Các hệ thống thiết bị dẫn đường hàng không

Các Hệ thống thiết bị dẫn đường hàng không bao gồm các thông tin về các đài dẫn đường vô hướng NDB, đài đo cự ly DME, ILS, các hệ thống định vị GPS............................................................................................................

VOR

GNSS ILS

- Tàu bay đang ở đâu ?

- Tàu bay đang bay về hướng nào ?

- Tàu bay đang cách đài dẫn đường/ sân bay bao nhiêu dặm ?

- Tàu bay bay như thế nào ?

2 Các phương pháp dẫn đường hàng không

- Dẫn đường theo phương pháp bản đồ (Pilotting)

- Dẫn đường theo phương pháp thiên văn (celestial)

- Dẫn đường theo phương pháp dựa vào quán tính ( Inertial navigation)

- Dẫn đường theo phương pháp dựa vào thiết bị vô tuyến mặt đất (Ground-based radio navigation aids)

- Dẫn đường theo phương pháp dựa vào thiết bị không gian ( Space – based radio navigation aids)

3 Phân loại các thiết bị dẫn đường mặt đất

a Thiết bị dẫn đường vô tuyến ( Non visual navigation aids): là hệ thống các thiết

bị cung cấp cho tàu bay các thông tin cần thiết để xác định vị trí của tàu bay trong không gian theo phương thức phát sóng ra không gian Các hệ thống dẫn đường thông dụng như:

- Đài dẫn đường vô tuyến (NDB): xác định hướng ( Bearing)

- Đài chỉ dẫn ( Market): Xác định vị trí ( Location)

- Đài dẫn đường đa hướng sóng cực ngắn ( VOR): xác định góc phương vị ( Azimuth)

- Đài đo cự ly ( DME): Xác định cự ly

- Hệ thống hướng dẫn hạ cánh chính xác (ILS): Xác định quĩ đạo hạ cánh.

b Thiết bị dẫn đường bằng mắt ( Visual navigation aids): là hệ thống các thiết bị cung cấp và hướng dẫn tàu bay bằng tín hiệu ánh sáng, biển báo, tín hiệu sơn trong khu vực tiếp cận, tài sân.

- Hệ thống biển báo ( Guidance signs)

- Hệ thống đèn hiệu hàng không ( ALS – Aviation Lighting System)

- Hệ thống đèn hướng dẫn đường trượt hạ cánh (PAPI/VASIS –Precision Approach Path Indicator/Visual Approach Slope IndicatorSystem)

NDB là một máy phát thanh trên tần số thấp, trung bình và phát ra mọi hướng, kèm theo đài hiệu nhằm giúp máy bay có thể bay hướng về các đài NDB được đặt theo các không lộ trong nước và quốc tế.

Đài NDB có thể dùng làm nhiệm vụ dẫn đường dài, dẫn đường tiếp cận tại sân và dùng làm đài chỉ hướng cho thiết bị ILS.

1 Nguyên tắc hoạt động của đài NDB

a Anten: máy phát có:

Công suất nhỏ hơn 1KW thì dùng anten hình chữ T.

Công suất lớn hơn hoặc bằng 1KW thì dùng anten trụ.

b Nguyên tắc hoạt động: dòng điện cao tần từ máy phát truyền tới anten bức xạ ra

ngoài không gian theo mọi hướng.

2 Các tiêu chuẩn ICAO đối với đài NDB:

a Giải tần làm việc ( Radio frequencies)

- Giải tần làm việc của các đài NDB nằm trong khoảng (190 ÷1.750) KHz Với sai số tần số cho phép Δf ≈ 0,01% so với tần số làm việc Trong trường hợp đài NDB có công suất phát lớn hơn 200W và tần số làm việc lớn hơn 1.606,5 KHz thì Δf yêu cầu là 0,005

%

- Với các đài Locator làm nhiệm vụ kết hợp bổ trợ cho hệ thống ILS thì tần số làm việc giữa hai đài phải cách nhau một khoảng Δfcr và được qui định: 15 KHz < Δfcr < 25 KHz

b Công sất phát (Coverage)

1 Công suất phát của đài NDB phải được đảm bảo phủ sóng ứng với một cự ly nhất định tùy thuộc vào nhiệm vụ của đài.

- Trong chế độ “landing” : Từ (10 ÷ 25) nautical mile

- Trong chế độ “en-route”: Từ (25 ÷ 150) nautical mile

2 Công suất phát của một đài NDB không được vượt quá 2dB so với mức cần thiết

để đảm bảo tầm phủ sóng của cự ly cho phép.

c Điều chế (Modulation):

Tín hiệu âm tần điều chế của đài NDB thoả mản các tiêu chuẩn sau

1 Tần số âm thanh điều chế (The Modulating tone) :

- Nội dung : từ hai đến ba từ (chữ hoặc số).

- Thời gian được phép mất Ident : Không quá 60s

e Hệ thống giám sát và điều khiển (Monitoring)

Tiêu chuẩn tối thiểu của hệ thống giám sát và điều khiển của một đài NDB gồm :

- Công suất : Khi công suất giảm -3 dB phải tự động chuyển máy (hoặc tắt máy).

- Mất tín hiệu nhận dạng : Phải tự động chuyển máy (hoặc tắt máy).

- Hệ thống Giám sát có sự cố : Phải tự động chuyển máy (hoặc tắt máy)

f Vị trí đặt đài (Siting):

Tùy thuộc vào nhiệm vụ của đài NDB mà vị trí đặt đài được xác định.

1 Khi NDB là đài điểm :

- Nếu là đài điểm trong chế độ “En-route” thì nó là giao điểm của hai Airway hoặc nằm trên một Airway và là tâm của Airway đó Chiều cao của Ăng-ten được tính toán phù hợp với công suất của máy.

