導(dǎo) 航 概 述

早期的飛行器在空中飛行僅依靠地標(biāo)導(dǎo)航--飛行中盯著公路、鐵路、河流等線狀地標(biāo)；山峰、燈塔、公路交匯點(diǎn)等點(diǎn)狀地標(biāo)；湖泊、城鎮(zhèn)等面狀地標(biāo)。后來，空勤人員利用航空地圖、磁羅盤、計(jì)算尺、時(shí)鐘等工具和他們的天文、地理、數(shù)學(xué)知識，根據(jù)風(fēng)速、風(fēng)向計(jì)算航線角，結(jié)合地標(biāo)修正航線偏差，這種工作叫做“空中領(lǐng)航”。這種方法雖然“原始”，但航空先驅(qū)林伯當(dāng)年就是依靠這些東西駕駛一架活塞式單發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)“圣路易斯精神號”獨(dú)自由美國西海岸起程，直接飛越大西洋到達(dá)巴黎的，他飛越茫茫大西洋時(shí)還通過觀察海上的洋流、夜空中的星座來辨別方向、確定位置?？罩蓄I(lǐng)航學(xué)是飛行員的一門必修課，其核心是用矢量合成原理修正風(fēng)對飛行航跡的影響。

隨著無線電技術(shù)的發(fā)展，各式各樣的電子設(shè)備為飛行器提供精確的導(dǎo)航信息：有用于洲際導(dǎo)航的奧米加導(dǎo)航系統(tǒng)（OMEGA）、適用于廣闊海面的羅蘭系統(tǒng)（LORAN-A，LORAN-C）、用于近距導(dǎo)航的甚高頻全向無線電信標(biāo)導(dǎo)航系統(tǒng)（VORTAC），另外還有一些專為軍事用途開發(fā)的導(dǎo)航信標(biāo)和雷達(dá)系統(tǒng)?，F(xiàn)在，利用同步衛(wèi)星工作的全球定位系統(tǒng)（GPS）已開始廣泛使用。但VORTAC 仍是近距導(dǎo)航的主流，絕大多數(shù)現(xiàn)代軍民用飛機(jī)，包括民航客機(jī)、小型通用飛機(jī)都配備有VOR接收機(jī)（VOR，very high frequencyommi-directional range）。

VORTAC是VOR/DME和TACAN的統(tǒng)稱。VOR/DME是民用系統(tǒng)，TACAN是為適應(yīng)艦載、移動(dòng)臺站而開發(fā)的軍用戰(zhàn)術(shù)空中導(dǎo)航系統(tǒng)（即塔康導(dǎo)航系統(tǒng)）。兩者的工作原理和技術(shù)規(guī)范都不同，但使用上它們是完全一樣的。事實(shí)上，有的VOR/DME和TACAN發(fā)射臺站是建在一起、使用同一個(gè)頻率的，對空勤人員來說，只是一個(gè)VOR信標(biāo)。VOR信標(biāo)是世界上最多、最主要的無線電導(dǎo)航點(diǎn)。許許多多的VOR臺站相隔一定距離成網(wǎng)絡(luò)狀散點(diǎn)分布，當(dāng)飛機(jī)上的接收機(jī)收到VOR信標(biāo)的信號，飛行人員就可通過專用儀表判斷飛機(jī)與該發(fā)射臺站的相對位置，如果臺站信號是帶測距的（DME，distancemeasuring equitment），還可知道飛機(jī)與臺站的距離，從而確定飛機(jī)當(dāng)前的位置，并知道應(yīng)以多少度的航線角飛抵目的地。

VOR/DME/NDB基本原理

VOR：very high frequencyommi-directional range，甚高頻全向無線電信標(biāo)

VOR信號發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的工作頻率在108.0-117.95 MHz 之間。VOR臺站發(fā)射機(jī)發(fā)送的信號有兩個(gè)：一個(gè)是相位固定的基準(zhǔn)信號；另一個(gè)信號的相位是變化的，同時(shí)象燈塔的旋轉(zhuǎn)探照燈一樣向360度的每一個(gè)角度發(fā)射，而向各個(gè)角度發(fā)射的信號的相位都是不同的，它們與基準(zhǔn)信號的相位差自然就互不相同。向360度發(fā)射的信號（指向磁北極）與基準(zhǔn)信號是同相的，而向180度發(fā)射的信號（指向磁南極）與基準(zhǔn)信號相位差180度。飛機(jī)上的VOR接收機(jī)根據(jù)所收到的兩個(gè)信號的相位差就可判斷飛機(jī)處于臺站向哪一個(gè)角度發(fā)射的信號上。也就是說，可以判斷飛機(jī)在以臺站發(fā)射機(jī)為圓心的哪一條“半徑”上。

