罗兰-C(LORAN-C)导航
长程导航版本 C(LORAN-C)是另一种 RNAV 形式,但它是运行在广播低频(LF)谱信号的发射机链上的。世界航图,扇区航图和 VFR 终端区域图不会显示 LORAN-C的发射机。发射机链的选择要么是由单元【即机载导航接收机单元】自动完成的,要么是飞行员使用制造商提供的指导信息手工完成的。LORAN-C 是一种高精确度的导航补充形式,通常安装作为 VOR 和 ADF 装置的附加物。机场、导航设施、和ATC 设施数据库是 LORAN-C 接收机的常见功能。
LORAN-C 是从原来二战期间为导航开发的 LORAN-A 派生而来的。LORAN-C 系统广泛地使用在海事应用上。随着小的、面板安装的 LORAN-C 接收机的出现,它们可以用相对低成本获得,它在飞行员间的流行经历了显著的增长。这些单元通常是非常精确而功能强大的,有很多丰富的导航功能。
由于 LORAN-C 的高度复杂和性能,就必不可少的产生了一定的操作复杂性。建议飞行员在使用 LORAN-C 导航之前阅读操作手册,参考 AFM/POH 的附录部分。很多单元提供了非常丰富的功能以至于制造商经常出版两套不通的说明书:(1)简要操作指南和(2)详细的操作手册。
虽然不是全球覆盖的,LORAN-C的信号还是适用于所有美国本土范围以及加拿大和阿拉斯加部分地区。有几个其他国家也运行他们自己的 LORAN-C 系统。在美国,由美国海岸警卫队运行LORAN-C系统。LORAN-C系统的状态可以从下列地址获得:
美国海岸警卫队(USCG) 导航中心
亚历山大,弗吉尼亚州 (703)313-5900
【亚历山大是美国弗吉尼亚州北部的独立市,隔波托马克河与华盛顿特区相望。基本上是首都的一个郊外居住区,市内有许多具有历史意义的建筑,包括建于1752 年的加兹比旅馆。1749 年乔治•华盛顿曾帮助设计该市的街道布局。】
LORAN-C 的绝对精度是非常优秀的-定位误差通常小于 0.25 海里。可重复的精度或者回到先前到达过的航路点的能力甚至更好。虽然 LORAN-C 是 RNAV 的一种形式,但是它明显不同于基于 VOR/DME 的 RNAV。它运行在 90-110KHz 频率范围,它是基于对射频(RF)能量脉冲的到达时间差的测量,这些脉冲是由相隔几百英里的发射机链发出的。
在任一给定的发射机链中,从三到五个副台有一个主台。LORAN-C 单元必须能够接收至少一个主台和两个副台才能提供导航信息。不像基于 VOR/DME 的 RNAV,飞行员必须选择正确的 VOR/DME 或 VORTAC 频率,在 LORAN-C 中不用选择频率。最先进的单元会自动地选择最合适的链用于导航。而别的单元要依赖于飞行员手工登录选择适当的链。
LORAN-C 接收机打开后,在可以用于导航之前必须被初始化。虽然这可以在飞行中完成,但是在地面上完成这个任务更为可取,它可能需要几分钟时间。初始化的方法就跟接收机不同型号的数量一样多。一些型号在初始化过程中要求飞行员输入,例如对显示的信息进行验证或确认。
大多数单元包含导航信息的数据库。通常,这样的数据库不仅包含机场和导航设施位置,还包括大量的机场、空域和 ATC 信息。尽管数据库过期后单元也可以运行,但是在使用前应该保持信息是最新的或被确认是正确的。飞行员可以更新一些数据库,而其他的则要求从飞机删除且需要航空电子技术员的服务。 用 LORAN-C 进行 VFR 导航就像告诉导航单元飞行员想去哪里那么简单。提供的航向引导将是到目的地的一个大的圆形航路(最短距离)。比较旧的单元可能需要一个根据经纬度输入的一个目的地,但是最新的设计只需要机场或者导航设施的标识符。单元也允许数据库存储和恢复飞行员定义的航路点。LORAN-C 信号沿着地球的弯曲表面传播,通常可用距离为距离它们的发射机几百英里。
LORAN-C 信号受很多大气干扰的劣化影响。它也容易受到聚集在机身上的静电和电子化“噪音”机身设备的干涉。在降水甚至尘云中飞行会导致对 LORAN-C 信号导航指引的临时干扰。为使这个影响最小,应该安装静电放电绳和焊接的母线,并正确维护。
LORAN-C 导航信息以多种方式呈现给飞行员。所有单元其自己包含一个显示屏,而一些精致的单元实现了内置的移动地图显示。一些装置也可以驱动一个外部移动地图显示,一个常规 VOR 指示器,或一个水平位置指示器(HSI)。航向偏差信息表现为航线的直线偏差- 在飞机接近航路点或者目的地时跟踪灵敏度并没有增加。飞行员在使用LORAN-C的时候必须仔细观察标牌,选择器开关位置,和信号器指示,因为飞机的装置可能变化很大。飞行员根据 AFM/POH 附录和操作指南对单元运行的熟悉不能被过分强调。
