浅析NORMARC 7000B仪表着陆系统近场射频NF RF参数超限

民航华北空管局大兴空管中心 李金蕊

北京大兴国际机场17L/35R跑道、17R/35L跑道和01L/19R跑道双方向仪表着陆系统采用同频互锁模式运行。本文针对这个问题，通过分析2020年6月4日北京大兴国际机场NORMAEC 7000B仪表着陆系统的近场射频NF RF过低导致17R下滑设备关机事件，研究造成信号过低的原因，以便更利于值班员的日常运行维护工作。

仪表着陆系统作为国际民航组织的精密进场和着陆设备已经使用七十多年了。目前全世界大多数民用和军用机场都配备了仪表着陆系统。NORMARC 7000B系列仪表着陆系统是挪威NORMARC公司生产的第四代ILS信标，该系统采用先进的电子元件及微处理器，使得整套系统集成化程度高，并具有计算机远程控制维护和监控的优点。北京大兴国际机场的四条跑道七个运行方向均引进NORMARC 7000B系列设备。此外，大兴国际机场仪表着陆系统还采用同频互锁方式运行，同一跑道同频双向的两套仪表着陆系统只能选择其中一个方向的仪表着陆系统提供服务。当风向改变塔台管制员来电要求更换跑道运行方向时，值班员按照大兴机场切换方向操作检查单的程序进行切换跑道运行方向，扳动遥控器机柜中IL板件的开关，使其指向对应的跑道方向。

1 情况说明

2020年6月4日，北京大兴国际机场17R方向仪表着陆系统下滑设备掉机。15：40位于西塔台2层导航监控室值班员接到塔台管制员通知切换至向南运行。15：41导航监控室值班员按照操作程序切换完成后，通知塔台管制员切换完毕，可以提供使用。15：44值班员发现17R下滑设备掉机，报塔台管制员该设备不提供使用，查看计算机告警历史发现17R下滑设备掉机是因为NF RF（近场射频）参数数值降低至告警门限以下。

2 故障原因分析

2.1 分析故障发生时的操作

大兴机场仪表着陆系统采用同频互锁方式运行。在35L设备运行期间，17R设备不能开启发射机，设备为关闭状态。同频互锁使得设备节点增多，导致故障点增多。所以，在设备安装阶段，人员在设备运行过渡工程中对互锁装置进行了测试，IL板件连接线松动或断开会使互锁装置失效，引起在用方向设备关机。互锁装置连接在RC1241板件上，机壳接地不牢会使静电引发误触发，使设备误开。为保证同频互锁对头方向仪表着陆系统工作正常,每周夜航结束后进行发射稳定性测试。17R方向仪表着陆系统最后测试时间为5月31日，测试结果正常。2020年4月完成的半年维护工作中也未发现电缆松动现象。

同频互锁的方式是一把双刃剑，其优势是节省频率资源，而隐患就是设备发射模块较长时间处于冷备关闭状态，开启时可能会发生设备工作状态不稳定的情况。比如近场射频信号NF RF过低，导致参数告警进而导致设备换机或关机或者在切换运行方向时容易出现人为操作失误导致设备误开或误关。从2019年9月26日开航至今，未发生因互锁装置故障引起的不安全事件。

图1 下滑设备系统组成框图

2.2 分析监控信号的传输

17R下滑设备主要由GP机柜、天线分配单元ADU、监视混合单元MCU、下滑天线阵、近场监视天线、遥控单元、电源、RMS系统等组成，其组成框图如图1所示。监控参数包含CL航道、DS位移灵敏度、CLR余隙、NF近场等。其中，CL、DS和CLR这三个信号直接对发射信号取样送到MCU模拟生成辐射场型，并送到ILS机柜的监控模块；而NF信号则是通过在航向天线阵正前方的近场监控天线截获设备发射出的近场信号再通过电缆送入机柜。在送入机柜后，CL、DS、CLR、NF每个信号都通过与其对应的功率分配器后转换为两个信号送入监控模块中，再于监控模块中进行快速傅里叶变换转换为数字信号，后通过通信接口送入监控计算机中，最后通过监控软件显示于计算机屏幕上。以上四个信号都是通过处理之后得到需要监控的信号的DDM调制度差、SDM调制度和RF射频电平。

