浅谈公开飞机无线电罗盘校正方法

浅谈公开飞机无线电罗盘校正方法

梁伟

航空工业陕西飞机工业有限责任公司，陕西汉中，723213

摘要:无线电罗盘又称自动定向仪（ADF），也称为无线电罗盘，可以准确测量飞机相对于地面站的方向，使飞机能够沿着正确的方向飞行、接近和降落。由于存在电离层变化、罗盘天线安装状态异常，机身二次辐射等因素影响，罗盘在定向过程中会形成一定的定向误差。介绍了一种无线罗盘的校准方法。现有的各种方法都需要进入机场跑道，下一阶段应重点研究尚未进入轨道的无线电罗盘的校准方法，并简要介绍“行波线”方法。

关键词:飞机，无线电罗盘，校正方法，现状分析.

一、引言

在飞机飞行期间，无线罗盘自动指示所选导航站的方向，即从导航站发射到无线罗盘天线的电磁波的方向，飞机可以被引导或离开导航站。飞机维修后，无线罗盘圆形天线附近的金属结构对飞机的影响，以及无线罗盘电气参数的变化，会改变罗盘的剩余偏差，导致制导误差，影响无线罗盘是否能让飞机在飞行过程中朝着正确的方向飞行。因此，在飞机维修过程中，有必要对无线罗盘的偏差进行校正。针对上述问题，讨论了无线罗盘误差的校正和补偿方法。

二、无线电罗差产生机理

2.1、校正无线电罗差的背景

无线罗盘的圆形天线安装在飞机上，与周围的金属物体一起位于导航站发射的电磁场中。与圆形天线一样，金属物体可以产生感应电势，在金属物体中产生高频电流，也可以向空气中辐射电磁能。这种辐射被称为“二次辐射”，由于平面现象“二次辐射”的存在，作用在圆形天线上的电磁场不仅直接测量了电磁场，还测量了二次电磁场。产生的电磁场的方向是两个电磁场的矢量和。这两个磁场的叠加导致由原始导航站的圆形天线发射的磁场变形。在制导过程中，指示器不是直接指向辐射场的方向，而是指向合成电磁场的方向，这会导致制导误差。这种由飞机二次辐射引起的误差被称为“无线罗盘误差”，由于飞机无线电罗盘的错误，无线电路路径显示的准确性受到损害，导航控制的结果也受到损害。消除无线电罗盘系统的方向误差，即校正无线电罗盘的误差，是设备维护的必要任务。只有消除方向误差，无线电罗盘才具有实际意义。

2.2、影响无线电罗盘定向的原因

不同的金属物体产生具有不同规律的无线电罗盘，由于这些对无线电罗盘方向的影响，圆形天线周围的金属物体可以分为两种类型的辐射体，天线形辐射体和圆形辐射体。类似的天线辐射器指的是未覆盖的物体，如垂直天线、金属棒等，由于机器上这些辐射体的尺寸小于指南针的工作波长，因此接收电流和无线电波的能力非常弱，可以忽略不计。圆形辐射器是指垂直电路中的闭合或非闭合导电体，如金属外壳和金属叶片。这种类型的平面辐射体通常小于工作波长，接收和发射无线电波的能力较弱，但它们非常接近圆形天线，因此圆形天线中的二次辐射场主要由这种类型的辐射体产生。

2.3、故障原因的初步分析

根据无线罗盘制导的容错描述，在分析罗盘制导原因和罗盘安装位置的基础上，暂时假设：造成偏转现象的原因有三个：①机场附近电磁环境日益复杂多变，各种电磁信号在地面附近多处分散，造成无线电罗盘天线装在机腹时地面定向不稳定；②飞机机体的大小对中长波信号非常敏感。大型飞机的机身很大，当飞机停在地面上时，机身和地面之间会形成一个大的空腔。这个洞使电磁地波的反射更加复杂，另一方面，增加了从腹部罗盘天线附近的导航站发送的信号的衰减，这混淆了天线附近导航站信号的传输和传输。罗盘不稳定的电磁多用途散射导致罗盘固有偏转曲线严重变形，罗盘在每个象限的偏转是不对称的，无法达到理论正弦曲线。罗盘校准误差超过公差的类似问题主要发生在受地球环境影响的其他模型上，而在空中检飞时，无线电罗盘零位指示均正常。