- Nếu là đài điểm trong chế độ “Landing” thì nó được đặt tại sân bay ở môt

vị trí thuận lợi cho việc phát sóng, chiều cao của Ăng-ten không được vi phạm vào qui định về chướng ngại vật của sân bay

2 Khi NDB là đài gần, đài xa :

- Nếu là đài xa, chiều cao Ăng-ten tối thiểu 18 m, vị trí đài cách điểm chạm bánh trên đường CHC từ 6.500 m ÷ 11.100 m

- Nếu là đài gần, chiều cao Ăng-ten tối đa 12 m, vị trí đài cách điểm chạm bánh trên đường CHC 900 m ÷ 1.200 m

3 Khi NDB làm nhiệm vụ đài locator kết hợp bổ trợ cho hệ thống ILS thì

vị trí của nó đặt ở vị trí của đài Outer và Middle marker và nằm về cùng 1 phía của trục tâm đường cất hạ cánh

3 Công dụng của NDB:

a Dùng để bay quy hướng: bay tới đài NDB

b Xác định vị trí bay: dùng 2 đài NDB

c Dùng để vòng chờ

d Dùng để đáp xuống sân bay.

4 Các phương thức khai thác đài NDB:

a Đài NDB được sử dụng cho dẫn đường trung cận.

- Các đài NDB được bố trí dọc theo đường bay.

- Tầm phủ sóng phải thoả mãn tiêu chuẩn ICAO.

- Có độ chính xác cho phép ± 10°

b Đài NDB được sử dụng cho dẫn đường tiếp cận và vùng chờ.

- Sử dụng tối thiểu hai đài NDB, cho một hướng tiếp cận.

- Vùng chờ có thể sử dụng một hoặc hai đài NDB.

- Tầm phủ sóng phải thoả mãn tiêu chuẩn ICAO.

- Phương thức tiếp cận không linh hoạt.

- Có độ chính xác cho phép ± 5°

5 Các đặc điểm của đài NDB

Ưu điểm: Đài NDB và thiết bị chỉ hướng sử dụng rộng rãi trong nhiều năm, các thao tác rất quen thuộc với các phi công, hệ thống mặt đất đơn giản và giá thành rẻ Nhược điểm: đìa NDB chịu ảnh hưởng rất mạnh của địa vật, địa hình nhiễu tạp của thời tiết, có trường hợp do ảnh hưởng của máy thu ADF thu được chỉ thị sai làm kim chỉ thị lệch quá xa gây nguy hiểm cho máy bay Lỗi của đài NDb còn xảy ra khi sét đánh hoặc nhiễu xạ của sóng điện từ vào ban đêm Bộ chỉ hướng ADF trùng kim chỉ thị hướng máy bay so với đài nhưng người lái máy bay phải cân chính xác tránh các sai lệch tĩnh của kim chỉ thị Nói chung đìa NDB tới đây sẽ chỉ còn thông dụng làm đài chỉ hướng tại sân và đài điểm cho ILS.

VOR là hệ thống dẫn đường phụ trợ bằng sóng radio phát ra các sóng điện từ theo hướng trong không gian, giúp máy bay xác định được phương vị của máy bay với

vị trí đài.

Đài VOR được phân chia theo nhiệm vụ dẫn đường đường dài, đài VOR dẫn đường tiếp cận tại sân bay Có vài loại VOR sử dụng cho cả mục tiêu trên Theo nguyên lý làm thì có 2 loại VOR chính : CVOR và DVOR.

- Đài VOR thường (CVOR – Conventional VOR): Hệ thống VOR này tín hiệu là 30Hz thay đổi điều chế AM sóng mang Nhược điểm lớn nhất của CVOR so với DVOR là nó

bị ảnh hưởng của ngoại cảnh như nhà cao , đường dây cao áp, tháp có vật liệu sắt, thép xung quanh vị trí đặt đài Đài CVOR có thể còn gây ra sao số khi có ảnh hưởng của phản xạ sóng điện từ những vật cản.

- Đài DOPPLER VOR (DVOR – Doppler VOR): Hệ thống DVOR tín hiệu 30Hz chuẩn điều chế AM sóng mang còn 30Hz thay đổi điều chế FM sóng mang phụ 9960Hz nhờ hiệu ứng Doppler gây ra do hoạt động phát sóng của đài trên các Anten Sự dẫn biến sóng mang phụ đài DVOR là hiệu ứng dịch dẫn Doppler của tín hiệu Tín hiệu biến tần đưa ra 48 (50) Anten biến tần DVOR nằm trên đường tròn đường kính có 13m và sinh

ra độ dịch tần FM tương ứng cho tín hiệu phát xạ, vì pha biến thiên của đài VOR chứa thông tin phương vị máy bay được điều chế tần số sóng mang FM nên hệ thống rất ít ảnh hưởng của các vật cản quanh vị trí đặt đài như CVOR Hệ thống DVOR có 2 loại: SSB và DSB Hệ thống DSB có đặc tính ít bị ảnh hưởng của sự phản xạ do địa hình như SSB do đó có giá thành cao hơn đài SSB.

- Đài VOR chuẩn (SVOR – Standard VOR)

- Đài VOR DOPPLER chính xác ( PDVOR – Precision Doppler VOR)

1 Nguyên tắc hoạt động của đài VOR:

Ngoài tần số 1020 Hz tại đài hiệu và biến điều biên độ sóng mang.

Thường dùng hai tần số biến điệu đều là 30 Hz

- Một tần số 30Hz biến điệu sóng mang được truyền tới 4 anten cùng một lúc và bức xạ ra không gian theo mọi hướng và có pha không đổi ở mọi hướng nên được chọn làm 30Hz chuẩn ( Reference signal)

30Hz chuẩn có được là do 9960Hz ± 480Hz biến điệu biên độ sóng mang ở mức

độ 30Hz.

- Tần số 30Hz còn lại do Sideland 1 và 2 tạo ra và được lần lượt truyền tới từng cặp anten một lúc và lúc này có pha thay đổi nên gọi là 30Hz thay đổi ( Varable signal).

