ADF系統(tǒng)天線安裝和羅差校正

袁鴻亮

摘 要：ADF（自動(dòng)定向儀），也稱無線電羅盤，是種無線電導(dǎo)航設(shè)備，它能測(cè)出飛機(jī)與地面NBD臺(tái)站的相對(duì)方位角。由于其構(gòu)造簡(jiǎn)單，在各種大型飛機(jī)、直升機(jī)、小型通用機(jī)上都廣泛應(yīng)用。但是，由于其天線在飛機(jī)上的位置和機(jī)體的二次輻射，會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生無線電羅差，飛機(jī)使用前，必須進(jìn)行羅差校正。

關(guān)鍵詞：ADF；二次輻射；QEC

NDB（Non-Directional Beacon），或稱“歸航臺(tái)”，是現(xiàn)今仍在使用的最古老的電子導(dǎo)航設(shè)備。在飛機(jī)航線上和機(jī)場(chǎng)附近，常建有廉價(jià)的NDB臺(tái)站，用作導(dǎo)航、著陸指引。飛機(jī)上的NDB信號(hào)接收機(jī)叫做ADF系統(tǒng)，用于測(cè)量飛機(jī)與NBD臺(tái)站的相對(duì)方位角（RB）。

1.ADF天線安裝

ADF系統(tǒng)由接收機(jī)和天線組成。早期的ADF天線包括垂直天線和環(huán)形天線，現(xiàn)在已將這兩個(gè)天線組合在一起，稱為組合天線。

ADF天線可以安裝在飛機(jī)機(jī)身頂部或底部，推薦安裝在飛機(jī)頂部。因?yàn)榘惭b在飛機(jī)底部可能會(huì)使天線的密封膠、襯板、連接器及線纜暴露在高腐蝕性的液壓油環(huán)境下。不管安裝在機(jī)身頂部還是底部，天線都應(yīng)安裝在飛機(jī)中心線上，以減少不對(duì)稱象限誤差。如果安裝在飛機(jī)中心線上，會(huì)與飛機(jī)結(jié)構(gòu)干涉，可向左或向右平移一段距離。不過，這將給無線電方位角造成一個(gè)不可修正的偏差。如果偏移距離相對(duì)于機(jī)身寬度很小，這個(gè)偏差可以忽略不計(jì)。

天線安裝位置還應(yīng)遠(yuǎn)離各種干擾源，這包括機(jī)體的較大開口區(qū)域和其他無線電天線，因?yàn)檫@會(huì)對(duì)天線周圍的射頻場(chǎng)造成很大干擾。ADF天線與測(cè)距器天線距離應(yīng)大于61cm，與空管應(yīng)答機(jī)天線距離應(yīng)大于305cm，與其他ADF組合天線距離應(yīng)大于30.5cm。

2.無線電羅差

引起ADF系統(tǒng)的誤差概括有以下幾種干擾和誤差：靜電干擾、夜間效應(yīng)、山區(qū)效應(yīng)、海岸效應(yīng)和無線電羅差。除無線電羅差外，其他誤差是由于大氣環(huán)境和地理特征造成的，不能消除。

無線電羅差包括安裝誤差和二次輻射誤差。安裝誤差是由天線未與飛機(jī)的中心線對(duì)齊引起的，它在任何電臺(tái)方位角上誤差是一致的。

無線電電波碰到飛機(jī)的金屬部件會(huì)使金屬部件產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，并向空間輻射微弱電波，這種現(xiàn)象稱為二次輻射。二次輻射電波也能使ADF天線中的環(huán)形天線感應(yīng)到電勢(shì)，這引起的誤差叫二次輻射誤差。根據(jù)分析可知，這種誤差在無線電方位角0°、90°、180°和270°時(shí)最小，理論情況下為零；在無線電方位角45°、135°、225°和315°時(shí)最小達(dá)到最大，且最大值的絕對(duì)值幾乎相等，具有象限誤差特性，所以也叫象限誤差（QEC）。0～360°范圍內(nèi)電臺(tái)各個(gè)相對(duì)方位角上的誤差變化情況，如圖1所示。

圖1 各相對(duì)方位角下象限誤差曲線

3.羅差校正

既然象限誤差（QEC）是有規(guī)律的，就能通過裝訂來解決?，F(xiàn)在的ADF系統(tǒng)，或者與其它接收機(jī)組成的綜合導(dǎo)航接收機(jī)，一般通過配置跨接線（接地或懸空）來裝訂QEC。有些設(shè)備各象限的QEC是獨(dú)立裝訂的，共裝訂4次；有些是共同裝訂，只裝訂一次。

