УДК 629.052.3

К вопросу о применении радионавигационных маяков VOR на современных воздушных судах гражданской авиации

Михайлов Андрей Вячеславович – студент Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.

Шелковских Иван Сергеевич – студент Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.

Сагитов Дамир Ильдарович – кандидат технических наук, доцент кафедры Систем автоматизированного управления Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.

Аннотация: В статье рассматриваются основные принципы работы радиомаяков типа VOR, их устройство, а также функционал приемников данных сигналов, установленных на воздушных судах и руководство по эксплуатации бортовой системы, использующей передачи маяков VOR.

Ключевые слова: маяк, VOR, частота, сигнал, воздушное судно, направление, радиал, навигация, индикатор, пеленг.

Введение

Всенаправленный ОВЧ радиомаяк (VOR) – разновидность радионавигационной системы малой дальности для летательных аппаратов, позволяющей самолету с приемным устройством определять свое положение и оставаться на курсе путем приема радиосигналов, передаваемых сетью стационарных наземных радиомаяков. Данный комплекс был разработан для замены устаревшей системы навигации, основанной на передаче сигнала приводным радиомаяком. Одной из проблем, требующей решения, была погрешность определения направления источника радиосигнала, вызванная особенностями распространения длинных и средних волн. При приеме сигнала на большом удалении радиоволны приходят на приемник с нескольких направлений, потому что успевают отразиться от поверхности земли, воды и от ионосферы планеты.

Еще одним неудобством навигации при использовании ненаправленных радиомаяков является незаложенная при разработке возможность определения расстояния до маяка, а это очень важно для определения момента начала снижения с высоты на посадку воздушного судна. Система VOR является актуальной до сих пор, хоть и была создана еще в середине прошлого века.

Основная часть

 Всенаправленный радиодиапазон VOR (Very High Frequency Omni-directional Radio Range) – это всенаправленная станция, которая работает в очень высокочастотном (ОВЧ) диапазоне радиоспектра от 108 до 118 МГц, разделяя полосу от 108 до 112 МГц с компонентом курсового радиомаяка. систем инструментальной посадки (ILS).

Упрощенная концепция наземного маяка заключается в том, что он одновременно передает два сигнала: постоянный всенаправленный сигнал, называемый опорной фазой, и направленный сигнал, который вращается на 360 ° в течение системного цикла периодом 0,03 секунды и постоянно изменяется по фазе при каждом повороте. Два сигнала совпадают по фазе только один раз за каждый оборот – когда сигнал направления ориентирован на магнитный север.

Для лучшего понимания, можно представить колесо с 360 спицами, расположенными на расстоянии одного градуса по азимуту, в центре которого находится маяк VOR. Спицы пронумерованы по часовой стрелке от одной до 360, и каждая спица или радиальная часть представляет собой магнитный пеленг от маяка VOR. Бортовая навигационная система измеряет разность фазового угла между фазой принятого сигнала направления и фазой опорного сигнала и интерпретирует ее как угловую или «радиальную» индикацию, принимаемую в данный момент. Радиалы идентифицируются по магнитному пеленгу – например, радиал 30° – и, таким образом, составляют основу для VOR и назначенного воздушного маршрута, и навигации. По сути, система указывает линию положения от выбранного VOR, на которой в любой момент находится самолет.

Маяк также передает звуковой идентификационный сигнал азбуки Морзе примерно с 10-секундными интервалами.

1

Рисунок 1.

Бортовая система, использующая передачи маяков VOR, обычно состоит из антенны (диполя V-образного типа, установленного горизонтально на киле или фюзеляже, но может быть и более дорогой тип «лопасти»), обычного УКВ-приемника (если в сочетании с приемопередатчиком УКВ-связи он тогда называется блоком NAV / COMM), навигационной схемой и отдельным навигационным индикатором, установленным на панели, или «всенаправленным индикатором пеленга».Базовый индикатор омни-азимута, как и эта модель имеет переключатель радиального или «омни-азимута» с ручным управлением [OBS-Omni-Bearing Selector], который вращает кольцо азимута, отмеченное от 0° до 355°. Выбранный OBS радиал указан стрелкой в верхней мертвой точке, а возвратно-поступательный подшипник указан нижней стрелкой. Другими особенностями базового OBI (Omni Bearing Indicator) являются индикаторы TO-FROM, полоса отклонения, стрелка индикатора отклонения и сигнальный флаг NAV/OFF.

2

Рисунок 2.

Показания TO-FROM на OBI зависят от положения самолета относительно условной наземной базовой линии, сформированной перпендикулярно выбранному радиалу и проходящей через место расположения маяка. В отличие от NDB (non-directional beacon) индикация полностью не зависит от курса самолета. Навигационная схема сравнивает разницу между полученным радиалом и выбранным радиалом. Если воздушное судно находится где-нибудь в пределах досягаемости на радиальной стороне базовой линии, на OBI будет отображаться индикация «FROM», а если самолет находится в пределах досягаемости на обратной стороне, будет отображаться индикация «ДО». Например, если в OBI выбран радиал 030°, базовая линия земли устанавливается между 300° и 120°. Если полученный радиал указывает на то, что самолет находится где-то в области, заштрихованной синим цветом, и независимо от того, направляется ли он к VOR или от него, или в каком-либо другом направлении, OBI отобразит «FROM». Аналогичным образом, если он находится в желтой зоне, OBI будет отображать «TO» независимо от того, в каком направлении движется самолет. Есть две области неоднозначности – вблизи пеленгов, расположенных под прямым углом к радиалу (например, показано под углом 120° и 300°), – где OBI будет давать неустойчивые показания или отображать флаг «ВЫКЛ».

