郭寶軍

摘? 要：該文針對(duì)某機(jī)場(chǎng)下滑設(shè)備更新后入口高超限問(wèn)題進(jìn)行理論分析，探尋切實(shí)可行的解決方法。目前，按照15 m計(jì)算的內(nèi)撤距離設(shè)計(jì)方案，大部分出現(xiàn)了飛行校驗(yàn)時(shí)入口高度超限問(wèn)題。該文依照下滑臺(tái)站的物理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，象下滑天線的內(nèi)撤距離、下滑反射區(qū)的縱向坡度、入口跑道面與反射區(qū)高差（橫向坡度），結(jié)合下滑入口高度的飛行校驗(yàn)的取值方法，并參考法國(guó)民航大學(xué)的LAGON下滑模擬軟件進(jìn)行測(cè)試，提出了改善入口高度的方案。

關(guān)鍵詞：入口高度;下滑結(jié)構(gòu);內(nèi)撤距離;模擬軟件LAGON;下滑場(chǎng)型

中圖分類(lèi)號(hào)：V351? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

入口高度是下滑信標(biāo)重要的參數(shù)之一，而入口高度超限問(wèn)題較難解決。該文從以下幾個(gè)方面進(jìn)行綜合分析，詳細(xì)闡述解決下滑入口高度超限的方法。

1 某機(jī)場(chǎng)下滑臺(tái)的基本情況以及存在的問(wèn)題

某機(jī)場(chǎng)跑道長(zhǎng)度2 500 m，設(shè)計(jì)下滑角3.1°，下滑天線距跑道中心線140 m，下滑反射區(qū)前坡FSL=+0.07°，下滑天線內(nèi)撤距離為283 m。每次飛行校驗(yàn)下滑入口高度在15 m的臨界值，考慮到原來(lái)設(shè)備的運(yùn)行情況、建設(shè)成本等因素，進(jìn)行了原址更新（下滑天線位置不變）。由零基準(zhǔn)天線的NM3500下滑設(shè)備，更新為捕獲效應(yīng)天線的NM7033B下滑設(shè)備，如圖1所示。

更新后的投產(chǎn)校驗(yàn)下滑角度符合要求，Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)結(jié)構(gòu)符合要求，入口高度不符合15 m～18 m的要求，TX1、TX2的入口高度分別為14.7 m和14.6 m，與設(shè)備更新前情況基本一致。該次投產(chǎn)校驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

2.2 下滑設(shè)備調(diào)整

下滑信號(hào)是由上、中、下3個(gè)天線分別輻射的CSB、SBO、CLR信號(hào)疊加而成的 ，根據(jù)外場(chǎng)公式

外場(chǎng)某點(diǎn)獲得的下滑信號(hào)與CSB、SB0信號(hào)的幅度以及CSB、SB0信號(hào)之間的相位密切相關(guān)。因此，必須保證CSB、SB0信號(hào)以及它們之間的相位差獲得正確的關(guān)系。在下滑設(shè)備中，發(fā)射機(jī)的CSB和SB0信號(hào)幅度可以進(jìn)行調(diào)整，它們之間的相位也可以進(jìn)行調(diào)整，必須保證下滑發(fā)射機(jī)輸出的CSB、SB0的幅度及相位差保持正確的關(guān)系。下滑天線分配單元把發(fā)射機(jī)輸出的CSB、SB0按照適當(dāng)?shù)姆群拖辔魂P(guān)系分配到上中下天線，必須保證上、中、下天線獲得正確的幅度和相位。上、中、下3個(gè)射頻電纜的損耗和電氣長(zhǎng)度會(huì)影響CSB、SB0信號(hào)天線輸入端的幅度和相位，必須保證在天線輸入端獲得正確的幅度和相位。天線振子的傳輸特性等也會(huì)影響下滑信號(hào)的空間合成，進(jìn)而影響下滑道結(jié)構(gòu)，下滑道結(jié)構(gòu)的變化會(huì)影響入口高度數(shù)據(jù)。該下滑臺(tái)的校飛數(shù)據(jù)顯示下滑道結(jié)構(gòu)良好，說(shuō)明空中各信號(hào)幅度及相位關(guān)系正確。

2.3 下滑天線振子的安裝

下滑上、中、下天線的掛高應(yīng)保持3︰2︰1的比例關(guān)系，3個(gè)下滑天線應(yīng)保持在同一個(gè)平面內(nèi)（如圖3所示），否則影響下滑空間合成信號(hào)。上天線和下天線的偏置值（如圖4所示）主要影響下滑道三區(qū)結(jié)構(gòu)，可以影響入口高度。

在飛行校驗(yàn)過(guò)程中，嘗試了用調(diào)整上、下天線偏置的方法來(lái)改善入口高度，通過(guò)反復(fù)地調(diào)整天線偏置，下滑道結(jié)構(gòu)發(fā)生了一定變化，但是入口高度變化不明顯。最后，入口高度仍然沒(méi)有達(dá)到15 m的要求，說(shuō)明這種情況下，僅調(diào)整天線偏置不能達(dá)到要求的入口高度。

