Что такое mls в авиации
Микроволновая система посадки (MLS)
Микроволновая система посадки, МСП (англ. мicrowave landing system, MLS; наименова- ние в России — радиомаячная система инструментального захода летательных аппаратов на посадку сантиметрового диапазона волн, сокращённо – система посадки сантиметрового диапазона, или МЛС) — в авиации — радионавигационная система захода на посадку, использующая сантиметровые волны. Более современный вариант КГС, чем ILS.
При работе систем ILS используются радиоволны метрового диапазона, которые подвержены сильному влиянию интерференции от препятствий и неровностей рельефа. Также такие системы имеют недостаточно высокую точность, особенно, по новейшим требованиям.
Системы MLS разрабатываются с 1970-х годов. В них используются радиоволны с частотой 1 и 5 ГГц. Также как и в системах ILS, на ВПП устанавливается два радиомаяка MLS. Один из них отвечает за определение самолетом азимута, другой — за определение угла места. В отличие от ILS, сигналы MLS имеют узкую диаграмму направленности и сканируют своим лучом широкий сектор с известной скоростью.
| Рис.9. |
В отличие от ILS, в микроволновой системе доступно несколько каналов, за счет чего несколько маяков MLS не мешают работе друг друга.
В радиосигналах MLS также могут передаваться дополнительные данные.
1) Передавать на ВС информацию об их угловых отклонениях от курса посадки в горизон- тальной и вертикальной плоскостях.
2) Измерять дальность между ВС и фиксированной точкой земной поверхности.
3) Передавать на ВС дополнительную информацию (о размещении наземного оборудова- ния, состояния ВПП, метеоинформацию и т.п.), информация поступает на дисплей пилота.
4) Система должна обеспечивать успешный заход на посадку при минимумах I,II,III категорий.
5) Система должна обеспечивать по выбору пилота множество трасс захода и глиссад в обширном районе вокруг аэропорта, ограниченном лишь зоной действия системы. Это свойство МLS позволяет повысить пропускную способность аэродрома, дает значительную экономию авиационного топлива и открывает возможность обхода густонаселенных жилых районов при заходе на посадку с целью снижения уровня шумов над ними.
Микроволновая система посадки представляет собой комплекс бортового и наземного оборудования.
В бортовое оборудование входят:
Ø угломерные приемоизмерительные блоки;
Ø дальномерный приемопередающий блок;
Ø пульт управления.
На земле устанавливаются:
Ø азимутальные станции (КРМ-I, КРМ-2);
Ø угломестные станции (ГРМ-I, ГРМ-2);
Азимутальная станция №I (КРМ-I) обеспечивает управление ВС по курсу и передает на борт ВС информацию, связанную с условиями работы системы.
Станция имеет диаграмму направленности в форме веерного луча, шириной 2° в горизонтальной плоскости, а для обеспечения более большой точности 1°. Ширина в вертикальной плоскости несколько десятков градусов.
Дальность действия станции составляет 37км. Диапазон сканирования луча по азимуту регулируемый и может быть установлен в пределах ±10…±60° относительно оси ВПП.
Азимутальная станция №2 (КРМ-2) обеспечивает управление взлетающим ВС и ВС уходящим на второй круг при неудачном заходе на посадку.
Эта станция аналогична станции основного направления посадки и их функции могут меняться при изменении направления посадки.
Угломестная станция №I (ГРМ-I) имеет диаграмму направленности в форме веерного луча шириной 1,5°, в вертикальной плоскости. Зона действия станции в пределах зоны видимости азимутальной станции №I в вертикальной плоскости. Угол глиссады снижения может быть выбран пилотом по его желанию в пределах от 0,9 до 15°.
Угломестная станция №2, станция выравнивания, служит для определения момента выравнивания ВС и управления ВС до момента приземления.
Для измерения дальности в системе устанавливается высокочастотный дальномер типа ДМЕ/Р, дальность действия которого составляет 40км.
Точность измерения дальности составляет:
Ø от 0 до 13 км: ± 30м;
Ø от 13 до 15 км: ± 85м;
Ø от 15 до 40 км: ± 250м.
В этих диапазонах обеспечивается информирование 200 частотных каналов.
Мощность излучения радиомаяков ≈ 20 Вт.