3

Рисунок 3.

Полоса отклонения и стрелка индикатора отклонения вместе образуют индикатор отклонения от курса или CDI (course deviation indicator). Если стрелка находится над центральной точкой, тогда самолет находится в некотором положении вдоль выбранного радиала или обратного ему. Пять знаков деления или точек по обе стороны от центральной точки расположены с интервалом в два градуса, поэтому, если стрелка находится над третьей отметкой, слева или справа от центра, самолет располагается по радиалу в шести градусах по азимуту от выбранного радиала., или его обратное значение. (На самом деле самолет находится на центральной отметке, а стрелка указывает положение выбранного радиала). Полный ход стрелки от центра в любую сторону соответствует азимуту 10° или более. Неоднозначность того, является ли выбор OBS радиальным или обратным, определяется индикацией TO/FROM; на диаграмме слева 030 должен быть радиальным, поскольку самолет находится в зоне ОТ. Когда самолет пролетает над маяком, стрелка будет качаться из стороны в сторону, флажок тревоги может временно указывать на то, что навигация отключена, а индикация ТО/FROM поменяет местами.

Трудностью для пилота, не обученного ППП (Полету по приборам), использующего VOR, является отсутствие понимания того, в какую сторону повернуть самолет для полета по выбранному радиалу, используя показания CDI. Однако для целей ПВП (Правила визуальных полётов,) это легко проверить, если пилот следует двум простым правилам:

  1. Для отслеживания ОТ VOR выберите требуемый радиал и убедитесь, что указано ОТ.
  2. Для отслеживания TO VOR вращайте OBS до тех пор, пока CDI не окажется в центре и не отобразится TO.

В обоих случаях, когда под действием ветра самолет сбивается с курса, стрелка индикатора отклонения смещается в одну сторону, и это движение указывает направление поворота для восстановления курса. т.е. повернуться к игле.

Приложения VOR

Как и NDB/ADF, существует несколько применений VOR в навигации VMC для легких самолетов по пересеченной местности. Приложения, кратко описанные ниже, будут подробно описаны в модуле «Использование VOR».

Наведение и отслеживание VOR. Даже при наличии боковой составляющей ветра отслеживание в направлении VOR довольно просто: вращайте OBS до тех пор, пока CDI не окажется в центре и не появится индикация TO, поверните на этот магнитный курс, а затем просто удерживайте CDI в центре, и вы будете следовать более или менее прямо к VOR.

Отслеживание с VOR. Поверните OBS на требуемый курс (радиально), убедитесь, что указано FROM, поверните на этот магнитный курс и просто держите CDI по центру, и вы сохраните курс.

Исправления позиций. Если два VOR находятся в пределах досягаемости, то пеленг каждого из них можно определить, грубо нанести на карту [после преобразования в истинные пеленги], и положение самолета будет близко к точке пересечения LOP (Line-of-position). Альтернативно можно использовать пеленг VOR и пеленг NDB или пеленг VOR и линейный объект на карте, причем последний метод используется наиболее часто.

Выполняется фиксация/расстояние от VOR. Правило 1 из 60 можно применить, когда воздушное судно находится в пределах досягаемости передатчика, развернув воздушное судно так, чтобы станция находилась на траверзе, а затем измерив пройденные градусы в зависимости от времени, как в приведенном выше приложении NDB для определения местоположения. Преимущество VOR заключается в том, что стрелка CDI указывает пройденные градусы. Как и в приложении NDB, фиксацией положения является расстояние вдоль второго радиала от маяка.

Ошибки VOR Стандартные системы VOR более точны, чем NDB/ADF, но все же подвержены ошибкам на наземной станции, искажениям сигналов, вызванным влиянием местности и ошибками авионики. Совокупность всех ошибок вряд ли превысит 5°. Несмотря на то, что в отдаленных районах Австралии они очень тонкие, NDB и VOR могут быть очень полезны, если самолет находится в пределах досягаемости, но это не лучшее соотношение цены и качества. Теперь это отличие принадлежит другому, более совершенному дополнительному навигационному инструменту – системе глобального позиционирования.

Заключение

Существуют осложнения, такие как боковой ветер, которые повлияют на способность воздушного судна добраться до VOR. При наличии бокового ветра, пилотам придется подстроиться под него и лететь по курсу, который позволит им следовать правильным курсом.

В идеальной ситуации можно лететь по только что определенному курсу прямо к станции VOR. В этом случае стрелка OBI будет оставаться в центре до тех пор, пока воздушное судно не пройдет над VOR. Однако более вероятно, что курс отклонится в сторону. Наблюдая за стрелкой OBI, пилоты могут увидеть, как это происходит, а также рассказать, как скорректировать направление, чтобы вернуться на курс.

Список литературы

  1. Сарайский Ю. Н., Алешков И. И. Аэронавигация. – Санкт-Петербург, 2010. – Т. 1. Основы навигации и применение геотехнических средств. – С. 18. – 302 с.
  2. Никитин Д. А. Курсо-глиссадные системы посадки в гражданской авиации СССР // Научный вестник МГТУ ГА. – 2006. – № 101.
  3. VOR navigation John Brandon http://www.pilotfriend.com/training/flight_training/nav/vor.htm.
  4. VHF Omnidirectional Range – VOR (Beacon) / IVAO Documentation Library https://wiki.ivao.aero/en/home/training/documentation/VHF_Omnidirectional_Range_-_VOR_Beacon.

Интересная статья? Поделись ей с другими: