第六章节 地面设施和保障系统 6 1 飞机地面设施与保障系统 除少数小型无人机可通过弹射装置弹射起飞和伞降着陆、直升机应急情况下的着陆与外，大 部分航空器的起飞与着陆都需要专门的机场、着陆引导系统和菘他保障设施。飞机飞行过程 中也需地面引导并进行空中交通管制。6 1 1 机场 机场是代飞机起飞、着陆、停放、维护，并有专门设施保障飞机飞行活动的场所。根据机场 的用途可分为军用机场、民用机场和专用机场；按照跑道和其他设施条件及使用特点，机场 可分为永久性机场和临时机场；根据机场所在的海拔高度，还有平原机场和高原机场之分； 按照机场跑道的长度和承载的能力、地面设施的完善程度以及机场区域的大小等特点，还可 将机场分为若干个等级。比如我国将机场分为一、二、三、和四级，其中四级机场只供初级 教练机和小型通用运输机等轻型飞机使用。机场区域由地面和空中两部分组成，地面部分包括飞行场地、技术和生活服务区；空中部分 包括起落航线和其他飞行空域。图 6-1 建设中的国际机场飞行场地通常包括跑道、滑行道、迫降场和停机坪。跑道直接供飞机起习滑跑和着陆滑跑用。 机场一般应至少有一条跑道，保证飞机可以从两个相反的方向起飞和降落，主跑道通常沿机 场所在地区的常年风向修建。根据机场的用途和机场所在地区和海拔高度不同，跑道长度也 不一样，但大多在1 0005 000 m范围内，宽度从45100 m不等。跑道道面机的载荷 分布到一个较大的面积上去。其他道面抗弯曲能力差。一般为小型和轻型飞机使用。在跑道 的两端和两侧都有安全地带，分别称为端保险道和侧保险道。保险道为坚实土质道面，其作 用为防止或减缓飞机在起飞、着陆时因中断起飞等原因冲出跑道，提前接地，或偏离跑道造 成的事故。停机坪是为停放、维护飞机和进行飞行准备而铺筑的场地。滑行道连接跑道与停 机坪，供飞机滑行或牵引之用，一般把与主跑道平行的滑行道叫主滑行道，其他的叫联络道。 机场还设有迫降场，位于主跑道一侧，一般为经过平整和碾压的土质场地，长度与跑道相同， 供飞机在放不下起落架或其他紧急情况下强迫着陆用。滑行道、停机坪的道面要求与跑道相 同。为保障飞机在夜间和白天能见度低的条件下安全起飞和着陆，机场的飞行场地设置有各 种灯标和灯光。如图 61 所示为建设中的大型国际机场。技术和生活服务区包括为保证飞机持续和安全飞行而必须的各种设施和建筑物，如维修厂 房、机库、油库、航空器材库、气象台、塔台及其相应的通信、导航、雷达设施，还有为旅 客服务的候机楼、登机廊或登机车、行李分检和传送系统以及保证机场工作人员和旅客的日 常生活所需的各种设施。如图 62 所示为民民用机场的平面示意图。储箱库业务緒博图 6-2 机场平面示意图机场起落航线的空中进入区是沿起飞、着陆方向紧靠跑道两侧的空域。为保证飞机在复杂气 象条件下安全准确地进场着陆，现在的民用机场广泛使用自动着陆系统。机场飞行空域包括 机场地面向上垂直延伸的空域和只有一定空中范围的空域。在机场两端宽度在一定范围内规 定高度上无障碍的空间叫做机场净空。1 军用机场 专门供军用飞机使用的机场称为军用机场。按照机场设备的齐全程度和不同用途，可分为永 备机场和野战机场；根据所处的战略位置，军用机场又分为一线机场、二线机场和纵深机场， 一线机场也称前沿机场。军用机场的配置应符合国家的战略方针和作战意图，以便形成机场 网。机场网是空军战场准备的主体，是航空兵部署和执行作战任务的依托，对于提高空军部队的 机动作战能力和生存能力具有重要作用。根据国家军事战略及航空兵作战任务、兵力构成、 飞机作战性能和地理条件，在保证集中于主要方向使用兵力和发挥航空兵高速机动能力的前 提下，进行军用机场布局或配置机场网。通常前沿机场供歼击机和强击机使用，其他机场供 轰炸机和运输机使用。在现代高技术战争条件下，野战机场、公路跑道、直升机用垂直起降 机场以及具备多功能保障能力的大型机场，在机场网中的地位将日益提高。