在依靠 LORAN-C 导航之前,应该检查 LORAN-C 的航行通告(NOTAM)。LORAN-C 的航行通告会发出通知特定的链或发射机的暂停运行。只有在飞行员请求时才可以从飞行服务站(FSS)的摘要获得 LORAN-C 航行通告。
谨慎的飞行员在可以使用其他方法作为备用和交叉检查时,永远不会只依靠一种导航方法。飞行员永远不应该变得如此过分的依赖 LORAN-C 的大量的功能而以至于忽略了其他的导航方法。【经常强调飞行员在飞行中不能在心理对一种被认为是很好的导航方法产生依赖,应该灵活运用多种导航方法互相应证,以防迷航。】
全球定位系统(GPS)
全球定位系统是基于卫星的无线电导航系统。它的 RNAV 指引是全球范围的。在航图上没有 GPS 的符号,因为它是全球覆盖的空基系统。这个系统的发展还在进行中,以至于 GPS 能够提供电子导航的主要手段。在飞机上永久安装的单元之外,轻便的和操纵杆安装的单元是非常流行的。大量的导航数据库是飞机中的 GPS接收机的共同特征。
GPS 是一个由美国国防部(DOD)发展和运行的卫星无线电导航和时间传播系统。民用的接口和 GPS 系统状态可以从美国海岸警卫队获得。
在 VFR/IFR 导航中使用 GPS 不必要理解 GPS 运行的技术方面。它确实明显不同于常规的地基电子导航,知道这些差别是很重要的。对设备的批准和限制的知晓对飞行的安全很关键。GPS 系统由三个主要的组成部分组成:
1. 太空部分由一群 26 个绕距离地球大约为 10900 海里的轨道运行的卫星组成。运行的卫星经常称为 GPS 星群。卫星是不同步的,相反是绕地球轨道大约 12 小时的周期运行。每一个卫星装配了高稳定度的原子钟,且发送一个唯一的代码和导航信息。以超高频(UHF)传播就意味着其信号尽管它们受视距限制的影响,但是实质上不受天气影响。卫星必须位于水平面之上(被接收机天线“看”到)才可以用于导航。
2. 控制部分由一个在科罗拉多州 Springs 的 Falcon 空军基地主控站,五个监控站,和三个地面天线组成。监控站和地面天线分布在地面上,允许连续的监控和与卫星的通信。每个卫星的导航信息广播的更新和修正在它们通过地面天线时上行传送到卫星上。
3. 用户部分由所有和 GPS 接收机有关的部件组成,范围从轻便的手持接收机到永久安装在飞机上的接收机。接收机通过在一个匹配过程中移位它自己的同一代码来匹配卫星的编码信号,精确的测量到达的时间。知道了信号传播的速度和准确的传播时间,信号传播的距离可以从它的到达时间来推断。
为解析它自己的位置,GPS接收机要利用至少 4 个良好定位的卫星的信号来得出一个三维方位(纬度,经度和高度)。二维方位(只有纬度和经度)只要三个卫星就可以确定。GPS 接收机有大量的数据库。数据库最初是由接收机制造商提供的,而更新由制造商或者指定的数据代理机构完成。
有很多种导航功能丰富的 GPS 接收机可以选用。永久安装在飞机中的面板式安装单元可以用于 VFR 飞行,也会有某些 IFR 核定。便携的手持式和操纵杆上安装的GPS 接收机也是流行的,尽管这些受限于 VFR 用途。并不是市场上的所有 GPS 接收机都适合于航空导航。例如,航海,娱乐和勘测用的 GPS 单元是不适合于飞机使用的。对于有 LORAN-C 的接收机,GPS 单元的功能和操作程序的差别就更大了。飞行员必须制造商的操作手册。应该仔细观察标牌,开关位置和信号器。
GPS 单元的初始化会需要几分钟时间,且应该在飞行前完成。如果单元还没有运行几个月时间或者它在关机状态被转移到一个明显不同的地点(几百英里),初始化可能需要额外的几分钟时间。在初始化期间,单元会进行内部的完整性检查,探测卫星信号,显示数据库修订日期。在单元运行使用的数据库要过期时,在依靠它导航之前,数据库应该是现在的或者验证它是正确的。
使用 GPS 的 VFR 导航就像选择一个目的地(一个机场,VOR,NDB,交点,或者飞行员定义的航路点)然后设定单元为导航模式这样简单。提供的航向引导就是一个直接到目的地 大圆航路(最短距离)。很多 GPS 单元提供了和专用空域及最低安全高度有关的参考信息,还有大量的机场数据,和 ATC 服务及频率。有预先的LORAN-C 接收机经验的用户会注意到大量可用导航信息的类似性,尽管运行的技术原理是相当不同的。