VOR臺站發(fā)送的信號形成360條“半徑”，輻射狀向各個(gè)方向傳送，每條“半徑”就是一條航道，稱為“Radial”。假如：飛機(jī)位于平州VOR臺站（該臺站代號為POU）的正東南方，朝臺站飛去，飛越臺站時(shí)即改航向，往正西南方飛去。用導(dǎo)航術(shù)語來說就是：飛機(jī)沿POU的135 Radial（R-135），飛向（inbound）臺站，即其磁航向?yàn)?15度，到達(dá)POU后，沿R-225，飛離（outbound）臺站，即其磁航向?yàn)?25度。注意：當(dāng)飛機(jī)沿某條Radial飛離臺站，其磁航向就是該條Radial號數(shù)；但當(dāng)飛機(jī)沿某條Radial飛向臺站，其磁航向就與該條Radial的號數(shù)差180。

由于VOR的無線電信號與電視廣播、收音機(jī)的FM廣播一樣，是直線傳播的，會被山峰等障礙物阻隔，所以即使距離很近，在地面也很少能接收到VOR信號，通常要飛高至離地2000-3000英尺才收到信號，飛得越高，接收的距離就越遠(yuǎn)。在18000英尺（5486米）以下，VOR最大接收距離約在40到130海里（1海里=1.852公里）之間，視障礙物等因素而定。在18000ft以上，最大接收距離約為130海里。

DME：distance measuringequitment，測距裝置

前面提過，有的VOR臺站是帶有DME的，DME工作在UHF頻段，但空勤人員不必理會它的頻率，只要調(diào)好VOR的頻率，接收到信號，過一會，距離數(shù)字就會計(jì)算出來顯示在儀表板上。簡單工作原理是這樣的：機(jī)載DME發(fā)射信號給地面臺站上的DME，并接收地面DME應(yīng)答回來的信號，測量發(fā)射信號與應(yīng)簽信號的時(shí)間差，取時(shí)間差的一半，就可計(jì)算出飛機(jī)與地面臺站的直線距離。但應(yīng)注意，儀表板上顯示的距離是飛機(jī)與地面臺站的斜邊距離，單位為海里。由勾股定理可知，飛機(jī)在地面的投影與臺站的距離應(yīng)略小于這個(gè)斜邊距離的。同樣道理，DME儀表板上顯示的速度也是“斜”的，表示飛機(jī)與臺站的“距離縮短率”，單位是節(jié)，它既不等于地速，也不等于表速。根據(jù)DME顯示的距離、速度，可大致估算飛機(jī)的地速和到達(dá)臺站所需時(shí)間。

NDB：non-directional beacon，無方向性信標(biāo)，或稱“歸航臺”

NDB是現(xiàn)今仍在使用中，最古老的電子導(dǎo)航設(shè)備，在一些沒有儀表著陸系統(tǒng)的小機(jī)場附近，常建有廉價(jià)的NDB臺站，用作導(dǎo)航、著陸指引。其名稱“無方向性”是指臺站向各個(gè)方向發(fā)射的信號都是一樣的，不象VOR那樣互相有（相位）差別。飛機(jī)上的NDB信號接收機(jī)叫做ADF(automaticdirection finder，方位角指示器)。ADF的儀表頭只有一支指針，當(dāng)接收到NDB信號，ADF的指針就指向NDB臺站所在的方向。如果飛機(jī)徑直朝臺站飛去，指針就指著前方，當(dāng)飛機(jī)飛過臺站并繼續(xù)往前飛，指針會轉(zhuǎn)過180度指向后方。

機(jī)載電子導(dǎo)航設(shè)備簡介

這里先明確一下：VOR和NDB都是地面的臺站，分別發(fā)射VOR信號和NDB信號給飛機(jī)上的Nav1、Nav2和ADF接收機(jī)，在FS98里面，飛Cessna182S時(shí)按鍵Shift-2 或用Mouse點(diǎn)擊儀表板下方的“航空電子設(shè)備總開關(guān)”就可見到這些接收機(jī)的控制面板（同時(shí)還見到機(jī)載DME、自動(dòng)駕駛儀等設(shè)備的控制面板）。