3 入口高度超標(biāo)的解決方法

3.1 理論分析

飛行校驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備計(jì)算下滑入口高度算法是通過(guò)對(duì)下滑偏移信號(hào)的記錄以及對(duì)偏移誤差曲線的計(jì)算，擬合出距跑道入口1 830 m～300 m的最佳擬合直線，并計(jì)算出該最佳擬合直線向下延伸穿過(guò)跑道入口處時(shí)，相對(duì)于跑道入口的高度。因此，Ⅲ區(qū)結(jié)構(gòu)對(duì)入口高度的影響較大，通過(guò)改變Ⅲ區(qū)結(jié)構(gòu)就能夠改變?nèi)肟诟叨?。下滑天線安裝在跑道一側(cè)，并且上、中、下天線高度不同，上、中、下天線與跑道中心線之間存在行程差（即相位差），為了獲得滿意的下滑信號(hào)結(jié)構(gòu)，上天線必須偏向跑道，下天線必須偏離跑道，以此來(lái)彌補(bǔ)上、中、下天線安裝不同產(chǎn)生的相位偏差，如圖4所示。因此，通過(guò)調(diào)整偏置會(huì)使下滑信號(hào)三區(qū)結(jié)構(gòu)變化，從而影響入口高度，在該次投產(chǎn)校驗(yàn)中，這種方法效果不明顯。

由于天線安裝位置以及天線偏置的原因，每個(gè)天線輻射波束的最大點(diǎn)不是正對(duì)跑道中心線，而是平行于跑道中心線。對(duì)于遠(yuǎn)場(chǎng)，這種幅度和相位差異的疊加影響是可以忽略的。隨著飛機(jī)越來(lái)越接近跑道入口，因此就必須考慮幅度和相位了，不正確的疊加會(huì)影響下滑結(jié)構(gòu)，尤其在近場(chǎng)，下滑道本來(lái)就有一個(gè)上翹，但如果因?yàn)閮?nèi)撤距離的原因推后上翹位置，會(huì)影響入口高度的計(jì)算值，所以需要想辦法抬高近場(chǎng)下滑道。如果適度增加上天線SB0的信號(hào)輻射強(qiáng)度，會(huì)使下滑150 Hz成分增大，由于近場(chǎng)對(duì)幅度和相位的變化更加敏感，下滑道抬升明顯，遠(yuǎn)場(chǎng)下滑道變化不明顯，從而可以提高入口高度的平均計(jì)算結(jié)果。既然上天線SB0幅度會(huì)影響入口高度，那么也可以用其他調(diào)整SB0幅度的方式來(lái)改變?nèi)肟诟叨?。因?yàn)橄禄炀€安裝在跑道一側(cè)，輻射波束的最大值不在跑道中心線方向，而是與跑道中心線平行，如圖5所示。所以，如果通過(guò)旋轉(zhuǎn)上天線，將上天線輻射的最大點(diǎn)靠近跑道方向，就能夠增加跑道中心線及下滑道延長(zhǎng)線上的SB0信號(hào)強(qiáng)度，從而改善入口高度?；谝陨侠碚摲治觯ㄟ^(guò)旋轉(zhuǎn)上天線波束軸向是可以改變?nèi)肟诟叨鹊?，但同時(shí)也會(huì)改變整體下滑結(jié)構(gòu)。

3.2 仿真軟件模擬分析

利用法國(guó)民航大學(xué)的LAGON下滑模擬軟件，分別對(duì)下滑天線正常設(shè)置和下滑天線向跑道方向旋轉(zhuǎn)5°的情況進(jìn)行分析。

3.2.1 正常的下滑天線設(shè)置

下滑天線正常設(shè)置時(shí)，下滑信號(hào)的下滑角度和入口高度如圖6所示。跑道長(zhǎng)度2 500 m，下滑天線距離跑道中心線140 m，下滑天線后撤距離283 m，下滑天線前方反射面角度+0.07°，理論下滑角3.1°。圖6是利用LAGON模擬軟件仿真的下滑信號(hào)，圖中模擬下滑結(jié)構(gòu)平滑，獲得的下滑角為3.098°，入口高度為15.79 m。

3.2.2下滑天線向跑道方向旋轉(zhuǎn)5°

將下滑的上天線向跑道方向旋轉(zhuǎn)5°，其他條件與3.2.1中的設(shè)置相同。圖7是利用LAGON模擬軟件仿真的下滑信號(hào)，圖中模擬下滑結(jié)構(gòu)平滑，獲得的下滑角為3.090°，入口高度為16.98 m。

