西安咸陽機場23方向ILS航向覆蓋信號受場地環境影響分析

錢亞明 高桂芳 陳玉婷

一、背景介紹

（一）設備簡介：

RWY23-ILS是西安咸陽機場北跑道232度進近著陸方向配置的儀表著陸系統，為本場降落的的飛機提供航向道和下滑道精密進近信號。2003年起，RWY23R-ILS開始提供CAT-II更高類別的降落標準，也是當時國內首個開放二類標準的機場。2017年底23L/ILS開始提供HUD2運行標準，西安咸陽機場23方向可全部提供低能見度運行標準。ILS為作為空管保障的關鍵導航設備，對機場的運行發揮著至關重要的作用。

（二）投產飛行校驗不正常情況統計：

為了確保設備的可靠運行，2020年8月份，西北空管局對原老舊設備進行了更新，在對新設備的投產校驗過程中，發現了覆蓋信號強度抖動過大并一度逼近門限的情況。

航向信號覆蓋數據在一些區域抖動嚴重，主航道兩側3.5-7.5度，信號強度為-91.2dBm（門限為-93dBm）;余隙覆蓋信號在左側18-26度之間劇烈抖動，信號強度最大抖動變化近8dB，33度以外信號強度迅速衰減至門限。 23R方向右側22度因為嵯峨山未查看，但右側-22度的信號強度為-80dbm以內信號，左側22度信號強度為-86.5dbm，固定的對稱角度做對比時，數據明顯不對稱。

23L右側信號在-20度以外信號抖動，對比左側覆蓋信號曲線，最大抖動范圍達 6dB。

二、現狀調查

從時間線上看，航向覆蓋數據抖動范圍一致，23R方向航向的覆蓋信號抖動現象一直存在，逐年變化且變差，基本排除設備自身原因或其他瞬時干擾，初步分析應為場地環境變化所致。

三、場地環境對覆蓋信號的影響

西北空管局之前針對恒大童世界等機場附近樓盤對23L方向ILS的影響已做過兩次模擬仿真，模擬結果對覆蓋信號無影響。為了實地驗證場地環境對航向覆蓋信號的影響，決定利用飛行校驗飛機，分段分區域檢查覆蓋信號。具體飛行驗證過程如下：

（一）8月30日，檢查7海里、10海里（1200米飛行高度），角度20-25度覆蓋數據。 校飛時機組反應7海里抖動小，10海里抖動明顯，初步分析信號強度抖動與恒大童世界項目的位置相關。

（二）驗證恒大童世界項目及附近樓盤對信號的影響。9 月2日校飛飛機從恒大童世界建筑的起始位置（距離航向天線陣約4.7海里） 到恒大童世界項目的末端6.8海里再到10海里，跑道左側（以23R航向天線陣中心為基準點）10度到35度，不同高度繞飛恒大童世界項目及附近樓盤，明確場地環境對航向覆蓋信號的具體影響。

下表為不同距離不同高度下的驗證飛行情況統計：

以上數據表明，在近距4.7海里即恒大童世界項目前方，信號較平穩，但在6.8海里，數據抖動明顯，在10海里1度低仰角時，信號強度最大變化達10dB。信號在17-26度抖動，21-26度信號抖動最大，充分說明覆蓋信號強度變差與恒大童世界項目及周邊樓盤場地環境相關。

四、分析恒大童世界項目及附近樓盤對23方向ILS航向信號的影響

（一）恒大童世界項目及附近樓盤對23L航向信號的影響。

因為恒大童世界項目在在23L的正前方，在這個位置是主航道信號發揮作用，因為20陣子的主航道信號較強，而且南跑道23L航向天線的高度為3.5米，較23R航向要覆蓋的數據整體要好，同時，23L航向天線較23R航向天線距離恒大童世界及附近樓盤要遠740多米，所以恒大童世界對23L的信號影響要相對小一些。校飛的曲線顯示右側覆蓋數據有抖動，初步分析為涇陽附近建筑群所致，和恒大項目無關，待下次飛行校驗時驗證。

（二）恒大童世界項目及附近建筑對23R方向航向信號的影響。

因場地環境變化原因，對CSB/SBO信號均會造成干擾，但不影響這兩個信號的比率，確保了航向余隙DDM數據的相對穩定，DDM曲線抖動范圍很小。

（三）恒大童世界項目及附近建筑建在五陵塬上，海拔高度460米左右，恒大童世界項目本身有30層高的樓盤，五陵塬和后面涇河的落差有60-70米，故不考慮恒大童世界項目后撤場地環境對覆蓋信號的影響（校飛數據已驗證），信號在空間視距傳播的阻擋損耗增大，不規則建筑群對航向輻射信號的反射是造成覆蓋信號抖動的主要原因。

