《机场目视助航技术与系统》培训

《目视助航技术与系统》基础培训主讲：高庆吉侯启真2011.10引言驾驶舱内观察飞机白天降落客舱内观察飞机夜间降落驾驶舱内观察飞机夜间降落模拟A380执行任务模拟飞行+空客A380飞行视频飞机降落的惊险一幕（南航）神奇飞机降落飞机降落失败飞机泊位引导系统引言控制飞机手段自动驾驶人工控制参照仪表目视飞行位姿速度下降率着陆时机飞机导航方式无线电导航空中交通管制设施机载仪表导航目视导航引言目视助航设施目视助航设施助航灯光（飞机的眼睛）机场地面标志标记牌引言颜色光强等级光照射角度有效范围主要内容1.目视助航技术概述2.助航灯光3.标记牌4.助航灯光供电与备用电源5.助航灯光调光及回路系统6.灯光系统的检测与标定7.计算机监控系统8.场面活动监视与控制系统（A-SMGCS）9.直升机助航灯光系统第1章机场目视助航设施概述1.机场跑道分类2.目视助航设施种类及其作用第1章机场目视助航设施概述___部分机场跑道预览：北京首都国际机场1，2，3，4，5，6虹桥机场1浦东机场1盐城机场1法兰克福机场1，2华盛顿机场1第1节机场跑道分类第1章机场目视助航设施概述___第1节机场跑道分类机场跑道非仪表跑道仪表跑道非精密进近跑道I类精密进近跑道Ⅱ类精密进近跑道Ⅲ类精密进近跑道A类B类C类一、分类1．非精密进近跑道：装有目视助航设备和一种至少足以提供直线进入的方向性引导的非目视助航设备的仪表跑道。2.I类精密进近跑道：装有仪表着陆系统和（或）微波着陆系统以及目视助航设备，决断高度不低于60米（200ft）能见度不小于800米或跑道视程不小于550米。3.Ⅱ类精密进近跑道：装有仪表着陆系统和（或）微波着陆系统以及目视助航设备，决断高度低于60米（200ft）但不低于30米（100ft）和跑道视程不小于350米4.Ⅲ类精密进近跑道：装有仪表着陆系统和（或）微波着陆系统引导至跑道并沿其表面着陆的最终阶段使用目视助航设备。第1章机场目视助航设施概述___第1节机场跑道分类4.Ⅲ类精密进近跑道：装有仪表着陆系统和（或）微波着陆系统引导至跑道并沿其表面着陆的最终阶段使用目视助航设备。分为A、B、C三类A类：用于决断高度小于30米（100ft）或不规定决断高度和跑道视程小于200米运行。在着陆的最终阶段使用目视助航设备。B类：用于决断高度小于15米（50ft）或不规定决断高度和跑道视程小于200米运行但不小于50米运行。在着陆的最终阶段使用目视助航设备。C类：用于不规定决断高度和跑道视程限制时运行。不需凭借目视设备基准进行着陆或滑行。第1章机场目视助航设施概述___第1节机场跑道分类二、飞行区指标1、飞行区指标Ⅰ：按拟使用机场跑道的各类飞机中最长的基准飞行场地长度分为1、2、3、4四个等级。第1章机场目视助航设施概述___第1节机场跑道分类飞行区指标Ⅰ飞机基准飞行场地长度18002800～120031200～18004≥1800二、飞行区指标第1章机场目视助航设施概述___第1节机场跑道分类2、飞行区指标Ⅱ：按使用该机场飞行区的各类飞机中的最大翼展或最大主起落架外轮外侧边的间距，分为A、B、C、D、E、F六个等级，两者中取其较高值。飞行区指标Ⅱ翼展（m）主起落架外轮外侧边的间距（m）A154.5B15～244.5～6C24～366～9D36～529～14E52～629～14F65～8014～16建议跑道最小宽度（ICAO附件14（I））飞行区指标II基准代码飞行区指标I（m）基准代字ABCDEF1181823---2232330---330303045--4--45454560第1章机场目视助航设施概述___第2节目视助航设施种类及其作用飞机目视情况下标准降落航线模式第1章机场目视助航设施概述___第2节目视助航设施种类及其作用飞机着陆过程一、飞机着陆情况当飞机在巡航高度上利用VOR台或ADF导航台到达目的地上空时，从距机场30－50公里处即开始截获航向台和下滑台信号。