Илс что это авиации

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

ILS Instrument Landing System Инструментальная система посадки

Определение

Инструментальная система посадки (ILS) — это система, которая посылает радиоволны от конца взлетно-посадочной полосы к самолетам, чтобы направить их на взлетно-посадочную полосу.

Международный союз электросвязи определяет ее как услугу, предоставляемую станцией следующим образом:

«Радионавигационная система, обеспечивающая самолету горизонтальное и вертикальное наведение непосредственно перед и во время посадки и в определенных фиксированных точках указывающая расстояние до опорной точки посадки».

— Статья 1.104 регламента радиосвязи Международного союза радиосвязи.

Принцип работы

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

Локализатор позволит самолету развернуться и выровнять самолет по взлетно-посадочной полосе. После этого пилоты активируют фазу захода на посадку (АPP).

Пилот управляет самолетом таким образом, что индикатор наклона глиссады остается по центру на дисплее, чтобы гарантировать, что самолет следует по глиссаде приблизительно на 3° выше горизонтали (уровня земли), чтобы оставаться над препятствиями и оказаться на взлетно-посадочной полосе в соответствующей точке приземления (т. е. он обеспечивает вертикальное наведение).

Из-за сложности локализатора ILS и систем глиссадного уклона существуют некоторые ограничения. Локализаторы чувствительны к помехам в зоне передачи сигнала, таким как большие здания или ангары. Системы глиссадного уклона также ограничены рельефом перед своими антеннами. Если местность наклонная или неровная, отражения могут создать неровную траекторию, вызывая нежелательные отклонения курса. Кроме того, поскольку сигналы ILS поступают в одном направлении, глиссадный уклон поддерживает только прямые подходы с постоянным углом спуска. Также установка ILS может быть дорогостоящей из-за критериев размещения и сложности антенной системы.

Критические зоны ILS и чувствительные зоны ILS установлены для того чтобы избежать опасных отражений которые повлияли бы на излучаемый сигнал. Расположение этих критических зон может препятствовать использованию самолетами определенных рулежных дорожек, что приводит к задержкам взлета, увеличению времени удержания и увеличению расстояния между самолетами.

Система наведения по приборам (IGS) (LDA в США) – модифицированная ILS для обеспечения не прямолинейного подхода; наиболее известным примером был подход к взлетно-посадочной полосе 13 в аэропорту Кай Так, Гонконг.

В дополнение к ранее упомянутым навигационным сигналам, локализатор обеспечивает идентификацию объекта ILS путем периодической передачи сигнала идентификации кода Морзе частотой 1020 Гц. Например, ILS для взлетно-посадочной полосы 4R в Международном аэропорту Джона Ф. Кеннеди передает IJFK, чтобы идентифицировать себя, в то время как взлетно-посадочная полоса 4L известна как IHIQ. Это позволяет пользователям знать, что объект работает нормально и что они настроены на правильный ILS. Станция наклона глиссады не передает никакой сигнал идентификации, поэтому оборудование ILS полагается на локализатор для идентификации.

Важно, чтобы пилот быстро обнаружил любой отказ ILS обеспечить безопасное наведение. Для достижения этой цели мониторы постоянно оценивают жизненно важные характеристики передач. Если обнаруживается какое-либо значительное отклонение от строгих пределов, то либо ILS автоматически отключается, либо навигационные и идентификационные компоненты снимаются с носителя. Любое из этих действий активирует индикатор (‘failure flag’) на приборах самолета, использующего ILS.

Обратный курс локализатора

Современные локализаторы антенн имеют высокую направленность. Однако использование более старых, менее направленных антенн позволяет взлетно-посадочной полосе использовать другой подход, называемый обратным курсом локализатора. Это позволяет самолету приземлиться, используя сигнал, передаваемый с обратной стороны блока локализаторов. Высоконаправленные антенны не дают достаточного сигнала для поддержания обратного курса.

На некоторых установках предусмотрены маркерные маяки, работающие на частоте 75 МГц. Когда идёт передача от маркерного маяка пилот видит индикатор на приборной панели и слышит сигнал. Расстояние от взлетно-посадочной полосы, на котором должна быть получена эта индикация, публикуется в документации для этого захода на посадку вместе с высотой, на которой должен находиться самолет, если он правильно установлен на ILC. Это обеспечивает проверку на правильность функции угла глиссады. В современных установках ILS дополнительно устанавливается всенаправленный дальномерный радиомаяк (DME). DME непрерывно отображает расстояние самолета до взлетно-посадочной полосы.

