FSX飞行模拟中的ILS仪表着陆系统

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FSX飞行模拟中的ILS仪表着陆系统
        仪表着陆系统(Instrument Landing System, ILS) 又译为仪器降落系统，盲降系统，是应用最为广泛的飞机精密进近和着陆引导系统。它的作用是由地面发射的两束无线电信号实现航向道和下滑道指引，建立一条由跑道指向空中的虚拟路径，飞机通过机载接收设备，确定自身与该路径的相对位置，使飞机沿正确方向飞向跑道并且平稳下降高度，最终实现安全着陆。
        盲降是仪表着陆系统ILS的俗称。因为仪表着陆系统能在低天气标准或飞行员看不到任何目视参考的天气下引导飞机进近着陆，所以人们就把仪表着陆系统称为盲降，即飞行员在肉眼无法看清机场跑道的情况下操控航班降落。

图1ILS1

        仪表着陆系统通常由一个甚高频（VHF）航向信标台、一个特高频（UHF）下滑信标台和几个甚高频（VHF）指点标组成。航向信标台给出与跑道中心线对准的航向面，下滑信标给出仰角2.5°-3.5°的下滑面，这两个面的交线即是仪表着陆系统给出的飞机进近着陆的准确路线。指点标沿进近路线提供键控校准点即距离跑道入口一定距离处的高度校验，以及距离入口的距离。飞机从建立盲降到最后着陆阶段，若飞机低于盲降提供的下滑线，盲降系统就会发出告警。

图1.1 LILS

        航向信标工作频率是108.10～111.95MHz中小数点后第1位为奇数的频率，频率问隔为50kHz，共有40个波道。下滑信标工作频率为329.15～335MHz的UHF波段，频率间隔150kHz，共有40个波道。指点信标工作频率为75MHz(固定)。
航向信标和下滑信标的工作频率是配对工作的，控制盒上只选择和显示航向信标频率，下滑信标频率自动配对调谐。
        ILS进场首先是下滑到大约3000英尺，斜向接近机场。在输入指定跑道ILS通讯信标频率之后，开始导航。当成功捕获到ILS信号时，自动驾驶的方向导航开关会自动关闭，自动进场。当飞行器对准跑道之后，开启接近机场导航（Approach Hold），飞行器会自动下滑。


天气标准分类


        盲降的作用在天气恶劣、能见度低的情况下显得尤为突出。它可以在飞行员肉眼难以发现跑道或标志时，给飞机提供一个可靠的进近着陆通道，以便让飞行员掌握位置、方位、下降高度，从而安全着陆。根据盲降的精密度，盲降给飞机提供的进近着陆标准不一样，因此盲降可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类标准。

Ⅰ类盲降


        在前方能见度不低于800m的条件下或跑道视程不小于550米，以高的进场成功概率，能将飞机引导至60m的决断高度（中指点标上空）。


Ⅱ类盲降


        在前方能见度不低于400m的条件下或跑道视程不小于350米，以高的进场成功概率，能将飞机引导至30m的决断高度（内指点标上空）。


Ⅲ类盲降
        
        Ⅲa类设施的性能：没有决断高度限制，在跑道视距不小于200m的条件下，着陆的最后阶段凭外界目视参考，引导飞机至跑道表面．因此又叫“看着着陆”(see to land)。


        Ⅲb类设施的性能：没有决断高度限制和不依赖外界目视参考，一直到跑道表面，并在跑道视距50m的条件下，凭外界目视参考滑行，因此又叫“看着滑行”(see taxi)。


        Ⅲc类设施的性能：无决断高度限制，不依靠外界目视参考，能沿着跑道表面着陆和滑行。


        FSX的任务中，季风降落新加坡樟宜机场，近似模拟了在恶略天气下利用ILS盲降系统进场降落的实际操作过程。


        任务初始时飞机在自动驾驶仪状态，正位于新加坡樟宜机场的西北方向，高度17000英尺，航向190。


        一场季风正在袭击这座城市。燃料很少了，风暴短时间也不会停止，你必须在此条件下进近，为此需要使用ILS盲降系统。
        使用ILS首先要了解目标机场跑道的ILS工作频率。通过查看航图可以找到目标机场的ILS的信息。

