民机通信导航与雷达(第2版)共12章.pdf

通信导航与雷达 张张 超超 西北工业大学航空学院 西北工业大学本科核心课程 陕西省精品资源共享课程 西北工业大学精品课程 陕西省精品课程 目 录 CONTENT 飞机无线电系统 1.1 导航参量与位置线 1.2 了解飞机无线电系统的概念 了解飞机无线电系统的分类 了解飞机无线电系统的主要功能 三了解 二掌握 一分配 掌握导航参量 掌握位置线的定义和基本运算 分配课时为两学时 本章学习要点 1.1 飞机无线电系统 1.航空电子设备发展简史 时期 国外的发展 国内的发展 1935-1949年 机械电气仪表 1949-1955年 机电伺服、模拟计算机、扫描雷达 创建阶段，中修/大修 1955-1965年 综合指引仪表、数字计算机、单脉冲雷达 仿制生产阶段 1965-1975年 电子仪表、综合显示、脉冲多普勒雷达 改型、开始自行设计 1975-1985年 数字化综合航电系统、座舱综合显示系统 自行设计、预研 1985-1995年 光-电设备、综合电子对抗系统 自行研制和生产 1995年至今 综合核心处理机(ICP)技术、更高综合度 跟踪预研 2.航空电子设备在飞机上的安装布局 飞行数据记录器：飞机尾翼前沿根部 电子设备舱：飞机头部（雷达天线和收发机）、驾驶舱下部和后部、客舱下部 1.1 飞机无线电系统 1 2 3 1 3.航空电子设备的重要性 使用性能 60年代以前：机身的气动特性、发动机特性。

今天：除了机身和发动机性能外，还必须介绍机上电子设备的型号和性能设计性能 传统：气动外形、结构强度、发动机现代：必须同时考虑设计电子飞行控制系统和航空电子综合系统价格性能 电子设备的价格在飞机总价格中所占的比重明显上升60%以上1.1 飞机无线电系统 4.飞机无线电系统的功能与分类 按系统的功能分为：通信系统，导航系统 通信系统实现飞机与地面之间，飞机与飞机之间的相互通信，也用于进行机内通话、广播、记录驾驶舱内的语音以及向旅客提供视听娱乐信号1.1 飞机无线电系统 按能否独立实现系统功能分为：自备式系统、他备式系统 自备式系统不需依赖任何地面设施，便可实现系统的既定功能Radio Navigation Aids 他备式系统需要和地面设施配合才能实现既定功能的系统1.1 飞机无线电系统 按处理的信号形式分为：模拟系统，数字系统 1.1 飞机无线电系统 模拟式设备其内部处理信号的形式是模拟量，大多采用分立的电路器件或小规模集成电路 数字式设备其内部处理信号的形式是数字量，大多采用大规模集成器件（或VLSI，CPU）ATA编号说明 章系统（安定面）节子系统（水平安定面）55 10 00 标题组件（概述）第一组编号(两个数字均由ATA100规范给定)第三组编号(两个数字均由飞机制造厂给定)第二组编号(十位数由ATA规范给定，个位数由飞机制造厂给定)民航通用的划分 以上划分是原理课的划分方法，民航通用的划分是按ATA100规范所规定的ATA章节号分类。

ATA美国航空运输协会 1.1 飞机无线电系统 章系统 节子系统 标题组件 21 空调系统空调系统 21 冲压空气系统冲压空气系统 22 循环风扇循环风扇 23 通信系统通信系统 31 旅客广播旅客广播 21 磁带放音机磁带放音机 24 电源系统电源系统 40 外部电源外部电源 11 插座插座 例 5.飞机无线电通信系统 1.1 飞机无线电系统(1)甚高频通信系统（VHF：Very High Frequency）频段：118-135.975MHZ，波道间隔为25kHz频段内最多可提供720个通信波道特点：VHF信号只能以直达波的形式在视距内传播，所以通信距离较近，并受飞行高度的影响用途：在起飞着陆期间、飞机通过管制空域时与地面交通管制人员间的双向语音通信频段：2-30MHz，典型设备的频率范围为2.8-24MHz，波道间隔为1kHz，频段内最多可提供28000个通信波道特点：HF信号可通过电离层与地表面之间的反射达到远程通信的目的，通信距离可达数千公里用途：用于在远程飞行时保持与基地间的通信联络2)高频通信系统（HF：High Frequency）1.1 飞机无线电系统 驾驶舱机组成员之间进行通话，键控无线电系统的收发工作，收听导航接收机输出的音频识别信号。

