航空导航设备的现状与发展摘要:航空导航设备是确保飞机实施远程航行的重要设备,随着科技的发展,航空导航设备已经得到了很大的发展,基本上能够满足飞行的需要。

但是,在实践中发现,现有设备还有很多需要改进的地方,在特殊时期还要十分小心地使用,文章对现有设备的优、缺点作了分析,对设备的不足指出了改进意见,在特殊需时期如何安全的应用导航设备提出了自己的看法。

关键词:导航设备导航设备发展航空导航是飞行员飞行技术的重要组成部分,飞机只要接受任务起飞,就涉及到飞机要向什么方向飞和什么时候到的问题,特别是航空兵所担负的任务是海上远程攻击任务,就必须要有高超的导航技术,否则就会出现飞不出去,找不到目标,飞不回来等情况。

现代飞行对导航水平要求高,方向上对飞机的航迹精确度要求很高,到达预定地点的时刻还要分秒不差,否则,达不到飞行要求的效果。

上级部门精心设计的航线,必须由导航技术高超的飞行员来引领飞机十分精确的沿着航线飞行,不然的话,就会出现飞机相撞、偏离航线、不能准时到达目标的结果。

目前,空中导航技术地标导航、无线电罗盘导航、塔康导航、雷达导航、惯性导航、卫星导航等,各种方法各有优点、缺点,三代战机上都装有这些导航设备,各种方法都能很好地得到应用。

在和平时期空中导航问题已经得到很好的解决,一般情况下都能做到准时、沿线飞行,做到0米、0秒误差。

但是,在非常时期,如果导航设备受到干扰,情况就变得十分复杂,不光准时、沿线受到影响,就连能否找到海上目标、能否安全返航都会有问题,所以,研究现代导航设备在受到干扰情况下的应用,找到设备的不足,对设备提出改进意见就十分重要。

本文就导航设备的特点、优缺点、改进意见作以下分析。

1 地标导航大多数导航设备,最大的问题是容易受到对方的干扰,受到对方的干扰后不能正常使用,或受到欺骗性干扰有可能飞到敌防空区域等不利的地方。

地标导航,最大的优点是不受干扰,可靠性强,只要认清地标,就能完成任务,在电子设备受到干扰之后,就显得特别重要;缺点是海上飞行时,地标少、受能见度影响大,地标易认错,对飞行员的导航技术要求高,对现代导航技术应用习惯的飞行员来讲,应用地标导航显得很难。

要提高飞行人员的地标领航能力,首先,要做到充分利用海上地标。

虽然海上地标少,但是海上还是有地标的,做飞行计划时,尽量利用岛屿地标,把岛屿作为基本点,通过基本点时飞机高度不要太高,一面看不见地标。

其次,要十分熟悉飞行区域的地标。

机场在陆地时,机场周围的地标,在飞机出航、返航时还是有用武之地的。

特别是电子设备受到干扰之后,地标就有特殊的作用。

地标辨认能力来源于平时的训练,专门安排地标导航训练可能性不大,可以结合日常飞行训练,在起飞、着陆阶段,对于机场周围、飞行区域的地标,运用领航时钟、磁罗盘、空速表等传统仪表进行推测,仔细辨认,熟练掌握这一地区的地标特征、辨认方法,特别是一些明显地标,牢记在心,做到就像在熟悉的城市里走路一样穿梭自如。