- Tần số 30 Hz thay đổi đồng pha vs 30Hz chuẩn ở hướng bắc từ và hướng bắc từ xoay theo chiều kim đồng hồ thì 30Hz thay đổi luôn luôn trễ pha so với 30Hz chuẩn do sự trễ pha từng độ một này 30Hz thay đổi kết hợp 30Hz chuẩn tạo thành nhiều tuyến phương vị khác nhau tính bằng độ để cung cấp cho máy bay trong những tuyến hướng bay.

2 Các tiêu chuẩn ICAO đối với đài VOR:

a Giải tần số làm việc (Radio frequencies)

- Tầm phủ của đài VOR trong chế độ En-route: 370 Km.

- Tầm phủ của đài VOR trong chế độ Landing: 185 Km.

- Tầm phủ phải đạt được trong góc ngẩng đến 40°

c Điều chế ( Modulation)

1 Đối với đài CVOR:

- Tín hiệu biến thiên (variable signal): Sóng mang bị điều chế biên độ với

độ sâu điều chế là 30% bởi tín hiệu điều tần có tần số trung tần (tần số sóng mang phụ) bằng 9.960 Hz Tín hiệu này bị điều chế bởi tần số là 30 Hz với chỉ

số điều tần là 16, mang thông tin về góc phương vị 0° của hướng Bắc

- Tín hiệu chuẩn (reference signal): Sóng mang bị điều chế biên độ với độ sâu điều chế là 30% bởi tín hiệu âm tần có tần số là 30 Hz, mang thông tin về góc phương vị của điểm thu.

2 Đối với đài DVOR: Cách thực hiện ngược lại.

e Hệ thống giám sát và điều khiển (Monitoring)

Hệ thống giám sát sẽ thực hiện việc chuyển máy hoặc tắt máy khi các điều kiện sau xảy ra:

- Sai số về góc phương vị vượt quá giới hạn cho phép ±1°.

- Có sự suy giảm về độ sâu điều chế đến 15% đối với các tín hiệu điều chế

đã nêu.

f Tín hiệu nhận dạng (Identification)

- Sử dụng mã Morse quốc tế

- Tốc độ 7 Ident / 1 phút.

- Nội dung bao gồm từ 2÷ 3 từ

- Thời gian được phép mất Ident: Không quá 30s

3 Công dụng của đài VOR:

a Bay quy hướng

b Bay vòng chờ

c Tránh khu vực cấm bay

d Hạ cánh xuống đường băng

4 Phương thức khai thác đài VOR:

- Các phương thức khai thác đài VOR tương tự NDB, tuy nhiên trong phương thức tiếp cận đài VOR, chỉ cần một đài VOR có thể được sử dụng cho cả hai đầu đường CHC và cho nhiều đường CHC.

- Phương thức tiếp cận và tạo vùng chờ sử dụng đài VOR linh hoạt hơn.

- Có thể sử dụng đài VOR cho phương thức khởi hành tiêu chuẩn (SID – Standard Instrument Departure) sử dụng thiết bị.

- Có độ chính xác cao hơn, sai số góc phương vị cho phép là ± 2°

5 Các đặc điểm của đài VOR:

Ưu điểm:

- Cung cấp 360 tuyến phương vị với độ chính xác là ± 2 o cho một tuyến.

- Ít bị nhiễu bởi thời tiết vì dùng sóng VHF

- Nếu được kết hợp với DME thì VOR + DME là một hệ dẫn đường lí tưởng giúp cho máy bay thường xuyên xác định được vị trí bay của mình chính xác Khuyết điểm

- Vì hoạt động trong băng tần VHF nên tầm hoạt động phụ thuộc vào độ cao của máy bay, bay càng cao tầm hoạt động càng xa.

- Đói hỏi phải được kiểm tra định kỳ bằng máy bay có trang bị máy móc đo lường chính xác, trung bình 3 tháng bay thử 1 lần, tối thiểu 6 tháng bay thử 1 lần

Đài DME là đài thu, phát trên tần số UHF, có nhiệm vụ thông báo cự ly đã bay được từ đài cho đến máy bay một cách liên tục Cự ly này là cự ly nghiêng đó là khoảng cách từ đài đến máy bay.

DME hoạt động thành 1 hệ thống và gồm có hai thành phần Thành phần DME trang bị cho máy bay gọi là máy hỏi ( Interrogator).

DME đặt ở dưới mặt đất gọi là máy trả lời ( Transponder).

1 Nguyên tắc hoạt động của đài DME:

Máy bay muốn biết cự ly của mình thì phải phát ra cặp xung riêng của mình, đài

ở mặt đất sẽ thu hết rồi đưa qua máy phát trở lại máy thu DME ở trên máy bay sẽ thu cặp sung của mình và đồng thời đồng hồ điện từ ở trên máy bay sẽ tính thời gian từ lúc phát đến lúc nhận là cặp xung của nó rồi đổi thành cự ly xuất hiện trên kim đồng hồ trước mặt phi công,

TACAN: VOR và DME đặt chung 1 vị trí

2 Các tiêu chuẩn ICAO của đài DME:

a Tầm phủ sóng (Coverage)

- Khi sử dụng trạm DME/N kết hợp với đài VOR thì tầm phủ sóng của DME ít nhất phải đạt bằng tầm phủ hiệu quả của VOR.

- Khi sử dụng trạm DME/N kết hợp với hệ thống ILS thì tầm phủ sóng của DME

ít nhất phải đạt bằng tầm phủ sóng của hệ thống ILS.

b Giải tần số làm việc (Radio frequencies)

- Phân cực đứng.

- Giải tần : (960 - 1.215) MHz.

- Các tần số của các kênh hỏi và kênh trả lời được cách nhau 63 MHz, các kênh lân cận cách nhau 1MHz.

-c Tín hiệu nhận dạng (Identification)

- Tất cả các máy phát đáp đều phát tín hiệu nhận dạng theo hai cách, hoặc phát tín hiệu nhận dạng độc lập hoặc phát tín hiệu nhận dạng phụ thuộc.

- Tín hiệu nhận dạng là các xung nhận dạng được mã hoá theo mã Morse quốc tế.

