第一章 机场目视助航设备概述
第一节 引言
飞机在飞行中,驾驶员可以用两种方法控制飞机：一种方法使用自动驾驶仪,另一种方法是驾驶员进行人工控制。人工控制又分为两种方法：一种是参照仪表板,由飞行指挥仪表系统为驾驶员做出某些判断,另一种方法是完全参照外部世界,利用目视参考物做出自己的判断。后一种方法是以有足够的能见度和明确的地平线为先决条件的。我们称之为目视飞行。
在目视飞行中驾驶飞机最困难的工作是向跑道进近时的判断和随后的着陆机动。这时,驾驶员不仅必须仔细地控制速度,同时还要不断地进行三维的调整以跟踪正确的航道。为了进行平稳的接地,必须在“拉平”操作中同时减少速度和下降率使飞机轮子正好在机翼失速或即将失速时接触跑道。接地后还需要估计剩下的跑道长度,这就需预先得到合适的跑道出口位置提示。离开跑道还要通过滑行道把飞机正确地停靠在机坪里去。
研究表明,驾驶员由外界目视参考物变至仪表,再由仪表变至外界参考物所需的平均时间为2.5秒。由于高性能的飞机在这段时间内将行进150米,所以,目视助航设备应在可能条件下提供最大可能的引导和信息,使驾驶员在前进时无需对其仪表进行校核。
为使驾驶员有序、安全地完成一系列的动作,机场设置一系列的目视助航设备,使驾驶员有所参照。这些目视助航的设备的正常工作对飞机的起落是非常重要的。
不同类型机场,需要的目视助航设备也有所不同。
对于小机场,设计供轻于5700kg的小单发及小双发飞机使用的机场常常不设仪表进近设备或空中交通管制设施。这种小机场的地面目视助航设备必须满足驾驶员的全部运行要求。
对于大型机场,一般设有无线电导航设备和空中交通管制设施。当机场用于目视气象条件而不用于上述助航设备时,对地面目视助航设备的要求和小机场的
相同。此外,大型机场还设有机位停放飞机的引导和在设有旅客桥的航站楼的目视停靠引导系统。另外还需要有效的机坪照明以帮助停放飞机。
当气象低于目视气象条件时,地面目视助航设备对飞行安全的作用就越发重要。它对目视助航灯光的要求也较小机场要多了。这在以后的章节中将详细介绍。 对于各类型机场及目视助航设备的设置是有国际标准的。机场的标准和建议措施是理事会根据国际民用航空公约（芝加哥,1944年）第三十七条的规定,于一九五一年五月二十九日首次通过的,并定为公约的《附件十四》。这些标准和建议措施是以机场、航路和地面助航设备专业会议一九四九年第三次会议和一九四九年十一月第四次会议中所提出的建议为依据的。
我国机场的目视助航设备全部都是按国际标准设置的。其中,助航灯光又尤其重要。通常称“助航灯光”是飞机的眼睛。每种类型的助航灯光都有颜色、光强等级、光的照射角度、最小光源有效范围等要求。灯光的光强是根据不同的气候条件、能见度而变化的。光强的变化用调光器来控制。
现在机场都设有灯光站。灯光站的工作人员根据塔台的指令开启助航灯光并给以适当光级。现在有一些机场装备了助航灯光计算机监控系统,由塔台根据气象信息等可以直接控制助航灯光的开启和光强等级。
随着我国航空事业的发展,对助航灯光及控制设备的需求量越来越大,质的要求越来越高,我国从事此方面的科研人员不断研制出新产品。现在我们国内产品已占据了绝大部分市场。我国的目视助航设备的研制和生产正日新月异地向前发展着。
第二节 机场跑道分类
在机场内,跑道是供飞机着陆和起飞用的主要设施。它分为仪表跑道和非仪表跑道两大类。
仪表跑道是供飞机用仪表进行进近飞行的跑道。仪表跑道又分为非精密进近跑道和精密进近跑道两大类。精密进近跑道装有仪表着陆系统。 不同的仪表跑道的具体要求分别如下：
1．非精密进近跑道：是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：是装有仪表着陆系统和（或）微波着陆系统以及目视助航设备,供决断高度不低于60米（200ft）和能见度不小于800米或跑道视程不小于550米时飞行的仪表跑道。
3.Ⅱ类精密进近跑道：是装有仪表着陆系统和（或）微波着陆系统以及目视助航设备,供决断高度低于60米（200ft）但不低于30米（100ft）和跑道视程不小于350米时飞行的比表跑道。
4. Ⅲ类精密进近跑道：使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。
A――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――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――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。
