илс на самолете что это

Что такое ILS в авиации?

Сегодня мы постараемся объяснить вам простым языком, что такое ILS в авиации. Опытные летчики и диспетчера наверняка улыбнуться от нашего объяснения, но мы специально сделали его максимально простым и понятным, чтобы даже те, кто далек от мира авиации могли понять этот термин, особо не вдаваясь в дебри полетом и навигации.

ILS расшифровывается как Instrument Landing System. По-русски – это система инструментального захода самолётов на посадку, базовое название — курсо-глиссадная система, хотя в русском языке систему часто называют просто ИЛС.

Система ILS используется в крупных аэропортах, для осуществления самолетов, оборудованных радиомаячным оборудованием. Это такие самолеты, как например современные Airbus A320 или Boing 727.

Условно говоря, наземные маяки рисуют навигационному оборудованию самолета коридор, куда он должен уложиться. Этот коридор выглядит как радиус пространства, по мере приближения самолета к посадочной полосе круги сужаются, тем самым выравнивая самолет с максимальной точностью. Для работы ILS аэропорт должен быть оборудован курсовыми и глиссадными маяками. Кроме того, требуется маркерный радиомаяк. Без этих маяков самолет, даже оборудованный нужными устройства, ILS использовать не сможет, так как его работа заключается в связи самолета и земли.

Источник

Внедрение точных заходов на посадку с использованием недорогих систем GPS приводит к замене ILS. Для обеспечения требуемой точности с помощью GPS обычно требуется только маломощный всенаправленный дополнительный сигнал, передаваемый из аэропорта, что значительно дешевле, чем использование нескольких больших и мощных передатчиков, необходимых для полной реализации ILS. К 2015 году количество аэропортов США, поддерживающих заходы на посадку по LPV, подобным ILS, превысило количество систем ILS, и ожидается, что это в конечном итоге приведет к отмене ILS в большинстве аэропортов.

СОДЕРЖАНИЕ

Принцип действия

Балочные системы

Точность системы обычно составляла порядка 3 градусов. Хотя это было полезно для направления самолета на взлетно-посадочную полосу, оно не было достаточно точным, чтобы безопасно вывести самолет на дальность видимости в плохую погоду; самолет обычно снижается со скоростью от 3 до 5 градусов, и если бы он был на 3 градуса ниже, он бы потерпел крушение. Лучи использовались только для бокового наведения, и одной системы было недостаточно для выполнения посадки в сильный дождь или туман. Тем не менее, окончательное решение о посадке было принято всего в 300 метрах от аэропорта.

Концепция ILS

ILS начинается с смешивания двух модулирующих сигналов с несущей, один с частотой 90 Гц, а другой с частотой 150 Гц. Это создает сигнал с пятью радиочастотами в общей сложности, несущей и четырьмя боковыми полосами. Этот комбинированный сигнал, известный как CSB для «несущей и боковых полос», равномерно передается антенной решеткой. CSB также отправляется в схему, которая подавляет исходную несущую, оставляя только четыре сигнала боковой полосы. Этот сигнал, известный как SBO для «только боковых полос», также отправляется на антенную решетку.

Приемник перед массивом будет принимать оба этих сигнала, смешанные вместе. Используя простые электронные фильтры, исходную несущую и две боковые полосы можно разделить и демодулировать для извлечения исходных сигналов с амплитудной модуляцией 90 и 150 Гц. Затем они усредняются для получения двух сигналов постоянного тока (DC). Каждый из этих сигналов представляет не силу исходного сигнала, а силу модуляции относительно несущей, которая изменяется в шаблоне широковещательной передачи. Это имеет большое преимущество в том, что измерение угла не зависит от диапазона.

Хотя схема кодирования сложна и требует значительного количества наземного оборудования, результирующий сигнал намного более точен, чем более старые системы на основе луча, и гораздо более устойчив к распространенным формам помех. Например, статика в сигнале будет одинаково влиять на оба субсигнала, поэтому не повлияет на результат. Аналогичным образом, изменения общей мощности сигнала по мере приближения воздушного судна к взлетно-посадочной полосе или изменения из-за замирания мало повлияют на результаты измерения, поскольку они обычно одинаково влияют на оба канала. Система подвержена эффектам искажения из- за многолучевого распространения из-за использования нескольких частот, но поскольку эти эффекты зависят от местности, они обычно фиксируются по местоположению и могут быть учтены посредством регулировки антенны или фазовращателей.