一直下降到跑道延长线上空30米的决断高度，这一阶段称为进近。在这个决断高度上，飞行员必须对着陆或复飞作出决断。决断的依据主要取决于是否清晰看到跑道。飞机在垂直面内曲线飞行到触地并沿着跑道表面滑行到完全停住，这一阶段称为着陆。第1章机场目视助航设施概述___第2节目视助航设施种类及其作用二、驾驶员对目视助航设备的要求1、在着陆中，驾驶员必须控制和协调飞机6个自由度的动作：俯仰、偏转、侧滚，使飞机与到达跑道上接地点所要求的基准航道相一致，因此驾驶员需要：——飞机的方向、高度和移动的距离报告；——飞机的俯仰、偏转和侧滚的情况；——飞机的下降率、航道接近率。最直接、重要的是定向引导和坡度（高度）指示。主要内容：地平线、跑道边线、跑道入口和跑道中线2、驾驶员能看见多大的地面：飞机在进近过程中受诸多因素影响驾驶员能看到的地面是有限的。第1章机场目视助航设施概述___第2节目视助航设施种类及其作用三、助航设施的配置1、进近灯光系统主要包括：进近灯、入口灯和坡度灯、顺序闪光灯。作用：定向引导、距离提示、测滚引导。顺闪设在常会遇到低能见度和机场灯光与周围其他光源（如高速路灯等）对比不强烈的机场，作为标准进近灯光的补充。PAPI灯作用与仪表着陆系统的下滑台相似。2、跑道灯光系统主要包括：跑道入口灯、跑道中线灯、跑道边灯、接地带灯、跑道末端灯。作用：方向、横向、滑跑和距离方面的指示。3、滑行道灯光系统主要包括滑行道边灯、滑行道中线灯、等待位置灯。作用滑行引导。4、其他灯光：跑道识别灯、机场灯标、障碍物灯5、标志。6、标记牌。7、其它系统第1章机场目视助航设施概述___第2节目视助航设施种类及其作用四、I、Ⅱ、Ⅲ类精密进近跑道和滑行道的灯光系统所需要的光分布与四个主要因素有关：1.予期飞机在进近至着陆时，可能偏离正常的或理想的飞行航道的程度。这种偏离包含在称为“飞行航道包迹”里；2.当前和计划使用的飞机的“眼-轮”高度范围；3.在进近、接地、滑跑、起飞和滑行等任一阶段，必须在多远处看得见光，以及在多大的能见度变化范围内必须提供光的引导；4.在飞机前方可能看到的向下视野。确定灯的间距应考虑灯的实际性能，光束分布和提供三个灯的目视段要求，还要考虑使灯具数量尽可能少，以便提高经济效益助航灯光的特性4C特性1.构形（configuration）系统中各部分灯的位置和间距。助航灯光的特性4C特性2.颜色（colour）红色：危险；绿色：安全、允许通过；蓝色：平静；白色：醒目3.光强（坎德拉candelas，cd）光源发出的可见辐射光的强度,I照度：E,与物到光源的距离D平方成反比单位：勒克斯（lux）阿拉德定律：T:大气投射系数见单位照度与距离关系图DTDIE2助航灯光的特性4C特性4.光的有效范围（coverage）（角度，距离）背景亮度能见度飞行员的反映——眩光系统光强平衡（进近灯）：（跑道入口灯、边灯）：（接地地带灯、跑道中线灯）=2：1：0.33助航灯光的特性易折性灯具打破/保持结构整体性和刚度的特性（立式灯具）保持结构整体性和刚度最多达一个所期的最大载荷，而在受更大的冲击时，就会破损、扭曲、弯曲到那种对飞机危害最小的程度。跑道入口以里、滑行道高度：不超过36cm螺旋桨和发动机调舱与地面的净距距跑道入口较远据地形需要，可适当采用高支架。00.36米与1.8米首都机场进近灯光系统昆明机场进近立式灯具温哥华机场进近灯光系统第1章机场目视助航设施概述___第2节小结一、目视助航设施起两个重要作用：1、引导飞机到目的地；2、为安全运行管制飞机。二、目视助航设施有如下几种：(1)指示标和信号设施；(2)标志；(3)灯光；(4)标记牌。三、目视助航灯光的特性：4C，易折第5章目视助航灯光调光及回路系统调光系统组成调光器、单相升压变压器、隔离变压器、灯具、回路线缆及接插件等调光系统作用根据气象条件、能见度等要求，由塔台发出指令，调光器将灯光光强调整到所需要的光强等级，以做到既能满足飞行要求又能经济地使用灯光系统。