- Tốc độ phát tín hiệu nhận dạng là 6 tín hiệu nhận dạng trên phút.

- Các xung nhận dạng được phát ít nhất mỗi 40s một lần.

ăng-3 Công dụng của đìa DME:

Cung cấp cự ly cho máy bay: ngày nay DME thường được đặt kết hợp với VOR

Có công dụng thêm là qui hướng a.Bay qui hướng VOR/DME

b.Bay vòng chờ

c.Tránh khu vực cấm bay: xác định góc phương vị

d.Hạ cánh

4 Phương thức khai thác của đài DME:

-Một số Quốc gia xây dựng mạng DME dùng để xác định vị trí của tàu bay (dùng ba đài DME), còn gọi là phương thức Ro-Ro.

- Không có phương thức khai thác đài DME độc lập tại Việt Nam.

-Khi DME kết hợp với trạm VOR thành trạm VOR/DME thì phương thức khai thác phụ thuộc trạm VOR.

-Khi DME kết hợp với hệ thống ILS thành trạm ILS/DME thì phương thức khai thác phụ thuộc hệ thống ILS.

5 Các đặc điểm của đài DME

Ưu điểm: Nhà cung cấp cự ly cho máy bay nên việc xác định của máy bay được chính xác do đó việc kiểm soát không lưu được dễ dàng.

Khuyết điểm: Phí tổn về trang bị cao và kỹ thuật phức tạp Chỉ có cự ly nghiêng

từ máy bay đếm đến đài ở mặt đất.

- ILS (Instrument Landing System) cùng với MLS (Microwave Landing

System) là các hệ thống thiết bị nhằm mục đích hướng dẫn tàu bay tiếp cận

và hạ cánh bằng thiết bị trong các điều kiện thời tiết khó khăn nhất (tầm nhìn

bị hạn chế).

- Trong giai đoạn chuyển tiếp của chương trình CNS/ATM, hệ thống ILS vẫn

được tiếp tục duy trì và là một hệ thống phục vụ hạ cánh hiệu quả.

1 Nguyên tắc hoạt động của đài DME:

- Dòng điện cao tần từ máy phát truyền đến 15 anten alffor bức xạ ra ngoài không gian thành hai cánh sóng đối xứng nhau qua trục đường băng.

- Cánh sóng bên trái được biến điệu 90Hz.

- Cánh sóng bên phải được biến điệu 150Hz

2 Phương thức khai thác của đài DME:

- Không giống như các đài NDB, DME, VOR có thể áp dụng cho dẫn đường trung cận lẫn tiếp cận hạ cánh; Hệ thống ILS chỉ được sử dụng để hướng dẫn tiếp cận

hạ cánh

- Khác với sự phân cấp chính xác theo tiêu chuẩn kỹ thuật như đã trình bày trong chương II, cấp chính xác trong khai thác còn phụ thuộc vào hai yếu tố là tầm nhìn và

trần mây, được mô tả như sau:

- Có thể áp dụng phương thức chỉ sử dụng đài xác định hướng (Localizer only)

để phục vụ tiếp cận hạ cánh, vì lúc này nhiệm vụ của đài xác định hướng giống như nhiệm vụ của hai đài NDB, cho nên các yếu tố về khí tượng như tầm nhìn, trần mây… được áp dụng như nhau.

Hệ thông này chưa được dùng trong hiện tại của Việt Nam và nằm trong số các thiết bị dẫn đường hiện đại còn lại trong hệ thống CNS/ATM mới Hệ thống LMS bao gồm các thiết bị lắp đặt dưới mặt đất gần sân bay và thiết bị xử lý tín hiệu trên máy bay Nhiều tín hiệu dẫn đường phát ra từ hệ thống dưới mặt đất và thiết bị thu nhận các thông tin cần thiết cho yêu cầu hạ cánh Các thiết bị cơ bản cho một hệ thống trợ giúp hạ cánh MLS bao gồm các đài góc phương vị ( AZ – Azimuth Angle), đài góc ngẩng (Al – Dlevation Element) và đài đo góc phương vị sau ( BAZ – Backamuth Angle ) nếu thấy cần thiết.

1 Đài góc phương vị: Lắp đặt theo trục đường băng mở rộng có nhiệm vụ cung cấp cho máy bay chuẩn bị hạ cánh, các thông tin hướng dẫn về phương vị Đài này cũng phát

dữ liệu cần thiết và phụ trợ về tình trạng hoạt động của các thiết bị trên mặt đất, thời tiết và các vị trí của các thiết bị trên mặt đất.

2 Đài góc ngẩng: Lắp đặt theo trục đường băng Đài này có nhiệm vụ cung cấp về góc

hạ cánh của máy bay.

3 Góc phương vị sau: Lắp đặt tại khu vực cạnh phần đáp xuống của đường băng Đài này cung cấp cho máy bay vòng về phương vị của nó ( bay vòng là trạng thái mà các máy bay phải bay vòng quanh sân bay cho tới khi đường băng hết bận) Đài này còn cung cấp thông tin phương vị cho các máy bay bay ngang qua đài.

NỘI DUNG

Chương I: Tổng quan về dẫn đường hàng không.

