Kurs-glidebanesystemet eller KGS , eller radiobeacon instrumental approach system for fly [1] ) er det mest almindelige radionavigationssystem i luftfarten til landing på cockpitinstrumenter. Afhængigt af bølgelængden er KGS opdelt i meter ( ILS (instrument landing system) ) og centimeter ( MLS , mikrobølge landing system ) systemer .
Instrumentlandingssystemer baseret på radionavigationsprincipper begyndte at blive udviklet i de mest udviklede lande i begyndelsen af 1930'erne. I USA underskrev Civil Aviation Administration efter vellykkede test af kurs-glidestisystemet en aftale om dets installation i 1941 i 6 lufthavne i landet. I 1945 brugte USA KGS på 9 civile flyvepladser og 50 militære flyvepladser [2] . Skabt af tyskerne i 1930'erne, i 1938, udover selve Tyskland , blev KGS solgt over hele verden og blev især installeret i Danmark , Sverige , Polen , Tjekkoslovakiet , Ungarn , Australien og England [3] . Japan havde udviklet et optisk landingssystem før krigen til brug på hangarskibe . Under Anden Verdenskrig var det kun japanerne, der havde et sådant system på hangarskibe.
I USSR blev den første KGS - "Night-1" skabt i slutningen af 1930'erne og bestod af et kursglidebanefyr og markørbåken [4] [5] . I 1950 dukkede SP-50 Materik-landingssystemet op, som omfattede RD-1-repeateren, KRM-F-lokalisatoren, GRM-1-glidestien og MRM-48-markørfyrene [6] . SP-50 systemet blev installeret i 1950'erne på en række flyvepladser i USSR (både militære og civile) og gjorde det muligt at lande Li-2, Il-12, Il-14, Tu-4, Tu-16 fly ved et meteorologisk minimum på 50x500 (højden af bunden af skyerne er 50 m, sigtbarheden på landingsbanen er 500 m). Af de civile var lufthavnene i Moskva, Leningrad, Sverdlovsk og Kharkov de første, der blev udstyret. I 1970'erne blev SP-50 installeret i 70 lufthavne i landet [7] .
KGS består af to beacons : lokalisator (KRM) og glidebane (GRM) [8] .
KRM- antennesystemet er en multi-element antenne array bestående af en lineær række af retningsbestemte antenner af målerens frekvensområde med horisontal polarisering . For at udvide radiofyrets arbejdssektor til vinkler på ±35°, bruges der ofte et ekstra antennearray. Driftsfrekvensområdet for KRM er 108-112 MHz (der anvendes et 40-kanals frekvensnet, hvor en vis timing-frekvens er tildelt hver KRM-frekvens). KRM er placeret uden for landingsbanen i forlængelse af sin midterlinje. Dens antennesystem danner samtidig to horisontale strålingsmønstre i rummet . Det første diagram har én bred lobe rettet langs centerlinjen, hvor bærefrekvensen er moduleret i amplitude med summen af signaler med en frekvens på 90 og 150 Hz . Det andet diagram har to smalle udfasede lober på venstre og højre side af midterlinjen, hvor radiofrekvensen er moduleret i amplitude af forskellen mellem signaler med en frekvens på 90 og 150 Hz, og bærebølgen er undertrykt. Som et resultat af addition bliver signalet fordelt i rummet på en sådan måde, at når man flyver langs midterlinjen, er modulationsdybden af 90 og 150 Hz signalerne den samme, hvilket betyder, at modulationsdybdeforskellen (DDM) er ens. til nul. Når man afviger fra midterlinjen, øges dybden af moduleringen af signalet af en frekvens, mens den anden falder, derfor stiger RGM i en positiv eller negativ retning. I dette tilfælde holdes summen af modulationsdybder (SHM) i beaconens dækningsområde på et konstant niveau. Det luftbårne flyve- og navigationsudstyr måler DGM-værdien ved at bestemme siden og vinklen for flyets afvigelse fra landingskursen.