Кроме того, поскольку именно кодирование сигнала в луче содержит информацию об угле, а не мощность луча, сигнал не должен быть сильно сфокусирован в пространстве. В более старых системах луча точность равносигнальной области зависела от формы двух направленных сигналов, что требовало, чтобы они были относительно узкими. Схема ILS может быть намного шире. Обычно требуется, чтобы системы ILS можно было использовать в пределах 10 градусов по обе стороны от осевой линии взлетно-посадочной полосы на 25 морских милях (46 км; 29 миль) и 35 градусов с каждой стороны на 17 морских милях (31 км; 20 миль). Это позволяет использовать самые разные пути захода на посадку.

Многие иллюстрации концепции ILS часто показывают, что система работает более похожая на системы луча с сигналом 90 Гц с одной стороны и 150 с другой. Эти иллюстрации неточны; оба сигнала передаются по всей диаграмме направленности, меняется их относительная глубина модуляции.

Использование ILS

Самолет, приближающийся к взлетно-посадочной полосе, управляется приемниками ILS в самолете путем сравнения глубины модуляции. Многие самолеты могут направлять сигналы в автопилот для автоматического выполнения захода на посадку. ILS состоит из двух независимых подсистем. Локализатор обеспечивает боковое наведение; глиссада обеспечивает вертикальное наведение.

Локализатор

Курсор (LOC или LLZ до стандартизации ИКАО) представляет собой антенную решетку, обычно расположенную за пределами взлетно-посадочной полосы и обычно состоящую из нескольких пар направленных антенн.

Курсор позволяет самолету поворачиваться и совмещать самолет с взлетно-посадочной полосой. После этого пилоты активируют фазу захода на посадку (APP).

Склонность скольжения (G / S)

Пилот управляет самолетом таким образом, чтобы индикатор глиссады оставался в центре дисплея, чтобы гарантировать, что самолет следует глиссаде примерно на 3 ° над горизонтом (уровнем земли), чтобы оставаться над препятствиями и достигать взлетно-посадочной полосы в надлежащей точке приземления (т. Е. обеспечивает вертикальное наведение).

Ограничения

Из-за сложности систем курсового радиомаяка ILS и глиссады существуют некоторые ограничения. Системы курсового радиомаяка чувствительны к препятствиям в зоне трансляции сигнала, например, к большим зданиям или ангарам. Системы глиссады также ограничены местностью перед антеннами глиссады. Если местность наклонная или неровная, отражения могут создать неровную дорожку скольжения, вызывая нежелательные отклонения стрелки. Кроме того, поскольку сигналы ILS направляются в одном направлении за счет расположения решеток, глиссада поддерживает только заходы на посадку по прямой с постоянным углом снижения. Установка ILS может быть дорогостоящей из-за критериев размещения и сложности антенной системы.

Вариант

Идентификация

Мониторинг

Важно, чтобы любой отказ ILS обеспечить безопасное наведение был немедленно обнаружен пилотом. Для этого мониторы постоянно оценивают жизненно важные характеристики передач. Если обнаруживается какое-либо существенное отклонение, выходящее за строгие пределы, либо автоматически выключается ILS, либо компоненты навигации и опознавания снимаются с перевозчика. Любое из этих действий активирует индикацию («флаг отказа») на приборах самолета, использующего ILS.

Курс курсового радиомаяка

Маркерные маяки

На некоторых установках предусмотрены маркерные маяки, работающие на несущей частоте 75 МГц. При получении сигнала маркерного радиомаяка на приборной панели пилота включается индикатор, и пилот слышит сигнал радиомаяка. Расстояние от ВПП, на котором должно быть получено это указание, публикуется в документации для этого захода на посадку вместе с высотой, на которой воздушное судно должно находиться, если оно правильно установлено на ILS. Это обеспечивает проверку правильности работы глиссады. В современных установках ILS, DME устанавливается вместе с ILS, чтобы дополнять или заменять маркерные маяки. DME постоянно отображает расстояние самолета до взлетно-посадочной полосы.