I-1.Chức năng dẫn đường hàng không

I-2.Các phương pháp dẫn đường hàng không

I-3.Phân lọai các thiết bị dẫn đường mặt đất

I-4.Đánh giá về thành tựu của thiết bị dẫn đường không gian

Phần I: CÁC HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG HIỆN TẠI

Chương II: Đài dẫn đường vô hướng (NDB)

II-1.Chức năng, nhiệm vụ của đài dẫn đường vô hướng

II-2.Mạng NDB tại Việt Nam

3.Các tiêu chuẩn ICAO đối với đài NDB

II-4.Các phương thức khai thác đài NDB

Chương III: Đài dẫn đường vô tuyến đa hướng sóng cực ngắn (VOR)

III-1.Chức năng, nhiệm vụ của đài dẫn đường vô tuyến đa hướng sóng cực ngắn (VOR)

III-2.Mạng VOR tại Việt Nam

3.Các tiêu chuẩn ICAO đối với đài VOR

III-4.Các phương thức khai thác đài VOR

Chương IV: Đài đo cự ly (DME)

IV-1.Chức năng, nhiệm vụ của đài đo cự ly

IV-2.Mạng DME tại Việt Nam

3.Các tiêu chuẩn ICAO đối với đài DME

IV-4.Các phương thức khai thác đài DME

Chương V: Hệ thống hướng dẫn hạ cánh chính xác (ILS)

V-1.Chức năng, thành phần của hệ thống ILS

V-2.Mạng ILS tại Việt Nam

3.Các tiêu chuẩn ICAO đối với hệ thống ILS

V-4.Các phương thức khai thác hệ thống ILS

Chương VI: Nhược điểm của hệ thống dẫn đường hiện tại

Phần II: HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG TƯƠNG LAI

Chương VII: Hệ thống dẫn đường vệ tinh toàn cầu (GNSS)

VII-1.Chức năng, thành phần của hệ thống GNSS

VII-2.Hệ thống định vị toàn cầu GPS

3.Hệ thống vệ tinh định vị qũy đạo toàn cầu GLONASS

VII-4 Các hệ thống tăng cường

VII-5.Các phương thức khai thác hệ thống GNSS

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ DẪN ĐƯỜNG HÀNG KHÔNG.

I-1.Chức năng của hệ thống thiết bị dẫn đường hàng không

Hệ thống thiết bị dẫn đường hàng không là hệ thống thiết bị nhằm cungcấp thông tin cho tàu bay thông qua các máy thu được trang bị trên tàu bay,giúp người lái xác định được các thông tin sau:

I-2.Các phương pháp dẫn đường hàng không

2-1.Dẫn đường theo phương pháp bản đồ (Pilotting): quan sát, theo dõidựa vào các địa vật cố định như các ngọn núi cao, sông hồ, các cây cao, cácnhà cao tầng

2-2.Dẫn đường theo phương pháp thiên văn (Celestial): quan sát dựavào các chòm sao và các hành tinh trong vũ trụ như sao Bắc đẩu để xác định vịtrí của mình

2-3.Dẫn đường theo phương pháp quán tính (Inertial navigation): sửdụng dụng cụ dẫn đường quán tính đặt trên tàu bay (gia tốc kế), xác địnhđược vị trí tàu bay, tốc độ, gia tốc, vĩ độ và hướng mũi tàu bay (heading).2-4.Dẫn đường theo phương pháp dựa vào thiết bị vô tuyến mặt đất(Ground-based radio navigation aids): sử dụng các máy thu, thu các tín hiệudẫn đường trong không gian được phát ra bởi các thiết bị vô tuyến mặt đất.2-5.Dẫn đường theo phương pháp dựa vào thiết bị không gian (Space-based radio navigation aids): sử dụng máy thu GNSS để thu các tín hiệu dẫnđường phát ra từ các chòm vệ tinh và các thiết bị tăng cường

I-3.Phân lọai các thiết bị dẫn đường mặt đất

3-1.Thiết bị dẫn đường vô tuyến (Non visual navigation aids): là hệthống các thiết bị cung cấp cho tàu bay các thông tin cần thiết để xác định vịtrí của tàu bay trong không gian theo phương thức phát sóng ra không gian.Các hệ thống dẫn đường thông dụng (Conventional navigation aids): Làcác hệ thống phổ biến hiện đang sử dụng như:

+ Đài dẫn đường vô hướng (NDB): Xác định hướng (Bearing)

+ Đài chỉ chuẩn (Marker): Xác định vị trí (Location)

+ Đài dẫn đường đa hướng sóng cực ngắn (VOR): Xác định góc phương vị (Azimuth)

+ Đài đo cự ly (DME): Xác định cự ly

+ Hệ thống hướng dẫn hạ cánh chính xác (ILS): Xác định qũi đạo hạ cánh

3-2.Thiết bị dẫn đường bằng mắt (Visual navigation aids): là hệ thống các thiết bị cung cấp và hướng dẫn tàu bay bằng tín hiệu ánh sáng, biển báo, tín hiệu sơn trong khu vực tiếp cận, tại sân

đúng hướng và vị trí, di chuyển trên khu bay, cảnh báo chướng ngạivật

Cung cấp thông tin bằng ánh sáng để chỉ dẫn tàu bay hoạt độngtrong khu vực tiếp cận, hạ cánh và khu bay

- Hệ thống đèn hướng dẫn đường trượt hạ cánh (PAPI/VASIS –Precision Approach Path Indicator/Visual Approach Slope IndicatorSystem): Giúp tàu bay xác định đường trượt hạ cánh theo một gócxác định, được qui định theo tiêu chuẩn ICAO

.Đánh giá về thành tựu của thiết bị không gian

Trong thế kỷ thứ 20, có ba thành tựu lớn trong lĩnh vực kỹ thuật quốc phòng của Hoa kỳ là:

- Phát triển từ vũ khí thông thường sang vũ khí hạt nhân

- Phát triển từ văn phòng cổ điển sang Internet

- Phát triển từ phương pháp dẫn đường dựa vào thiết bị mặt đất sangthiết bị không gian

CHƯƠNG II

ĐÀI DẪN ĐƯỜNG VÔ HƯỚNG –NDB.