军用机场一般由飞行区、保障设施、办公居住区和交通网线组成。军用机场的保障设施包括 指挥塔、导航台、雷达站、气象站、各种机库、靶场、航空器材库、通信设施、军械设备、 油料设施和乘务设施等。交通网线包括铁路支线、场外公路和场内道路网等。一些军用机场是军民合用的。如图 63 所示为卫星拍摄的某军用机场照片，该机场的主跑 道长度为图 6-3 军用机场的卫星照片2 民用机场 民航机场有国际机场、干线机场和支线机场之分，其中国际机场设有海关、边防检查、卫生 检疫、动植物检疫和商品检验等联检机构。民用机场通常由飞行区、候机楼、货运站和交通 网组成。有些民用机场设有为航空公司服务的地面设施和维修基地。设在机场区的空中交通 管制、航空公司业务机构等一般不归机场管辖。大型民用机场也称“航空港”，过去把小型 机场称为“航站”。如图 64 所示为阿拉伯联合酋长国迪拜国际机场的鸟瞰图。图 6-4 阿联酋迪拜国际机场3 专用机场 专用机场是指军民用飞机制造厂、科研机构、专门的飞行试验研究机构和有关院校等单位专 属的机场。为某种特殊需要而专门设立的机场也属于专门机场，如体育俱乐部、农业、森林 防火和航空救护等专用机场。4 机场地面保障设备 机场地面保障设备是保障飞行用的各种机场设备。根据飞行需要，机场的地面设备包括机械、 电气、液压和特种气体设备。为给飞机加油，机场有固定加油装置和机动加油车。机场停机 坪一般都设有交、直流电源，不同功率的电源车供飞机通电检查和发动机启动用，还设有充 电站。液压油车用于给飞机液压系统加油或进行地面检查，如收放起落架、襟翼和减速板等。 从机场的制冷站和制氧站出来的冷气 （压缩空气 ）和氧气由冷气车和氧气车向飞机填充。为 处理可能发生的飞行事故，机场配有消防车、抢救车、救护车和各种便携式消防器材。如图 65 所示为大型民航客机所需的地面保障设备。6 1 2 自动着陆系统 飞机的自动飞行控制系统和仪表着陆系统耦合，借助自动着陆系统的方位引导和垂直引导使 飞机自动地完成进场和着陆的过程称为自动着陆。自动着陆的实现需要飞机上的自动飞行控 制系统不仅控制飞机的三轴运动，还要包括对飞机推力的控制。一般在机场跑道的两端都安 装有自动着陆系统的地面设备，供飞机在不同风向时着陆使用。仪表着陆系统和微波着陆系 统是两种主要的自动着陆系统。比水加注车 升降工杵廿熔畀运堀车/ 电師车X iKHiitiiT / 竭 贷物命送车堆护6用率計料锯弘轄料加逹忙牵引年會品供应乍图 6-5 机场地面保障设备1 仪表着陆系统 仪表着陆系统由飞机上的航向、下滑、指点信标接收机和指示器以及地面航向台、下滑台和 指点信标台组成，如图 66 所示，它为飞机提供航向道、下滑道和距跑道着陆端的距离信 息，用于在复杂气象条件下引导飞机进场着陆。航向台的天线通常设置在跑道中心线的延长线上，距离跑道端头250400m；航向台的机 房一般位于天线侧面75 m左右的地方。航向台的任务是提供与跑道中心线相垂直的无线电 航道信号。航向台的覆盖区要求在航向道左右 10的扇形范围内有效导航距离达到 45km， 在航向道左右 35的扇形范围内达到 30 km。航向台沿跑道中心线两侧发射两束水平交叉的辐射波瓣，跑道左边的辐射波瓣被90 Hz的 低频信号调幅，右边的被150 Hz的低频信号调幅，如图67所示。当飞机飞行在跑道中 心线所在的垂直平面内时，这两种信号的凋制系数相同。飞机上的仪表指示在中心位置，即 飞机在一条“等信号区”内飞行。当飞机偏离航向时，一边的调制系数将大于另一边的调制 系数，飞机上的仪表指针偏离中心位置，这就要求飞行员操纵飞机，使其在正确的航道上飞行。 下滑台通常设置在跑道着陆端内的一侧，距离跑道中心线 120m 左右，距跑道人口的纵向距 离300m左右，功用是为飞机提供一个倾斜度在24之间适当的着陆下滑道。