某型飞机多模式进近着陆引导系统的改装设计∗

徐景硕 程春华 嵇绍康 高峰娟

（海军航空大学青岛校区 青岛 266041）

1 引言

飞机在进近着陆阶段已进入交通繁忙，净空条件受限的终端区，要求飞行员必须在有限的时间内完成复杂的操作，操纵飞机准确着落在特定跑道的着地区段。为了实现飞机安全着陆，20世纪40年代末期，国际民航织就将仪表着陆系统ILS（Instru⁃ment Landing System）［1～7］作为标准进近着陆引导系统，用于飞机进近着陆引导。伴随全球航空业的高速发展，ILS 固有的局限性［8～11］，使得在微波波段研制着陆引导系统的方案陆续提出。鉴于微波着陆引导的优势，20世纪80年代，国际民航组织计划用微波着陆系统 MLS（Microwave Landing System）［12～13］逐步取代ILS。虽然国际民航组织早已作出规划，但由于ILS应用十分普遍，造价低及其设备的不断改进，其使用寿命还要延续若干年。为了满足军/民用飞机在不同机场安全着陆的需求，国内研发了ILS/MLS/VOR多模式精密进近着陆引导系统。本文就国产多模式着陆引导系统在某型机上加装作以介绍。

2 设备介绍

精密进近着陆引导信息主要包括三方面的引导信息：航向引导信息、下滑引导信息和距离信息。微波着陆系统（MLS）是时基扫描波束微波着陆系统的简称，与仪表着陆系统（ILS）均属于非目视进近着陆引导设备，其基本原理都是由机载设备接收到地面发射的引导信号后，经信号处理解算出飞机相对于着陆跑道的位置关系。仪表着陆系统的局限性在于：进近限制在一单一的窄航道上；信道数目有限（共有40个配对频道）、引导信号的质量取决于地形性质，比如受下雪的重影响。相对于仪表着陆系统，微波着陆引导信号具有覆盖空间大、精度高，提供的进近方式更为灵活的特点。

某型飞机原装备了美国柯林斯公司VIR32仪表着陆引导系统、DME42测距设备。VIR32仪表着陆引导系统除用于着陆引导外，还有甚高频全向测位（VOR）即伏尔功能，它可以接收、处理地面VOR台发射的信号，通过仪表指示出飞机相对于地面台的方位；与DME42测距设备配合可以构成极坐标导航系统并于惯性导航系统组合，是该型机惯性/组合导航系统中一种重要的组合导航模式。随着MLS的发展，尤其近几年一些机场只装备了MLS地面台，为了保证飞机在不同机场的安全进近着陆，决定在该型机上换装国产ILS/MLS/VOR多模式精密进近着陆引导系统。

国产ILS/MLS/VOR多模式精密进近着陆引导系统，根据机场地面台的设置不同，飞行员自主选择ILS或MLS不同的着陆引导模式。该系统同样具有甚高频全向测位（VOR）功能，但它输出的VOR方位角的信号格式与VIR32仪表着陆引导系统输出的VOR方位角信号格式不同。国产多模式精密进近着陆引导系统输出的VOR方位角，并不与DME配合构成极坐标导航系统。它相当于无线电罗盘的补充或备份，使用上也与无线罗盘一起，通过机上的“罗盘/伏尔”选择开关由飞行员选择使用，利用同一个仪表指针指示出飞机的相对方位角。VIR32仪表着陆引导系统输出的VOR方位角送到导航计算机，与DME送来的距离信号一起构成极坐标导航，并与惯性导航系统一起构成组合导航系统。

3 改装设计

由于两套系统VOR方位输出信号格式不一样，使用理念也不相同。尤其是VIR32的VOR与DME配合与惯导系统构成组合导航系统，多了一种导航选择模式，飞行员使用比较方便，这一功能必须保留。这就使得国产多模式进近着陆引导系统不能完全取代VIR32仪表着陆引导系统。经过论证，可以保留VIR32仪表着陆引导系统的VOR功能，使其继续与惯导系统交联，构成组合导航系统，其余进近着陆引导功能，即距离、航向、下滑信息用国产多模式进近着陆引导系统取代。国产多模式进近着陆引导系统天线包括：下滑/伏尔/航向（GS/VOR/LOC）三合一天线、信标（MARKER）天线和微波着陆天线。原系统天线拆除后，其VOR信号所需的天线只能共用国产的下滑/伏尔/航向三合一天线。为此，设计加装了一个功率分配器如图1所示，它把VOR/LOC信号分成两路，一路送到多模式进近着陆引导系统接收机，另一路送到VIR32仪表着陆系统接收机，实现了两套接收机共用一个信号源，如图1所示。改装完完成后，经地面试验和试飞验证证明两套系统工作正常，达到了改装设计的技术指标要求。

图1 功率分配器连接图

4 系统设计思考

在大型飞机上（如运输机），下滑/伏尔/航向天线都是安装在垂直尾翼上，接收机一般都安装在前设备舱，从垂尾到接收机射频电缆长度近40多米。为了飞机维护方便（拆卸垂尾）在垂尾与机身连接处要经过转接插头，穿过密封舱也要经过密封转接插头。原VIR32仪表着陆引导系统，在机上的改装是：三合一天线信号经过相位耦合器后耦合后，通过一根射频电缆送到接收机附近的天线分离滤波器（双工器）如图2所示。双工器按照频率把信号分成两路再送到接收机。国产多模式进近着陆引导系统，天线信号经相位耦合器后输出两路信号（如图1所示）直接送到接收机，相对VIR32仪表着陆引导系统加装，增加了一根近40m的射频线，这增加了布线的难度和改装成本。通过设计双工器、功率分配器等，可以实现天线的共用和信号的分离，简化机上改装难度。

图2 VIR32仪表着陆系统连接图

5 结语

20世纪飞机上装备的精密进近着陆引导系统，以美国柯林斯公司的VIR32仪表着陆引导系统居多，随着时间的推移，这些设备除了表现出故障率高、维护困难等问题外还没有MLS功能。随着国产多模式进近着陆引导系统的成熟，利用国产设备取代进口设备已成为必然。为适应不同机型的需求，多模式进近着陆引导系统推出了模拟量输出、ARINC429总线输出、STD-MIL-1553B总线输出的产品供用户选择。因此，在军/民用飞机上加/换装国产多模式进近着陆引导系统，可以满足飞机在不同机场安全着陆需求，提高飞机在复杂气象条件下的安全着陆能力。