Chức năng nhiệm vụ của đài NDB

1-1 Mở đầu

NDB (Non Directional radio Beacon) cùng với ILS (Instrument LandingSystem), VOR/DME (VHF Omnidirectional radio Range / Distance MeasuringEquipment), là các hệ thống thiết bị dẫn đường nhằm mục đích phù trợ khôngvận trong cả hai chế độ :

- Hạ cánh (Landing) (Hình 2-1)

Hình 2-1: Đài NDB sử dụng phục vụ hạ cánh

1-2 Chức năng – Nhiệm vụ của đài NDB.

a.Chức năng: Còn gọi là đài tự tìm mục tiêu, làm việc ở giải tần trung bình vàthấp, phát các tín hiệu vô hướng mà nhờ đó người lái trên tàu bay được trang

bị một máy thu và một ăng-ten định hướng phù hợp, có thể định được hướng(Bearing) của mình đối với trạm mặt đất (đài NDB) và tàu bay, xem hình vẽ 2-3

Hình 2-3: Xác định hướng của đài NDB

b.Nhiệm vụ:

b1.Khi NDB làm nhiệm vụ đài gần, đài xa (Locator) : Nó giúp cho tàu bayxác định được trục tâm (Center line) đường CHC kéo dài (chế độ Landing) (xemlại hình vẽ 2-1)

- Đài TD, đài GV xác định trục tâm đường CHC 25R (TSN)

- Đài SG, Đài GN xác định trục tâm đường CHC 25L (TSN)

- Đài BU, đài HT xác định trục tâm đường CHC 09 (BMT)

b2.Khi NDB làm nhiệm vụ đài điểm cho một sân bay: Nó giúp cho tàubay xác định được hướng bay về sân bay sau đó hạ cánh theo phương thứcbằng mắt, xem Hình 2-4

Hình 2-4: Bay về đài NDB

b3 Khi NDB làm nhiệm vụ đài điểm cho một đường bay (chế độ route): Nó được đặt nơi giao điểm giữa các đường hàng không (Airway) haygiữa một đường hàng không, giúp tàu bay bay đúng đường hàng không đó,xem lại hình 2-2 Đài NDB cũng có thể xác định vị trí tàu bay như hình vẽ 2- 5

En-Hình 2-5: Sử dụng hai đài NDB

II-2.Mạng NDB của Việt nam : Xem phụ lục 2-1

Phụ lục 2-1

HỆ THỐNG ĐÀI NDB KHU VỰC TCT CẢNG HKMN

STT Tên Khu Vực Nhiệm vụ Thiết bị (Khz) fct

Công suất (W) Ident

Ghi Chú

25 R

25 LSân bay LK

HỆ THỐNG ĐÀI NDB KHU VỰC QUẢN LÝ BAY

STT Tên Khu Vực Nhiệm vụ Thiết bị ( Khz) fct Công suất

Lưu ý: Thuật ngữ đường hàng không (airway) (xem Điều 3, Chương 2, Nghị

định 94/CP về Quản lý hoạt động bay)

nội địa, được thiết lập trên cơ sở sau đây:

a) Nhu cầu giao lưu hàng không quốc tế;

b)Yêu cầu hoạt động bay nội địa;

c) Yêu cầu, khả năng cung cấp các dịch vụ bảo đảm hoạt động bay, bảođảm an ninh, an toàn hàng không;

d)Yêu cầu, khả năng quản lý và bảo vệ vùng trời; bảo đảm quốc phòng và an ninhquốc gia;

đ) Phù hợp quy hoạch phát triển ngành hàng không dân dụng Việt Nam

và kế hoạch không vận của Tổ chức Hàng không dân dụng quốc tế

2 Đường hàng không nội địa là đường hàng không có điểm đầu và điểm cuối nằmtrong lãnh thổ Việt Nam; chiều rộng là 20 km, trong trường hợp đặc biệt đến 30km; giới hạn thấp là độ cao bay an toàn thấp nhất Đường hàng không nội địađược ký hiệu bằng chữ W và đánh số thứ tự bằng chữ sốẢ Rập

3 Đường hàng không quốc tế là đường hàng không trong vùng trời Việt Nam cóchiều rộng là 30 km, trong phần vùng thông báo bay trên biển quốc tế do ViệtNam quản lý là 90 km; giới hạn thấp là độ cao bay an toàn thấp nhất Đườnghàng không quốc tế được ký hiệu bằng chữ A, B, G, L, M, N, P, R và đánh sốbằng chữ sốẢ Rập

II-3.Các tiêu chuẩn ICAO đối với đài NDB

3-1.Các khái niệm cơ bản

- Đài chỉ mốc (Locator): là đài NDB làm việc trong giải tần LF/MFđược sử dụng cho mục đích tiếp cận hạ cánh.

- Máy thu ADF: Có giải thông bằng 6 KHz

3-2.Giải tần số làm việc (Radio frequencies)

- Giải tần làm việc của các đài NDB nằm trong khoảng (190 1.750)KHz Với sai số tần số cho phép Δf 0,01% so với tần số làm việc.Trong trường hợp đài NDB có công suất phát lớn hơn 200W vàtần số làm việc lớn hơn 1.606,5 KHz thì Δf yêu cầu là 0,005 %

- Với các đài Locator làm nhiệm vụ kết hợp bổ trợ cho hệ thống ILS thìtần số làm việc giữa hai đài phải cách nhau một khoảng Δfcr vàđược qui định: 15 KHz < Δfcr < 25 KHz

3-3.Công suất phát (Coverage)

a Công suất phát của đài NDB phải được đảm bảo phủ sóng ứng với một cự ly nhất định tùy thuộc vào nhiệm vụ của đài

- Trong chế độ “landing” : Từ (10 25) nautical mile

- Trong chế độ “en-route”: Từ (25 150) nautical mile

b Công suất phát của một đài NDB không được vượt quá 2dB so với mức cần thiết để đảm bảo tầm phủ sóng của cự ly cho phép

.Điều chế (Modulation)

Tín hiệu âm tần điều chế của đài NDB thoả mản các tiêu chuẩn sau

a.Tần số âm thanh điều chế (The Modulating tone) :

- Nội dung : từ hai đến ba từ (chữ hoặc số)

- Thời gian được phép mất Ident : Không quá 60s

3-6.Hệ thống giám sát và điều khiển (Monitoring)

Tiêu chuẩn tối thiểu của hệ thống giám sát và điều khiển của một đài NDB gồm :

- Công suất : Khi công suất giảm -3 dB phải tự động chuyển máy (hoặc tắt máy)