Некоторые установки включают в себя световые системы средней или высокой интенсивности (сокращенно ALS). ALS помогает пилоту перейти от приборного к визуальному полету и визуально выровнять самолет с осевой линией взлетно-посадочной полосы. Наблюдение за системой освещения захода на посадку на высоте принятия решения позволяет пилоту продолжать снижение к взлетно-посадочной полосе, даже если взлетно-посадочная полоса или огни взлетно-посадочной полосы не видны, так как ALS считается конечной средой взлетно-посадочной полосы. Во многих аэропортах без башен пилот управляет системой освещения; например, пилот может нажать кнопку микрофона 7 раз, чтобы включить свет на высокой интенсивности, 5 раз на средней интенсивности или 3 раза для низкой интенсивности.

Использование

В контролируемом аэропорту управление воздушным движением направляет самолет на курс локализатора через определенные сигналы, следя за тем, чтобы самолеты не подходили слишком близко друг к другу, но и избегая задержки, насколько это возможно. Несколько самолетов могут находиться на ILS одновременно, в нескольких милях друг от друга. Считается, что самолет, который повернул на входящий курс и находится в пределах двух с половиной градусов от курса локализатора, устанавливается на подход. Как правило, самолет устанавливается не менее чем за 2 морские мили (3,7 км) до окончательного захода на посадку (глиссадный перехват на заданной высоте).

Отклонение самолета от оптимальной траектории указывается летному экипажу с помощью шкалы индикации.

Выходные данные от приемника ILS поступают в систему отображения и могут поступать в компьютер управления полетом. Процедура посадки самолета может быть объединенной, когда автопилот или компьютер управления полетами непосредственно управляет самолетом, а летный экипаж контролирует происходящее, либо разъединена, когда летный экипаж управляет самолетом вручную, чтобы держать локализатор и индикаторы глиссады выравненным по центру.

История

Испытания системы ILS начались в 1929 году в США. Полностью действующая базовая система заработала в 1932 году в центральном аэропорту Берлин-Темпельхоф (Германия) под названием LFF или «луч Лоренца» в честь ее изобретателя, компании C. Lorenz AG. Управление гражданской авиации (CAA) санкционировало установку системы в 1941 году в шести местах. Первая посадка пассажирского авиалайнер, использующего ILS, была запланирована в США на 26 января 1938 года, когда Boeing 247d компании Pennsylvania Central Airlines вылетел из Вашингтона в Питсбург, штат Пенсильвания, и приземлился в снежную бурю, используя только систему посадки по приборам. Первая полностью автоматическая посадка с использованием ILS произошла в марте 1964 года в аэропорту Бедфорд в Великобритании.

Альтернативы

Микроволновая системы посадки (MLS) допускается для криволинейных подходов. Выпущена в 1970 на смену ILS, но не используется, из-за появившиеся в те же годы системы посадки на основе спутниковых навигационных систем, не требующие установки аэродромного оборудования, практически полностью вытеснили MLS на территории США.

Транспондерная система посадки (TLS) может использоваться там, где обычный ILS не может работать или не является экономически эффективным.

Производительность локализатора с вертикальным наведением (LPV) основана на системе увеличения широкой площади (WAAS), LPV имеет аналогичные минимумы для ILS для соответствующим образом оборудованных самолетов.

Наземная система усиления (GBAS) — это критически важная для безопасности система, которая дополняет стандартную службу позиционирования GNSS (SPS) и обеспечивает повышенный уровень обслуживания. Она поддерживает все фазы захода на посадку, вылета и наземных операций в пределах объема покрытия УКВ. Ожидается, что GBAS будет играть ключевую роль в модернизации и обеспечении всепогодных операций в аэропортах, навигации в районе терминалов, наведении на пропущенный заход и наземной эксплуатации. GBAS предоставляет возможность обслуживать весь аэропорт с одной частотой (УКВ-передача), в то время как ILS требует отдельной частоты для каждого конца взлетно-посадочной полосы. GBAS CAT-I рассматривается как необходимый шаг на пути к более строгим операциям точного захода на посадку и посадки CAT-II/III. Технический риск внедрения GBAS задержал широкое распространение этой технологии.

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