民用機場下滑保護區關鍵區的分析和處理

黃建明

摘 要：該文主要根據機場儀表著陸系統的工作原理，結合下滑信標臺保護區地形地勢，遵循保護區規范的基礎上，在下滑保護區內進一步劃分出關鍵區及處理區域，以得到滿意的下滑道覆蓋，尤其在飛機下滑道末端形成更好質量的引導信號，以確保飛機著陸過程更安全和順暢。該文首次提出下滑保護區關鍵區的概念，分析計算出明確的范圍和處理區域，并提出高效且經濟合理的處理措施。

關鍵詞：儀表著陸系統 ILS 下滑信標臺保護區 關鍵區 滿意的下滑道覆蓋 下滑角

中圖分類號：V249 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（c）-0013-03

儀表著陸系統（Instrument Landing System， ILS）為飛機進近和著陸引導的國際標準系統，于1974年由國際民航組織ICAO確認的國際標準著陸設備，每個民用機場的標準配置。下滑信標臺保護區是儀表著陸系統的下滑信標臺運行的保障場地，滿足相關場地規范要求。

下滑保護區通常平整后自然生長或人工種植草地，經過多年后，其場地慢慢變得不平整，影響因素包括場地的不規則沉降、植被根系對土壤的侵擾、野生植物的多樣性差異。某些機場甚至出現場地排水不暢，造成場地大面積積水的情況，完全改變了保護區內的坡度，與預定的下滑信標電磁波反射面相差甚大，以至于下滑道上的引導信號不可用。因此，如何確保下滑保護區長期穩定可靠，提供一個經濟可行的解決方案，是個重要的課題。

1 ILS的作用和工作原理

儀表著陸系統是國際民航組織標準的著陸導航系統，為正在著陸過程中的航空器提供航道、下滑道和距離引導信息，從而使航空器能安全地降落到跑道上。

下滑信標發射一個由90 Hz單音和150 Hz單音調幅的合成場型。該場型在包含跑道中心線的垂直面內提供一條下滑道。在下滑道上，90 Hz單音與150 Hz單音的調制度差為0。下滑信標向正在著陸過程中的飛機提供下滑道引導信息。下滑信標設備工作在328.6～533.4 MHz頻段內，多個天線發射的直射電磁波和地表發射波在空中形成合成場型。下滑信標應能提供一條與地平面成為2°～4°的下滑道，儀表著陸系統下滑角θ一般應為3°[1]。

下滑信標設備應使航空器設備在儀表著陸系統下滑道中心線兩邊各8°方位、距離至少18.5 km（10 nmile）、上至地平面以上1.75θ、下至地平面以上0.450θ的扇區內滿意地工作[1]。該文稱此覆蓋體為滿意的下滑道覆蓋。

2 ILS下滑關鍵區的分析計算

民用機場飛行區技術標準已經定義了ILS臨界/敏感區（ILS critical/sensitive area）[2]，該文引入新定義——ILS下滑保護區關鍵區（ILS GP crucial area）：ILS下滑信標提供滿意的下滑道覆蓋所需的下滑保護區內的特定區域。

為保證下滑信標設備提供滿意的下滑道覆蓋（下滑角θ為3°，下滑道中心線兩邊各8°方位、距離Dmax=18.5 km（10海里）、上至地平面以上1.75θ、下至地平面以上0.450θ的扇區，此外最近距離可以設定在跑道入口，基準數據點高度H=15 m+3 m），計算出在不同保護區地形上，所需要的下滑保護區關鍵區[1]。

關鍵區由扇形擬近為梯形，兩條平行線段距離下滑天線分別為d1和d2（d1

下滑天線通常用三組不同掛高單元構成，其等效高度Han與電磁波波長和天線前坡度相關，該文按廠家資料的計算方法取經驗值為8.5 m[4]。

（1）水平的下滑保護區。

下滑信標天線位置需要考慮天線前地形影響，根據實際地形標高不斷擬合計算并判斷，最終找到合適地點。該文下滑信標天線距離跑道中心線為120 m，下滑天線安裝時，通過3個天線的橫向偏移以補償地勢橫坡，縱向偏移以補償地勢縱坡[4]。

3 ILS下滑關鍵區的處理區域和處理方案

依據下滑新信標臺保護區的規范，繪制下滑信標臺場地保護區和關鍵區的示意圖見圖2。

圖2中：D為天線至跑道著陸端的距離，圖中為255 m；U為60 m；V為天線至跑道中心線的距離，m，該文取值120 m；W為30 m；Y為306 m或距離D，以大者為準。

保護區包括圖2中的A區，B區和C區，規范均提出了不同的平整度要求。從圖2中看，水平場地和升坡跑道的關鍵區均在A區內，降坡跑道的關鍵區在A區和B區內。A區面積48 600 m2，水平場地的關鍵區面積約17 500 m2，在規范要求的基礎之上對整個A區或水平場地關鍵區做進一步場地處理，工程量太大而無實際實施價值。最終關鍵區設定，應當盡量包含各下滑保護區地勢條件下的關鍵區范圍，為了控制關鍵區處理工程造價，不能全長覆蓋而著重著陸過程末端，即靠近天線的覆蓋區域。另外，為保證在跑道端頭的反射覆蓋，須修正關鍵區靠近跑道的邊界。最終確定的關鍵區處理區域如圖，面積6 000 m2。

為了確保關鍵區長期穩定可靠，盡可能免受場地不規則沉降、植被侵擾，甚至場地積水的影響，除了場地施工規范，排水設置合理等措施外，在保護區內的關鍵區進行硬化處理是一條有效的措施。在良好場地平整度和地基條件下，10 cm水泥穩定碎石基層之上鋪設20 cm水泥混凝土面層，硬化后關鍵區符合原地勢設計，與周邊土面齊平，并在相接處消除結構直立面。

下滑保護區關鍵區場地硬化后，首先不需要或極少量后期維護，場地變化監測直觀快捷，后期節省大量的人力和物力成本。其次，對下滑關鍵區實行硬化措施，有利于改善下滑信標設備的運行效果，尤其在下滑道著陸末端。廣州白云國際機場三跑道下滑保護區內進行了局部硬化，從2014年竣工驗收后多年使用情況看，減輕了保護區維護難度，飛機在著陸過程中的接收到的下滑引導信號穩定性有很大的提高。如果能依據該文經過科學合理分析計算，設定關鍵區處理區域進行，關鍵區處理工程更將取得更好的投資和使用效果。

4 結語

復雜條件下的工程實施，需要從規范、設計、投資、運行等各方面綜合考慮。在各種下滑升級帶地形條件下，計算獲得下滑信標設備滿意工作所需要的關鍵反射面，考慮場地處理工程造價，設定下滑信標臺場地保護區內關鍵區處理區域，并進行經濟可行的硬化處理，為下滑道末端提供長期穩定可靠的反射面場地，進而確保飛機安全穩定的降落，對機場高效穩定運行有重要作用。此外，分析計算關鍵區，設定關鍵區處理區域，對于跑道升級帶的地勢和排水溝渠的設計也有重要的參考意義。

參考文獻

[1] MH/T4006.1—1998，航空無線電導航設備 第1部分：儀表著陸系統（ILS）技術要求[S].

[2] MH 5001—2013，民用機場飛行區技術標準[S].

[3] IB-TM-2013-003，II/III類儀表著陸系統場地設置與保護指導材料[S].

[4] NORMARC7000ILSINSTALLATION AND COMMISSIONING HANDBOOK[Z].