3)选择呼叫系统（SELCAL：Selective Calling）选择呼叫系统不是一种独立的通信系统，是配合VHF和HF系统工作的飞机上SELCAL的代码由四位字母组成，每位字母可以是A至S（I，N，O除外）中的一个，这样总共可有10920个SELCAL代码用途：当地面呼叫指定飞机时，以灯光和钟声谐音的形式通知机组进行联络，从而免除机组对地面呼叫的长期守候，减轻机组的工作负担4)内话系统 1.1 飞机无线电系统 供机组、服务员对旅客进行广播，向旅客提供视听娱乐信号5)客舱广播系统(6)话音记录系统 供记录30min内机组的音频和驾驶舱的声音1.1 飞机无线电系统 定位系统：测距机、定向机、全向 信标系统等；测高设备：无线电高度表；着陆引导设备：仪表着陆系统；环境监测系统：气象雷达按照各个系统的功能，又可以把飞机无线电导航系统进一步划分为定位、测高、着陆引导和环境监测四大类1.1 飞机无线电系统 6.飞机无线电导航系统 1.1 飞机无线电系统 又称无线电罗盘，是一种中低频近程测向设备测量地面导航台相对于飞机纵轴的方位，以引导飞机向台飞行或背台飞行频段：100 kHz-2000 kHz的中长波段，典型设备的工作频率为190-1750 kHz。

1）自动定向机（ADF，Automatic Direction Finder）测量VOR方位，以进一步确定飞机相对于所选定的VOR航道的偏离频段：108-118MHz，波道间隔为50kHz，共有160个工作波道2）甚高频全向信标系统（VOR:Very High Frequency Omni-directional Range）工作在甚高频频段的近程测向系统，可在航线飞行和进近着陆期间对飞机进行引导1.1 飞机无线电系统 自动定向机无方向电波信号 全向信标系统有方向电波信号 引导飞机沿正确的航向下滑线着陆，是保证飞机安全着陆的重要设备由于它可在能见度很差的情况下引导飞机安全着陆，因此也称为盲降系统3）仪表着陆系统（ILS：Instrument Landing System）ILS由航向信标系统、下滑信标系统、指点信标系统三部分组成1.1 飞机无线电系统 航向系统（Localizer）功能：利用90Hz和150Hz的AM VHF信号，产生一个垂直于跑道平面并通过跑道中心线的航向引导平面频段：108.1-111.95MHz，十分位小数为奇数的频率，波道间隔为50kHz，共有40个波道系统：包括航向接收机以及天线、控制盒及指示器，选择航向接收频率后即确定了下滑接收频率，两者有固定的配对准则。

1.1 飞机无线电系统 下滑系统（Glide Slope）功能：利用90Hz和150Hz的AM VHF信号，产生一个与跑道平面成2-4度夹角的下滑引导平面，与航向平面相交即可得到一条航向下滑线频段：329.15-335.0MHz，波道间隔为150kHz，也有40个波道系统：包括下滑接收机、天线及指示器1.1 飞机无线电系统 功能：由两或三个准确安装在跑道中心线延长线上的地面指点信标台及机载信标接收机组成，引导飞机对准跑道中心线飞机准确通过指定信标台上空时，相应的信标灯接通，并可通过耳机听到信标台的音频识别信号频段：固定在75MHz系统：由信标台接收机、天线、信标灯组件及音响组件组成指点标系统（Marker Beacon）1.1 飞机无线电系统 频段：4200-4400MHz系统：由收发组、发射天线和接收天线及高度指示器组成用地面反射回波信号与发射信号之间的时间间隔计算高度4）无线电高度表（RA：Radio Altimeter）功用：主要用于在飞机进近着陆时测量飞机相对于地球表面的实际高度1.1 飞机无线电系统 频段：L波段，机载DME询问频率为1025-1150MHz，地面信标台的应答频率为962-1213MHz。