（四）恒大童世界項目目前還在建設中，23R航向各項數據受場地環境影響只會越來越差，存在導致23R方向ILS限制使用或不能提供服務的可能性。

五、23R航向覆蓋信號問題的技術原因分析。

（一）因為端凈空的限制，23R航向天線陣駕高只有2.93米，而且距離跑道端口220米，天線高度低直接影響了覆蓋信號強度。

（二）本次更新的設備海里7000B，天線系統配置20陣子寬孔徑天線。這種天線系統的優點是主航道和余隙信號的信號強度比率為13：1，余隙信號強度相對于原來13陣子陣子的信號要弱很多。

這種設計在很大程度上可減少跑道周邊環境對主航道信號的影響，但缺點是因為余隙信號較弱易受到干擾。

（三）恒大童世界項目及周邊樓盤場地環境對航向信號的多路徑反射，導致航向覆蓋信號抖動達6dBm。

六、23R方向航向覆蓋信號強度不足對運行的影響

（一）在RWY23R-ILS進近過程中，飛行員根據管制著陸跑道號的指令，檢查頻率識別碼及儀表工作情況，在IAF點接收DVOR信號起始進近，空中接收機給出一個向左（右）飛的指示，飛行員在定位點R058度D16.4LCZ再次確認航向信號接收無誤，準備四邊轉五邊切入航向信號，整個程序在航向臺夾角21度內。龍棗 IAF/R073點作用距離超出了航向17海里覆蓋，同時因為18-26度信號抖動的不確定性，在17海里外某些位置和主航道5度扇區內，存在接收不到航向信號出現旗告警的可能性。

（二）附件10規定：空中接收機的靈敏度應不劣于30微伏即-93dbm，飛行校驗限制的信號場強最低為-93dbm，兩者要求一致。查閱主流飛機制造廠家空中接收機提供的天線靈敏度數據為-99dbm- -33dbm，（此處加一張接收機說明書）說明空中接收機對接收信號的強度要求更低一些，范圍更寬。23R跑道中心線左側18-26度及正負5度內信號不足引起旗告警的可能性很低，理論上覆蓋數據不足對飛行的影響可控。

（三）23R/ILS如運行失效，無備份傳統程序，西安咸陽機場目前設計有PBN備份程序。

七、建議

（一）雖然23R目前已通過飛行校驗，但恒大童世界項目還在建設中，覆蓋不足問題對運行的影響還需謹慎，可讓不同機型航班實地驗證RWY23R-ILS進近過程中的適些飛性等，再調用航班QAR的AGC信號強度數據，觀察空中收到的場強信號，實地評估覆蓋信號不足對飛行的影響。

（二）管制部門針對與飛行過程中的航向信號中斷問題需做好應急預案，及時應對，如雷達引導，及時提醒飛行員繼續往前飛，避免造成后果。

（三）采用16陣子或者其他余隙信號強度高的天線系統，或者架高天線是有效解決信號覆蓋不足問題的可選項，圖26和圖27為7220A與7216A的輻射場型對比，7216A的余隙信號比7220A的高4dB。

（四）持續跟蹤23R航向覆蓋數據，定期和管制部門了解航班的使用情況，調用部分航班的QAR數據分析查看空中信號質量。

（五）建議在下次飛行校驗時，調整23R方向正負10度到35度的覆蓋檢查距離為19.5海里，讓航向的覆蓋信號涵蓋程序，有更大冗余，確保飛機在4度之外至22度能收到滿意的信號。

（六）跟進恒大童世界項目的建設情況，加強對設備信號的監控，采取主動措施，找出解決問題的辦法，避免造成不可接受的結果。

（七）因投產校驗時10度內主航道區信號抖動且接近門限，存在一定運行風險，建議在定期校驗中繼續檢查23R航道線±10°內25海里的覆蓋（之前定期只檢查17海里）。

八、結論

恒大童世界項目及附近建筑是造成23航向覆蓋信號抖動且強度變差的主要原因，雖通過飛行校驗但信號質量明顯不佳，這種情況在投產的設備中是很少見的，尤其23R/ILS提供更高級別CAT-II類著陸標準，留給運行的安全裕度已經很小了，目前綜合評估應不影響正常運行。恒大童世界項目及機場周邊樓盤還在建設中，ILS的各項數據只會變得更差，如何減少和控制這種風險，需要有更多解決問題的方案。