- Mất tín hiệu nhận dạng : Phải tự động chuyển máy (hoặc tắt máy)

- Hệ thống Giám sát có sự cố : Phải tự động chuyển máy (hoặc tắt máy)

3-7 Hệ thống cấp nguồn (Power supply)

Hệ thống cấp nguồn đầy đủ cho một đài NDB gồm ba dạng theo thứ tự

ưu tiên sau:

Điện mạng công nghiệp

- Ăng-ten có hệ số phẩm chất cao - Polestar

Ăng-ten được đánh giá qua một tham số gọi là hệ số bức xạ của ăng- ten Hệ số đó được định nghĩa : Công suất bức xạ ra không gian

Công suất đầu vào của ăngten

Hệ số bức xạ của ăng-ten phụ thuộc vào công suất đầu vào của ăng- ten(tức công suất của máy phát) Công suất đầu vào càng lớn đòi hỏi hệ số bức xạcủa ăng-ten càng lớn tức phẩm chất của ăng-ten càng cao

Bảng 2-1 chỉ ra sự phụ thuộc giữa công suất đầu vào của ăng-ten và hệ

số bức xạ của ăng-ten (ở tần số 300 KHz)

Bảng 2-1: Sự phụ thuộc giữa công suất đầu vào của ăng-ten và hệ số bức xạ

Tùy thuộc vào nhiệm vụ của đài NDB mà vị trí đặt đài được xác định.

a.Khi NDB là đài điểm :

- Nếu là đài điểm trong chế độ “En-route” thì nó là giao điểm của haiAirway hoặc nằm trên một Airway và là tâm của Airway đó Chiềucao của Ăng-ten được tính toán phù hợp với công suất của máy

- Nếu là đài điểm trong chế độ “Landing” thì nó được đặt tại sân bay ởmôt vị trí thuận lợi cho việc phát sóng, chiều cao của Ăng-ten khôngđược vi phạm vào qui định về chướng ngại vật của sân bay

b Khi NDB là đài gần, đài xa :

- Nếu là đài xa, chiều cao Ăng-ten tối thiểu 18 m, vị trí đài cáchđiểm chạm bánh trên đường CHC từ 6.500 m 11.100 m 

- Nếu là đài gần, chiều cao Ăng-ten tối đa 12 m, vị trí đài cách điểmchạm bánh trên đường CHC 900 m  1.200 m

c.Khi NDB làm nhiệm vụ đài locator kết hợp bổ trợ cho hệ thống ILS thì vị trí của

nó đặt ở vị trí của đài Outer và Middle marker và nằm về cùng 1 phía của trụctâm đường cất hạ cánh

II-4.Các phương thức khai thác đài NDB

.Đài NDB được sử dụng cho dẫn đường trung cận

- Các đài NDB được bố trí dọc theo đường bay

.Đài NDB được sử dụng cho dẫn đường tiếp cận và vùng chờ

- Sử dụng tối thiểu hai đài NDB, cho một hướng tiếp cận

- Vùng chờ có thể sử dụng một hoặc hai đài NDB

- Phương thức tiếp cận không linh hoạt

- Có độ chính xác cho phép  5 

Phụ lục 2-2

ĐÀI DẪN ĐƯỜNG VÔ TUYẾN ĐA HƯỚNG SÓNG CỰC NGẮN

(VOR-VHF Omnidirectional radio Range)

III-1.Chức năng nhiệm vụ của đài VOR

Chức năng: Cung cấp cho tàu bay thông tin về góc giữa hướng của tàu bayđến nơi đặt đài và phương Bắc từ Xem Hình 3-1

Hình 3-1: Xác định góc phương vị của đài VOR

Phân loại: Có bốn dạng đài VOR thường được sử dụng (phụ thuộc vào phương pháp xác định góc phương vị), đó là:

- Trạm VOR đốp-lơ chính xác (PDVOR- Precision Doppler VOR) 1.3.Nhiệm vụ:

hợp với đài đo cự ly để tạo thành trạm xác định góc phương vị và cự ly(VOR/DME)

hướng sóng cực ngắn thường kết hợp với kênh đo cự ly của trạm TACAN thànhtrạm VORTAC

III-2.Mạng VOR/DME tại Việt Nam.

1975)

- Hiện tại trên toàn lãnh thổ Việt Nam có khoảng 20 trạm VOR/DME (số liệu đến12/2009)

hoạt động bay (VANSCOR) quản lý, chỉ có một trạm VOR (Vũng tàu) phục vụbay dầu khí do Công ty dịch vụ bay MN quản lý

VOR/DME tại Việt Nam

III-3.Các tiêu chuẩn ICAO đối với đài VOR

3-1.Giải tần số làm việc (Radio frequencies)

- Giải tần số từ 112 MHz 118 MHz Với sai số tần số cho  phép

- Tầm phủ của đài VOR trong chế độ Landing: 185 Km.

- Tầm phủ phải đạt được trong góc ngẩng đến 40 

(Xem hình vẽ 3-2)

Hình vẽ 3-2: Tầm phủ sóng của VOR theo cự ly và cao độ

.Điều chế (Modulation)

a.Đối với đài CVOR:

- Tín hiệu biến thiên (variable signal): Sóng mang bị điều chế biên độvới độ sâu điều chế là 30% bởi tín hiệu điều tần có tần số trung tần(tần số sóng mang phụ) bằng 9.960 Hz Tín hiệu này bị điều chế bởitần số là 30 Hz với chỉ số điều tần là 16, mang thông tin về gócphương vị 0 của hướng Bắc (Xem hình vẽ 3-3)

Hình vẽ 3-3: Nguyên lý hình thành tín hiệu CVOR.

