下滑角和入口高度與M型天線掛高關(guān)系的數(shù)值分析

劉宇

（民航山西空管分局，山西太原030031）

下滑角和入口高度與M型天線掛高關(guān)系的數(shù)值分析

劉宇

（民航山西空管分局，山西太原030031）

隨著中國(guó)民航事業(yè)的蓬勃發(fā)展，各大小城市也開始進(jìn)行機(jī)場(chǎng)的建設(shè)，引進(jìn)先進(jìn)的機(jī)場(chǎng)設(shè)施，特別是機(jī)場(chǎng)儀表著陸系統(tǒng)（也稱“盲降系統(tǒng)”），已經(jīng)成為機(jī)場(chǎng)運(yùn)行中一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。而下滑設(shè)備是儀表著陸系統(tǒng)中重要的組成部分，其天線分為零基準(zhǔn)天線、邊帶基準(zhǔn)天線、M型天線，下滑角和入口高度是下滑設(shè)備中最重要的技術(shù)參數(shù)。對(duì)下滑角和入口高度與M型天線掛高的關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比，通過數(shù)值計(jì)算和分析天線掛高變化對(duì)下滑角和入口高度的影響。

下滑角；入口高度；M型天線掛高；DDM曲線

在儀表著陸系統(tǒng)下滑信標(biāo)飛行校驗(yàn)中，下滑角和入口高度是最重要的技術(shù)參數(shù)。通常可通過改變下滑天線的掛高、偏置或天線輻射信號(hào)的強(qiáng)度、相位等方法來改變下滑角和入口高度的值，以滿足飛行校驗(yàn)的要求。本文通過數(shù)值計(jì)算模型具體分析天線掛高變化對(duì)下滑角和入口高度的影響。

1 確定條件下下滑角和入口高度理論計(jì)算

假設(shè)下滑信標(biāo)的頻率為335.0 MHz，下滑天線距跑道入口垂直距離為300 m，下滑天線距跑道中心線的水平距離為120 m，下天線掛高4.28 m，中天線掛高8.56 m，上天線掛高12.83 m，下天線偏置為0.23 m，上天線偏置為-0.38 m。在上述基礎(chǔ)參數(shù)上，利用下滑天線掛高公式可以計(jì)算得到入口高度為16.833 5 m，下滑角為3.005 3°。

2 掛高變化對(duì)下滑角和入口高度的影響

2.1 下天線掛高發(fā)生改變

在其他參數(shù)不變的情況下，改變下天線的掛高后，通過計(jì)算得出掛高的變化是否對(duì)入口高度和下滑角有所影響，如表1所示。從表1的計(jì)算結(jié)果可以看出，下天線掛高的變化對(duì)入口高度和下滑角的影響很小，掛高變化20 cm后入口高度僅變化0.5 cm。下天線掛高降低或升高20 cm后，距跑道入口水平距離300 m和1 830 m處的DDM曲線分別如圖1和圖2所示。

表1 下天線掛高變化對(duì)入口高度和下滑角的影響

從圖1和圖2的DDM曲線變化情況可以看出，在300 m和1 830 m處，DDM變化趨勢(shì)相同。

圖1 下天線掛高變化對(duì)距跑道入口300 m處DDM曲線的影響

圖2 下天線掛高變化對(duì)距跑道入口1 830 m處DDM曲線的影響

在3°仰角附近的下滑道區(qū)域，下天線掛高變化對(duì)DDM曲線的影響很小，3條DDM曲線基本重合。而在低仰角位置，下天線掛高降低后，DDM值有一定的增大；下天線掛高升高后，DDM值有一定的減小。這主要是由于下天線輻射的CSB信號(hào)較大，改變下天線掛高后，CSB信號(hào)的最大輻射仰角改變，但對(duì)下滑道的形成并無明顯影響。

2.2 中天線掛高發(fā)生改變

在其他參數(shù)不變的情況下，改變中天線的掛高，計(jì)算出掛高變化是否對(duì)入口高度和下滑角有所影響，結(jié)果見表2.