> посадка с использованием соответствующего оборудования
Рис.10. Зона действия маяка MLS: а) в горизонтальной плоскости; б) в вертикальной плоскости; 1 – заход на посадку; 2 – пробега и ухода на второй круг; 3 – ухода на второй круг.
| Рис.9. Пример размещения радиомаяков системы MLS |
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Хотя изначально MLS представляла интерес в Европе, где были проблемы с доступностью GPS, широкомасштабной установки так и не произошло. Дальнейшее развертывание системы маловероятно. Напротив, несколько европейских аэропортов внедрили подходы LPV на основе спутниковой системы EGNOS (WAAS-совместимой).
СОДЕРЖАНИЕ
Принцип
MLS использует передатчики с частотой 5 ГГц в месте посадки, которые используют массивы с пассивным электронным сканированием для передачи сканирующих лучей в сторону приближающегося самолета. Самолет, попадающий в сканируемый объем, использует специальный приемник, который вычисляет его положение, измеряя время прибытия лучей.
История
В Австралии в 1972 году начались проектные работы по версии MLS. Большая часть этой работы была выполнена совместно Федеральным департаментом гражданской авиации (DCA) и Радиофизическим отделом Организации научных и промышленных исследований Содружества ( CSIRO ). Проект назывался Interscan, одна из нескольких микроволновых систем посадки, рассматриваемых на международном уровне. Interscan был выбран FAA в 1975 году и ICAO в 1978 году в качестве формата, который будет принят. Инженерная версия системы под названием MITAN была разработана промышленностью ( Amalgamated Wireless Australasia Limited и Hawker de Havilland ) по контракту с преемником DCA, Министерством транспорта, и успешно продемонстрирована в аэропорту Мельбурна (Тулламарин) в конце 1970-х годов. Белые антенные тарелки можно было увидеть на Тулламарине до 2003 года, когда они были демонтированы.
За этим первоначальным исследованием последовало создание Interscan International limited в Сиднее, Австралия, в 1979 году, которая производила системы MLS, которые впоследствии были развернуты в США, ЕС, Тайване, Китае и Австралии. Управление гражданской авиации (Соединенное Королевство) разработало версию MLS, которая устанавливается в аэропорту Хитроу и других аэропортах из-за более частого приближения к приборам при погодных условиях категории II / III.
Еще одним преимуществом было то, что сигналы MLS покрывали очень широкую веерообразную область за пределами взлетно-посадочной полосы, позволяя диспетчерам направлять приближающийся самолет с разных направлений или направлять самолет по сегментированному подходу. Для сравнения, ILS может направлять самолет только по одной прямой линии, требуя, чтобы диспетчеры распределяли самолеты по этой линии. MLS позволяла самолетам приближаться с любого направления, в котором они уже летели, в отличие от полета на парковочную орбиту до «захвата» сигнала ILS. Это было особенно ценно в крупных аэропортах, поскольку позволяло разделять самолеты по горизонтали гораздо ближе к аэропорту. Точно так же на высоте веерообразное покрытие позволяет изменять скорость снижения, что делает MLS полезным для самолетов с более крутыми углами захода на посадку, таких как вертолеты, истребители и космические шаттлы.
В отличие от ILS, которому для передачи различных сигналов требовалось множество частот, MLS использовала одну частоту, передавая информацию об азимуте и высоте одну за другой. Это уменьшило вероятность конфликтов частот, как и тот факт, что используемые частоты находились далеко от FM- радиовещания, что еще одна проблема с ILS. MLS также предлагает две сотни отдельных каналов, что позволяет легко предотвратить конфликты между аэропортами в одном районе.
Наконец, точность была значительно улучшена по сравнению с ILS. Например, стандартное оборудование DME, используемое с ILS, обеспечивает точность дальности всего ± 1200 футов. MLS улучшил это до ± 100 футов в том, что они назвали DME / P (для точности), и предложили аналогичные улучшения по азимуту и высоте. Это позволяло MLS вести очень точные заходы на посадку по CAT III, тогда как для этого обычно требовался дорогой наземный высокоточный радар.
Подобно другим системам точной посадки, боковое и вертикальное наведение может отображаться на обычных индикаторах отклонения от курса или включаться в многоцелевые дисплеи кабины. Информация о дальности также может отображаться с помощью обычных индикаторов DME, а также включена в многоцелевые дисплеи.
Первоначально предполагалось, что ILS останется в эксплуатации до 2010 года, а затем будет заменена MLS. Система была установлена экспериментально только в 1980-х годах, когда FAA начало отдавать предпочтение GPS. Даже в наихудших случаях GPS предлагал точность не менее 300 футов, что не так хорошо, как MLS, но намного лучше, чем ILS. GPS также работал «везде», а не только за пределами взлетно-посадочной полосы. Это означало, что один навигационный прибор мог заменить как системы навигации ближнего, так и дальнего действия, обеспечивать лучшую точность, чем любой другой, и не требовал наземного оборудования.
