民用机场下滑保护区关键区的分析和处理

黄建明

摘 要：该文主要根据机场仪表着陆系统的工作原理，结合下滑信标台保护区地形地势，遵循保护区规范的基础上，在下滑保护区内进一步划分出关键区及处理区域，以得到满意的下滑道覆盖，尤其在飞机下滑道末端形成更好质量的引导信号，以确保飞机着陆过程更安全和顺畅。该文首次提出下滑保护区关键区的概念，分析计算出明确的范围和处理区域，并提出高效且经济合理的处理措施。

关键词：仪表着陆系统 ILS 下滑信标台保护区 关键区 满意的下滑道覆盖 下滑角

中图分类号：V249 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）06（c）-0013-03

仪表着陆系统（Instrument Landing System， ILS）为飞机进近和着陆引导的国际标准系统，于1974年由国际民航组织ICAO确认的国际标准着陆设备，每个民用机场的标准配置。下滑信标台保护区是仪表着陆系统的下滑信标台运行的保障场地，满足相关场地规范要求。

下滑保护区通常平整后自然生长或人工种植草地，经过多年后，其场地慢慢变得不平整，影响因素包括场地的不规则沉降、植被根系对土壤的侵扰、野生植物的多样性差异。某些机场甚至出现场地排水不畅，造成场地大面积积水的情况，完全改变了保护区内的坡度，与预定的下滑信标电磁波反射面相差甚大，以至于下滑道上的引导信号不可用。因此，如何确保下滑保护区长期稳定可靠，提供一个经济可行的解决方案，是个重要的课题。

1 ILS的作用和工作原理

仪表着陆系统是国际民航组织标准的着陆导航系统，为正在着陆过程中的航空器提供航道、下滑道和距离引导信息，从而使航空器能安全地降落到跑道上。

下滑信标发射一个由90 Hz单音和150 Hz单音调幅的合成场型。该场型在包含跑道中心线的垂直面内提供一条下滑道。在下滑道上，90 Hz单音与150 Hz单音的调制度差为0。下滑信标向正在着陆过程中的飞机提供下滑道引导信息。下滑信标设备工作在328.6～533.4 MHz频段内，多个天线发射的直射电磁波和地表发射波在空中形成合成场型。下滑信标应能提供一条与地平面成为2°～4°的下滑道，仪表着陆系统下滑角θ一般应为3°[1]。

下滑信标设备应使航空器设备在仪表着陆系统下滑道中心线两边各8°方位、距离至少18.5 km（10 nmile）、上至地平面以上1.75θ、下至地平面以上0.450θ的扇区内满意地工作[1]。该文称此覆盖体为满意的下滑道覆盖。

2 ILS下滑关键区的分析计算

民用机场飞行区技术标准已经定义了ILS临界/敏感区（ILS critical/sensitive area）[2]，该文引入新定义——ILS下滑保护区关键区（ILS GP crucial area）：ILS下滑信标提供满意的下滑道覆盖所需的下滑保护区内的特定区域。

为保证下滑信标设备提供满意的下滑道覆盖（下滑角θ为3°，下滑道中心线两边各8°方位、距离Dmax=18.5 km（10海里）、上至地平面以上1.75θ、下至地平面以上0.450θ的扇区，此外最近距离可以设定在跑道入口，基准数据点高度H=15 m+3 m），计算出在不同保护区地形上，所需要的下滑保护区关键区[1]。

关键区由扇形拟近为梯形，两条平行线段距离下滑天线分别为d1和d2（d1

下滑天线通常用三组不同挂高单元构成，其等效高度Han与电磁波波长和天线前坡度相关，该文按厂家资料的计算方法取经验值为8.5 m[4]。

（1）水平的下滑保护区。

下滑信標天线位置需要考虑天线前地形影响，根据实际地形标高不断拟合计算并判断，最终找到合适地点。该文下滑信标天线距离跑道中心线为120 m，下滑天线安装时，通过3个天线的横向偏移以补偿地势横坡，纵向偏移以补偿地势纵坡[4]。

3 ILS下滑关键区的处理区域和处理方案

依据下滑新信标台保护区的规范，绘制下滑信标台场地保护区和关键区的示意图见图2。

图2中：D为天线至跑道着陆端的距离，图中为255 m；U为60 m；V为天线至跑道中心线的距离，m，该文取值120 m；W为30 m；Y为306 m或距离D，以大者为准。

保护区包括图2中的A区，B区和C区，规范均提出了不同的平整度要求。从图2中看，水平场地和升坡跑道的关键区均在A区内，降坡跑道的关键区在A区和B区内。A区面积48 600 m2，水平场地的关键区面积约17 500 m2，在规范要求的基础之上对整个A区或水平场地关键区做进一步场地处理，工程量太大而无实际实施价值。最终关键区设定，应当尽量包含各下滑保护区地势条件下的关键区范围，为了控制关键区处理工程造价，不能全长覆盖而着重着陆过程末端，即靠近天线的覆盖区域。另外，为保证在跑道端头的反射覆盖，须修正关键区靠近跑道的边界。最终确定的关键区处理区域如图，面积6 000 m2。

为了确保关键区长期稳定可靠，尽可能免受场地不规则沉降、植被侵扰，甚至场地积水的影响，除了场地施工规范，排水设置合理等措施外，在保护区内的关键区进行硬化处理是一条有效的措施。在良好场地平整度和地基条件下，10 cm水泥稳定碎石基层之上铺设20 cm水泥混凝土面层，硬化后关键区符合原地势设计，与周边土面齐平，并在相接处消除结构直立面。

下滑保护区关键区场地硬化后，首先不需要或极少量后期维护，场地变化监测直观快捷，后期节省大量的人力和物力成本。其次，对下滑关键区实行硬化措施，有利于改善下滑信标设备的运行效果，尤其在下滑道着陆末端。广州白云国际机场三跑道下滑保护区内进行了局部硬化，从2014年竣工验收后多年使用情况看，减轻了保护区维护难度，飞机在着陆过程中的接收到的下滑引导信号稳定性有很大的提高。如果能依据该文经过科学合理分析计算，设定关键区处理区域进行，关键区处理工程更将取得更好的投资和使用效果。

4 结语

复杂条件下的工程实施，需要从规范、设计、投资、运行等各方面综合考虑。在各种下滑升级带地形条件下，计算获得下滑信标设备满意工作所需要的关键反射面，考虑场地处理工程造价，设定下滑信标台场地保护区内关键区处理区域，并进行经济可行的硬化处理，为下滑道末端提供长期稳定可靠的反射面场地，进而确保飞机安全稳定的降落，对机场高效稳定运行有重要作用。此外，分析计算关键区，设定关键区处理区域，对于跑道升级带的地势和排水沟渠的设计也有重要的参考意义。

参考文献

[1] MH/T4006.1—1998，航空无线电导航设备 第1部分：仪表着陆系统（ILS）技术要求[S].

[2] MH 5001—2013，民用机场飞行区技术标准[S].

[3] IB-TM-2013-003，II/III类仪表着陆系统场地设置与保护指导材料[S].

[4] NORMARC7000ILSINSTALLATION AND COMMISSIONING HANDBOOK[Z].