Замена DME

Подходящее освещение

Высота решения / высота

Категории ILS

Точный заход на посадку и посадку по приборам ICAO / FAA / JAA (EASA)

Категория	Высота решения	RVR
я	> 200 футов (60 м)	> 550 м (1800 футов) или видимость> 800 м (2600 футов)
II	100-200 футов (30-60 м)	ИКАО:> 350 м (1200 футов) FAA / JAA (EASA):> 300 м (1000 футов)
III А	700 футов (200 м)
III B	Специальные операции CAT II и CAT III

В отличие от других операций, погодные минимумы CAT III не обеспечивают достаточных визуальных ориентиров, позволяющих совершить посадку вручную. Минимумы CAT IIIb зависят от контроля развертывания и резервирования автопилота, поскольку они дают пилоту достаточно времени, чтобы решить, приземлится ли самолет в зоне приземления (в основном CAT IIIa), и обеспечить безопасность во время развертывания (в основном CAT IIIb ). Следовательно, автоматическая система посадки является обязательной для выполнения операций категории III. Его надежность должна быть достаточной для управления воздушным судном до точки приземления при полетах по категории IIIa и путем перехода на безопасную скорость руления по категории CAT IIIb (и категории IIIc, если это разрешено). Тем не менее, некоторым операторам было предоставлено специальное разрешение на заходы на посадку по CAT III с ручным управлением с использованием наведения на лобовом дисплее (HUD), который предоставляет пилоту изображение, просматриваемое через лобовое стекло, с глазами, сфокусированными на бесконечности, необходимого электронного наведения для приземления. самолет без истинных внешних визуальных ориентиров.

В Соединенных Штатах аэропорты с подходами к посадке по категории III имеют списки категорий IIIa и IIIb или просто категории III на табличке для захода на посадку по приборам (правила терминала США). Минимальные значения RVR категории IIIb ограничиваются освещением ВПП / РД и вспомогательными средствами и соответствуют плану системы управления наземным движением в аэропорту (SMGCS). Для полетов ниже 600 футов RVR требуются огни осевой линии рулежной дорожки и красные огни полосы остановки. Если минимальные значения RVR CAT IIIb на конце взлетно-посадочной полосы составляют 600 футов (180 м), что является обычным показателем в США, подходы по ILS к этому концу взлетно-посадочной полосы с RVR ниже 600 футов (180 м) квалифицируются как CAT IIIc и требуют специального руления. процедуры, освещение и условия разрешения на посадку. Приказ FAA 8400.13D ограничивает CAT III RVR 300 футов или выше. Приказ 8400.13D (2009 г.) допускает подходы к взлетно-посадочным полосам категории II со специальным разрешением без огней приближения ALSF-2 и / или огней зоны приземления / осевой линии, что расширило число потенциальных взлетно-посадочных полос категории II.

Как для автоматических систем приземления, так и для систем HUD требуется специальное одобрение для конструкции оборудования, а также для каждой отдельной установки. В конструкции учтены дополнительные требования безопасности при эксплуатации воздушного судна вблизи земли и способность летного экипажа реагировать на аномалию системы. К оборудованию также предъявляются дополнительные требования по техническому обслуживанию, чтобы гарантировать, что оно способно поддерживать операции в условиях ограниченной видимости.

Конечно, почти вся эта подготовка пилотов и квалификационная работа проводится на тренажерах с разной степенью точности.

Использовать

В контролируемом аэропорту авиадиспетчерская служба будет направлять воздушное судно на курс курсового радиомаяка по заданным курсам, следя за тем, чтобы воздушные суда не подходили слишком близко друг к другу (выдерживали эшелонирование), а также максимально избегали задержек. Несколько самолетов могут находиться на ILS одновременно, на расстоянии нескольких миль друг от друга. Самолет, который повернул на входящий курс и находится в пределах двух с половиной градусов от курса курсового радиомаяка (отклонение на половину шкалы или меньше, показанное индикатором отклонения от курса), считается установленным на заходе на посадку. Обычно воздушное судно устанавливается на расстояние не менее 2 морских миль (3,7 км) до конечной точки захода на посадку (точки пересечения глиссады на указанной высоте).

Отклонение воздушного судна от оптимальной траектории указывается летному экипажу с помощью шкалы дисплея (переход с момента, когда движение аналогового измерителя показало отклонение от линии курса через напряжения, передаваемые с приемника ILS).

Выходной сигнал приемника ILS поступает в систему отображения (проекционный дисплей и проекционный дисплей, если они установлены) и может поступать в компьютер управления полетом. Процедура посадки воздушного судна может быть либо совмещенной, когда автопилот или компьютер управления полетом непосредственно управляет воздушным судном, а летный экипаж контролирует выполнение операции, либо отсоединенной, когда летный экипаж управляет воздушным судном вручную, чтобы держать индикаторы курсового радиомаяка и глиссады по центру.