Космический шаттл
Установки MSBLS, используемые НАСА, каждые два года сертифицируются на точность. С 2004 года Федеральное управление гражданской авиации США работало с НАСА над выполнением этой проверки. Раньше использовались только самолеты и оборудование НАСА. Испытания MSBLS Космического центра Кеннеди в 2004 году показали точность 5 сантиметров.
Заход на посадку шаттла начинался с наклона глиссады 19 градусов, что более чем в шесть раз круче, чем типичный 3-градусный уклон коммерческих реактивных авиалайнеров.
Операционные функции
Система может быть разделена на пять функций: азимут захода на посадку, задний азимут, превышение захода на посадку, дальность и передача данных.
Микроволновая система посадки MLS
Определение и описание
Микроволновая система посадки MLS — это прецизионная система радионавигации для посадки самолета в любую погоду. Устанавливается в крупных аэропортах, чтобы помочь самолетам при посадке, в том числе при “слепой посадке”.
MLS позволяет приближающемуся самолету определять, когда он выровнен с воздушно-посадочной полосой и находится на правильной глиссаде для безопасной посадки.
MLS предназначался для замены или дополнения систем посадки по приборам ILS.
В сравнении с ILS, микроволновая система посадки имеет ряд эксплуатационных преимуществ, включая более широкий выбор каналов, позволяющих избежать помех, отличную производительность в любую погоду, горизонтальные углы захвата, позволяющие заходить на посадку из более широких областей воздушного пространства вокруг аэропорта.
Хотя некоторые системы MLS начали функционировать в 1990-х годах, яркое развитие, обещанное некоторыми авиационными агентствами, так и не стало реальностью.
Первой причиной стала экономическая.
Технически превосходящая ILS, микроволновая система посадки не предлагала действительно большие возможности для того, чтобы добавить приемники MLS в бортовое оборудование; когда потенциально превосходящая третья система на основе GPS, в частности WAAS, позволяла решать те же задачи, но без дополнительного оборудования в аэропорту.
GPS и WAAS значительно снижают затраты аэропортов для выполнения точных посадок, что особенно важно для небольших аэропортов. По этим причинам большинство существующих систем MLS в Северной Америке были отключены.
Изначально MLS представлял интерес для Европы, где доступность систем GPS была проблемой, однако широко распространенная установка так и не произошла. Поэтому дальнейшее развитие системы маловероятно.
НАСА эксплуатировало аналогичную систему под названием “Микроволновая сканирующая система посадки” для посадки космического шаттла.
История
Американская версия MLS — совместная разработка Федеральной авиационной администрации США FAA, НАСА и Министерства обороны США, была разработана для обеспечения навигационного руководства для точного выравнивания и снижения самолета при заходе на посадку на взлетно-посадочную полосу. MLS обеспечивает корректные азимут, высоту и расстояние, а также «обратный азимут» для навигации отмененной посадки или пропущенного захода на посадку. Каналы MLS также использовались для связи на небольшом расстоянии с диспетчерами аэропорта, что позволило передавать междугородные частоты другим воздушным судам.
В Австралии проектные работы по созданию MLS начались в 1972 году. Большая часть этой работы была выполнена совместно Федеральным департаментом гражданской авиации и Отделом радиофизики Организации научных и промышленных исследований Содружества CSIRO.
Проект получил название Interscan и был принят FAA в 1975 году и ICAO в 1978 году.
В 1979 году первоначальный проект Австралии вырос в глобальный — Interscan International Limited. Позднее данные разработки внедрили в США, ЕС, Тайване, Китае и Австралии.
На тот момент, по сравнению с существующей системой ILS, MLS имела значительные преимущества. Антенны были меньшего размера, а также сигналы были более высокочастотными. Системы MLS не нужно было размещать в определенном месте в аэропорту, и они могли подавать свои сигналы в электронном виде. Это облегчило размещение по сравнению с физически большими системами ILS, которые должны были быть размещены на концах воздушно-посадочной полосы и вдоль траектории захода на посадку.
В отличие от ILS, которой для передачи различных сигналов требовалось множество частот, MLS требуется одна частота для передачи информации об азимуте и высоте один за другим. Это уменьшило вероятность возникновения частотных конфликтов.