所有 GPS 接收机有完整的 (构造在单元中) 导航显示,一些还有整体移动地图功能。一些面板式安装的单元会驱动一个 VOR 指示器,HIS 或者甚至是一个外部的移动地图显示器。GPS 航向偏差是直线的,在飞机接近航路点时跟踪灵敏度没有增加。飞行员在使用GPS 时必须仔细观察标牌,选择器开关位置,以及信号器指示,因为装置和核定会有很大的不同。
完整的 GPS 导航显示(象大多数 LORAN-C 单元)使用一些额外的不同于在 VOR 和NDB 导航中用到的导航术语。这些术语的某些其缩写在不同的制造商中是不同的,它们如下所示。飞行员应该参考制造商的操作指南来了解详细的定义。
在依靠 GPS 导航之前应该检查有关的航行通告(NOTAM)。为了利用伪随机噪音码(PRN)和卫星飞行器号码(SVN)宣告特定 GPS 卫星的暂停服务,将会发布一份 GPS航行通告。飞行员只有在请求时才可以从 FSS 简报员得到 GPS 航行通告。
在使用任一成熟的高性能导航系统时,例如 LORAN-C 或 GPS,对人有一个强烈的诱惑几乎排外的完全依赖于那个单元,以至于对使用其他保持方位的技巧产生了不利影响。谨慎的飞行员在可以使用其他方法作为交叉检查和备用时,永远不要只依靠一种导航方法。
迷航程序
在飞机上迷航的时候是一个潜在的危险状况,特别是在低油量的时候。如果飞行员迷航了,要遵守一些很好的常规判断程序(sense procedure)。如果不能看到一个城镇或城市,第一件要做的事情就是爬升,要留心空中的交通量和天气状况。高度的增加会增加无线电和导航的接收范围,也会增加雷达覆盖范围。如果在城镇或城市附近飞行,有可能在水塔上读到城市的名字。
如果飞机有一个导航的无线电装置,如一个 VOR 或 ADF 接收机,从两个或多个导航设施测绘方位角来确定位置也是可能的。如果安装了 GPS,或者在飞机上飞行员有便携式航空 GPS,可以用它来确定最近的机场方位和地点。
使用航图上显示的频率和任何可用的设施进行通讯。如果和管制员联系上了,可能提供了雷达方向。其他设施也可能提供识别方向(DF)的帮助。要使用这个程序,管制员会要求飞行员按下发送键并保持几秒钟,然后再释放。管制员可能要求飞行员改变几次方向然后重复发送步骤。这为管制员提供了足够的信息来测定飞机的位置然后给出一个合适的着陆点的方向。如果情况变的危险,就在紧急频率121.5MHz 上发送情况,设定应答机号码为 7700。大多数设施甚至客机都会监控紧急频率。
飞行改向
飞行员可能有时不能到达计划的目的地。这可能是意外的天气状况,一次系统故障或者不充分的飞行前计划引起的。任何情况下,飞行员需要能够安全有效地转向到一个备降目的地。任何越野飞行之前,都要检查航图上飞行航路沿线或附近的机场或适合的着陆区域。同样,要检查改向期间可以使用的导航设施。
飞行中对航向,时间,速度和距离信息的计算要求和在飞行前计划用到的计算相同。然而,由于有限的驾驶舱空间,和由于必须在驾驶飞机,进行计算,和扫视其他飞机之间分配注意力,所以要利用所有可能的捷径和经验计算。
在飞行中,在扇区航图上实际绘制航线标记检查点和距离是几乎不切实际的。此外,由于备降机场通常不会离你的原来航线太远,实际的绘图基本都不必要。
到备降目的地的航线可以用量角器和绘图仪精确的测量,但是也可以用经度合理的直尺和绕 VOR 台的罗经卡来测量。这个近似值可以根据附近的一个 VOR 的一个方向线和几乎平行于到你的备降目的地航向的空中航线来确定。但是,记住和
VOR 方向线关联的磁航向或印刷的空中航线是背台的。为找到“向”台的航向,可能必须要计算航向的反向。导航到一个在领域中有 VOR 或 NDB 设施的备降机场通常是更加容易的。
在选择了最合适的备降目的地之后,使用罗经卡或者扇区航图上的航线来接近飞向备降目的地的磁航向。如果时间允许,尽力在显著的地面特征上开始改向。然而,在紧急情况下,马上改向到你的备降机场。在改向到备降目的地之前,为了完成所有涉及的测绘,测量和计算,这可能只会恶化实际的紧急情况。
一旦确立了航线方向,注意时间,然后使用你的改向地点最近的高空风来计算航向和地面速度。计算得到了地面速度之后,要确定一个新的到达时间和燃油消耗量。在为导航和计划分配注意力的时候,要优先注意驾驶飞机。在为改向确定所使用的高度时,要考虑云的高度,风,地形,和无线电接收。