三、无线电罗盘罗差校正

3.1、基于比较的无线电方位信息测量方法

无线罗盘校准通过第三方仅测量或设置飞机的无线方位信息，作为飞机无线罗盘的参考。0°和45°等特定位置的无线制导信号。识别特定位置的无线电方位信号，将每个位置的罗盘误差与标准方位角进行比较，得到罗盘误差，校正罗盘，直到罗盘偏差满足设计指标的要求，并检查校正结果。使用知道特定位置处的无线方向信息的参考线，通过确定来获得飞行器的纵轴和参考线的相对角度信息，并且通过处理来获得飞行器无线方向信息，作为无线罗盘校正的参考。无线电罗盘的校准通常在机场的跑道上进行。导航站作为无线罗盘的信号源，配置在跑道中心线延长线上，机场跑道中心线（引导终端）的无线位置信息为0°。飞机无线方位信息是通过使用方位标记方法、罗盘观测方法和其他方法测量飞行方向和中心线角度来获得的。可以完成环绕轨道0°至360°无线方位信息的定量测量和配置，以及罗盘校正和重新定位。运动半径越大，角度误差就越大，距导航台越远，角度误差就越小，若要忽略移动半径引起的错误，需要尽量远离导航站。

3.2、基于坐标运算的无线电方位信息测量方法

“一种罗盘校准方法”由西飞公司提交，该方法用于校准平面磁罗盘，并测量平面磁方位角，作为平面磁罗盘的校准标准。以标定点的地磁北向为测量基准线，建立了地磁测量坐标系。飞机的磁方位是通过计算飞机纵轴的磁坐标系并测量参考线内的相对位置来确定的。参考该方法，方法可用于计算飞行器的无线方位角，作为飞行器的无线罗盘的校准参考。使用GPS测量仪提前确定导航站的坐标，改变网站上两个以上参考点的坐标，并根据已知点创建一个全站仪，从而使两个全站仪和GPS处于同一坐标系中。两个全站器跟踪并测量飞机纵轴上两个点的坐标。根据无线方向的定义，通过坐标计算获得的角度是平面的无线方向。这种方法要求预先测量导航站的坐标信息。从理论上讲，无线电罗盘的校正可以在不去机场跑道的情况下进行。飞机的圆形运动半径不影响无线电定位的计算结果。随着飞机模型的发展，这种方法在西飞工厂得到了验证。校正后，如果在大修过程中几个地方出现公差和不规则性，则罗盘误差无法消除。重新进入机场跑道进行罗盘校正时，校正后的罗盘偏差能满足设计指标的要求。比较分析表明，偏差的原因可能是从导航站到导航站的连接路线上存在建筑物或其他障碍物，这是由于无线电波传播方向的变化引起的误差。现场无线罗盘校正通常使用机场导航站作为信号源

，当使用机场导航站作为信号源时，需要完成跑道上无线罗盘的校正，使无线电波传播方向的变化引起的校正结果不超过公差。

四、小结

无线罗盘校正的本质是根据每个方向调整罗盘指引，直到罗盘指引符合设计指标的要求，确定并设置无线方位基准，研究定制的罗盘指引。目前，机场跑道经常被用作校准设施，跑道中心线被用作基准。通过比较角度和中心线之间的关系，获得了飞机的无线位置信息。该方法假设导航站尽可能保持距离，以减少该方法的误差。同时，提出了一种基于坐标计算的无线位置信息测量方法。这种方法不基于机场跑道的中心线，理论上可以在不进入跑道的情况下进行无线罗盘校正。然而，由于无线电波错位的影响，有必要对轨道进行校正。为了解决轨道资源占用的问题，实现无线罗盘不在轨道时的校正，可以将“‘行波线’”作为进一步研究和验证的研究方向。

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