表2 中天線掛高變化對(duì)入口高度和下滑角的影響

從表2的計(jì)算結(jié)果可以看出，中天線掛高的變化對(duì)入口高度和下滑角的影響很大，掛高變化20 cm后，入口高度變化量約為0.4 m，對(duì)應(yīng)的下滑角變化量為0.07°。中天線掛高降低或升高20 cm后，距跑道入口水平距離300 m及1 830 m處的DDM曲線分別如圖3和圖4所示。

圖3 中天線掛高變化對(duì)距跑道入口300 m處DDM曲線的影響

圖4 中天線掛高變化對(duì)距跑道入口1 830 m處DDM曲線的影響

從圖3和圖4的DDM曲線變化情況可以看出，在300 m和1 830 m處，DDM變化趨勢(shì)相同。當(dāng)中天線掛高降低時(shí)，DDM值增大，DDM零點(diǎn)對(duì)應(yīng)的仰角升高；當(dāng)中天線掛高升高時(shí)，DDM值減小，DDM零點(diǎn)對(duì)應(yīng)的仰角減小。這主要是由于中天線輻射的SBO信號(hào)最大，其掛高對(duì)下滑道的形成起到直接的影響。降低中天線掛高后，SBO波瓣的零點(diǎn)升高，即下滑角升高，進(jìn)而造成入口高度抬高；反之，當(dāng)中天線掛高降低后，SBO波瓣的零點(diǎn)降低，即下滑角降低，進(jìn)而造成入口高度下降。從圖3和圖4的DDM曲線中還能看出，無論在距跑道入口300 m的近場(chǎng)，還是距跑道入口1 830 m的遠(yuǎn)場(chǎng)，中天線的掛高變化后，DDM曲線在2°～4°的仰角范圍內(nèi)都保持良好的線性。

2.3 上天線掛高發(fā)生改變

在其他參數(shù)不變的情況下，改變上天線的掛高，計(jì)算出掛高變化是否對(duì)入口高度和下滑角有所影響，如表3所示。

表3 上天線掛高變化對(duì)入口高度和下滑角的影響

從表3可以看出，上天線掛高的變化對(duì)入口高度和下滑角的影響很小，掛高變化20 cm后，入口高度僅變化約1 cm。上天線掛高降低或升高20 cm后，與跑道入口的水平距離300 m和1 830 m處的DDM曲線分別如圖5和圖6所示。

圖5 上天線掛高變化對(duì)距跑道入口300 m處DDM曲線的影響

圖6 上天線掛高變化對(duì)距跑道入口1 830 m處DDM曲線的影響

從圖5和圖6的DDM曲線變化情況可以看出，在300 m和1 830 m處，DDM變化趨勢(shì)相同。從DDM曲線來分析，當(dāng)上天線掛高降低后，DDM曲線斜率減小；反之，DDM曲線斜率增大。與下天線掛高變化對(duì)DDM曲線的影響類似，上天線掛高變化后，DDM值在3°附近的下滑道區(qū)域基本保持不變，因此對(duì)入口高度和下滑角的影響很小。在M型下滑天線陣中，上天線輻射的SBO信號(hào)比中天線小6 dB，其掛高變化對(duì)3°下滑角附近的場(chǎng)強(qiáng)影響不大。

3 總結(jié)

從上述的數(shù)值分析結(jié)果可以看出，在M型下滑天線陣中，中天線掛高的變化直接影響到入口高度和下滑角的結(jié)果，而下天線和上天線掛高的變化對(duì)入口高度和下滑角的影響很小。

此外，距跑道入口水平距離300 m處和1 830 m處，DDM隨天線掛高變化的趨勢(shì)相同，這表明掛高變化引起的DDM變化在近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)保持一致。

〔編輯：劉曉芳〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.16.007

2095－6835（2017）16－0007－03