另外,非仪表跑道仅能提供飞机用目视进近程序飞行。
为了将有关机场特性的许多规范相互联系起来,为了给在机场上运行的飞机提供一系列相匹配的机场设施,把不同跑道根据情况建立了跑道基准代号。代号取决于两个要素。第一要素是根据飞机的基准飞行场地长度而确定的代码,第二要素是根据飞机翼展和主起落架外轮间距而确定的代字。为机场规划选用的机场基准代号――代码和代字应根据拟使用该机场设施的飞行特性而定。机场基础代号意义如表19－2所示。
机场基准代号和代字必须是具有表19－2中为它们指定的意义。第一要素的代码必须从表19－2第（1）栏确定,即选用相应于拟用该跑道的飞机中最长的飞机基准飞行场地长度值的代码。第二要素的代字必须从表19－2第（3）栏确定,即选用相应于拟用该跑道的飞机中翼展最大或主起落架外轮间距最大中要求更高的代字。
跑道类别和代号不同,它们对目视助航设施的要求不同。例如：跑道中线标志线段的宽度,在Ⅱ类、Ⅲ类精密进近跑道上,不得少于0.9米,在I类精密进近跑道及基准代码为3或4的非精密进近跑道中,不得小于0.45米,而在基准代码为1或2的非精密进近跑道和非仪表跑道上不得小于0.3米。又例如,在Ⅱ类或Ⅲ类精密进近跑道上必须设置跑道中线灯。而且也要在接地带上必须设置接地地带灯。不同的跑道对进近灯光系统要求也是不同的。
表 机场基准代号
第 一 要 素 代飞机基准飞行场地码 长度 (1) (2) 1 小于800米 2 800--＜1200米 3 1200--＜1800米 4 ≥1800米 第三节
第 二 要 素 代 翼展 主起落架外轮间字 距 (3) (4) (5) A ＜15米 ＜4.5米 B 15--＜24米 4.5--＜6米 C 24--＜36米 6--＜9米 D 36--＜52米 9--＜14米 E 52--＜65米 9--＜14米 目视助航设施种类及其作用
要了解目视助航设施,首先要了解飞机着陆系统的情况。着陆系统包括进近和着陆两个阶段。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。他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。进近和着陆的示意图如图1－1所示。
图 1-1 飞机着陆系统示意图
在第一节中已经介绍过,飞机在飞行中有两种办法控制飞行,一种用自动驾驶仪,一种用人工控制,人工控制又有两种办法：一是参照仪表板；二是完全参照外部世界,利用目视啊参考物作出自己的全部判断。
日间,大跑道在好天气时候在很远距离看见,该距离根据飞机高度,太阳方向,跑道和周围地形的对比等等而定。寻找小机场的位置,特别是没有铺筑面的跑道
的位置时,常要靠机场上停放着的飞机。日间和夜间都用的基本手段是机场的非目视助航设备和查阅地图。对于设有非目视助航设备的机场,机场灯标是夜间极有价值的设备。对于经验不足的驾驶员,当几个机场靠地很近时,识别机场常常是个问题。因此,有些小机场在滑行道或机库房顶上展示该机场的名称,有些则展示识别代码以代替机场名称。有的机场将展示的名称或代码照亮,以便在夜间识别。交替为绿/白的灯表明为陆上机场,交替为黄/白的灯标表明为水上机场。对不能通过无线电通信获得着陆信息的机场,驾驶员着陆信息中,风向指示器是重要的目视助航设备。
在目视气象条件下,多数着陆航线要求以45 角开始进入第三边。驾驶员根据他对跑道的间距和跑道低于地平线的角度的判断来使他的飞机位于第三边上。跟踪第三边一般不成问题,因为第三边通常很低。飞机在第三边的高度是参照飞机的高度表和飞机前方的地平线进行控制的。如图1－2所示。
图 1-2 用于目视气象条件的标准起落航线模式 跑道入口是建立第四边的参照点。小飞机的驾驶员可在飞机超越跑道入口后开始转向第四边,大飞机的驾驶员延长第三边以建立较长的最后进近段（第五边）。驾驶员注视着跑道和他的飞机间的角度逐渐减少,当跑道转到和地平线垂直时,他就能转向并切入第五边。所有驾驶员都有同样的要求：需要确定他和跑道入口的相对关系以及在最后进近中帮助他发现并保持在跑道中线沿线上的引导。
当飞机在目视气象条件下运行时,最低气象标准通常能保持驾驶员能有一个地平线作为外部的目视参考来驾驶他的飞机。该地平线可能是真的地平线,也可能是一个形似的地平线－－即在不能清楚地看到真正地平线时,由目视地面参考物、云的图案,或是天空/地面亮光的分界线等形成的看得出的或假想的水平面参考线。在良好的能见度时观察着陆跑道,确定相对于跑道环境的飞机位置。最后进近分成两部分：一是接近跑道口,二是经过跑道入口后着陆。在最后进近中,驾驶员要跟踪的航道可以认为时两个平面的交叉――一个是最佳进近坡度的斜平面。这就需要有与这两个平面有关的目视指示。