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1、 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 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
2、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 机场跑道分类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 类精密进近跑道 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
3、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 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 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 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
4、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 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 二 飞行区指标 第1章机场目视助航设施概述 第1
5、节机场跑道分类 2 飞行区指标 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 建议跑道最小宽度 ICAO附件14 I 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
6、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
7、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
8、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 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 co
9、nfiguration 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 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
10、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 01 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
11、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 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 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
12、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 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 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 控制系统信号采集方式 5 1调光器的工作原理及结构 续 过流 过压保护装置 压敏电阻伏安特性 5
13、1调光器的工作原理及结构 续 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 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 2M 5 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
14、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 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 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 10KV 380V 380V 380V 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
15、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 正弦波调光器原理图 5 2隔离变压器及单相升压变压器 1 隔离变压器的特点 1 隔离变压器必须不仅能够带正常负载工作 还要经受二次绕组开路和短路的工作情况 2 由于灯光电路用改变可控硅的导通角的方法进行调光 一次绕组的电流不是正弦波 另外在二次绕组开路状态下 铁心已严重饱合 所以隔离变压器的磁通波形也不是正弦波 因此 磁通的畸变引起的铁心发热是一个不可忽略的问题 3 由于要求隔离变压器是密封的 它产生的热量不容易发散出去 必须使变压器的电磁参量 铁心尺寸 导线截面 绝缘
16、和包封材料都满足以上特点的要求 以保证隔离变压器具有良好的电气特性 隔离变压器 5 2隔离变压器及单相升压变压器 升压变压器由于机场助航灯光系统是通过改变可控硅导通角来实现输入电压的调整从而达到调光强的目的 所以升压变压的电源波形和正常电源有区别 输入电源不是完整的正弦波形 其中含有较多高次谐波分量 因此 升压变压器与一般变压器设计又有不同之处 5 2隔离变压器及单相升压变压器 5 3回路绝缘技术 ICAO要求 线缆及接头对地漏电流 1uA 100m每个隔离变压器漏电流 2uA Set 单一回路设计接线方式 间隔接线调光器设计按整个回路功率设计 5 4灯光回路系统 第6章机场助航灯检测与故障诊断技术 6 2助航灯光系统故障诊断 6 1助航灯光系统检测 目标确定系统工作的完好性和达标情况 排除系统的潜在隐患 以保证飞行工作安全任务检测灯具的4C特性 易折性 回路绝缘电阻等基本工作回路及灯具的完好性灯具等光强图 离线检测 在线检测 PAPI灯的角度其它工作 6 1助航灯光系统检测 6 1 1助航灯具离线检测 主要方式实验室光强测量系统直线式 折返式系统构成光学传感器和信号变送数据采集模块运
