Kursglidbanan eller KGS , eller instrumentell inflygningssystem för radiofyrar för flygplan [1] ) är det vanligaste radionavigeringssystemet inom flyget för landning på cockpitinstrument. Beroende på våglängden delas KGS in i meter- ( ILS ( instrumentlandningssystem) ) och centimetersystem ( MLS , mikrovågslandningssystem ) .
Instrumentlandningssystem baserade på radionavigeringsprinciper började utvecklas i de mest utvecklade länderna i början av 1930-talet. I USA, efter framgångsrika tester av kursglidbanan, undertecknade Civil Aviation Administration ett avtal för dess installation senast 1941 på 6 flygplatser i landet. 1945 använde USA KGS på 9 civila flygfält och 50 militära flygfält [2] . Skapat av tyskarna på 1930-talet, 1938, förutom Tyskland självt, såldes KGS över hela världen och installerades i synnerhet i Danmark , Sverige , Polen , Tjeckoslovakien , Ungern , Australien och England [3] . Japan hade utvecklat ett optiskt landningssystem före kriget för användning på hangarfartyg . Under andra världskriget hade bara japanerna ett sådant system på hangarfartyg.
I Sovjetunionen skapades den första KGS - "Night-1" i slutet av 1930-talet och bestod av en kursglidbana och markeringsfyrar [4] [5] . 1950 dök landningssystemet SP-50 Materik upp, som inkluderade RD-1-repeatern, KRM-F-lokaliseraren, GRM-1-glidbanan och MRM-48-markören [6] . SP-50-systemet installerades på 1950-talet på ett antal flygfält i Sovjetunionen (både militära och civila) och gjorde det möjligt att landa Li-2, Il-12, Il-14, Tu-4, Tu-16 flygplan vid ett meteorologiskt minimum på 50x500 (höjden på molnbasen är 50 m, siktområdet på banan är 500 m). Av de civila var flygplatserna i Moskva, Leningrad, Sverdlovsk och Kharkov de första som utrustades. På 1970-talet installerades SP-50 på 70 flygplatser i landet [7] .
KGS består av två beacons : lokaliserare (KRM) och glidbana (GRM) [8] .
KRM- antennsystemet är ett antennsystem med flera element som består av en linjär rad av riktade antenner av mätarens frekvensområde med horisontell polarisation . För att utöka radiofyrens arbetssektor till vinklar på ±35°, används ofta en extra antennuppsättning. Driftsfrekvensområdet för KRM är 108-112 MHz (ett 40-kanaligt frekvensnät används, där en viss tidsfrekvens tilldelas varje KRM-frekvens). KRM placeras utanför banan i fortsättningen av dess mittlinje. Dess antennsystem bildar samtidigt två horisontella strålningsmönster i rymden . Det första diagrammet har en bred lob riktad längs mittlinjen, i vilken bärvågsfrekvensen moduleras i amplitud av summan av signaler med en frekvens på 90 och 150 Hz . Det andra diagrammet har två smala out-of-fas lober på vänster och höger sida av mittlinjen, där radiofrekvensen moduleras i amplitud av skillnaden mellan signaler med en frekvens på 90 och 150 Hz, och bärvågen är undertryckt. Som ett resultat av addition fördelas signalen i rymden på ett sådant sätt att vid flygning längs mittlinjen är modulationsdjupet för 90 och 150 Hz signalerna detsamma, vilket innebär att modulationsdjupsskillnaden (DDM) är lika stor. till noll. När man avviker från mittlinjen ökar moduleringsdjupet av signalen för en frekvens, medan den andra minskar, därför ökar RGM i positiv eller negativ riktning. I det här fallet hålls summan av moduleringsdjupen (SHM) i beaconens täckningsområde på en konstant nivå. Den luftburna flyg- och navigationsutrustningen mäter DGM-värdet genom att bestämma sidan och vinkeln för flygplanets avvikelse från landningskursen.