下滑天線正常設(shè)置與下滑的上天線向跑道方向旋轉(zhuǎn)5°的對(duì)比。如圖8所示?！疤炀€調(diào)整前”為下滑天線正常設(shè)置的模擬結(jié)果，“天線調(diào)整后”為下滑的上天線向跑道方向旋轉(zhuǎn)5°的模擬結(jié)果。下滑的上天線向跑道方向旋轉(zhuǎn)5°的模擬曲線比下滑天線正常設(shè)置的模擬曲線有上翹，在1 830 m～300 m部分比較明顯。因此，校驗(yàn)飛機(jī)計(jì)算獲得的入口高度也會(huì)提高。天線旋轉(zhuǎn)前后，入口高度從15.79 m變?yōu)?6.98 m，升高了1.19 m，下滑角度從3.098°變?yōu)?.090°，下降了0.008°，下滑角變化不大。軟件模擬結(jié)果與表1中實(shí)際的飛行校驗(yàn)相比，存在一定差異，可以通過(guò)相對(duì)值來(lái)分析下滑天線正常設(shè)置和下滑的上天線旋轉(zhuǎn)的結(jié)果。

3.3 實(shí)際飛行校驗(yàn)情況

在實(shí)際飛行校驗(yàn)時(shí)，參考了軟件模擬的結(jié)果，把上天線向跑道的方向轉(zhuǎn)動(dòng)了3°，下滑結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化，分別為Ⅰ區(qū)3、Ⅱ區(qū)13、Ⅲ區(qū)12，下滑道曲線在近場(chǎng)上翹幅度明顯，校驗(yàn)數(shù)據(jù)入口高度為15.26 m，比下滑天線正常設(shè)置時(shí)升高了0.57 m，且符合要求。在后期的多次飛行校驗(yàn)中，再無(wú)入口高度超限問(wèn)題發(fā)生，說(shuō)明旋轉(zhuǎn)上天線效果明顯，證明了理論分析、軟件模擬和實(shí)際飛行校驗(yàn)結(jié)果是一致的。

4 避免出現(xiàn)下滑入口高度低的方法

4.1 在下滑臺(tái)的新建及更新改造時(shí)，要充分考慮場(chǎng)地因素

由于下滑入口高度受場(chǎng)地影響大，下滑入口高度是下滑天線位置設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)考慮的重要數(shù)據(jù)，在設(shè)計(jì)階段要充分考慮各個(gè)因素對(duì)入口高度的影響，尤其是要考慮下滑反射面的縱向坡度對(duì)入口高度的影響。另外，跑道入口處，跑道中心線與跑道入口交叉點(diǎn)的高度，與下滑天線正前方延長(zhǎng)線與跑道入口處交叉點(diǎn)的高度差，即圖2中P點(diǎn)與P?點(diǎn)的高度。在新建機(jī)場(chǎng)場(chǎng)地施工時(shí)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。建議設(shè)計(jì)入口高度時(shí)以15 m～18 m的中間值16.5 m為參考。對(duì)于更新改造的下滑系統(tǒng)，需要對(duì)跑道入口處跑道面和下滑基礎(chǔ)面高差、下滑反射面的縱向坡度等進(jìn)行實(shí)地測(cè)繪，并根據(jù)測(cè)繪結(jié)果重新計(jì)算下滑入口高度，如果偏差較大，建議重新調(diào)整設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，必要時(shí)重新計(jì)算和確定下滑天線位置。

4.2 下滑設(shè)備的安裝調(diào)整要精確

安裝調(diào)試時(shí)要將CSB和SB0相位、天線電纜相位、天線掛高和偏置等調(diào)整至最佳狀態(tài)，避免在出現(xiàn)入口高度超限問(wèn)題時(shí)再做重復(fù)工作，提高飛行校驗(yàn)中各項(xiàng)指標(biāo)的精準(zhǔn)度。該次入口高度低的問(wèn)題能夠順利解決的重要前提就是上述各項(xiàng)參數(shù)調(diào)整準(zhǔn)確，下滑道結(jié)構(gòu)良好，才能夠通過(guò)旋轉(zhuǎn)天線，降低下滑結(jié)構(gòu)指標(biāo)來(lái)改善入口高度的。

4.3 改善入口高度的方法不是唯一的，要具體問(wèn)題具體分析

雖然上面提到的旋轉(zhuǎn)下滑的上天線改善入口高度有較為明顯的效果，但是并不推薦使用這種方法改善所有入口高度問(wèn)題，最根本的問(wèn)題還是要從下滑臺(tái)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)整等各個(gè)方面入手，嚴(yán)格把控質(zhì)量，只有這樣才能有效保證下滑信號(hào)的各項(xiàng)指標(biāo)的順利通過(guò)。

5 結(jié)論

當(dāng)校飛過(guò)程中發(fā)現(xiàn)下滑入口高度不符合要求時(shí)，在排除設(shè)備調(diào)整、天線安裝等原因后，如果仍然不能達(dá)到要求，可以通過(guò)調(diào)整下滑上天線水平角度的方法，改善入口高度。通過(guò)下滑模擬軟件模擬得出的結(jié)果：上天線向跑道方向水平旋轉(zhuǎn)，入口高度會(huì)抬高。上天線背離跑道方向旋轉(zhuǎn)，入口高度會(huì)降低。此種方法解決了因?yàn)樵O(shè)計(jì)原因造成的入口高度超限問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

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