图2 航图

        
        在FSX中的任务简报中可以找到航图。在任务执行过程中按Shift+10打开膝板也可以找到航图。

图3 地图图标座舱图

        在F10座舱界面用鼠标点击地图图标打开地图，在地图中点击目标机场也可以查询到目标机场的ILS频率、跑道方向等必要的信息。

图4 机场参数

图4.1 ILS参数

        任务中准备降落的新加坡樟宜机场2C跑道的ILS频率为108.3，跑到方向023°，ILS标识字母ICE，对应摩尔斯电码 .. -.-. .。

图5 设置ILS

        航向信标和下滑信标的工作频率是配对工作的，控制盒上只选择和显示航向信标频率，下滑信标频率自动配对调谐。因此只需要输入航向信标频率就可以了。
        按Shift+2打开无线电设置面板，设置NAV1频率108.30，点击ID按钮打开声音开关以便收听莫尔斯电码。设置CRS航路为023。
        根据地面近进管制员的引导，使用自动驾驶仪的高度和航向控制，操纵飞机下降到10000英尺，航向转到83度，飞到机场的西南方向。

图6 收到航向信标信号

        飞机在这个位置收到航向信标摩尔斯电码 .. -.-. .信号，对应的字母ICE 。

图7 收到航向信号的仪表

        左边的飞行参数显示屏出现一个水平标尺，粉红色的菱形标记偏向右侧，表示下滑航线还在本机的右侧。
右边的导航显示屏，白色的CRS指针指向23度，粉红色的线段偏向指针的右侧，表示下滑航线还在本机右侧。当前本机的航向为83度，与准备降落的下滑航线的夹角为60度，保持航向应该可以切入下滑航线。


        导航显示屏左下角显示NAV1收到的航向台标识码ICE，频率为108.30，DME24.6 表示本机到机场的距离为24.6海里。

图8 准备切入航线

        为了使切入降落航线更加平稳，在接近23度航线时地面进近管制员指示航向左转到050，高度下降到2500英尺。

图9 收到下滑台信号

        收到下滑信标台信号，飞行状态显示屏和导航显示屏都出现一条垂直的标尺，粉红色的菱形标记指示下滑线位于本机的上方，保持当前高度继续进近就可以平稳进入下滑线。
        用鼠标点击自定驾驶仪APP按钮启动ILS。

图10 航向锁定位置

图10.1航向锁定仪表状态

        自动驾驶仪HDG灯熄灭，表示自动驾驶仪已经锁定了航向信号。导航显示屏左下角显示此时到机场的距离为18海里。
        自动驾驶仪开始调整飞机切入23度下滑线。观察仪表显示的ILS水平标尺，粉红色的菱形标记和CRS指针中间的粉红线段逐渐从右边向中间移动，表示飞机逐渐进入到下滑航线的扇形区域。但是菱形标记到了中间并没有停住，又继续滑倒左边，表示飞机由于惯性冲过了23度下滑线，又需要向左调整。在进入角度小于60度的条件下通常都要经过两三次左右调整才能最终对准跑道。如果进入角度过大，有可能因冲过距离太大而调整不回来。

图11垂直方向锁定位置

图11.1垂直方向锁定仪表盘

        飞机继续向前飞行到距离机场8海里处，自动驾驶仪HOLD灯熄灭，表示自动驾驶仪已经锁定了下滑台信号，ILS系统在水平航向和垂直下滑两个方向全面接管了飞机的控制。仪表盘上指示下滑高度的垂直标尺菱形标记处于标尺的中间位置，表示当前飞机的高度正确，正处于下滑引导波束的中间。水平标尺的菱形标记和CRS指针中间的短线也基本处于中间位置，表明当前航向已基本上对正跑道。
        ILS要求飞机必须从从下滑航线的下方进入，通常做法是提前将飞机下降到2500到3000英尺高度保持平飞，当飞机逐渐接近跑道就可以自然的从下方进入下滑航线。如果从下滑航线的上方俯冲进入，ILS将无法控制飞机，很可能会失控坠地。
        虽然前方还看不到跑道，但仪表显示飞机已经在正确的降落航线上，可以做最后的降落准备：


        减速到160节；
        按F8襟翼放到最大30度；
        按G放下起落架；
        按Shift+/将扰流板放到预置状态，落地后扰流板会自动升起增加阻力。
        自动刹车放到1.

图12 看到跑道灯光

图13 航线偏右

        
        当飞机到距离跑道3海里才隐约看到跑道灯光，受机场附近风切变的影响，ILS无法将飞机引导到0高度降落，在逐渐看清跑道后约500英尺高度，要按Z键切断自动驾驶手动操纵着陆。
        当速度稳定在160时，按Ctrl+R解除自动油门。
        在100英尺高度按F1关闭油门，向后拉杆稍微抬高机头让主起落架率先接地。
        按F2打开反推装置。
        飞机停稳后按F5收襟翼；
        按 / 收其扰流板；
        按F1 关闭反推；
        关闭自动刹车。
        降落完成。