淺析一種飛機天線改裝布局的解決方案

占喬春

摘要：針對民航客機改裝時常遇到的飛機機背安裝空間不足問題，提出了新的解決思路。

關鍵詞：民航客機；改裝；機背空間；天線

Keywords：civil aircraft；modification；crown area of fuselage；antenna

0 引言

目前，民航客機的各種改裝方興未艾。其中，涉及在機背加裝天線的項目較多，如目前較熱門的Ka衛星系統改裝需要在機背安裝一個不小的天線。機背上本身已安裝了各種天線或其他部件，如何在本就擁擠的機背“擠出”空間來安裝新的天線，常常成為設計改裝方案時一個不好解決的問題。

本文針對這個問題提出一種解決方案，這種解決方案不僅能使航空公司獲得改裝本身帶來的效益，還能收獲額外的效益。

1 機背空間分析說明

以波音飛機為例，圖1是一個典型的波音737NG飛機的天線布局圖。從圖中可以看到，737機背上安裝了TCAS上天線、通信衛星天線、ATC上天線、兩部GPS天線、1號VHF COMM天線、兩部ADF天線、ELT天線。這樣的機背上的剩余空間也并非都能使用。在CCAR25.1401的防撞燈條款的（b）款關于作用范圍的規定中，要求“該系統必須有足夠數量的燈，以照亮飛機周圍重要的區域（從飛機的外部形態和飛行特性考慮）。其作用范圍必須至少達到飛機水平平面上下各75°范圍內的所有方向，但向后繞飛機縱軸等于0.15球面度的立體角內，允許有一個或幾個被遮蔽的立體角，其總和不得超過0.03球面度。”對于737NG來說，機背防撞燈安裝在520站位附近，也就是說，在防撞燈前部區域雖然還有空間，但如果要安裝較大的天線，可能會導致飛機不滿足CCAR25.1401條的要求，需要對防撞燈的安裝位置重新定位。

綜合各種因素，中小型飛機的機背“寸土寸金”，特別是對機背已經加裝過其他設備的飛機來說，安裝空間的矛盾更加突出，對于方案設計者將是不小的挑戰。

2 解決方案

一直以來，很多公司的機隊都安裝了兩部ADF系統。ADF環形天線較大，且兩部都需要安裝在機背位置。隨著飛機導航系統越來越先進，ADF已經極少被使用，因此，對于機背空間緊張而又必須在機背安裝天線等部件的飛機改裝來說，拆除一套ADF系統將是一個非常值得探索的方案。

3 可行性研究

對于拆除一套ADF系統的可行性研究，需要從安裝數量、放行條件以及所飛航路實際情況等幾個方面考慮。

3.1 適航法規

以中國民航局的規章為例，關于ADF的規定見CCAR121的第121.349條“儀表飛行規則運行或者非地標領航的航路上目視飛行規則運行的無線電設備”，具體如下：

“（b）在依靠低頻無線電信號或者自動定向儀（ADF）進行導航的航路上飛行時，如果飛機裝有兩臺甚高頻全向信標（VOR）接收機，且VOR導航設施的所在位置及飛機的油量情況滿足當飛機在低頻無線電定位接收機或者ADF接收機失效時可借助VOR設備繼續安全地飛到某一適當的機場并使用其他飛機無線電系統完成儀表進近，則只需裝一臺低頻無線電定位接收機或者ADF接收機。”

對于中國民航客機來說，目前依靠ADF導航的航路已經非常少。航空公司完全可以對自己運行的航路進行梳理，在確認所運行的航路滿足要求的情況下只留一套ADF系統。

FAR121的規定中沒有像CCAR121那樣一般指明ADF系統的安裝要求，但其規定在原則上也是類似的，如果在其運行的航路上，某種導航系統失效，可以由另一種獨立的導航系統完成導航至終點且運行標準不變，則這種導航系統可以只安裝一套。

具體條款可見FAR121.349的（c）款：

“Use of a single independent navigation system for operations under VFR over routes that cannot be navigated by pilotage，or operations conducted under IFR or over the top. Not withstanding the requirements of paragraph（a）（2）（i）of this section，the airplane may be equipped with a single independent navigation system suitable for navigating the airplane along the route to be flown within the degree of accuracy required for ATC if：

（1） It can be shown that the airplane is equipped with at least one other independent navigation system suitable，in the event of loss of the navigation capability of the single independent navigation system permitted by this paragraph at any point along the route，for proceeding safely to a suitable airport and completing an instrument approach； and

（2） The airplane has sufficient fuel so that the flight may proceed safely to a suitable airport by use of the remaining navigation system，and complete an instrument approach and land.”

需注意的是，上述引用的CCAR或FAR條款是基于航路需要依靠ADF導航進近的系統安裝闡述。如果所運行的航路不是依靠ADF導航，只安裝一套ADF甚至也屬于比較保守的配置。

3.2 放行的要求

放行要求可以參考各機型的MEL。以下分別以波音737和空客320為例進行說明。

空客320的MEL相關規定如圖2所示。

波音737的MEL相關規定如圖3所示。

也就是說，在規章不要求使用ADF的情況下，ADF的放行數量可以為0。那么，在什么情況下不要求使用ADF？對于儀表飛行來說，根據CCAR121.349條（a）款，只要飛機有兩套獨立的導航系統，能夠獨立滿意地接收處理航路上所有主要導航設施的無線電導航設施，即可在該航路運行。而對于一些航路，如果ADF根本就不屬于該航路的主要導航設施，當然也就不屬于規章要求的導航設備。在這種航路上運行，ADF的放行數量可以為0。

3.3 航路情況

根據相關資料，截至2021年1月28日，中國民航共有249個機場（不含通航機場），其中230個機場具備PBN飛行程序，20個機場具備AR飛行程序，3個機場只有NDB儀表進近程序（長海、羅定、陽江），其余機場皆含或為ILS、VOR、NDB、PBN等組合。如果不運行需要用到ADF進近的三個機場，航空公司不需要過分擔憂安裝一套ADF的放行問題。

對于國外航空公司，各公司可以按照這一思路對本公司的運行航路進行評估并做出相關決策。

綜上分析，飛機只安裝一套ADF，在一定條件下完全可以滿足運行需求。

4 改裝之外的優勢

拆除一套ADF的方案，有三個方面的優勢。

1）使機背的空間變寬裕，甚至使原本可能無法完成的改裝變為可能。較寬裕的天線安裝空間其意義不僅在于能安裝天線，電磁干擾測試也更容易通過。

2）安裝ADF天線的機身開孔直徑約為2.12in，可用于很多天線改裝方案。從機身整體來看，能減少開孔，也就能減少結構方面的機身損傷。

3）按最新的系統計算，一套ADF系統（天線加上接收機，不考慮連接電纜）的重量大概在7.5kg左右。按廈航2019年的運行數據以及一噸航油約4000元人民幣的設定計算，一架飛機一年可節油30萬元人民幣。

5 結束語

ADF作為一種逐漸退出歷史舞臺的導航設施，在相關改裝方案中對其進行拆除，可以獲得多方面的收益，值得改裝公司思考、探索。另外，在選擇可以拆除哪些飛機時，除了技術方面，租賃飛機還要綜合考慮租賃合同方面的因素。