最后,要充分利用雷达搜索地标的功能。

在能见度不好,离地标太远时,可以打开雷达看一下地标。

但是,要在心中有数的情况下开雷达,在推测的基础上,基本明确地标大约在什么地方,才开雷达,明确地标位置之后立即关机,雷达开机时间太长容易受到干扰。

虽然,地标导航很原始,掌握起来也很难;但是,对于作战飞机在受到敌方电子干扰时,还是一种可靠的方法,只要平时加以重视,勤练习,就一定能取得良好的效果。

2 无线电罗盘导航无线电罗盘导航,是利用飞机上的设备与地面导航电台之间建立方位关系,与多个地面台建立方位关系可以定位,从而实现导航。

他是复杂气象、夜间条件下进行导航的基本方法。

我国已经建立了众多的地面导航电台,所有三代战机上都装有无线电罗盘接收机。

我们应充分利用无线电罗盘设备,在其他设备受到干扰时,还能够引领飞机归航。

无线电罗盘的工作频率范围是150～1749.5 kHz,工作距离短,地面导航电台分布广,要对他们进行干扰,地区范围要广,频率范围要宽,增加了敌方的干扰难度。

历史上对无线电罗盘进行干扰的事例不是很多,既然已有众多的地面导航台资源,飞机上又装有无线电罗盘接收机,就应充分利用。

无线电罗盘导航最大的缺点是,误差大,有山地、海岸、夜间效应。

但是,一般无线电罗盘的测角误差不大于3°,当飞机与电台距离60 km 时,定位误差3 km左右,这对于导航来讲已经可以了,能够做到不迷航,起飞着陆时,应用好无线电罗盘能够很好地起飞、着陆。

在和平时期,由于飞机上有了惯导、卫星等自动导航设备,传统的地标、无线电罗盘就用得很少,传统的导航方法能力下降,对设备的依赖性增大。

为了提高无线电罗盘的导航能力,可以在不执行重大任务、空域飞行时,加强对传统导航的方法训练。

执行重大任务自动导航系统正常工作时,也可以打开无线电罗盘,进行无线电罗盘的定位、进入预定方位线、向电台飞行、背电台飞行等方法的训练,锻炼无线电罗盘导航的能力,积累无线电导航的经验。

3 塔康导航所有三代战机上都装有塔康接收机,一线机场都装有地面塔康台。

塔康导航建立了飞机与地面塔康台之间的方位与距离关系,在跑道延长线上建立了飞机与跑道之间的偏差角关系,从而能够确定飞机位置、完成起飞着陆的导航工作。

除了陆地有塔康台外,航母上也有塔康台,这样飞机在航母周围航行时也能应用塔康导航系统。

塔康的工作频率范围是962～1213 MHz,与无线电罗盘的工作频率不重合,当无线电罗盘受到干扰时就可以用塔康,当塔康受到干扰时就用无线电罗盘,再配以大型明显地标,没有自动导航系统一样能很好地完成导航任务。

虽然塔康系统是一个很好的导航系统,但是在我国发展晚,当装备塔康系统时已经有了惯导等导航系统,塔康系统没有得到很好地发展。

为了较好地应用塔康系统,作为一个完善的导航备份系统,应在以下几个方面加以改善。

第一,建成近距导航系统。

塔康能定位,完成了导航的基础工作,但飞机的应飞航向、未飞时、未飞距、偏航距、预达时刻等导航数据需要飞行人员自己计算,这对飞行人员的计算能力要求很高,既要快速又要准确,飞行人员必须经过一定的训练才能达到要求。

现在三代战机上都装有导航计算机、综合显示器。

导航计算机可以以飞机位置为基础,结合其他设备的数据计算出飞机的应飞航向、未飞时、未飞距、偏航距、预达时刻等导航数据在综合显示器显示出来,组成一个近程塔康自动导航系统,减小飞行人员的空中计算量。

在其他自动导航系统不能使用的情况下完成导航任务。

第二,增加地面塔康台数量。

目前地面塔康台数量不够,只有几个主要机场上装有地面塔康台。

应在主要航路上、海岛上增加一定数量的地面塔康台,塔康的工作距离有几百公里,安装几十个地面塔康台就能覆盖很大一个地区。

第三,与航母建立联系。

航母装有塔康台,航母本身也有位置,在飞机与航母之间建立数据关系,把航母位置、方位与距离数据传给飞机,飞机计算机在此基础上进行各种导航计算,供飞行员使用。

第四,加强塔康导航方法的训练。

目前,塔康系统是以方位与距离为基础得出的飞机位置。

有了飞机位置,就可以以两个飞机位置为基础,量出飞机航迹方向,量出偏航角,求出新的应飞航向,修正飞机沿航线飞行;有了飞机位置,可计算出飞机地速,算出到达预定点的预达时刻,调整飞机速度,做到准时到达;有了地速、航迹角,再从航向罗盘上读出飞行方向、空速,就可以用领航计算尺计算出空中风,再根据空中风计算下一段航线的应飞航向,从而完成下一段的导航任务;空域飞行时,可根据方位与距离控制空域边界,使飞机不出空域飞行;起飞、着陆时,应用塔康可以判断出飞机的位置偏差角、方向偏差角,从而实施着陆。

4 惯性导航惯性导航系统的优点是,提供的导航数据最全,除了必须的导航数据之外,还有姿态信号,数据精度高,各种角度的误差均小于1°,比航姿系统提供的角度信号要高,预达时刻上能达到1秒的精度,位置精度小于0.8海里/小时。

这样飞机在航行时,方向、距离上都能做到十分精确。

惯导还是火控系统的一部分,是三代战机不可缺少的导航设备。

惯性导航系统是自备式导航系统,不受干扰,这是他最大的优点。

而惯性导航系统最大的缺点是,有积累误差,飞行时间越长,积累误差越大,陀螺飘移误差有时很大。

与GPS组合时,误差很小,位置误差小于300米。

但是,如果GPS受到干扰,或受到欺骗性干扰时,危险性很大。

在特定的时候卫星导航受干扰是一定的,因为卫星导航技术能够做到在一定地区、一定时间内实施干扰或关闭,这样在他们使用时候就开放,在他们不使用时候就干扰、或关闭、或实施欺骗性干扰,其结果是飞机可能飞不到目标上空,甚至飞到不利于飞行的地区。

所以,有时要用纯惯导飞行,使用惯导最关键的问题是惯导的飘移,而在海上飞行,地标很少,发现飘移就更难。

发现惯导飘移的方法有四种。

第一,利用有限的地标。

在作战航线的制定时,尽量让航线通过岛屿,充分发挥地标的作用。

第二,与预警机、军舰、地面雷达、其他飞机之间互通数据,把其他设备测出的数据与惯导测得的数据进行比较,当各系统数据不一致时,能分析出来惯导是否产生了飘移。

第三,心算推测,能发现惯导比较大的飘移。

飞机航行是有规律的,运用推测领航的方法能推算出飞机的位置等导航数据,推测领航的位置精度能够达到航程的7%,当惯导显示的飞机位置等数据与推测的数据相差太大时,就要引起注意。

第四,海上飞行时,充分利用航母上的塔康台。

在航母附近飞行时,利用塔康系统测出飞机的位置与惯导测出的飞机位置相比较,能判断出惯导是否产生了飘移。

总之,只要加强推测,综合运用飞机上的各种设备,与其他系统建立联系,就能发现惯导的飘移。

5 卫星导航卫星导航,导航精度高,实时定位,无积累误差,应用范围广。

各国都很重视,中国、美国、欧盟、俄罗斯都已基本建成卫星导航系统,日本也在积极研究。

目前,美国能够全球范围内使用。

俄罗斯卫星数量不够,不能很好地使用。

中国刚刚建成,国内范围能使用,但飞机上还没有装备很好的接收机。

所以,目前飞机上卫星导航系统对美国的GPS依赖性很大,三代战机装备的惯导都与卫星组合,对惯导系统的修正作用很大,除了GPS外,还没有其他系统能对惯导进行连续不断的修正,GPS对导航精确度的作用很大。

缺点有以下几点。

一是,受别国的控制。

有的国家有能国关闭局部地区的卫星信号,当你要使用时他关闭,这对用惯了自动导航系统的飞行员影响很大。

二是,易受欺骗性干扰。

关闭卫星信号只能使你不能使用,欺骗性干扰有可能飞不到目标,本身还不知道,甚至飞到自己目标上空。

三是,易受第三方干扰。

卫星都在二万公里左右高度的轨道上,信号弱,要对他进行干扰是很容易的。

如在特别需要卫星信号时,就有可能受到对方的干扰。

随着我国北斗的建成完善,俄罗斯、欧盟卫星导航系统的发展,我国卫星导航系统应有以下几个方面的发展。

一要几个卫星导航系统单独工作。