助航灯光的光强等级民用航空机场：五个等级军用机场：三个等级调光器380VILULUHIH隔离变压器升压变压器灯泡M第5章机场助航灯光调光及回路系统1.调光器的工作原理及结构2.隔离变压器及单相升压变压器3.回路绝缘技术4.灯光回路系统5.1调光器的工作原理及结构调光器380VILULUHIH隔离变压器升压变压器灯泡M回路电流IH是由升压变压器初级端电压UL决定的。假定灯光回路总的负载为Z，升压变压器的变比为M，在理想情况下，灯光回路中的电流可以表示为：IH=UH/Z=（M/Z）UL由此可见，灯光回路的电流IH是随着升压变压器初级端输入电压UL成正比例变化的。5.1调光器的工作原理及结构（续）负载ULIL380V可控硅模块G1G2调光器首先应具备以下基本功能：（1）在规定的范围内，任意调整灯光亮度；（2）在选定了灯光等级后，能够保持灯光亮度恒定。(3)显示回路参数和状态、检测故障及报警提示等调光器基本结构：（1）电源电压转换器件及其控制电路；（2）回路电流、电压采样器件与信号处理电路；（3）各种显示装置；（4）故障检测与保护装置。可控硅调光器基本原理图(a)正弦波(b)触发脉冲信号(c)斩波输出波形UtUtUtUKtx(a)(b)(c)可控硅调光的脉冲触发原理5.1调光器的工作原理及结构（续）ULIL380VG1G2IH电压采样电流采样至灯光回路升压变压器采样变压器电流互感器控制系统信号采集方式5.1调光器的工作原理及结构（续）380VG1G2至灯光回路UU快速熔断器压敏电阻避雷器避雷器压敏电阻过流、过压保护装置i/Au/V压敏电阻伏安特性5.1调光器的工作原理及结构（续）调光器380VILULUHIH隔离变压器升压变压器灯泡M触发板主控板电流传感器电压传感器过零采样触发信号调光器各模块联系图5.1调光器的工作原理及结构（续）MCR3型调光器工作原理电流控制模块至灯光回路电流传感器可控硅升压变压器CSM或AGLAS电源触发模块EFD模块LFD模块局部主控模块U/I模块MW1模块MW2模块5.1调光器的工作原理及结构（续）调光器工作环境条件1.环境温度一般为-10℃~40℃2.相对温度一般≤80%3.电源条件输入电平为380V±10%，50Hz4.负载条件回路灯泡完好率≥50%，回路对地绝缘电阻≥2MΩ5.有较好的通风冷却和防尘环境5.1调光器的工作原理及结构（续）主要性能参数1.功率5-30kVA2.恒流精度±0.1A(不同产品有差别)3.切换时间≤0.5s4.主、备机切换自动切换时间≤1s5.升压器二次额定电流6.6A/8.33A6.设有开路，短路声光报警7.设有五个灯光等级5.1调光器的工作原理及结构（续）助航灯光光强等级与回路电流对照表调光级别输出电流有效值(安培)恒流精度(安培)56．6／8．336．50～6．70／8．20～8．4045．2／6．65．10—5．30／6．50～6．7034．3／5．24．20—4．40／5．10—5．3023．5／4．33．40—3．60／4．20—4．4012．8／3．52．70～2．90／3．40—3．60回路谐波补偿问题(可参见附件)5.1调光器的工作原理及结构（续）谐波的分解谐波电流波形0%20%40%60%80%100%12345678910111213谐波频谱(各次谐波条形图)5次谐波电流波形7次谐波电流波形11次谐波电流波形13次谐波电流波形灯光站配电系统谐波电流分布~/~谐波电流引起电压畸变谐波引起导体过热谐波电流10KV380V380V380V谐波引起导体过热~/~~/~~/~~/~~/~调光柜调光柜电容组谐波电流谐振，电容柜不能投入或过流爆电容谐波引起容量下降G谐波引起负载能力下降有源滤波器进行治理负载电流波形对比二级光工况下：三级光工况下有源滤波器治理负载电流波形对比四级光工况下：（左边为投入前，右边为投入后）五级光工况下：（左边为投入前，右边为投入后）5.1调光器的工作原理及结构（续）DSP