无线电导航原理和机载设备简介

[kkbct]

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。

[IL2-Aviation]

这个我也看了，VOR确实先进！！

[kkbct]

VOR其实没什么...真正复杂的INS...协和的INS...我靠...........

[Jia77]

接下来的工作项目之一就是开一个关于航空技术的专用顶置帖,本想自己写,可是工作量太大,有没时间,现在看来应当采取收录的方式进行,从现在开始逐渐收集质量上成的航空技术帖子. (先要建个大纲).

[IL2-Aviation]

这个工作挺大的！版主不会想单独修撰航空的“四库全书”吧？

[Jia77]

这个工作挺大的！版主不会想单独修撰航空的“四库全书”吧？

光靠我一个人肯定是没戏的,不过相信随着IL2区的壮大,一切都会成真的,江山代有人才出嘛.