Наконец, точность передачи данных была значительно улучшена по сравнению с ILS. Например, стандартное оборудование DME, используемое в союзе с ILS, обеспечивало точность измерения дальности на ± 1200 футов.
Разработчики MLS улучшили этот показатель до ± 100 футов и предложили аналогичные улучшения по азимуту и высоте.
Внедрение MLS позволило ввести чрезвычайно точные заходы на посадку, тогда как ранее для требовался дорогой наземный радар.
Первоначально предполагалось, что ILS будет работать до 2010 года, а затем будет заменен MLS. Впервые система была установлена экспериментально в 80-х, когда FAA стали рассматривать GPS, как идеальную навигационную систему.
Даже в самых плохих условиях GPS обеспечивает точность не менее 300 футов. Ниже, чем MLS, но намного выше, чем ILS.
GPS — как один прибор мог заменить навигационные системы ближнего и дальнего радиуса действия и обеспечивал наиболее высокую точность, в сравнении с другими системами.
Операционные функции
Систему MLS можно разделить на пять функций: азимут приближения, обратный азимут, высота приближения, дальность и передача данных.
Руководство по азимуту
Азимутальная станция передает MLS данные по одному из 200 каналов в диапазоне частот от 5031 до 5090,7 МГц и обычно находится на расстоянии около 300 м от воздушно-посадочной полосы.
Азимутальный охват имеет расширенные возможности: в боковом направлении на 40 градусов по обе стороны от осевой линии воздушно-посадочной полосы в стандартной конфигурации.
Руководство по высоте
Высотная станция передает сигналы на той же частоте, что и азимутальные станции.
Охват угла возвышения охватывает тоже воздушное пространство, что и азимут. В возвышении, захватывает угол до +15 градусов; а в боковом направлении до 37 км.
Руководство по дальности
Дальномерное измерительное оборудование MLS (DME/P) функционирует так же, как навигационное DME, но есть некоторые технические различия. Приемоответчик работает в полосе частот от 962 до 1105 МГц и отвечает на запрос воздушного судна. Точность MLS DME/P улучшена, чтобы соответствовать точности, обеспечиваемой станциями азимута и высоты.
DME/N или DME/P является неотъемлемой частью MLS и устанавливается на всех объектах MLS.
Системы передачи данных могут включать в себя как основные, так и вспомогательные данные. Все средства MLS передают основные данные. При необходимости могут быть переданы вспомогательные данные. Данные MLS передаются по всем секторам покрытия по азимуту и обратному азимуту, если это предусмотрено.
Основные данные включают в себя: идентификацию станции, точное местоположение азимута, отметки и станции DME/P (для функций обработки приемника MLS), уровень производительности наземного оборудования; и статус DME/P канала.
Содержание вспомогательных данных: трехмерные местоположения оборудования MLS, координаты путевой точки, условия воздушно-посадочной полосы и данные о погоде: ветер, вихревой след, сдвиг ветра и т.д.
Идентификация MLS — это четырехбуквенное обозначение, начинающееся с буквы M. Оно передается в международном формате азбуки Морзе не менее шести раз в минуту наземным оборудованием захода на посадку по азимуту (и обратному азимуту).
Работа MLS сегодня
В Соединенных Штатах, FAA приостановил программу использования MLS в 1994 году в пользу GPS (WAAS).
В Европе многие страны, особенно те, которые известны условиями плохой видимости, должны были принять систему MLS в качестве замены ILS. Однако в действительности единственная крупная установка была сделана в лондонском аэропорту Хитроу, но выведена из эксплуатации 31 мая 2017 года. Другие крупные аэропорты, где планировалось установить MLS, начали использовать системы GBAS.
Дальнейшая установка MLS или дальнейшая эксплуатация существующих систем вызывают сомнения, так как больший интерес у эксплуатантов вызывают системы GPS и GBAS.
Что такое mls в авиации
В зависимости от комплектации, MLS может использоваться в условиях погодного минимума I, II, III категории ICAO.
Бортовое радиотехническое оборудование посадки MLS должно обеспечивать при работе с наземными маяками:
В соответствии с решаемыми задачами, в MLS выделяют независимые, друг от друга, угломерную (УПС) и дальномерную (ДПС) подсистемы.
В комплектацию MLS входят:
В расширенной комплектации к указанному оборудованию добавляются:
Информация об угловом положении ВС формируется с помощью наземного оборудования и выделяется на борту ВС одной и той же аппаратурой при реализации любой из функций УПС.