История

Испытания системы ILS начались в 1929 году в США. Полнофункциональная базовая система была представлена ​​в 1932 году в Центральном аэропорту Берлин- Темпельхоф (Германия), получившая название LFF или « луч Лоренца » по имени ее изобретателя, компании C. Lorenz AG. Совет по гражданской авиации (CAB) США санкционировал установку системы в 1941 году в шести местах. Первая посадка американского пассажирского авиалайнера с использованием ILS состоялась 26 января 1938 года, когда Boeing 247 D Пенсильванской компании Central Airlines вылетел из Вашингтона, округ Колумбия, в Питтсбург, штат Пенсильвания, и приземлился в метель, используя только систему посадки по приборам. Первая полностью автоматическая посадка с использованием ILS произошла в марте 1964 года в аэропорту Бедфорд в Великобритании.

Рынок

Поставщики

Ведущими производителями на рынке систем посадки по приборам являются:

Альтернативы

Будущее

Появление Глобальной системы позиционирования (GPS) обеспечивает альтернативный источник управления заходом на посадку для самолетов. В США глобальная система расширения (WAAS) доступна во многих регионах для обеспечения точного руководства в соответствии со стандартами категории I. Эквивалентная европейская геостационарная навигационная служба (EGNOS) была сертифицирована для использования в приложениях для обеспечения безопасности жизни в марте. 2011. Таким образом, количество систем ILS категории I может быть сокращено, однако в Соединенных Штатах нет планов по поэтапному отказу от каких-либо систем категории II или III.

Система локального расширения (LAAS) находится в стадии разработки для обеспечения минимумов Категории III или ниже. Управление наземной системы дополнения (GBAS) FAA в настоящее время работает с отраслью в ожидании сертификации первых наземных станций GBAS в Мемфисе, штат Теннесси; Сидней, Австралия; Бремен, Германия; Испания; и Ньюарк, штат Нью-Джерси. Все четыре страны установили системы GBAS и участвуют в деятельности по технической и оперативной оценке.

Группа компаний Honeywell и FAA получила одобрение на проектирование системы первого в мире нефедерального одобрения США для LAAS категории I в международном аэропорту Ньюарк Либерти, работающего в сентябре 2009 года, и эксплуатационного одобрения 28 сентября 2012 года.

Источник

Экран в полнеба: авионика

Потребовалось немалое время, прежде чем прицел превратился в полноценный индикатор на лобовом стекле, а электронно-лучевая трубка стала экраном многофункционального кабинного индикатора. Сегодня ЭЛТ теряют свои позиции, и их век в авиации завершается. Им на смену приходят плоскопанельные матричные индикаторы с безусловным фаворитом — ЖК-индикатором на активных цветных матрицах.

Отметка цели на прицеле

Все началось в середине 1930-х, когда к прицелу приспособили гироскоп, тем самым решив проблему угла упреждения стрельбы, которую начали вести в синхронном режиме: управляя самолетом, летчик должен был синхронизировать движение прицельной марки с движением визуально наблюдаемой цели. Такой режим получил название синхронного. Эпоха авиационных синхронных прицелов (АСП) длилась в авиации почти 40 лет, пока все возможности синхронного визуально-оптического прицеливания и ведения стрельбы не были исчерпаны полностью: в условиях скоростного маневренного боя, причем с обеих сторон, просто перестало хватать «динамики» синхронного метода. От АСП вместе с синхронным методом отказались, появилась система «Прогноз-дорожка», которая была введена в качестве штатного режима прицельно-пилотажного индикатора на лобовом стекле. Для этого на экране в едином формате была объединена прицельная и пилотажная информация.

А первая удачная попытка объединения на общем экране информации различного рода относится к началу 1950-х годов, когда в СССР (кстати, на пять-шесть лет раньше, чем за рубежом) на экран АСП перехватчика МИГ-15Пбис с помощью оптической проекции была выведена отметка цели с экрана бортового локатора. Теперь летчик мог заранее при минимальных ошибках выходить на линию стрельбы. Это можно считать первым шагом в создании индикаторов по типу ИЛС.

Все на экран!

Серьезные перемены начались с эпохи активного внедрения бортовых цифровых систем, дающих возможность гибкого управления потоками информации и создания высокоэффективных средств ее отображения. На этом подъеме в начале 1960-х был разработан первый настоящий так называемый штриховой ИЛС.