具體羅差校正步驟如下所述：

1） 將飛機(jī)置于羅差校驗(yàn)場(chǎng)中；校驗(yàn)場(chǎng)周圍應(yīng)無高大建筑物，高架線和其他反射干擾物體；

2） 打開所有正常飛行中所需使用的用電設(shè)備，并將無線電羅盤置于ADF模式，并將其頻率調(diào)至所選地面臺(tái)站的頻率。所選取的地面臺(tái)站頻率在200～400KHz之間，且該地面站應(yīng)該能夠提供強(qiáng)度足夠且清晰穩(wěn)定的低頻信號(hào)；

3） 0度誤差修正：使飛機(jī)機(jī)頭正對(duì)所選臺(tái)站，讀出當(dāng)前的相對(duì)方位角示數(shù)，并通過跨接線裝訂到系統(tǒng)中，或者通過調(diào)整天線上的螺釘使示數(shù)為零。這一環(huán)節(jié)很重要，因?yàn)殡S后的步驟都是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的，這就要求此時(shí)飛機(jī)與所選臺(tái)站的角度差不大于±0.1°；

4） 旋轉(zhuǎn)飛機(jī)，使飛機(jī)相對(duì)于所選臺(tái)站的相對(duì)方位角（RB）依次為30°、45°、60°、90°、120°、135°、150°、180°、210°、225°、240°、270°、300°、315°、330°，讀出各狀態(tài)下系統(tǒng)給出相對(duì)方位角（RB′），并計(jì)算出QEC（QEC=RB′-RB）；

5） 繪制“QEC-RB”曲線（橫坐標(biāo)為RB，縱坐標(biāo)為QEC）。如果所繪制的曲線規(guī)則勻稱（近似正/余弦曲線），如圖1所示，則進(jìn)行下一步；如果所繪制曲線不規(guī)則，則應(yīng)先排除干擾源，如天線周圍機(jī)身存在缺口，天線射頻電纜存在電磁干擾等。

6） QEC裝訂：對(duì)于QEC共同裝訂的設(shè)備，選取曲線中最大值的絕對(duì)值作為最終的QEC的修正數(shù)值，以0～90°之間的曲線符號(hào)作為QEC最終修正值的符號(hào)位；對(duì)于4個(gè)QEC獨(dú)立裝訂的設(shè)備，選取各象限的峰值，包括符號(hào)，分別對(duì)應(yīng)裝訂。

7） 再次旋轉(zhuǎn)飛機(jī)，使飛機(jī)相對(duì)所選臺(tái)站的相對(duì)方位角（RB）成0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°，讀出系統(tǒng)給出的示數(shù)；

8） 合格判據(jù)：飛機(jī)正對(duì)或背對(duì)臺(tái)站時(shí)，誤差不大于±1°；其他相對(duì)方位角時(shí)，誤差不大于±3°。如果結(jié)果不合格，則重復(fù)校驗(yàn)；如果再次校驗(yàn)結(jié)果不合格，則檢查設(shè)備是否工作正?；蚴欠翊嬖诟蓴_源。

羅差校正還需注意以下事項(xiàng)：

1） 不要在日落后兩小時(shí)至日出前兩小時(shí)內(nèi)進(jìn)行羅差校正，以為此時(shí)的大氣環(huán)境會(huì)使羅差變大；

2） 旋轉(zhuǎn)飛機(jī)時(shí)，測(cè)定飛機(jī)所旋轉(zhuǎn)角度的設(shè)備精度須達(dá)到0.1度。如果以羅盤或磁航向作為參考時(shí)，應(yīng)在地磁穩(wěn)定的時(shí)候進(jìn)行；

4.結(jié)論

ADF作為飛行的輔助導(dǎo)航設(shè)備，其精度須滿足要求，才能正確指引飛機(jī)沿臺(tái)站飛行和進(jìn)近。天線的安裝和羅差校正都直接影響到ADF系統(tǒng)精度，應(yīng)當(dāng)慎重對(duì)待。（作者單位：中航通飛研究院有限公司）

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔡成仁 航空無線電 北京 科學(xué)出版社 1992

[2] PRIMUS II SRZ-85X Integrated Radio System Operation and Installation Manual，Honeywell International Inc，2007