DME系統在飛機導航中的應用

焦守波 李 樂

DME系統在飛機導航中的應用

焦守波 李 樂

焦守波：工程師，現任中航工業試飛中心飛行部場站參謀；李樂： 工程師，現任中航工業試飛中心飛行部場站參謀。

測量距離系統是飛機無線電導航系統的重要組成部分，它在飛機無線導航中得到了廣泛使用。DME測距儀采用的是詢問-應答式測距法，其為全世界民航的通用測距引導設備，它既可用作航線導航設備。也可用作機場導航設備。

DME主要用途

DME提供的斜距信息在飛機導航中可有多種用途：

定位 在現代飛機無線電導航中，DME作為自動發行控制系統的傳感器所提供的距離信息，送到飛行管理計算機系統（FMCS）用于飛機的精確定位。

航路間隔 DME提供的距離信息，可以保證在航路上飛行的飛機按照指定的高度層和一定的距離間隔飛行，以達到保障飛機飛行安全的目的。

進近到機場 在特定情況下，飛行員根據DME測量的距離信息駕駛飛機駛向DME/VOR信標臺，然后轉彎在新的方位新的方向上做圓周飛行，這時飛機進入著陸航向狀態。（見圖1）

避開空中禁區 有時飛行員為了避讓某個受保護空域，可以駕駛飛機在指定的距離上作圓周飛行，等飛到一個新徑線方位時，再飛向DME/VOR信標臺。（見圖2）

圖1 利用DME使飛機進近到機場

圖2 利用DME避開保護空域

計算地速和到臺時間 飛機在飛行中，DME詢問器連接地測量到所選地面信標臺的斜距。當然，這個斜距是隨飛機接近或離開信標臺而變化的。因此，測量斜距的變化率就可給出飛機接近或離開信標臺的速度。由DME詢問器所測得的這個速度叫地速（KTS）。顯然，若飛機以信標臺為圓心作圓周飛行時，DME距離指示器上指示的地速為零。

已知地速，就可按下式求出飛機到臺時間（TTS），即：

式中 TTS——飛機到（達信標）臺的時間，以小時為單位；

DST——飛機到地面信標臺的斜距，以海里為單位；

KTS——地速，以節（海里/小時）為單位。

顯然，只有當飛機是在到/自地面信標臺的航線上、且遠離信標臺飛行時，所測得的到臺時間才是準確的。

DME系統與其他導航和著陸設備相配合時構成的使用方案

DME系統是飛機無線電導航廣泛使用的一種近程導航設備。它既可用作航線導航設備。當它與其他近程導航和著陸設備如甚高頻全向信標（VOR/DVOR）和儀表著陸系統（ILS）相配合構成航線或機場導航設備 時，可有多種使用方案。

圖3 VORTAC系統示意圖

圖4 VOR/DME RNAV系統

（一）DME系統用作航線導航設備

DME系統用作航線導航設備時，主要有以下幾種使用方案。

1.DME/DME使用方案

這種方案就是ρ-ρ體制定位方案。這時飛機分別測得至兩個航線DME地面信標臺的距離來確定飛機的距離。為了提高定位精度，消除定位的多值性，在實踐中也可以利用三個航線地面信標臺所提供的距離信息進行定位，構成ρ-ρ-ρ體制定位系統。

2.DME/VOR/DVOR使用方案

這種方案就是ρ-θ體制定位方案。在此方案中，飛機可同時接收來自VOR或多普勒VOR提供的以磁北為基準的方位信息和來自DME地面信標的距離信息，用以確定飛機位置。由于ρ-θ方案是ICAO審定的標準近距導航系統，故使用最為方便。

3.VOR/TACAN/（VORTAC）使用方案

塔康（TACAN）是一種能給飛機提供到某一固定地面臺的方位和距離信息的戰術空中導航系統。實際上，它是一種軍用航空ρ-θ導航系統。由于TACAN和DME系統具有相同的測距功能，因此，TACAN系統的機載設備與DME系統的地面設備，或者DME系統的機載設備與TACAN系統的地面信標可以互相配合工作，兩者完全兼容。

所謂伏塔克（VORTAC）就是將VOR和TACAN信標臺安裝在一起，可同時為軍用和民用飛機提供方位和距離信息的ρ-θ近距導航系統。圖3為VORTAC系統的示意圖。在這種情況下，民用飛機的DME詢問器可從塔康信標獲得距離信息，機載VOR接收機從VOR地面臺獲得方位信息；而軍用飛機從塔康信標同時獲得距離和方位信息。這樣，軍民兩種飛機可獲得各自所需要的導航信息，從ATC的角度看兩種飛機可納入統一的ATC網，從而有效的利用空域。

（二）DME系統用作機場導航設備

DME系統用作機場導航設備時，可有以下三種使用方案。

1.DME/ILS使用方案

尤其在某些不便于安裝指點標的機場內，常由DME系統地面信標與ILS相配合。即使在微波著陸系統（MLS）代替ILS功能后，MLS仍然需要有提供距離信息的相應設備，即精密測距機（DME/P），只不過DME/P可提供更加精確的距離信息而已。

2.DME/TVOR/DVOR使用方案

這與航線ρ-θ體制定位系統類似，即由機場DME地面信標與機場全向信標（TVOR）或機場多普勒全向信標（DVOR）相配合，構成ρ-θ體制定位系統。此方案除可更加有效地利用空域外，還可提高在ILS進近程序中的安全性。

3.DME/DME使用方案

這也與航線ρ-ρ體制定位系統類似。DME/DME使用方案構成航站ρ-ρ體制定位系統。在某些小型機場內，ρ-ρ設備還可用作短場起落（STOL）和垂直起落（VTOL）飛機的著陸設備。

4.DME系統用于區域導航（RNAV）

隨著VOR/DME在機載計算設備和導航中的應用，漸漸出現了區域導航RNAV的概念并得以開始應用。RNAV被確認為一種導航方法，即能夠在一個廣闊的非限制在定點之間的區域內提供導航能力的導航系統。現代飛機普遍使用VOR/DME RNAV系統，它是一種利用測距儀（DME）、伏爾（VOR）的方位角的斜距以及氣壓高度作為基本輸入信號，來計算飛機到某個航路點的距離和航向的導航及引導系統。圖4為VOR/DME RNAV系統示意圖。按DME系統在RNAV中的作用，可將VOR/DME RNAV分為兩種方式，ρ-θ方式和ρ-ρ方式。

RNAV可在飛行的各階段中使用，如正確使用的話將會帶來很多好處，諸如：便于飛機駕駛員操作、減少了飛行距離、航跡選擇更加靈活、成本低、精度高等等。

結束語

DME是現代民用飛機普遍裝備的一種航空電子設備，它與地面信標臺配合工作，提供飛機到信標臺的斜距信息，用于飛機的精確定位和導航。當它與其他近程導航和著陸設備相配合構成航線或機場導航設備時，可有很多種使用方案，充分發揮了它成本低、航線多、精度高等優點。