距離信息，用以確定飛機(jī)位置。由于ρ-θ方案是ICAO審定的標(biāo)準(zhǔn)近距導(dǎo)航系統(tǒng)，故使用最為方便。

3.VOR/TACAN/（VORTAC）使用方案

塔康（TACAN）是一種能給飛機(jī)提供到某一固定地面臺(tái)的方位和距離信息的戰(zhàn)術(shù)空中導(dǎo)航系統(tǒng)。實(shí)際上，它是一種軍用航空ρ-θ導(dǎo)航系統(tǒng)。由于TACAN和DME系統(tǒng)具有相同的測(cè)距功能，因此，TACAN系統(tǒng)的機(jī)載設(shè)備與DME系統(tǒng)的地面設(shè)備，或者DME系統(tǒng)的機(jī)載設(shè)備與TACAN系統(tǒng)的地面信標(biāo)可以互相配合工作，兩者完全兼容。

所謂伏塔克（VORTAC）就是將VOR和TACAN信標(biāo)臺(tái)安裝在一起，可同時(shí)為軍用和民用飛機(jī)提供方位和距離信息的ρ-θ近距導(dǎo)航系統(tǒng)。圖3為VORTAC系統(tǒng)的示意圖。在這種情況下，民用飛機(jī)的DME詢問(wèn)器可從塔康信標(biāo)獲得距離信息，機(jī)載VOR接收機(jī)從VOR地面臺(tái)獲得方位信息；而軍用飛機(jī)從塔康信標(biāo)同時(shí)獲得距離和方位信息。這樣，軍民兩種飛機(jī)可獲得各自所需要的導(dǎo)航信息，從ATC的角度看兩種飛機(jī)可納入統(tǒng)一的ATC網(wǎng)，從而有效的利用空域。

（二）DME系統(tǒng)用作機(jī)場(chǎng)導(dǎo)航設(shè)備

DME系統(tǒng)用作機(jī)場(chǎng)導(dǎo)航設(shè)備時(shí)，可有以下三種使用方案。

1.DME/ILS使用方案

尤其在某些不便于安裝指點(diǎn)標(biāo)的機(jī)場(chǎng)內(nèi)，常由DME系統(tǒng)地面信標(biāo)與ILS相配合。即使在微波著陸系統(tǒng)（MLS）代替ILS功能后，MLS仍然需要有提供距離信息的相應(yīng)設(shè)備，即精密測(cè)距機(jī)（DME/P），只不過(guò)DME/P可提供更加精確的距離信息而已。

2.DME/TVOR/DVOR使用方案

這與航線ρ-θ體制定位系統(tǒng)類似，即由機(jī)場(chǎng)DME地面信標(biāo)與機(jī)場(chǎng)全向信標(biāo)（TVOR）或機(jī)場(chǎng)多普勒全向信標(biāo)（DVOR）相配合，構(gòu)成ρ-θ體制定位系統(tǒng)。此方案除可更加有效地利用空域外，還可提高在ILS進(jìn)近程序中的安全性。

3.DME/DME使用方案

這也與航線ρ-ρ體制定位系統(tǒng)類似。DME/DME使用方案構(gòu)成航站ρ-ρ體制定位系統(tǒng)。在某些小型機(jī)場(chǎng)內(nèi)，ρ-ρ設(shè)備還可用作短場(chǎng)起落（STOL）和垂直起落（VTOL）飛機(jī)的著陸設(shè)備。

4.DME系統(tǒng)用于區(qū)域?qū)Ш剑≧NAV）

隨著VOR/DME在機(jī)載計(jì)算設(shè)備和導(dǎo)航中的應(yīng)用，漸漸出現(xiàn)了區(qū)域?qū)Ш絉NAV的概念并得以開(kāi)始應(yīng)用。RNAV被確認(rèn)為一種導(dǎo)航方法，即能夠在一個(gè)廣闊的非限制在定點(diǎn)之間的區(qū)域內(nèi)提供導(dǎo)航能力的導(dǎo)航系統(tǒng)。現(xiàn)代飛機(jī)普遍使用VOR/DME RNAV系統(tǒng)，它是一種利用測(cè)距儀（DME）、伏爾（VOR）的方位角的斜距以及氣壓高度作為基本輸入信號(hào)，來(lái)計(jì)算飛機(jī)到某個(gè)航路點(diǎn)的距離和航向的導(dǎo)航及引導(dǎo)系統(tǒng)。圖4為VOR/DME RNAV系統(tǒng)示意圖。按DME系統(tǒng)在RNAV中的作用，可將VOR/DME RNAV分為兩種方式，ρ-θ方式和ρ-ρ方式。

RNAV可在飛行的各階段中使用，如正確使用的話將會(huì)帶來(lái)很多好處，諸如：便于飛機(jī)駕駛員操作、減少了飛行距離、航跡選擇更加靈活、成本低、精度高等等。

結(jié)束語(yǔ)

DME是現(xiàn)代民用飛機(jī)普遍裝備的一種航空電子設(shè)備，它與地面信標(biāo)臺(tái)配合工作，提供飛機(jī)到信標(biāo)臺(tái)的斜距信息，用于飛機(jī)的精確定位和導(dǎo)航。當(dāng)它與其他近程導(dǎo)航和著陸設(shè)備相配合構(gòu)成航線或機(jī)場(chǎng)導(dǎo)航設(shè)備時(shí)，可有很多種使用方案，充分發(fā)揮了它成本低、航線多、精度高等優(yōu)點(diǎn)。