DME系统在飞机导航中的应用

焦守波 李 乐

DME系统在飞机导航中的应用

焦守波 李 乐

焦守波：工程师，现任中航工业试飞中心飞行部场站参谋；李乐： 工程师，现任中航工业试飞中心飞行部场站参谋。

测量距离系统是飞机无线电导航系统的重要组成部分，它在飞机无线导航中得到了广泛使用。DME测距仪采用的是询问-应答式测距法，其为全世界民航的通用测距引导设备，它既可用作航线导航设备。也可用作机场导航设备。

DME主要用途

DME提供的斜距信息在飞机导航中可有多种用途：

定位 在现代飞机无线电导航中，DME作为自动发行控制系统的传感器所提供的距离信息，送到飞行管理计算机系统（FMCS）用于飞机的精确定位。

航路间隔 DME提供的距离信息，可以保证在航路上飞行的飞机按照指定的高度层和一定的距离间隔飞行，以达到保障飞机飞行安全的目的。

进近到机场 在特定情况下，飞行员根据DME测量的距离信息驾驶飞机驶向DME/VOR信标台，然后转弯在新的方位新的方向上做圆周飞行，这时飞机进入着陆航向状态。（见图1）

避开空中禁区 有时飞行员为了避让某个受保护空域，可以驾驶飞机在指定的距离上作圆周飞行，等飞到一个新径线方位时，再飞向DME/VOR信标台。（见图2）

图1 利用DME使飞机进近到机场

图2 利用DME避开保护空域

计算地速和到台时间 飞机在飞行中，DME询问器连接地测量到所选地面信标台的斜距。当然，这个斜距是随飞机接近或离开信标台而变化的。因此，测量斜距的变化率就可给出飞机接近或离开信标台的速度。由DME询问器所测得的这个速度叫地速（KTS）。显然，若飞机以信标台为圆心作圆周飞行时，DME距离指示器上指示的地速为零。

已知地速，就可按下式求出飞机到台时间（TTS），即：

式中 TTS——飞机到（达信标）台的时间，以小时为单位；

DST——飞机到地面信标台的斜距，以海里为单位；

KTS——地速，以节（海里/小时）为单位。

显然，只有当飞机是在到/自地面信标台的航线上、且远离信标台飞行时，所测得的到台时间才是准确的。

DME系统与其他导航和着陆设备相配合时构成的使用方案

DME系统是飞机无线电导航广泛使用的一种近程导航设备。它既可用作航线导航设备。当它与其他近程导航和着陆设备如甚高频全向信标（VOR/DVOR）和仪表着陆系统（ILS）相配合构成航线或机场导航设备 时，可有多种使用方案。

图3 VORTAC系统示意图

图4 VOR/DME RNAV系统

（一）DME系统用作航线导航设备

DME系统用作航线导航设备时，主要有以下几种使用方案。

1.DME/DME使用方案

这种方案就是ρ-ρ体制定位方案。这时飞机分别测得至两个航线DME地面信标台的距离来确定飞机的距离。为了提高定位精度，消除定位的多值性，在实践中也可以利用三个航线地面信标台所提供的距离信息进行定位，构成ρ-ρ-ρ体制定位系统。

2.DME/VOR/DVOR使用方案

这种方案就是ρ-θ体制定位方案。在此方案中，飞机可同时接收来自VOR或多普勒VOR提供的以磁北为基准的方位信息和来自DME地面信标的距离信息，用以确定飞机位置。由于ρ-θ方案是ICAO审定的标准近距导航系统，故使用最为方便。

3.VOR/TACAN/（VORTAC）使用方案

塔康（TACAN）是一种能给飞机提供到某一固定地面台的方位和距离信息的战术空中导航系统。实际上，它是一种军用航空ρ-θ导航系统。由于TACAN和DME系统具有相同的测距功能，因此，TACAN系统的机载设备与DME系统的地面设备，或者DME系统的机载设备与TACAN系统的地面信标可以互相配合工作，两者完全兼容。

所谓伏塔克（VORTAC）就是将VOR和TACAN信标台安装在一起，可同时为军用和民用飞机提供方位和距离信息的ρ-θ近距导航系统。图3为VORTAC系统的示意图。在这种情况下，民用飞机的DME询问器可从塔康信标获得距离信息，机载VOR接收机从VOR地面台获得方位信息；而军用飞机从塔康信标同时获得距离和方位信息。这样，军民两种飞机可获得各自所需要的导航信息，从ATC的角度看两种飞机可纳入统一的ATC网，从而有效的利用空域。

（二）DME系统用作机场导航设备

DME系统用作机场导航设备时，可有以下三种使用方案。

1.DME/ILS使用方案

尤其在某些不便于安装指点标的机场内，常由DME系统地面信标与ILS相配合。即使在微波着陆系统（MLS）代替ILS功能后，MLS仍然需要有提供距离信息的相应设备，即精密测距机（DME/P），只不过DME/P可提供更加精确的距离信息而已。

2.DME/TVOR/DVOR使用方案

这与航线ρ-θ体制定位系统类似，即由机场DME地面信标与机场全向信标（TVOR）或机场多普勒全向信标（DVOR）相配合，构成ρ-θ体制定位系统。此方案除可更加有效地利用空域外，还可提高在ILS进近程序中的安全性。

3.DME/DME使用方案

这也与航线ρ-ρ体制定位系统类似。DME/DME使用方案构成航站ρ-ρ体制定位系统。在某些小型机场内，ρ-ρ设备还可用作短场起落（STOL）和垂直起落（VTOL）飞机的着陆设备。

4.DME系统用于区域导航（RNAV）

随着VOR/DME在机载计算设备和导航中的应用，渐渐出现了区域导航RNAV的概念并得以开始应用。RNAV被确认为一种导航方法，即能够在一个广阔的非限制在定点之间的区域内提供导航能力的导航系统。现代飞机普遍使用VOR/DME RNAV系统，它是一种利用测距仪（DME）、伏尔（VOR）的方位角的斜距以及气压高度作为基本输入信号，来计算飞机到某个航路点的距离和航向的导航及引导系统。图4为VOR/DME RNAV系统示意图。按DME系统在RNAV中的作用，可将VOR/DME RNAV分为两种方式，ρ-θ方式和ρ-ρ方式。

RNAV可在飞行的各阶段中使用，如正确使用的话将会带来很多好处，诸如：便于飞机驾驶员操作、减少了飞行距离、航迹选择更加灵活、成本低、精度高等等。

结束语

DME是现代民用飞机普遍装备的一种航空电子设备，它与地面信标台配合工作，提供飞机到信标台的斜距信息，用于飞机的精确定位和导航。当它与其他近程导航和着陆设备相配合构成航线或机场导航设备时，可有很多种使用方案，充分发挥了它成本低、航线多、精度高等优点。