下滑台 的覆盖区为下滑道左右 8以内、仰角 1 7之间的有效导航距离不小于 18 km。图 6-7 航向台的辐射波束下滑台辐射上下两个交叉的波瓣，上波瓣的载波被90 Hz的低频信号调幅，下波瓣被150Hz 的低频信号调幅，两者调制系数相等的区域即为下滑“等信号区”，飞机应该沿此下滑道下 滑。当飞机偏离 （高于或底于 ）下滑道时，飞机上的接收机收到两个低频信号不同的调制系 数，并在指示器上给出相应的指示，飞行员根据下滑指示，操纵飞机来调整下滑角。 指点信标分内、中、外三个信标台，均架设在跑道中心线的延长线上。内指点信标台在离跑 道端头75450 m的范围内架设，中指点信标台架设位置离跑道端头1 050 m左右，外指 点信标台则在离跑道端6 50011 100m之间架设，最佳位置为7200 m处。所有指点信标台均向上辐射一个锥形波束，发射功率为12 W。由于发射功率小，只有当飞 机在信标台上空一定的范围内飞行时，机上的接收机才能接收到信号。三个信标台的发射频 率均为75 MHz,但不同信标台发射的载波受到不同频率的信号调幅，这样接收机收到信号 后就可以分辨出是哪个信标台发出的，并通过指示和音响信号告知飞行员，使他知道飞机离 跑道端头的距离还有多远。2 微波着陆系统微波着陆系统是一种为飞机在进近 （进场 ）和着陆阶段提供位置信息的微波引导系统。与仪 表着陆系统对应，微波着陆系统在地面设置了方位台、反方位台和仰角台。这些导航台都发 射同一频率的信号，频率在C波段的5 031. 05 090. 7MHz范围内，共有200个频道， 可选范围远大于仪表着陆系统。为了区分同一频率上发射的不同信息，微波着陆系统采用时 分多路体制，即每个导航台在规定的不同时间发射信号。为保证飞机拉平阶段的飞行和使飞 机实现软着陆，微波着陆系统还设置了拉平台，提供飞机在跑道上空的高度信息。微波着陆系统还可装备数据分析系统，实现地面和空中的数据传输，传送当地气象条件、跑 道长度等信息。方位台及其天线安装在跑道端头外的中心线延长线上，沿跑道中心线向飞机进近的扇区内发 射左右扫描的窄波束。为飞机提供航向引导。仰角台及其天线装在跑道侧面飞机接地点附近， 在进近扇区内发射上下扫描的窄波束，为飞机提供下滑引导。飞机上的电子设备从接收信号中分解并计算出飞机的方位角和仰角信息以及其他数据，实现 对飞机的复杂气象着陆引导。国际民航组织曾经推荐用微波着陆系统取代仪表着陆系统，但由于微波着陆系统的设备价格 较高而没能实现。目前已有一种名为“差分全球定位系统”的自动着陆设备，将和微波着陆 系统形成竞争。6 . 1. 3 空中交通管理 空中交通管理主要是针对民用航空器的空中交通管制和空中交通服务，其目的是为所有用户 提供空域利用上的最大灵活性，组织不同用户之间分享空域，在最小限制和不危及安全的条 件下，尽可能使用户自己选择飞行剖面，从而实现最有效地利用空域和组织空中交通活动。 空中交通管理任务包括空域管理、空中交通流量管理和空中交通管制。空域管理指的是根据 空域内大多数用户的合理要求最有效地开发空域资源，保证总的交通在任何给定区域都能和 空中交通管制系统的容量相适应而进行的计划和组织工作。这些工作包括合理划分空域，明 确危险区、管制区和禁航区的区域限制，提出保留区域和特定区域的时分制使用方法，建立 和调整空中交通服务航路网及其运行要求，协调各类用户在利用空域资源时可能发生的矛盾 等。空中交通流量管理是在空中交通超出或可能超出空中交通管制系统可利用的容量时，为保持 到达或通过该空域的空中交通为最佳容量所进行的管理工作。空中交通管制是利用各种技术手段对飞行活动进行监视和控制，保证安全而有序的飞行。空 中交通管制的主要任务包括：监督飞机严格按照批准的计划飞行，禁止未经批准的飞机擅自 飞行，维护飞行秩序；禁止未经批准的飞