Timing-antennsystemet är, i det enklaste fallet, en grupp av två horisontellt polariserade UHF-riktantenner åtskilda i höjdled ("0"-matris). Driftsfrekvensområdet för timingen är 329-335 MHz. Tidtagningen placeras på sidan mitt emot byggarbetsplatsen och taxibanor, på ett avstånd av 120-180 m från banans axel mitt emot landningszonen. Tidsavståndet från banans tröskel bestäms på ett sådant sätt att vid en given lutningsvinkel för glidbanan, referenspunkten (punkten ovanför banans ände genom vilken den raka delen av glidbanan passerar) är på en höjd av 15 ± 3 m för fyrlandningssystem i kategori I och II och 15 + 3 0 m för system i kategori III. Strålningsmönstret för tidsantennsystemet bildas som ett resultat av reflektionen av radiovågor från jordens yta, därför ställs speciella krav på renheten i området omedelbart intill timingantennsystemet. För att minska påverkan av de underliggande ytoregelbundenheterna på strålningsmönstret, och följaktligen krökningen av glidbanan , används en antennuppsättning av tre vertikalt åtskilda antenner ("M"-matris). Det ger minskad strålningseffekt vid små vinklar mot horisonten. Tidtagningen använder samma funktionsprincip som KRM. Dess antennsystem bildar samtidigt två vertikala strålningsmönster i rymden, med en bred lob och två smala - över och under glidbanan (planet för nollvärdet för RGM). Skärningen mellan kursplanet och glidbanan ger glidbanan. Glidbanan kan bara kallas en rak linje, eftersom det i idealfallet är en hyperbel , som i den bortre zonen närmar sig den raka linjen som passerar genom landningspunkten. Under verkliga förhållanden, på grund av ojämn terräng och hinder i täckningsområdet för radiofyrar, är glidbanan utsatt för krökning, vars storlek är normaliserad för varje kategori av landningssystemet.
Glidbanans vinkel (GPA) är cirka 3° men kan variera beroende på terräng. Ju mindre CNG, desto bekvämare är det för flygplanet att landa, eftersom den vertikala hastigheten är lägre. I Ryssland, på flygplatser där terrängen inte stör en låg inflygning, används 2°40'-vinkeln. I bergen eller om glidbacken går över staden är UG större. Till exempel, på flygplatsen Novosibirsk Severny , som ligger nära stadens centrum, lutar glidbanan som passerar över skogen i en vinkel på 2°40' (lutning 4,7%), och inflygningen från staden görs kl. en vinkel på 3°40' (lutning 6,4 %, 1,5 gånger mer). På flygplatsen i staden Kyzyl , i ett bergsområde, är UNG 4 ° (7%).
KRM WFP timing VPRM UNG BPRM DPRM PAPI-signalFörutom navigationssignaler sänder lokaliseraren sin identifieringskod, två eller tre bokstäver i morsekod . Detta gör att piloten eller navigatören kan försäkra sig om att han har ställt in den önskade KGS, vilket han måste informera besättningen om. Glidbanan sänder ingen identifieringssignal. Det är möjligt att använda KGS-mottagaren på flygplanet för att ta emot meddelanden från flygledaren.
I äldre KGS avger lokalisatorer en mindre direkt signal, och den kan också tas emot bakom beacon. Detta gör att du kan navigera åtminstone längs banan när du närmar dig från motsatt sida (om det bara finns en KGS på banan). Det finns också en risk att fånga en parasitisk lob och komma in i en falsk glidbana. Mot bakgrund av detta utför flygplansbesättningen komplex flygplansnavigering, vilket innebär att man övervakar driften av vissa navigationssystem med hjälp av andra. Till exempel, om besättningen under fångsten av en falsk glidbana och nedstigning till flyghöjden för LSM inte märkte markörens flygning, stoppas nedstigningen nödvändigtvis, flygplanet överförs till planflygning eller klättring.