- Tín hiệu chuẩn (reference signal): Sóng mang bị điều chế biên độ với

độ sâu điều chế là 30% bởi tín hiệu âm tần có tần số là 30 Hz, mangthông tin về góc phương vị của điểm thu

b Đối với đài DVOR: Cách thực hiện ngược lại

3-4.Tín hiệu nhận dạng (Identification)

- Tốc độ 7 Ident / 1 phút

- Nội dung bao gồm từ 2 3 từ

- Thời gian được phép mất Ident: Không quá 30s

3-5.Hệ thống giám sát và điều khiển (Monitoring)

Hệ thống giám sát sẽ thực hiện việc chuyển máy hoặc tắt máy khi cácđiều kiện sau xảy ra:

- Sai số về góc phương vị vượt quá giới hạn cho phép 1  

- Có sự suy giảm về độ sâu điều chế đến 15% đối với các tín hiệuđiều chế đã nêu

3-6.Vị trí đặt đài (Siting)

- Nếu là đài điểm trong chế độ “En-route” thì nó là giao điểm của hai Airway hoặc nằm trên một Airway và là tâm của Airway đó

- Nếu là đài phục vụ trong chế độ “Landing” thì nó được bố trí sao cho

có thể được phục vụ hạ cánh cho cả hai đầu

- Mặt phản xạ tối thiểu đối với đài CVOR là 600m, đối với DVOR là300m, mặt phản xạ phải bảo đảm độ bằng phẳng và không tồn tạichướng ngại vật

III-4.Các phương thức khai thác đài VOR

phương thức tiếp cận đài VOR, chỉ cần một đài VOR có thể được sửdụng cho cả hai đầu đường CHC và cho nhiều đường CHC

hơn

– Standard Instrument Departure) sử dụng thiết bị

- Có độ chính xác cao hơn, sai số góc phương vị cho phép là  2 

CHƯƠNG IV

ĐÀI ĐO CỰ LY (DME)

IV-1.Chức năng, nhiệm vụ của đài đo cự ly.

Chức năng: Thiết bị đo cự ly (DME–Distance Measuring Equipment ) cungcấp cho tàu bay thông tin về cự ly xiên từ tàu bay đến vị trí đặt thiết bịtrên mặt đất

Nhiệm vụ:

a.Trong chế độ En-route: Khi DME kết hợp với trạm VOR làm nhiệm vụ dẫnđường, thì DME cung cấp thông tin giúp tàu bay xác định được cự ly xiên từtàu bay đến vị trí đặt trạm DME Lúc đó DME sử dụng là DME vô hướng

đó DME sử dụng là DME vô hướng

- Khi DME kết hợp với hệ thống ILS, thì DME cung cấp thông tin giúptàu bay xác định được cự ly xiên từ tàu bay đến vị trí ngưỡng đườngCHC Lúc đó DME sử dụng là DME định hướng hay vô hướng

xác (DME/P)

(Hình vẽ 4-2)IV-2.Mạng DME tại Việt Nam

- Tại Việt Nam không có trạm DME đứng độc lập, cũng như hệ thống MLS/DME

- DME kết hợp với ILS tạo thành hệ thống ILS/DME, xem bảng 5-1.IV-3.Các tiêu chuẩn ICAO đối với đài DME

3.1.Các khái niệm cơ bản:

a.DME/N (DME/Narrow): là thiết bị đo cự ly hoạt động ở chế độ en- route vàLanding, N ký hiệu thiết bị có đặc tính phổ hẹp (để phân biệt với W).

en-route và Landing, W ký hiệu thiết bị có đặc tính phổ rộng (để phân biệt với N).c.DME/P (DME/Precise): là thiết bị đo cự ly hoạt động ở chế độLanding, P ký hiệu thiết bị có đặc tính phổ hẹp và có tính chính xác cao d.Kiểu W,X,Y,Z: là phương pháp mã hoá quá trình phát xung của

DME dựa vào sự khác nhau về khoảng cách giữa hai xung của cặp xung để

có thể sử dụng nhiều lần đối với một tần số làm việc, xem bảng 4-1

Bảng 4-1: Các kiểu mã hóa xung của DME

Các yêu cầu cơ bản:

a.Cấu hình: Một hệ thống đo cự ly bao gồm hai thành phần cơ bản, một

đặt trên tàu bay và một đặt trên mặt đất

- Thành phần đặt trên tàu bay được gọi là máy hỏi (Interrogator) (Hình vẽ 4-3)

Hình vẽ 4-3: Máy hỏi

- Thành phần đặt trên mặt đất gọi là máy phát đáp (Transponder)

(Hình vẽ 4-4)

Hình vẽ 4-4: Máy phát đáp

khi xử lý máy phát đáp sẽ phát xung trả lời tương ứng đến máy hỏi Điều nàytương ứng với việc thực hiện một phép đo cự ly Xem hình vẽ 4-5a và 4-5b

Hình 4-5a: Nguyên lý đo cự ly.

Hình 4-5b: Nguyên lý đo cự ly theo giản đồ thời gian

c.Khi một trạm DME làm việc kết hợp với hệ thống ILS, MLS hoặctrạm VOR thì phải lưu ý đến các vấn đề sau:

tra cứu đã qui định của ICAO

- Vị trí lắp đặt phải tuân thủ theo các giới hạn về vị trí.

- Thoả mản về qui định đối với tín hiệu nhận dạng

Các đặc tính kỹ thuật của hệ

thống: a.Tầm phủ sóng

(Coverage):

DME ít nhất phải đạt bằng tầm phủ hiệu quả của VOR

của DME ít nhất phải đạt bằng tầm phủ sóng của hệ thống ILS

việc nằm trong khoảng (1.151 1.213) MHz

được qui định theo bảng A, Chương 3, Phần I, Tập I, Phụ ước 10.d.Tín hiệu nhận dạng (Identification):

- Tất cả các máy phát đáp đều phát tín hiệu nhận dạng theo hai cách,hoặc phát tín hiệu nhận dạng độc lập hoặc phát tín hiệu nhận dạngphụ thuộc

Morse quốc tế

- Tốc độ phát tín hiệu nhận dạng là 6 tín hiệu nhận dạng trên phút

- Các xung nhận dạng được phát ít nhất mỗi 40s một lần