无线电导航原理和机载设备简介及使用.doc

★无线电导航原理和机载设备简介★导 航 概 述早期的飞行器在空中飞行仅依靠地标导航--飞行中盯着公路、铁路、河流等线状地 标；山峰、灯塔、公路交汇点等点状地标；湖泊、城镇等面状地标后来，空勤人员 利用航空地图、磁罗盘、计算尺、时钟等工具和他们的天文、地理、数学知识，根据 风速、风向计算航线角，结合地标修正航线偏差，这种工作叫做“空中领航” 这种方 法虽然“原始” ，但航空先驱林伯当年就是依靠这些东西驾驶一架活塞式单发动机飞机 “圣路易斯精神号”独自由美国西海岸起程，直接飞越大西洋到达巴黎的，他飞越茫 茫大西洋时还通过观察海上的洋流、夜空中的星座来辨别方向、确定位置空中领航 学是飞行员的一门必修课，其核心是用矢量合成原理修正风对飞行航迹的影响随着无线电技术的发展，各式各样的电子设备为飞行器提供精确的导航信息：有用 于洲际导航的奥米加导航系统（OMEGA） 、适用于广阔海面的罗兰系统（LORAN- A，LORAN-C） 、用于近距导航的甚高频全向无线电信标导航系统（VORTAC） ，另外还有 一些专为军事用途开发的导航信标和雷达系统现在，利用同步卫星工作的全球定位 系统（GPS）已开始广泛使用。

但 VORTAC 仍是近距导航的主流，绝大多数现代军民用 飞机，包括民航客机、小型通用飞机都配备有 VOR 接收机（VOR，very high frequency ommi-directional range） VORTAC 是 VOR/DME 和 TACAN 的统称VOR/DME 是民用系统，TACAN 是为适应舰载、移 动台站而开发的军用战术空中导航系统（即塔康导航系统） 两者的工作原理和技术规 范都不同，但使用上它们是完全一样的事实上，有的 VOR/DME 和 TACAN 发射台站是 建在一起、使用同一个频率的，对空勤人员来说，只是一个 VOR 信标 VOR 信标是世 界上最多、最主要的无线电导航点许许多多的 VOR 台站相隔一定距离成网络状散点 分布，当飞机上的接收机收到 VOR 信标的信号，飞行人员就可通过专用仪表判断飞机 与该发射台站的相对位置，如果台站信号是带测距的（DME，distance measuring equitment） ，还可知道飞机与台站的距离，从而确定飞机当前的位置，并知道应以多 少度的航线角飞抵目的地VOR/DME/NDB 基本原理 VOR：very high frequency ommi-directional range，甚高频全向无线电信标VOR 信号发射机和接收机的工作频率在 108.0-117.95 MHz 之间。

VOR 台站发射机发 送的信号有两个：一个是相位固定的基准信号；另一个信号的相位是变化的，同时象 灯塔的旋转探照灯一样向 360 度的每一个角度发射，而向各个角度发射的信号的相位 都是不同的，它们与基准信号的相位差自然就互不相同向 360 度发射的信号（指向 磁北极）与基准信号是同相的，而向 180 度发射的信号（指向磁南极）与基准信号相 位差 180 度飞机上的 VOR 接收机根据所收到的两个信号的相位差就可判断飞机处于 台站向哪一个角度发射的信号上也就是说，可以判断飞机在以台站发射机为圆心的 哪一条“半径”上VOR 台站发送的信号形成 360 条“半径” ，辐射状向各个方向传送，每条“半径”就 是一条航道，称为“Radial” 假如：飞机位于平州 VOR 台站（该台站代号为 POU）的 正东南方，朝台站飞去，飞越台站时即改航向，往正西南方飞去用导航术语来说就 是：飞机沿 POU 的 135 Radial（R-135） ，飞向（inbound）台站，即其磁航向为 315 度，到达 POU 后，沿 R-225，飞离（outbound）台站，即其磁航向为 225 度注意：当 飞机沿某条 Radial 飞离台站，其磁航向就是该条 Radial 号数；但当飞机沿某条 Radial 飞向台站，其磁航向就与该条 Radial 的号数差 180。