Lokaliseraren (LLC) är en markbaserad radioteknisk anordning som sänder ut radiosignaler i rymden innehållande information för flygplanskontroll om landningskursen under landningsinflygningen till beslutshöjden. KRM-antennen är installerad på banans mittlinjeförlängning på ett avstånd av 425-1200 m från den närmaste änden av banan från sidan motsatt landningsinflygningsriktningen, den laterala förskjutningen av KRM-antennen från banans mittlinjeförlängning är inte tillåtet.
En glidbana beacon (GRM) är en markbaserad radioteknisk anordning som sänder ut radiosignaler i rymden innehållande information för att styra ett flygplan i ett vertikalplan i förhållande till en inställd lutningsvinkel för glidbanan när man närmar sig en beslutshöjd. Tidtagningsantennen installeras på sidan av banan på ett avstånd av 120-180 m från dess axel och 200-450 m från banans ände från inflygningssidan.
Markeringsfyrar arbetar med en frekvens på 75 MHz och avger en signal i en smal stråle uppåt. När ett flygplan flyger över en markeringsfyr aktiveras varningssystemet - en speciell indikator på instrumentbrädan blinkar och en ljudsignal avges. Nära och avlägsna markörer på inhemska flygplatser installeras vanligtvis tillsammans med lokaliseringsradioapparater . Dessa anläggningar benämns BRMS (nära körande radiostation med markör) respektive LRMS (långdistansdrivande radiostation med markör).
Far markörfyrFjärrmarkeringsradiofyren installeras på ett avstånd av 3,5-4 km från bantröskeln ± 75 m. Vid denna punkt måste flygplanet, som rör sig på den höjd som anges i inflygningsdiagrammet (cirka 210-220 meter), kontrollera drift av CGS, aktuell flyghöjd och fortsatt nedgång. Modulationsfrekvensen för denna beacon är 400 Hz, och moduleringskoden är en serie av två "streck" av morsekod.
Nära markörfyrNärbåken installeras på en plats där glidbanans höjd normalt är lika med beslutshöjden . Detta motsvarar ett avstånd på 1050 ± 75 meter från banans ände. Signalering av passage av denna punkt informerar således piloterna om att de befinner sig i omedelbar närhet av banan och fortfarande är på landningsbanan. Modulationsfrekvensen för denna beacon är 1300 Hz, och moduleringskoden är en kombination av sex punkter och två streck morsekod.
Intern markeringsfyrDen interna fyren används sällan, den är installerad för en extra signal om att passera över banans tröskel under låga siktförhållanden. Vanligtvis är detta platsen där flygplanet når minimipunkten för kategori II CGS (cirka 10-20 m).
Varje avvikelse i driften av CGS från normen påverkar omedelbart instrumenten i flygplanet som närmar sig för landning och kan leda till farliga avvikelser från rätt kurs och höjd. Därför övervakar specialutrustning driften av CGS och, om avvikelsen under en tid (sekunder) överskrider normen, stängs systemet av och ett larm ges, eller så slutar systemet att sända sin identifierare och navigeringssignaler. I vilket fall som helst kommer piloten att se en flagga på instrumenten som indikerar att CGS inte fungerar.
Vid användning av CGS på flygplatsen finns särskilda "CGS-zoner". Taxining av ett flygplan i CGS-strålningszonen är endast möjlig om det inte finns något annat flygplan på glidbanan som utför landningsinflygningen.
Standard RVR, som är klassificerad som en kategori I RCV, tillåter att inflygningar görs på en beslutshöjd av minst 60 m över banans nivå och ett räckvidd för banan (RVR beräknat från ljusstyrkan hos bankantljusen och inflygningsljusen) på 550 m (1800 fot) eller vid meteorologisk sikt på 800 m (2 700 fot) om banljusen saknas eller är avstängda.
Mer komplexa kategori II- och III-system tillåter landningar i mindre sikt, men kräver särskild ytterligare certifiering av flygplanet och piloten.