Nav1、Nav2和ADF這三臺接收機(jī)除有控制面板外，還各有一個(gè)圓形儀表頭安裝在飛機(jī)主儀表板的右側(cè)，指示具體的導(dǎo)航信息。

與Nav1和Nav2接收機(jī)連接的儀表頭都稱為OBI，分別為OBI1和OBI2。機(jī)載DME也連接一個(gè)長方形的數(shù)字表頭，安裝在這三個(gè)圓形表頭上方。

COM1和Nav1面板

COM1：甚高頻無線通訊電臺，頻率范圍118.0-136.975MHz。

Nav1：可接收VOR信號和完整的ILS信號，頻率范圍108.0-117.95MHz。

Nav2面板

Nav2只用于接收VOR信號。用Mouse點(diǎn)擊數(shù)字以改變接收頻率。

ADF面板

接收NDB信號，頻率范圍200-400KHz

機(jī)載DME面板

左邊數(shù)字為計(jì)算出的距離和速度。右邊R1/R2開關(guān)用來切換顯示Nav1和Nav2的DME計(jì)算結(jié)果。

應(yīng)答器面板(transponder)

接收空中交通管制雷達(dá)的信號，并回應(yīng)發(fā)射四位數(shù)字信號給空中交通管制雷達(dá)，讓空管員在雷達(dá)上看到飛機(jī)的位置，甚至高度。

自動(dòng)駕駛儀控制面板(autopilot)

DME表頭

從左到右顯示距離、速度和到達(dá)所選VOR臺站所需時(shí)間，下方還帶有Nav1、Nav2的顯示切換關(guān)。

OBI2

Omni-Bearing Indicator，與Nav2接收機(jī)連接的儀表，顯示VOR信息。

OBS旋鈕

Omni-Bearing Selector，使刻度盤轉(zhuǎn)動(dòng)以選定航線（Radial）

CDI指針

Course Deviation Indicator，航線偏差指針，指示飛機(jī)當(dāng)前位置在OBS所選的航線（Radial）上、偏向左邊或偏向右邊。

To/From/Off 標(biāo)志

三角形向上表示To；三角形向下表示From；紅白間條表示Off--未接收到OBS所選的Radial信號

OBI1

Omni-Bearing Indicator，與Nav1接收機(jī)連接的儀表，除具OBI2的功能外，還顯示儀表著陸系統(tǒng)（ILS）的進(jìn)近航路的水平及垂直位置信息。

GS標(biāo)志

To/From/Off標(biāo)志移到下方。增加GS標(biāo)志，表示是否接收到ILS的下滑道（GlideSlope）信號。紅白間條表示接收不到信號，此時(shí)下滑道指針未被激活，不起作用。

下滑道指針

指示飛機(jī)當(dāng)前高度與ILS下滑道規(guī)定高度的偏差。

ADF

Automatic Direction Finder，與NDB接收機(jī)連接的表頭,稱為“方位角指示器”。

接收到信號后指針直接指向臺站所在方位。

旋鈕和刻度盤是純機(jī)械的輔助顯示裝置，與指針指向、信號接收無關(guān)。

旋鈕和刻度盤的作用是：指示飛向臺站應(yīng)取的航向與當(dāng)前飛機(jī)航向相差的度數(shù)。左圖所示，臺站在飛機(jī)的左前方，角度偏差在20-25度之間。

總結(jié)：

1、VOR是地面發(fā)射臺站，Nav是機(jī)載接收機(jī)。

2、接收機(jī)Nav有控制面板，按Shift-2打開的就是控制面板，在上面可調(diào)節(jié)Nav的接收頻率。

3、接收機(jī)Nav還有儀表頭，叫OBI，它裝在飛機(jī)的主儀表板右側(cè)，顯示具體的導(dǎo)航信息。

4、整個(gè)OBI（儀表頭）由四部分組成：CDI指針、To/From/Off標(biāo)志、OBS旋鈕、刻度盤。

5、Nav1所接的儀表頭OBI1本身可指示VOR信息（與OBI2一樣）。

6、為了指示儀表著陸系統(tǒng)的ILS信息，OBI1比OBI2多了一個(gè)GS標(biāo)志和一支下滑道指針。GS標(biāo)志表示是否接收到信號，下滑道指針和CDI共兩支指針，分別指ILS的水平、垂直方向的位置信息。