VOR导航原理

VOR导航原理前言我一贯是本着有趣的原则在玩FS，经历了最初的新奇、乱飞、坠机、装各种插件、飞各种气象、飞航路、做视频、不断地挑战管制的极限后，终于觉得无趣了。前几天开螺旋桨飞机找找感觉，发现很多机机都有2个类似航向表的东东，里面还带杠杠，如下图。网上搜了一下，大概是说，“那是VOR导航仪表，竖杆往左偏，说明飞机偏离VOR台航线了，就要向左飞回航线，竖杠向右偏就要向右飞回航线，保持竖杆一直居中就能飞到VOR信标了“。好，原来这么简单，于是上天飞，这下可把我坑苦了，因为我看到的很多情况都不是那么回事，经历了各种迷茫后，决定好好研究一下这个东东，最终发现上面的红色字体部分是极特殊的情况下才有效的，当然正常飞VOR导航的大部分时间里也是在利用这个极特殊的规则，但是，可但是，但可是，如果你仅仅知道这个特殊规则，那么百分百的，你会和以前的我一样，迷失在VOR仪表中的指示中。为了让初学者少走弯路，迅速的理解和掌握VOR导航，我们将利用赛纳斯C172SP这个小飞机，做一次自由飞行，对一些常见的VOR导航知识和应用做一次深入的探讨。经过这次探讨后，你就应该理解VOR导航这个东东了。如果你对VOR导航完全没有概念，建议你耐心的按顺序从上往下看。如果你想带着疑问了解VOR，那么可以从第三章开始倒着看。一、基本原理所谓导航，就是要知道目标相对自己的位置，或者说自己相对目标的位置，然后调整自己的方向，向目标前进。VOR这个东东就是用来指示你与地面固定点的相对位置的，其英文原文是：VeryHighFrequencyOmnidirectionalRadioRange，翻译成中文就是甚高频全向信标，这是个什么东西呢？看下图：VOR台实例1VOR台实例2VOR电波方向图VOR发射机发送的信号有两个：一个是相位固定的基准信号；另一个信号的相位随着围绕信标台的圆周角度是连续变化的，也就是说各个角度发射的信号的相位都是不同的。向360度(指向磁北极)发射的与基准信号是同相的（相位差为0），而向180度(指向磁南极)发射的信号与基准信号相位差180度。飞行器上的VOR接收机根据所收到的两个信号的相位差就可以计算出自身处于信标台向哪一个角度发射的信号上。利用这个原理，我们可以做以下具体的运用，经过VOR台原点，做很多条有方向的径向线，从1度到360度，一共做360条有方向的径向线，根据飞机在径向线上的位置，就可以确定飞机在VOR台的那个方向上了。对于A这个状态，用左图描述就是飞机处于90度径向线指向着VOR台的那段上，我们就知道飞机在VOR台的正西（270度位置），对于B状态，用左图描述就是飞机处于90度径向线背向VOR台的那段上，我们就知道飞机在VOR台的正东了。用右图描述A这个状态，那就是飞机处于270度径向线背向VOR台的位置上。为什么弄这么麻烦的表述呢，这是为了与实际飞行中仪表所显示的情况相一致。严格的说，飞机相对于VOR台的方向是指飞机的位置在VOR台的哪个方向上，而不是说飞机沿着哪方向线飞，也不是说机头指向哪个方向。这点需要特别注意，否则很容易就混乱了，我们将在下面的飞行中体验这一点。VOR台通常与测距仪(DME)同址安装，在提供给飞行器方向信息的同时，还能提供飞行器到导航台的距离信息，这样飞行器的位置就可以唯一的被确定下来。另外，分别测定飞机相对2个VOR台的方向，计算出2条径向线的交叉点，也能唯一确定飞机的位置。具体形式参见上图。现实航图中VOR信标的标示方法如下图所示：包括名称、频率、识别代码、摩斯码。VOR系统主要具有以下3种功能：1利用两个VOR台或利用一个VOR台和一个DME台组合确定飞机位置。2利用航路上的VOR台引导飞机沿航线飞行。3终端引导飞机进场和非紧密近进。二、仪表介绍下图为C172SP在FSX中的仪表盘视图，其中红色框里面的就是与VOR导航相关的仪表和控制按钮。