Наземное оборудование УПС имеет антенную систему типа ФАР (фазированная антенная решетка), формирующую луч с ДН шириной 1 … 4º. Этот луч сканирует в пределах углового сектора, соответствующего сектору пропорционального наведения, с постоянной скоростью. В азимутальном радиомаяке «туда» в сторону увеличения угла и «обратно» в сторону уменьшения угла. Нулевое положение совпадает с осью ВПП. В угломестном маяке луч сканирует «вверх» в направлении увеличения угла и «вниз» в сторону уменьшения угла. Нулевое значение угла места совпадает с горизонтальной плоскостью, проходящей через фазовый центр антенны радиомаяка. Во время движения луча «туда и «обратно», «вверх» и «вниз» антенна излучает немодулированный сигнал. Переходу от движения луча в прямом направления в обратном направлении к движению в обратном направлении соответствует прекращению излучения (пауза). Рассмотренный цикл периодически повторяется с частотой повторения данной функции.
При прохождении луча антенны радиомаяка через точку, где расположена приемная антенна, на выходе последней формируется импульсный сигнал, форма огибающей и длительность которого определяются формой и шириной диаграммы направленности антенны радиомаяка и скоростью движения луча.
Бортовое оборудование решает задачи выделения сигнала, принимаемого во время прохождения луча антенны через место, где находится ВС; измерения временного интервала между двумя последовательно принимаемыми сигналами при движении луча в прямом и обратном направлении; определения углового положения ВС в горизонтальной или вертикальной плоскости и нахождения отклонения ВС от задаваемой на борту ВС линии курса и глиссады.
Особенности точной дальномерной системы (ДПС) MLS.
Дальномерная система, используемая в MLS в отличие от обычной ДМЕ имеет повышенную точность. Повышение точности радиодальномера DME/P достигается уменьшением влияния следующих дестабилизирующих факторов: шумов приемника; дискретности отсчета дальности, нестабильности частоты счетных импульсов, фиксации временного положения ответных импульсов и фиксированной временной задержки сигнала; искажений переднего фронта принимаемых импульсов; влияния принимаемых сигналов опознавания ДРМ.
Что такое mls в авиации
Я изучил, что основными тремя системами для выполнения точных заходов на посадку (PA) являются: ILS (Инструментальная система посадки), PAR (РЛС точного захода на посадку) и MLS (Микроволновая система посадки).
Однако в большинстве аэропортов система ILS используется в качестве основного вспомогательного средства PA; в то время как другие часто разрабатываются, но не полностью реализованы или не используются.
Вопросы:
В чем причина того, что ILS является самой популярной системой PA?
Каковы преимущества и недостатки других систем, если их не уделяют должного внимания?
Как они сравнивают характеристики захода на посадку?
По крайней мере, в США ILS популярен, потому что он популярен. Это относительно дешево в установке и эксплуатации, приемники используют те же технологии, что и VOR, и он уже везде установлен. Импульс (и стоимость замены) во многом связан с неудачей и успехом навигационных систем.
MLS требует нового оборудования на земле и в самолетах. FAA попыталось развернуть его в США в 80-х годах с целью заменить ILS к 2010 году, но безуспешно. Оборудование было дорогостоящим для самолетов и наземных средств, и стоимость разработки процедур захода на посадку была высокой, так как каждый заход на посадку требует индивидуального программирования антенн (ILS достаточно стандартизирована). Скорость внедрения была низкой, а преимущества (лучшее руководство по зоне прибытия, в некоторых случаях лучшая точность) были дублированы гораздо более дешевым GPS.
Прецизионная GPS (подходы LPV или LNAV / VNAV) появилась только с развитием космической системы дополнения (SBAS), также известной как глобальная система дополнения (WAAS). Расширенный GPS имеет более высокую точность по вертикали и позволяет использовать единую навигационную систему для навигации по маршруту, терминала и точного захода на посадку, что дает огромную экономию средств. Относительно новая наземная система дополнения (GBAS, первоначально называвшаяся LAAS) добавляет возможности высокоточного захода на посадку, приближая заходы на посадку по GPS к ILS и MLS.
PAR существует, но вы можете неправильно понять, что это такое: диспетчер смотрит в прицел радара и выдает инструкции пилотам. Это вызывает стресс у пилотов и диспетчеров и требует очень много времени. Вне военных объектов вам будет сложно найти место для практики PAR в наши дни, по крайней мере, по моему опыту.
В порядке возрастания точности:
В порядке убывания (ориентировочной) общей стоимости: