2.7.1 Tổng quan về dẫn đƣờng Hàng không
Hệ thống thiết bị dẫn đƣờng hàng không là hệ thống thiết bị nhằm cung cấp thông tin cho máy bay thông qua các máy thu đƣợc trang bị trên máy bay, giúp phi công xác định đƣợc các thông tin: vị trí máy bay, hƣớng máy bay đang bay, khoảng các so với đài dẫn đƣờng, máy bay bay nhƣ thế nào…
Phân loại thiết bị dẫn đƣờng hàng không:
- Thiết bị dẫn đƣờng vô tuyến: hệ thống các thiết bị cung cấp cho máy bay các thông tin cần thiết theo phƣơng thức phát sóng ra không gian. Ví dụ hệ thống dẫn đƣờng vô hƣớng (NDB), hệ thống dẫn đƣờng đa hƣớng sóng cực ngắn (VOR)… - Thiết bị dẫn đƣờng bằng mắt: Hệ thống các thiết bị cung cấp và hƣớng dẫn máy bay bằng tín hiệu ánh sang, biển báo… trong khu vực tiếp cận, tại sân.
2.7.2 Đài dẫn đƣờng vô hƣớng NDB
2.7.2.1 Chức năng, nhiệm vụ của đài dẫn đƣờng NDB (Non – Directional Beacon) - Chức năng: Đài làm việc ở giải tần trung bình và thấp, phát tín hiệu một cách - Chức năng: Đài làm việc ở giải tần trung bình và thấp, phát tín hiệu một cách
vô hƣớng mà nhờ nó phi công đƣợc trang bị một máy thu và anten định hƣớng phù hợp, có thể định hƣớng đƣợc của máy bay đối với trạm mặt đất.
39 + Khi đài NDB làm nhiệm vụ đài gần, đài xa: NDB giúp máy bay xác định đƣợc trục tâm đƣờng cất hạ cánh kéo dài. Điều này sẽ đƣợc thể hiện rõ trong hình:
Hình 2.18. Đài NDB sử dụng phục vụ hạ cánh
+ Khi đài NDB làm nhiệm vụ đài điểm cho một máy bay: Nó giúp máy bay định hƣớng bay về sân bay sau đó hạ cánh theo phƣơng thức mắt nhƣ hình dƣới.
Hình 2.19. Máy bay về đài NDB
2.7.2.2 Hoạt động đài dẫn đƣờng NDB
Tần số hoạt động của đài dẫn đƣờng vô huớng nằm trong dải tần số từ 190kHz đến 526,5kHz, phù hợp với qui hoạch phổ tần số vô tuyến điện của Việt Nam cho các nghiệp vụ. Mỗi đài NDB đƣợc nhận dạng bằng một tín hiệu nhận dạng là một nhóm mã Morse quốc tế bao gồm từ hai đến ba chữ cái và đƣợc phát với tốc độ khoảng 7 từ trong một phút. Khi ngƣời phi công trên máy bay nhận tín hiệu của đài NDB, anh ta sẽ nghe thấy tín hiệu nhận dạng của đài 2 lần trên tần số 1020 Hz phát liên tục. Theo kim chