浅谈西安咸阳国际机场DME设备限用问题的解决方案

【摘要】西安咸阳国际机场05L跑道THALES DME设备于2011年11月安装开放。在2012年9月初进行定期飞行校验时，发现DME的信号局部覆盖不足。经校飞机组多次验证，设备信号在部分区域仍未通过飞行校验标准，被规定限制使用。基于上述背景，笔者结合咸阳市无线电委员会多次进行的周边场地勘测结果开展专题研究探讨，初步拟定出问题解决方法。并在东方航空公司、飞行校验中心、管制中心和导航技术人员的联合测试下，最终实施并解决了DME设备限用问题，为安全运行提供了更加优质的保障服务，也为其它机场解决类似问题提供了经验和参考。

【关键词】飞行程序变更；测距机（DME）；信号覆盖；限制使用；飞行校验

1.引言

作为无线电导航设备中较为重要的一种，测距机（DME）是在第二次世界大战期间发展起来的有源脉冲式近程测距导航系统，从1959年起，它已成为国际民航组织批准的标准测距系统，获得广泛的应用。尽管测距机已经在民用航空运用了较长的时间，但是其在导航中所起的作用并没有减弱；相反，随着区域导航、PBN导航技术的不断发展，DME—DME定位可以获得更高的精度，因此DME的作用显得越来越重要。

2.飞行程序变更后产生限制使用区域的原因

西安咸阳国际机场05L跑道的 DME设备安装于2011年11月，同期通过了飞行校验并顺利投产。2012年5月咸阳机场二期工程完成后，由单跑道运行程序升级为为双跑道运行程序。但在2012年9月初双跑道运行后的设备定期飞行校验过程中，发现DME设备的信号在13.5至16.5海里处信号强度过低，经反复调整设备参数仍无法达到飞行校验标准要求，05L DME被限制使用。

3.对信号盲区产生原因的理论分析

在校飞后进行原因分析时，通过查看设备历史资料，发现该DME设备是单跑道运行时安装的，在双跑道运行后才出了限用问题。比对双跑道的管制进近程序，该DME设备由单跑道运行时的11海里更改为双跑道运行的17.7海里。THALES FSD-45 DME设备参数的信号覆盖项，当飞机在20000米以上高空时，测距不少于400公里。管制进近程序短短6.7海里的变更，怎么会影响几百公里辐射范围的设备信号覆盖呢？本文将其原因归结如下：

①05L#下滑DME进近方向有干扰存在；

②飞机姿态，飞机在13.5至16.5海里不是平飞；

③DME天线发射的信号在13.5至16.5海里有盲区；

④ 地形因素。

4.测试方案、结果及推论

4.1 实验课目及结果

为查明原因，根据校飞程序讨论并协调校验中心制订了校飞方案逐次进行了以下实验，如更换频率，现象不变；（证实没有接近频段的无线电干扰）；调整功率，超限缺口改变，但是无法完全消除；（证实功率对辐射距离产生的印象不大）等。由于以上实验结果并未找出明显问题点，经讨论在之后的12月10日仪表着陆系统校飞过程中继续了两次校飞试验。首先判断在05L#进近方向13.5到16.5海里之间可能存在无线电干扰。随后导航技术人员协调西北空管局监控中心和咸阳市无线电委员会工作人员多次在现场及周边测试排查了无线电干扰和超高建筑遮挡干扰导致信号强度过低的可能。

4.2 场地因素情况排查

4.2.1 无线电导航台站电磁环境要求

根据测距机场地规范（GB6364-86航空无线电导航台站电磁环境要求；MH/T4006.3-1998航空无线电导航设备第3部分测距仪技术要求；MH/T4003-1996航空无线电导航台和空中交通管制雷达站设置场地规范；）对DME设备的场地要求，应符合以下3个条件，如以天线为中心，半径100m 以内不应有建筑物（机房除外）；半径100m-300m之间金属结构；半径50m以内不应有树木；半径100m以内不应有金属栅栏和拉线及流量大的铁路、公路等。

4.2.2 场地影响理论分析

①在DME设备天线安装理论中，由于天线的固有特征，垂直辐射模式的主瓣会有一个倾斜，倾斜角度相对于地平线上升3至5o。主天线的波瓣的垂直宽度通常是约8o，其在水平线上的幅度比在水平线上3到5o辐射的最大值小2到3dB。因此，该天线系统受场地影响较小。

②在超短波、微波波段，电波在传播过程中遇到障碍物会对电波产生反射，缓坡可能造成多径传播现象，使到达飞机接收天线的信号存在多种反射波。多径传输能够使得信号场强的空间分布变得相当复杂，其对地方信号场的强弱也有很大影响。上述两种分析与这段处于跑道延长线上的20.5米左右高度的缓坡场地环境有关。

5.制定解决方案

DME系统工作在L波段的962至1213MHz，发射的信号属于超短波，频率很高，波长很短，它的地表面波衰减很快，因此主要是由空间波进行传播。空间波是在空间范围内沿直线方向传播的波，根据视距计算公式r0=4.12（）（km），在同等发射功率的情况下，电磁波的传播距离与发射天线的高度和接收天线的高度有关。当进近程序中飞机的接收天线高度（1500米左右）基本确定的情况下，如果适当增加发射天线的架设高度就可以增加信号的接收距离。

5.1 方案的验证

在2013年5月下旬的仪表着陆系统定期校验前，导航室工作人员提前做出升高天线的实验计划，协调东方航空公司使用升降车升高05L#DME天线，同时由校验飞机在限用区域接收信号进行检测，最终试验结果如下：

①升高05L#DME天线到 14.2米时，信号可满足要求；

②升高05L#DME天线到12米时，信号满足要求；

③升高05L#DME天线到10米时，信号强度较低，不能满足要求。

5.2 方案的确定与实施

比对试验结果，当天线架高到12米以上时，该现象消失。理论通过，技术可行，导航室立即着手进行天线杆的改造。技术人员决定重新制作天线基座，将05L DME设备发射天线升高至13.5米。5月30日晚，导航室人员精心组织，合理分工，进行了天线的升高架设工作，及时将天线安装固定到位。

6.结束语

5月31日凌晨，当贝克对讲机中传出校飞机组校验员“DME参数合格”的声音，DME限用问题被彻底解决了。从2012年9月初到2013年5月下旬的9个月时间里，通过技术人员不懈的研究与努力，终于解决了DME设备在信号覆盖上的疑难问题。为航空安全保障提供了更加优质的服务，也为全国其它机场解决相关设备的类似问题提供了经验和参考。

参考文献

[1]《航空无线电导航台站电磁环境要求》.本标准由国务院、中央军委无线电管理部门提出，空军司令部组织起草，主要起草人郭恒谋、阎荣泽.

[2]王建.天线原理.

[3]高峻.测距机.甘肃空管分局.

[4]刘彦弘.THALES FSD-45 DME设备.西北空管局.

[5]校验飞行程序.中国民用航空飞行校验中心.