塞斯纳C172SP仪表盘我们把它放大，详细说明一下各个部分的功能：首先看图中左边的两个圆形仪表盘，分别为飞机的VOR1和VOR2仪表，从简单的开始，先介绍下面那个VOR2仪表，按照图中编号逐个说明，不太明白不要紧，先看一下，等下面实际操作的时候，就明白到底都是干什么的了。1、这个朝上的黄色三角，叫index，是方向选择指示。它所指示的刻度就是当前我们所选择的VOR台电波航线的磁方向，图中315这个刻度，就是表明我们选择了VOR台朝着315磁方向的那条径向线。2、这个白色的杆，叫CDI，航向指示器。在赛纳斯C172SP里面它是以上端为轴心左右摆动的一个杆，摆动的方向和角度指示了选择的径向线相对于飞机的偏离程度。3、白色三角，叫模糊指示器。就是为了防止迷糊而设置的：）方向朝下的三角，表示选择的径向线是背向VOR台的那段，方向朝上表示选择的径向线是向着VOR台的那段。如果出现红白相间的指示，就说明没有收到VOR信号。4、360度刻度转盘。用来标明所选择径向线的方向。5、OBS旋钮，全方向选择旋钮。旋转这个旋钮，用来将刻度盘上的某个位置对准方向选择指示。在塞斯纳C172SP上，VOR1比VOR2多一样功能，那就是有ILS（仪表降落系统）功能，所以在VOR1仪表盘上多了一根横杆，用来标示下滑道相对飞机的位置。再看右边第二和第三个模块，每个VOR台都有自己的频率，要利用某个VOR台导航，必须将飞机上的VOR设备的频率设定为那个VOR台的频率，现在有NAV1和NAV2两个频率可分别供机上VOR1和VOR2使用，每个NAV都有一个激活频率（左边），和一个备用频率（右边），按动com/nav面板上最右边的旋钮，就可以设定NAV备用频率，按一下STBY就把这个频率切换到激活状态，同时先前的激活频率转为备用。再看右上方顶端那一排按钮，其中NAV1和NAV2，按下变绿后，就应发出航图上相对应VOR台的摩斯码对应声音，就像发电报的那种嘟嘟嘟的声音，如果没有声音或者声音和VOR台的摩斯码不一样，那就说明NAV没有信号或者频率设定错误。有兴趣的可以对照导航图练习一下听力。左上角那个NAV/GPS选择开关，因为我们用VOR导航，就要让NAV灯亮起来，表明现在是无线电导航模式。如果GPS灯亮，就表明是GPS导航模式。三、开始飞行好，对于正常人来说，在看完了前面那些枯燥的东西之后，估计这会子已经找不着北了，所以请你抛开脑子里面的那团迷雾，从零开始跟着我做一次模拟飞行吧。我们的计划是从上海虹桥机场（ZSSS）18号跑道起飞，利用VOR导航和ILS降落在上海浦东机场（ZSPD）16号跑道，途中做VOR导航练习。本次练习我们不要侧风，天气选择fairweather，时间选则白天，需要用暂停功能。1、首先我们将飞机停在ZSSS的18号跑道前端，准备起飞。2、起飞后如下图，练习用VOR台定位假如起飞之后，我们突然搞不清方向了，也不知道具体的飞行距离，那么怎么确定我们的位置呢？好，我们知道附近有一代码为JTG的VOR台,我们先用它做一下确定飞机位置的练习，将NAV2设定为此VOR台的频率109.6并激活，点亮NAV2灯，确认嘟嘟嘟的摩斯码的声音符合JTG台的摩斯码后，我们旋转VOR2的OBS，让竖杆处于中间位置，这时顶端黄色指针指向刻度S，也就是180度，向上的白三角，好，这表明了飞机处于JTG台180度径向线向台的那段上，也就是JTG台的正北，距离多远呢，看一下机上DME显示器最左边那个数字就是2.8海里，这就说明我们目前的位置是在JTG台正北方向2.8海里的地方，DME这个东西我们不用管，只要设定好VOR频率，DME自动配对到相应的频率上。以上就是利用一个带DME台的VOR台确定位置的通用方法。知道了飞机相对VOR台的位置，或者说知道了VOR台相对飞机的位置后，比如上面JTG台就在飞机的正南2.8海里的位置上，如果我们要飞向JTG，那么就让飞机朝磁航向180度飞就可以了。3、避免混淆VOR台径向线方向和飞行方向VOR仪表给出的是飞机处于VOR台的哪个方向上，而不是飞机的飞行方向或机头指向。下面体验一下，我们在JTG台正北做小半径盘旋，看看VOR仪表有没有变化，如下图，飞机正在倾斜盘旋，当前磁航向是150，VOR2的竖杆基本没有动，和飞机磁航向180的时候是一样的。所以，我们仅仅看VOR仪表盘状态是不能确定飞机航向的，也就是不能确定飞向还是飞离VOR台的。若想知道飞机是向台飞还是背台飞，还要看磁航向仪表，在竖杆处于中间位置的时候，如果飞机的磁航向和所在径向线方向一样，就可以根据白色三角的方向判断是向台飞和背台飞了，比如，上面的图中，飞机磁航向和所在径向线方向都是180度，是向上的白三角，那么就是沿着180航向飞向JTG台，如果是向下的白三角，那么就是沿着180航向飞离JTG台了。好，我们回到180航向向台飞行，越接近JTG台，VOR2就越灵敏，飞机在JTG台上空时，竖杆会乱动，不用管它，我们保持航向一直飞啊飞啊……4、飞过VOR台看航图，我们已经沿着180度航向飞过了JTG台，看一下VOR2仪表，向上的白三角被向下的白三角取代，这说明我们的飞机在JTG台180度径向线背向台的那段上，此时磁航向180，反映出了飞机沿180径向线飞离JTG台这个状态。5、偏航后回航现在左转30度，沿磁航向150飞一会儿，观察VOR2的反应，竖杆向慢慢右偏了一个角度，表明飞机已经偏离了JTG台的180度径向线。如何飞回JTG台180度径向线做背台飞行呢，查看VOR2表盘，从代表180径向线的那个顶端的黄色三角开始，对着竖杆偏向的方向转90度，就到了270度这个位置，我们用这个刻度作为磁航向就能以最快的速度飞回180度径向线。我们把飞机向右转沿着270航向飞，如上图所示，竖杆慢慢回向中间。快接近中间的时候，我们向左转让飞机朝着180航向继续飞行，如下图所示，这样我们就又回到了沿着180径向线背台飞行的航线上了。6、再做一些测试我们现在准备向NHW台飞，把NAV2调到114.6这个频率上，如上图所示，发现VOR2竖杆立刻发生了变化，如上图。现在确定飞机相对NHW台的位置，调OBS直到竖杆处在中间，出现上相的白色三角，发现我们处于NHW台50度向台的径向线上，如上图。再调OBS让竖杆垂直并且出现向下的白色三角，发现我们在230度背台的径向线上，这与在50度向台径向线上是一样的。这说明不管如何旋转转盘，只要按照规则读数，我们就能知道飞机的准确方位，如上图。快速调转机头朝340磁航向飞，看看VOR2，和上图机头朝向180磁航向的时候是一致的。这说明VOR仪表只反映了飞机相对VOR台的方位，而不管航向如何，如上图。再做一个有意思的测试，我们把NAV1调到和NAV2一样的频率上，都是114.6，VOR1调到50度径向线上，VOR2调到VOR1相反方向230度径向线上，这样沿着140航向飞一会，发现VOR1竖杆向左偏了，而VOR2竖杆向右偏了，2个竖杆方向相反，那么我们到底应该参照哪个仪表回到径向线上呢？其实，按参照哪个都能回到径向线上，在2个仪表盘上，我们分别从顶端黄三角对着的那个刻度对着竖杆偏向的方向旋转90度，发现都是320度这个位置，朝着320航向飞就能以最快速度回到径向线上了。7、飞越NHW台好了不折腾了，我们还是赶紧去找浦东机场降落吧。飞越NHW台，观察并理解飞向、位于、飞离NHW台时两个仪表的变化，加深印象。8、利用2个VOR台飞向指定位置我们计划是在浦东机场16号跑道降落，也就是上图中左边那一条，那么我们打算飞到PUD台的北边，以167航向用ILS降落，估算一下，大概是要在NHW背台45度径向线和PUD背台347度径向线交叉点的位置上，航向167度进行降落。好，保持NAV1在NHW的114.6这个频率，并将VOR1刻度调到45度，白色三角向下，这样当竖杆垂直时，就是飞到了这NHW背台45度径向线上了；同时调NAV2到116.9，并将VOR2刻度调到347度，白色三角向下，这样竖杆垂直时，就是飞到了PUD背台347度径向线上了。现在调整飞机磁航向，飞到交叉点上，飞到NHW背台45度径向线最快的磁航向是315度，飞到PUD背台3