Timing-antennesystemet er i det enkleste tilfælde et array af to horisontalt polariserede UHF-retningsantenner, der er adskilt i højden ("0"-array). Driftsfrekvensområdet for timingen er 329-335 MHz. Tidtagningen er placeret på siden modsat byggeplads og rulleveje, i en afstand af 120-180 m fra baneaksen modsat landingszonen. Tidsafstanden fra banens tærskel bestemmes på en sådan måde, at referencepunktet ved en given hældningsvinkel på glidebanen er referencepunktet (punktet over enden af banen, gennem hvilken den lige del af glidebanen passerer) er i en højde på 15 ± 3 m for landingssystemer i kategori I og II og 15 + 3 0 m for kategori III-systemer. Tidsantennesystemets strålingsmønster er dannet som et resultat af refleksionen af radiobølger fra jordens overflade, derfor stilles der særlige krav til renheden af området umiddelbart ved siden af timingantennesystemet. For at reducere indflydelsen af de underliggende overfladeuregelmæssigheder på strålingsmønsteret og følgelig krumningen af glidebanelinjen , bruges et antennearray af tre lodret adskilte antenner ("M"-array). Det giver reduceret strålingseffekt ved små vinkler til horisonten. Timingen bruger samme funktionsprincip som KRM. Dens antennesystem danner samtidigt to lodrette strålingsmønstre i rummet, med en bred lobe og to smalle - over og under glidebanens plan (planet for nulværdien af RGM). Skæringspunktet mellem kursplanet og glidebaneplanet giver glidebanelinjen. Glidebanelinjen kan kun kaldes en lige linje, da det i det ideelle tilfælde er en hyperbel , som i den fjerne zone nærmer sig den lige linje, der går gennem touchdown-punktet. Under virkelige forhold, på grund af ujævnt terræn og forhindringer i dækningsområdet for radiofyrer, er glidebanelinjen udsat for krumning, hvis størrelse er normaliseret for hver kategori af landingssystemet.
Glidebanevinkel (GPA) er cirka 3°, men kan variere alt efter terræn. Jo mindre CNG, jo mere bekvemt er det for flyet at lande, da den lodrette hastighed er lavere. I Rusland, i lufthavne, hvor terrænet ikke forstyrrer en lav indflyvning, bruges 2°40'-vinklen. I bjergene eller hvis glidebakken går over byen, er UG større. For eksempel i lufthavnen Novosibirsk Severny , som ligger tæt på byens centrum, er glidestien, der passerer over skoven, skråtstillet i en vinkel på 2°40' (hældning 4,7%), og indflyvningen fra byen sker kl. en vinkel på 3°40' (hældning 6,4%, 1,5 gange mere). I lufthavnen i byen Kyzyl , i et bjergrigt område, er UNG 4 ° (7%).
KRM WFP timing VPRM UNG BPRM DPRM PAPI signalUd over navigationssignaler transmitterer lokalisatoren sin identifikationskode, to eller tre bogstaver i morsekode . Dette giver piloten eller navigatøren mulighed for at sikre sig, at han har indstillet sig på den ønskede KGS, som han skal informere besætningen om. Glidbanefyret sender ikke et identifikationssignal. Det er muligt at bruge KGS-modtageren på flyet til at modtage beskeder fra flyvelederen.
I ældre KGS udsender lokalisatorer et mindre direkte signal, og det kan også modtages bag beaconen. Dette giver dig mulighed for at navigere i det mindste langs banen, når du nærmer dig fra den modsatte side (hvis der kun er én KGS på landingsbanen). Der er også fare for at fange en snyltelap og komme ind i en falsk glidebane. I lyset af dette udfører flybesætningen kompleks flynavigation, hvilket indebærer overvågning af driften af nogle navigationssystemer ved hjælp af andre. For eksempel, hvis besætningen under indfangningen af en falsk glidebane og nedstigning til flyvehøjden for LSM ikke bemærkede markørens flyvning, stoppes nedstigningen nødvendigvis, flyet overføres til planflyvning eller stigning.
Lokalisatoren (LLC) er en jordbaseret radioteknisk enhed, der udsender radiosignaler ud i rummet indeholdende information til flykontrol vedrørende landingskursen under landingsindflyvningen til beslutningshøjden. KRM-antennen er installeret på banens midterlinjeforlængelse i en afstand af 425-1200 m fra den nærmeste ende af banen fra siden modsat landingsindflyvningsretningen, den laterale forskydning af KRM-antennen fra banens midterlinjeforlængelse er ikke tilladt.
Et glidebanefyr (GRM) er en jordbaseret radioteknisk enhed, der udsender radiosignaler ud i rummet indeholdende information til styring af et fly i et lodret plan i forhold til en indstillet hældningsvinkel på glidebanelinjen, når man nærmer sig en beslutningshøjde. Timing-antennen er installeret på siden af banen i en afstand af 120-180 m fra dens akse og 200-450 m fra enden af banen fra indflyvningssiden.
Markør-beacons fungerer ved en frekvens på 75 MHz og udsender et signal i en smal stråle opad. Når et fly flyver over et markeringsfyr, aktiveres advarselssystemet - en speciel indikator på instrumentbrættet blinker, og der udsendes et lydsignal. Nær- og fjernmarkeringsfyrer i indenlandske lufthavne er normalt installeret sammen med lokaliseringsradioer . Disse faciliteter omtales som henholdsvis BRMS (nær kørende radiostation med markør) og LRMS (langrækkende radiostation med markør).
Far markør beaconFjernmarkørens radiofyr er installeret i en afstand af 3,5-4 km fra banetærsklen ± 75 m. På dette tidspunkt skal flyet, der bevæger sig i den højde, der er angivet i indflyvningskortet (ca. 210-220 meter), kontrollere drift af CGS, den aktuelle flyvehøjde og fortsat fald. Modulationsfrekvensen for denne beacon er 400 Hz, og modulationskoden er en serie af to "streg" morsekode.
NærmarkørfyrNærfyret monteres på et sted, hvor glidebanehøjden normalt er lig med beslutningshøjden . Dette svarer til en afstand på 1050 ± 75 meter fra enden af banen. Signalering af passage af dette punkt informerer således piloterne om, at de er i umiddelbar nærhed af landingsbanen og stadig er på landingsbanen. Modulationsfrekvensen for denne beacon er 1300 Hz, og modulationskoden er en kombination af seks prikker og to streger morsekode.
Internt markørfyrDet interne beacon bruges sjældent, det er installeret for et ekstra signal om at passere over landingsbanens tærskel under dårlig sigtbarhed. Normalt er dette stedet, hvor flyet når minimumspunktet for kategori II CGS (ca. 10-20 m).
Enhver afvigelse i driften af CGS'en fra normen påvirker umiddelbart instrumenterne i det fly, der nærmer sig til landing, og kan føre til farlige afvigelser fra den korrekte kurs og højde. Derfor overvåger specialudstyr driften af CGS'en, og hvis afvigelsen i et stykke tid (sekunder) overstiger normen, slukker systemet, og der afgives en alarm, eller systemet stopper med at sende dets identifikator og navigationssignaler. Under alle omstændigheder vil piloten se et flag på instrumenterne, der indikerer, at CGS ikke virker.
Ved brug af CGS på flyvepladsen er der særlige "CGS-zoner". Taxering af et fly i CGS-strålingszonen er kun mulig, hvis der ikke er andre fly på glidebanen, der udfører landingsindflyvningen.
Standard RVR, som er klassificeret som en kategori I RCV, tillader, at indflyvninger foretages i en beslutningshøjde på mindst 60 m over baneniveau og en banes visuel rækkevidde (RVR beregnet ud fra lysstyrken af banekantlysene og indflyvningslys) på 550 m (1800 ft) eller ved meteorologisk sigtbarhed på 800 m (2 700 ft), hvis banelyset mangler eller er slukket.
Mere komplekse kategori II- og III-systemer tillader landinger i mindre sigtbarhed, men kræver særlig yderligere certificering af flyet og piloten.