由于 VOR 的无线电信号与电视广播、收音机的 FM 广播一样，是直线传播的，会被山峰等障碍物阻隔，所以即使距离很近，在地面也很少能接收到 VOR 信号，通常要飞高 至离地 2000-3000 英尺才收到信号，飞得越高，接收的距离就越远在 18000 英尺 （5486 米）以下，VOR 最大接收距离约在 40 到 130 海里（1 海里=1.852 公里）之间， 视障碍物等因素而定在 18000ft 以上，最大接收距离约为 130 海里 DME：distance measuring equitment，测距装置前面提过，有的 VOR 台站是带有 DME 的，DME 工作在 UHF 频段，但空勤人员不必理会 它的频率，只要调好 VOR 的频率，接收到信号，过一会，距离数字就会计算出来显示 在仪表板上简单工作原理是这样的：机载 DME 发射信号给地面台站上的 DME，并接收 地面 DME 应答回来的信号，测量发射信号与应签信号的时间差，取时间差的一半，就 可计算出飞机与地面台站的直线距离但应注意，仪表板上显示的距离是飞机与地面 台站的斜边距离，单位为海里由勾股定理可知，飞机在地面的投影与台站的距离应 略小于这个斜边距离的。

同样道理，DME 仪表板上显示的速度也是“斜”的，表示飞机 与台站的“距离缩短率” ，单位是节，它既不等于地速，也不等于表速根据 DME 显示 的距离、速度，可大致估算飞机的地速和到达台站所需时间 NDB：non-directional beacon，无方向性信标，或称“归航台”NDB 是现今仍在使用中，最古老的电子导航设备，在一些没有仪表着陆系统的小机场 附近，常建有廉价的 NDB 台站，用作导航、着陆指引其名称“无方向性”是指台站 向各个方向发射的信号都是一样的，不象 VOR 那样互相有（相位）差别飞机上的 NDB 信号接收机叫做 ADF(automatic direction finder，方位角指示器)ADF 的仪表头只 有一支指针，当接收到 NDB 信号，ADF 的指针就指向 NDB 台站所在的方向如果飞机径 直朝台站飞去，指针就指着前方，当飞机飞过台站并继续往前飞，指针会转过 180 度 指向后方机载电子导航设备简介这里先明确一下：VOR 和 NDB 都是地面的台站，分别发射 VOR 信号和 NDB 信号给飞机 上的 Nav1、Nav2 和 ADF 接收机，在 FS98 里面，飞 Cessna182S 时按键 Shift-2 或用 Mouse 点击仪表板下方的“航空电子设备总开关”就可见到这些接收机的控制面板（同 时还见到机载 DME、自动驾驶仪等设备的控制面板） 。

Nav1、Nav2 和 ADF 这三台接收机除有控制面板外，还各有一个圆形仪表头安装在飞 机主仪表板的右侧，指示具体的导航信息与 Nav1 和 Nav2 接收机连接的仪表头都称为 OBI，分别为 OBI1 和 OBI2机载 DME 也 连接一个长方形的数字表头，安装在这三个圆形表头上方一、航空电子设备控制面板COM1 和 Nav1 面板 COM1：甚高频无线通讯电台，频率范围 118.0-136.975MHz Nav1：可接收 VOR 信号和完整的 ILS 信号， 频率范围 108.0-117.95MHzNav2 面板 Nav2 只用于接收 VOR 信号用 Mouse 点击数 字以改变接收频率ADF 面板 接收 NDB 信号，频率范围 200-400KHz机载 DME 面板 左边数字为计算出的距离和速度右边 R1/R2 开关用来切换显示 Nav1 和 Nav2 的 DME 计算结果 应答器面板(transponder) 接收空中交通管制雷达的信号，并回应发射 四位数字信号给空中交通管制雷达，让空管 员在雷达上看到飞机的位置，甚至高度自动驾驶仪控制面板(autopilot)二、仪表头DME 表头：从左到右显示距离、速度和到达所选 VOR 台 站所需时间，下方还带有 Nav1、Nav2 的显示切换关。

