冰雪天气对仪表着陆系统下滑天线有效地面的影响

黑龙江省机场管理集团有限公司 陈 杨

引言：仪表着陆系统是引导飞机进行精密进近和着陆的无线电导航系统，相当于飞机飞行的指南针，它与飞行安全息息相关。由于哈尔滨冰雪天气频繁，对仪表着陆系统下滑信标影响较大，这无疑是给机场技术保障部门一个长期又艰巨的考验。本文从冰雪天气对下滑天线有效地面产生影响这个角度进行分析研究，并结合哈尔滨机场自身特点和工作经验，制定相应的应急预案。

1.前言

哈尔滨太平国际机场现有双向仪表着陆系统，它的地面设备包括航向信标、下滑信标等。其中，下滑信标的主要作用是给进近和着陆的飞机提供与地面成一定角度的下滑道（仰角）信息，即对飞机提供垂直引导（上/下引导）。

图1 下滑信标反射区积雪、结冰

哈尔滨地处亚寒带，冬季寒冷漫长，夏季短暂凉爽，春、秋季气温升降变化快。从多年观察分析可以看出，冰雪天气（尤其是雨夹雪）对下滑信标影响较大。冰雪天气会造成下滑信标反射区积雪、结冰等，如图1所示，下滑反射面自身特性和下滑天线有效地面会产生变化，从而导致下滑道上下的ddm值随之改变，或下滑角的变化量超出规定容限等。因此，在日常工作中，我们须加强防范意识并制定周密的应急预案。

2.理论分析

零基准天线阵是一种最基本的下滑天线，下面就以它为例做详细分析，其他两种天线的理论分析与其类似。

2.1 H／h＝2∶1

ddm通用公式：

其中，θv是至信号接收点的任意仰角，m是边带波（Ecs）和载波（Ec）的峰值幅度之比，A是SBO天线中边带信号和CSB天线中边带信号的电流之比，H°和 h°分别为上、下天线离地高度，H°和h°应该以2∶1的比率变化，以保持常数。

当θv→0º时，求导：

当H／h＝2∶1时，ddm的上限出现在载波信号的零点，在θv＝0θ和θv＝2θ处，上限为4mA；且边带信号的零点即等于载波信号的零点，为旗告警，没有假下滑道。

2.2 H／h＜2∶1

冰雪天气导致有效地平面降低后，使下天线相对变化率大于上天线相对变化率，即导致H／h<2∶1。

例如：上天线的高度H＝30英尺、下天线的高度h＝15英尺，高度比H／h＝2∶1。若有效地平面降低2英尺，则H变为32英尺、h变为17英尺，H／h < 2∶1。

图2 有效地平面降低后的辐射场型

其辐射场型如图2所示，两副天线的相对高度均有所增加，使两副天线的辐射场型均有所降低；尤其是边带天线的高度增高，使实际的下滑角θ’降低，下滑道宽度变窄。

2.3 H／h＞2∶1

冰雪天气导致有效地平面上升后，导致H／h＞2∶1。其辐射场型如图3所示，两副天线的相对高度均有所减小，使两副天线的辐射场型均有所提高；尤其是边带天线的高度降低，使实际的下滑角θ’升高，下滑道宽度变宽。

图3 有效地平面上升后的辐射场型

3.实际案例

某日，技术人员发现GP23、GP05外场监控器维护告警，立即向主管领导汇报，随即三人迅速赶赴现场，一人在监控室留守。到达现场时，由于雪情较大，且地面积雪迅速结冰，造成反射区本身特性及其有效地面发生急剧变化，导致双机关闭，技术人员立刻通知塔台停止使用。此时，从维护端观察到GP23、GP05的航道ddm值已迅速偏离至0.066、0.046，已经远远超出容限。技术人员即刻请示主管领导，联系机场相关部门对下滑反射区进行除冰雪工作。冰雪清除后故障排除，设备恢复正常，联系塔台管制室。

4.应急预案

根据哈尔滨机场自身特点和工作经验，我们制定发生冰雪天气时的应急预案。

4.1 下滑反射区积雪或结冰可能导致设备告警关机

(1)技术人员及时向气象部门了解天气情况。若可能出现冰雪天气，及时向上级汇报，部门根据具体情况增强值班力量；

(2)技术人员向气象部门了解可能降雪的时间，至少一人在监控室留守，其余人员提前赶赴主降方向，观察监控器数据；

(3)发现监控器数值偏离正常值时，请示部门主管领导，是否需要清除下滑反射区内的冰雪。若需要，联系塔台管制室；

(4)清冰雪工作期间，至少一人在信标台站内观察数据，至少一人对机场相关部门的除冰雪工作进行监督；

(5)处理完成后，联系塔台管制室；

(6)技术人员在信标台站留守期间，适时联系塔台管制室，询是否改变主降方向。若改变主降方向，则及时赶赴相应信标台站进行处理。

4.2 下滑反射区积雪或结冰导致设备告警关机

(1)技术人员立即通知塔台管制室，设备停用。

(2)技术人员向部门主管领导汇报故障时间及现象，并按部门安全信息管理制度通知各相关单位。

(3)技术人员立即赶赴现场，请示部门主管领导，联系机场相关部门清除下滑反射区内的冰雪。

(4)至少一人在信标台站内观察数据，至少一人对清冰雪工作进行监督。

(5)处理完成，设备恢复正常后，通知塔台管制室。

5.结束语

哈尔滨冬季冰雪天气频繁，为了预防冰雪天气影响设备正常工作，我们技术人员常年顶风冒雪奋战在第一线，才保障了设备多年来的正常稳定运行。目前，仍然有一些需要深入研究分析的工作难点和技术课题，我们会在实践中不断摸索和探讨，力争为飞行安全提供良好保障。