设备主监控参数CL、DS、CLR、NF四个信号所产生的监控参数都为设备的监控主参数，其直接反应了设备的正常与否。直观来讲，CL航道、DS位移灵敏度、CLR余隙直接传输回设备，故受外界的干扰较少，抗外界环境干扰的能力强，其监控数据所反映的情况相对稳定；而NF近场监控是通过近场天线接收到的辐射信号来进行反馈，其监控数据所反映的情况在很多时候就会有漂移的现象。当季节、气温、湿度、外部环境变化时，下滑监控信号中的NF RF（射频电平）值会有较大变化，而这个参数为设备的监控主参数，如超限会导致设备告警关机。电缆有着信号传输的作用，作用距离长、应用范围广、应用地点环境复杂。RF射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波，温度的变化很大程度影响了电缆的阻值。自17R下滑设备4月通过飞行校验以来，由于气温升高，CL（航道）、CLR（余隙）、DS（宽度）、NF（近场）四通道的RF（射频）数值皆有所下降，下降数值在正常范围内且未引起设备预警。这对于设备日常运行保障产生了一定的压力。

在北京的六月份室外温度变化较大（15℃-35℃）的情况下，其NF RF有1%的变化量。在12：00左右，温度较高，NF RF在2.90左右；在15：00左右，温度最高，NF RF达到最低点；从8：00到10：00，早晨温度较低，均保持在3左右；故障发生时间恰好在15：00左右。适当放宽NF RF的门限值，避免出现因气温原因导致设备掉机不能正常工作的情况发生。

图2 下滑设备场地保护区

2.3 分析导航动环监控

导航监控室采取了三种冗余备份监控手段：计算机软件监控、遥控器面板监控、导航动环监控。导航台站天线附近划定的保护空间是导航信息不受干扰的一个特定区域，仪表着陆系统的保护区包括临界区和敏感区。在日常值班中大兴机场AOC通知停航后进行敏感区作业，有过下滑设备NF RF超限掉机的情况。所以，在发现掉机后第一时间查看了导航动环监控的回放，观察17R下滑天线场地保护区有无外部环境干扰，是否符合下滑设备场地保护区要求。查看后确认无障碍物存在，杂草的高度未超过0.3m，该区也未停放车辆、机械和航空器等。下滑设备场地保护区如图2所示。

d—根据下滑角、入口高度和地形决定；

Z—900m(3000 ft)或到机场边界的距离或到平坦地形终止的距离，取其小者。

3 应对措施

（1）对于同频互锁导致切换方向存在的安全隐患，发布风险通告，制定了相应的应对措施：复诵管制员指令，明确操作方向；完善应急预案；在跑道关闭时开启对头方向设备测试发射稳定性；完善切换方向操作程序，值班员应在切换后观察CLR RF、NF RF参数3min内无明显跳变后，再将该方向提供使用情况报塔台管制员。

（2）经参数优化小组讨论后，通过优化射频门限设置使参数更早一步发生预警。拉大预警与告警间的数值差距，使参数跳变不易导致设备告警。

（3）将因气温升高而下降的CL、CLR、DS、NF四通道RF数值校准至标准值，校验完成后，校准设备时考虑温度影响预先对校准目标值进行修正，修正值为0.05。即在夏季温度高时将射频数值校准至3.05，在冬季温度低时将射频数值校准至2.95。

（4）完善日检单，将参数具体数值体现在日检单上，便于观察参数变化趋势。

总结：NORMARC 7000B仪表着陆系统是国际民航组织的精密进场和着陆设备，它有着很高的设备完好率、正常率，但是NORMARC 7000B仪表着陆系统的下滑天线阵、近场监控天线的电缆及其元件接口长期暴露在多变的室外环境下，受天气、季节、湿度、温度外部环境干扰影响大。因此，掌握信号流程图、多种监控手段监测对于导航的维护维修人员极为重要。本文通过分析主监控参数NF RF超限导致掉机来研究其造成数据偏移超限的原因，重点研究了同频互锁的隐患、NF RF随着温度的升高成降低趋势和导航动环监控系统监控下滑天线实时情况手段，为日常运行中出现的门限告警做相应的对照参考。