Kategori II-indflyvninger tillader landing i en beslutningshøjde på 30 m (100 ft) og en RVR på 350 m (1200 ft).
For en Kategori III-landing lander flyet ved hjælp af et automatisk landingssystem, der er ingen beslutningshøjde, og RVR skal være mindst 250 m (700 ft) for Kategori IIIa eller 50-250 m for Kategori IIIb. Hvert kategori III certificeret CGC har sine egne indstillede beslutningshøjder og minimumskrav. Nogle KGS er certificeret til landinger under nulsigbarhedsforhold (kategori IIIc, også stavet Cat III C).
Kategori II og III systemer skal have midterlinjebelysning, landingszoner og andre hjælpemidler.
KGS bør slukkes i tilfælde af fejl. Efterhånden som kategorien stiger, bør udstyret slukke hurtigere. For eksempel bør en kategori I lokalisator slukke 10 sekunder efter, at en fejl er opdaget, og en kategori III lokalisator skal slukke på mindre end 2 sekunder.
Direktørsystemer i fly (systemer, der bestemmer positionen i forhold til glidebanen og viser den på instrumenterne) er følsomme over for refleksionerne af CGS-signalerne, der opstår fra tilstedeværelsen af forskellige objekter i dets virkeområde, f.eks. , huse, hangarer og fly og biler placeret i nærheden af radiofyr kan skabe alvorlig signalforvrængning. Skrånende terræn, bakker og bjerge og andet ujævnt terræn kan også afspejle signalet og få instrumentaflæsninger til at svinge. Dette begrænser området for pålidelig drift af CGS.
For den normale drift af CGS i lufthavne er det også nødvendigt at indføre yderligere restriktioner for bevægelse af fly på jorden, så de ikke skjuler og ikke reflekterer signaler, nemlig at øge minimumsafstanden mellem flyene på jorden og landingsbanen, lukke nogle rulleveje eller øge intervallet mellem landingerne, så et landede fly formåede at forlade problemområdet, og det næste landende fly oplevede ikke radiointerferens. Dette reducerer i høj grad lufthavnes kapacitet, når de skal arbejde under vanskelige vejrforhold i kategori II og III.
Derudover kan KGS kun tjene til direkte tilgange, da der kun er én linje med samme intensitet af beacons. Samtidig kræver vanskeligt terræn i mange lufthavne en sværere tilgang, som for eksempel i Innsbruck Lufthavn .
I 1970'erne blev der gjort en stor indsats i USA og Europa for at udvikle og implementere et Microwave Landing System (MLS). Den oplever ikke problemer med refleksioner og bestemmer nøjagtigt flyets placering ikke kun direkte foran landingsbanen, men også på ethvert tidspunkt omkring. Dette giver dig mulighed for at udføre indirekte indflyvninger på den, reducere sikkerhedsintervaller og dermed øge lufthavnens kapacitet under ugunstige vejrforhold. Imidlertid var flyselskaber og lufthavne tøvende med at investere i implementeringen af dette system. Fremkomsten af GPS stoppede endelig fremskridt inden for SMV'er .
Udviklingen af det globale positioneringssystem GPS har skabt et alternativ til traditionelle metoder til radionavigation i luftfarten. Men GPS i sig selv, uden hjælpemidler, er ikke nøjagtig nok selv i sammenligning med KGS kategori I. Forskellige måder at forbedre nøjagtigheden blev overvejet: Wide Area Augmentation System ( WAAS ), dets modstykke European Geostationary Navigation Coverage Service ( EGNOS ). De kan levere navigation svarende til kategori I.
For at bruge GPS under indflyvningsbetingelserne i kategori II og III kræves der større nøjagtighed end disse systemer. Det lokale jordsystem ( LKKS ) svarer kun til kategori I, og de udviklede systemer i kategorierne II og III kan inkludere det. Denne teknik vil sandsynligvis erstatte CGS, selvom de sandsynligvis vil forblive i brug som backup i tilfælde af udstyrsfejl.
Det europæiske Galileo -system er også designet til at være nøjagtigt nok til at tillade automatisk landing.