OBI2：Omni-Bearing Indicator，与 Nav2 接收机连接 的仪表，显示 VOR 信息 OBS 旋钮：Omni-Bearing Selector，使刻度盘转动以 选定航线（Radial） CDI 指针：Course Deviation Indicator，航线偏差指 针，指示飞机当前位置在 OBS 所选的航线（Radial）上、 偏向左边或偏向右边 To/From/Off 标志：三角形向上表示 To；三角形向下 表示 From；红白间条表示 Off--未接收到 OBS 所选的 Radial 信号 OBI1：Omni-Bearing Indicator，与 Nav1 接收机连接 的仪表，除具 OBI2 的功能外，还显示仪表着陆系统 （ILS）的进近航路的水平及垂直位置信息 标志：To/From/Off 标志移到下方增加 GS 标志，表 示是否接收到 ILS 的下滑道（Glide Slope）信号红 白间条表示接收不到信号，此时下滑道指针未被激 活，不起作用 下滑道指针：指示飞机当前高度与 ILS 下滑道规定高度 的偏差 ADF：Automatic Direction Finder，与 NDB 接收机连 接的表头,称为“方位角指示器” 。

接收到信号后指针直接指向台站所在方位 旋钮和刻度盘是纯机械的辅助显示装置，与指针指向、信号接收无关 旋钮和刻度盘的作用是：指示飞向台站应取的航向与当 前飞机航向相差的度数左图所示，台站在飞机的左前 方，角度偏差在 20-25 度之间总结： 1、VOR 是地面发射台站，Nav 是机载接收机 2、接收机 Nav 有控制面板，按 Shift-2 打开的就是控制面板，在上面可调节 Nav 的接 收频率 3、接收机 Nav 还有仪表头，叫 OBI，它装在飞机的主仪表板右侧，显示具体的导航信 息 4、整个 OBI（仪表头）由四部分组成：CDI 指针、To/From/Off 标志、OBS 旋钮、刻度 盘 5、Nav1 所接的仪表头 OBI1 本身可指示 VOR 信息（与 OBI2 一样） 6、为了指示仪表着陆系统的 ILS 信息，OBI1 比 OBI2 多了一个 GS 标志和一支下滑道指 针GS 标志表示是否接收到信号，下滑道指针和 CDI 共两支指针，分别指 ILS 的水平、 垂直方向的位置信息下一篇开始将具体讲述如何使用 VOR/DME、NDB、ILS 信号和机载电子设备进行导航 和着陆但首先必须理解上面提到原理，熟记有关概念及其英文缩写。

★机载 VOR 设备使用详解★有些概念需要不厌其烦地重复，以免混淆，也便于下文直接引用其英文缩写：VORVery high frequency Omni-bearing Range, 地面台站发送的甚高频全 向无线电信标（信号）Nav1 , Nav2机载 VOR 信号（及 ILS 信号）接收机OBIOmni-Bearing Indicator, 与 Nav 连接、位于主飞行仪表板右侧的整个 圆形表头OBSOmni-Bearing Selector, OBI 左下角的旋钮，它使刻度盘转动CDICourse Deviation Indicator, OBI 的垂直指针FlagOBI 中间偏右的三角形标志，有三个状态： To/From/Off注：Nav2 是单纯的 VOR 接收机，Nav1 既可用作 ILS 接收机，又可用作 VOR 接收机 Nav1 作 VOR 使用时与 Nav2 是一样的下面以 Nav2 为例说明 VOR 的使用方法★VOR 设备使用详解★按 Shift-2 打开电子设备控制面板，调好 Nav2 的频率接收信号在 Nav 接收到信号前(Flag 为“OFF”)，旋转 OBS 旋钮（用 mouse 连续点击它）也会。