Kategori II-inflygningar tillåter landning vid en beslutshöjd av 30 m (100 fot) och en RVR på 350 m (1200 fot).
För en Kategori III-landning landar flygplanet med ett automatiskt landningssystem, det finns ingen beslutshöjd och RVR måste vara minst 250 m (700 fot) för Kategori IIIa, eller 50-250 m för Kategori IIIb. Varje kategori III-certifierad CGC har sina egna fastställda beslutshöjder och minimivärden. Vissa KGS är certifierade för landningar under nollsiktförhållanden (kategori IIIc, även stavat Cat III C).
Kategori II och III system ska ha mittlinjebelysning, landningszoner och andra hjälpmedel.
KGS bör stängas av vid fel. När kategorin ökar bör utrustningen stängas av snabbare. Till exempel bör en lokaliserare i kategori I stängas av 10 sekunder efter att ett fel har upptäckts, och en lokaliserare i kategori III bör stängas av på mindre än 2 sekunder.
Direktörsystem i flygplan (system som bestämmer positionen i förhållande till glidbanan och visar den på instrumenten) är känsliga för reflektioner av CGS-signalerna som uppstår från närvaron av olika föremål i dess verkningsområde, t.ex. , hus, hangarer och flygplan och bilar som ligger nära radiofyrar kan skapa allvarlig signalförvrängning. Sluttande mark, kullar och berg och annan ojämn terräng kan också reflektera signalen och få instrumentavläsningarna att fluktuera. Detta begränsar området för tillförlitlig drift av CGS.
För normal drift av CGS på flygplatser är det också nödvändigt att införa ytterligare restriktioner för flygplans rörelse på marken så att de inte skymmer och inte reflekterar signaler, nämligen att öka minimiavståndet mellan flygplanen på marken och landningsbanan, stänga några taxibanor eller öka intervallet mellan landningarna så att ett landat flygplan lyckades lämna problemområdet, och nästa landande plan inte upplevde radiostörningar. Detta minskar kapaciteten avsevärt på flygplatser när de måste arbeta under svåra väderförhållanden i kategorierna II och III.
Dessutom kan KGS endast tjäna för direkta inflygningar, eftersom det bara finns en linje med lika intensitet av beacons. Samtidigt, på många flygplatser, kräver svår terräng ett svårare tillvägagångssätt, som till exempel på Innsbruck Airport .
På 1970 -talet gjordes stora ansträngningar i USA och Europa för att utveckla och implementera ett Microwave Landing System (MLS). Den upplever inga problem med reflektioner och bestämmer exakt platsen för flygplanet, inte bara direkt framför banan, utan även när som helst runtomkring. Detta gör att du kan utföra indirekta inflygningar på den, minska säkerhetsintervallen och därför öka flygplatsens kapacitet under ogynnsamma väderförhållanden. Flygbolag och flygplatser var dock tveksamma till att investera i implementeringen av detta system. Tillkomsten av GPS stoppade äntligen framstegen inom området för små och medelstora företag .
Utvecklingen av det globala positioneringssystemet GPS har skapat ett alternativ till traditionella metoder för radionavigering inom flyget. Men GPS i sig, utan hjälpmedel, är inte tillräckligt exakt även i jämförelse med KGS kategori I. Olika sätt att förbättra noggrannheten övervägdes: Wide Area Augmentation System ( WAAS ), dess motsvarighet European Geostationary Navigation Coverage Service ( EGNOS ). De kan tillhandahålla navigering som motsvarar kategori I.
För att använda GPS under förhållanden för inflygningar i kategori II och III krävs större noggrannhet än för dessa system. Det lokala marksystemet ( LKKS ) motsvarar endast kategori I, och de utvecklade systemen i kategorierna II och III kan inkludera det. Denna teknik kommer troligen att ersätta CGS, även om de förmodligen kommer att fortsätta att användas som backup vid utrustningsfel.
Det europeiska Galileo- systemet är också utformat för att vara tillräckligt exakt för att möjliggöra automatisk landning.