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ADF系统天线安装和罗差校正

来源:UC论文网2015-11-08 16:06

摘要:

摘 要: ADF(自动定向仪),也称无线电罗盘,是种无线电导航设备,它能测出飞机与地面NBD台站的相对方位角。由于其构造简单,在各种大型飞机、直升机、小型通用机上都广泛应用。但

  摘 要:ADF(自动定向仪),也称无线电罗盘,是种无线电导航设备,它能测出飞机与地面NBD台站的相对方位角。由于其构造简单,在各种大型飞机、直升机、小型通用机上都广泛应用。但是,由于其天线在飞机上的位置和机体的二次辐射,会使系统产生无线电罗差,飞机使用前,必须进行罗差校正。

  关键词:ADF;二次辐射;QEC

  NDB(Non-Directional Beacon),或称“归航台”,是现今仍在使用的最古老的电子导航设备。在飞机航线上和机场附近,常建有廉价的NDB台站,用作导航、着陆指引。飞机上的NDB信号接收机叫做ADF系统,用于测量飞机与NBD台站的相对方位角(RB)。

  1.ADF天线安装

  ADF系统由接收机和天线组成。早期的ADF天线包括垂直天线和环形天线,现在已将这两个天线组合在一起,称为组合天线。

  ADF天线可以安装在飞机机身顶部或底部,推荐安装在飞机顶部。因为安装在飞机底部可能会使天线的密封胶、衬板、连接器及线缆暴露在高腐蚀性的液压油环境下。不管安装在机身顶部还是底部,天线都应安装在飞机中心线上,以减少不对称象限误差。如果安装在飞机中心线上,会与飞机结构干涉,可向左或向右平移一段距离。不过,这将给无线电方位角造成一个不可修正的偏差。如果偏移距离相对于机身宽度很小,这个偏差可以忽略不计。

  天线安装位置还应远离各种干扰源,这包括机体的较大开口区域和其他无线电天线,因为这会对天线周围的射频场造成很大干扰。ADF天线与测距器天线距离应大于61cm,与空管应答机天线距离应大于305cm,与其他ADF组合天线距离应大于30.5cm。

  2.无线电罗差

  引起ADF系统的误差概括有以下几种干扰和误差:静电干扰、夜间效应、山区效应、海岸效应和无线电罗差。除无线电罗差外,其他误差是由于大气环境和地理特征造成的,不能消除。

  无线电罗差包括安装误差和二次辐射误差。安装误差是由天线未与飞机的中心线对齐引起的,它在任何电台方位角上误差是一致的。

  无线电电波碰到飞机的金属部件会使金属部件产生感应电势,并向空间辐射微弱电波,这种现象称为二次辐射。二次辐射电波也能使ADF天线中的环形天线感应到电势,这引起的误差叫二次辐射误差。根据分析可知,这种误差在无线电方位角0°、90°、180°和270°时最小,理论情况下为零;在无线电方位角45°、135°、225°和315°时最小达到最大,且最大值的绝对值几乎相等,具有象限误差特性,所以也叫象限误差(QEC)。0~360°范围内电台各个相对方位角上的误差变化情况,如图1所示。

  图1 各相对方位角下象限误差曲线

  3.罗差校正

  既然象限误差(QEC)是有规律的,就能通过装订来解决。现在的ADF系统,或者与其它接收机组成的综合导航接收机,一般通过配置跨接线(接地或悬空)来装订QEC。有些设备各象限的QEC是独立装订的,共装订4次;有些是共同装订,只装订一次。

  具体罗差校正步骤如下所述:

  1) 将飞机置于罗差校验场中;校验场周围应无高大建筑物,高架线和其他反射干扰物体;

  2) 打开所有正常飞行中所需使用的用电设备,并将无线电罗盘置于ADF模式,并将其频率调至所选地面台站的频率。所选取的地面台站频率在200~400KHz之间,且该地面站应该能够提供强度足够且清晰稳定的低频信号;

  3) 0度误差修正:使飞机机头正对所选台站,读出当前的相对方位角示数,并通过跨接线装订到系统中,或者通过调整天线上的螺钉使示数为零。这一环节很重要,因为随后的步骤都是在此基础上进行的,这就要求此时飞机与所选台站的角度差不大于±0.1°;

  4) 旋转飞机,使飞机相对于所选台站的相对方位角(RB)依次为30°、45°、60°、90°、120°、135°、150°、180°、210°、225°、240°、270°、300°、315°、330°,读出各状态下系统给出相对方位角(RB′),并计算出QEC(QEC=RB′-RB);

  5) 绘制“QEC-RB”曲线(横坐标为RB,纵坐标为QEC)。如果所绘制的曲线规则匀称(近似正/余弦曲线),如图1所示,则进行下一步;如果所绘制曲线不规则,则应先排除干扰源,如天线周围机身存在缺口,天线射频电缆存在电磁干扰等。

  6) QEC装订:对于QEC共同装订的设备,选取曲线中最大值的绝对值作为最终的QEC的修正数值,以0~90°之间的曲线符号作为QEC最终修正值的符号位;对于4个QEC独立装订的设备,选取各象限的峰值,包括符号,分别对应装订。

  7) 再次旋转飞机,使飞机相对所选台站的相对方位角(RB)成0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°,读出系统给出的示数;

  8) 合格判据:飞机正对或背对台站时,误差不大于±1°;其他相对方位角时,误差不大于±3°。如果结果不合格,则重复校验;如果再次校验结果不合格,则检查设备是否工作正常或是否存在干扰源。

  罗差校正还需注意以下事项:

  1) 不要在日落后两小时至日出前两小时内进行罗差校正,以为此时的大气环境会使罗差变大;

  2) 旋转飞机时,测定飞机所旋转角度的设备精度须达到0.1度。如果以罗盘或磁航向作为参考时,应在地磁稳定的时候进行;

  4.结论

  ADF作为飞行的辅助导航设备,其精度须满足要求,才能正确指引飞机沿台站飞行和进近。天线的安装和罗差校正都直接影响到ADF系统精度,应当慎重对待。

  参考文献

  [1] 蔡成仁 航空无线电 北京 科学出版社 1992

  [2] PRIMUS II SRZ-85X Integrated Radio System Operation and Installation Manual,Honeywell International Inc,2007

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