В нем вроде бы было все как в АСП: те же преломляющая оптическая система, коллимирующая выходная линза, полупрозрачный лобовой экран, малогабаритная очень яркая проекционная трубка. Но это была уже иная трубка, и, в отличие от трубки АСП, она могла работать в режиме дисплея и индицировать на экране подвижную прицельно-пилотажную информацию в символьном, знако-графическом и буквенно-цифровом виде, составленную из векторов, геометрических фигур, шкал, символов, букв, цифр и знаков. Их формировал специальный генератор символов (знаков) в составе ИЛС по заложенным в нем программам росписи и по командам бортового компьютера.

Так трубка стала самым настоящим алфавитно-цифровым дисплеем, что придало ей принципиально иное качество. В середине 1970-х такому ИЛС добавили функцию — теперь система могла функционировать еще и в телевизионном формате и отображать видеоинформацию от бортовых оптико-электронных систем, например от ИК-системы FLIR, и в режиме NAVFLIR для совершения ночных полетов и ведения боевых действий. Это был так называемый растровый ИЛС.

Имея подобные индикаторы, теперь можно было работать с большими объемами информации на едином общем информационном поле и не отвлекаться от экрана «по пустякам». Все необходимое было всегда прямо перед глазами, да еще и в мнимой бесконечности, на едином яркостном фоне. Зрению теперь не требовалось перестраиваться на новые освещенности и дистанции наблюдения. Конечно, «математика» ИЛС была куда мощнее и содержала алгоритмы решения задач стрельбы практически для любого набора начальных условий воздушного боя.

Первые отечественные ИЛС стояли в кабинах самолетов МИГ-27К, которые выпускались серийно в 1976—1982 годах. А первым ИЛС был все же ИЛС. без трубки. Французы разработали индикатор электромеханического типа и даже успели немного с ним полетать. В нем информационный кадр на фоне наблюдаемого через лобовой экран внешнего пространства создавался с помощью набора различных по размеру, форме и цвету масок, которые в нужное время вводились в поле зрения с помощью электромеханического привода. Он был ненадежным и капризным в работе и в авиации продолжения не имел.

Предел достигнут

К началу 1980-х ИЛС на традиционной стеклянной оптике исчерпали все возможности, и их прогресс остановился. Во-первых, посеребренный лобовой полупрозрачный экран плохо пропускал свет и плохо отражал проецируемую на него символику. Во-вторых, размер его поля зрения достиг конструктивного предела, и его увеличение просто за счет увеличения апертуры выходного коллимирующего объектива стало невозможным: габариты прибора уже мешали нормальному катапультированию, да и вес начал переваливать за 20 кг.

А поле зрения всегда хотелось иметь побольше. Его удалось несколько увеличить, установив один за другим два лобовых экрана: они позволили сделать суммарное поле зрения больше по вертикали. Двухэкранные ИЛС имеют многие современные боевые самолеты. Максимум, что удалось обеспечить, — это круговое поле зрения размером 22−24°. ИЛС с таким полем получил с точки зрения нормального катапультирования предельный габарит, но такого поля зрения едва хватало, чтобы можно было без опаски «работать» в режиме маловысотного полета с огибанием рельефа на высоте 50−100 м и на околозвуковой скорости.

Индикатор на лобовом стекле предназначается для формирования на фоне впереди лежащего закабинного простанства коллимированного (то есть, состоящего из параллельных лучей и как бы сфокусированного на бесконечность) светящегося изображения символьной прицельно-пилотажной и специальной информации в зеленом, наиболее удобном для глаза, цвете. Она воспринимается пилотом одновременно с внешней реальной обстановкой – без необходимости перефокусировать взгляд. Кроме того, ИЛС обеспечивает телевизионный режим отображения информации от РЛ, ТВ и ИК – обзорно-прицельных бортовых систем, в том числе в совмещенном с символьной информацией формате.
На случай отказа бортовой авионики в ИЛС имеется режим резервной прицельной сетки, позволяющий вести огонь «прямой наводкой» в т.н. режиме «φ0», направляя самолет точно на цель.
Основными элементами ИЛС являются коллиматорная оптическая проекционная система, лобовой полупрозрачный экран, проекционная трубка очень яркого зеленого свечения, вычислитель и блок формирования символьных изображений в виде подвижных символов, цифр, букв, векторов, геометрических фигур, шкал и др.
На лобовом экране происходит оптическое совмещение реальных наблюдаемых сквозь него внешних сцен и проецируемых на него коллимированных символьных изображений, причем, все наблюдаемое на экране представляется в «правильной перспективе» без проявления эффекта параллакса.

Источник