DME的频道是与VOR及ILS的频道配套选择的5）测距机（DME，Distance Measuring Equipment）功能：通过测量所接收的应答脉冲与询问脉冲之间的时间间隔，计算出飞机与测距台之间的斜距系统：由测距机（询问器）、天线（短刀型）、显示器和控制盒（与VHF导航控制盒共用）等组成1.1 飞机无线电系统 功用：ATC应答机与地面二次雷达配合，用于向地面管制中心报告飞机的识别码和气压高度6）应答机（ATC Transponder）频段：L频段，地面询问频率（TPR接收频率）为1030MHz，TPR应答发射频率为1090MHz系统：由应答机、控制盒和一部天线组成1.1 飞机无线电系统（7）气象雷达系统（WXR：Weather Radar）功能：WXR主要用于探测飞机前方扇形区内的危险气象目标及其它障碍物，以选择安全的绕避航线频段：9330-9400MHz的X波段系统：由显示器、收发机和天线组成1.1 飞机无线电系统(1)大圆和大圆航线 大圆：通过地心的截面与地球表面相交的圆；大圆航线：地球表面上任何两点之间距离最短的连线，飞机沿大圆线飞行的航向称为大圆航向；1.地理坐标参量 1.2 导航参量与位置线 大圆 大圆弧线 起始子午线 大圆航向(2)赤道和纬度(Latitude)赤道:通过地心，且与地轴相垂直的平面与地球表面的交线；纬度:纬圈与地心的连线与赤道平面之间的夹角，用其可表示地球上任一点的南北位置。

与地轴相垂直的平面与地球表面的交线称为纬线1.2 导航参量与位置线 赤道 纬线 纬度(3)子午线和经度(Longitude)子午线：通过地轴的平面与地球表面的交线称为经圈，经圈的一半叫做经线，又叫子午线通过英国格林尼治天文台的经线叫本初子午线经度：地球任一点的经度为该点的子午线平面与起始经线平面之间的夹角经线 本初子午线 1.2 导航参量与位置线 2.导航参量(1)航向 由飞机所在位置的经线北端顺时针测量到航向线（飞机纵轴前端的延长线在水平面上的投影）的角度真航向 真子午线（即地理经线）与飞机纵 轴在水平面上的夹角为真航向角磁航向 磁子午线(即地球磁经线)与飞机纵轴在水平面上的夹角为磁航向角1.2 导航参量与位置线 磁航向与真航向的关系为：真航向磁航向磁差(1)方位角 方位(Bearing)角是以经线北端为基准，顺时针测量到水平面上某方向线的角度a)相对方位角：以飞机纵轴的前端与观测线在水平面上的夹角来表示目标的方向ADF测量的是电台的相对方位角b)与航向相同，方位角也有磁方位角和真方位角两种1.2 导航参量与位置线(3)航迹和航迹角 航迹线(Tracking)：飞机重心在地面的投影点的移动轨迹。

航迹角：就是飞机在某时刻的方位角4)所需航迹角(Desired Tracking)所需航迹角:是飞行员所希望的飞机的理想运动方向有时也称待飞航迹角1.2 导航参量与位置线 飞机航迹 英国上空一天内航迹线(6)偏流(DA)偏流:侧风时，飞机实际航迹会与飞机航向的不一致航向线与航迹线之间的夹角称为偏流角偏流角的正负取值：当航迹线偏向航向的右边时规定偏流角为正值，反之为负值1.2 导航参量与位置线(5)航迹角误差(TKE/TAE，Tracking Angle Error)航迹角误差:所需航迹和实际航迹之间的夹角7)航路点(WPT)航路点：飞机的飞行目的地，航路上可用于飞机改变航向、高度、速度等或向ATC中心报告的明显位置规定位置9)偏航距离(XTK)偏航距离：指从飞机实际位置到飞行航段两个航路点连线之间的垂直距离8)距离(DIS)航路点距：为连接两个航路点的大圆距离待飞距离：飞机当前位置至飞往的目的地或前方航路点之间的距离距离：一般是指飞机沿。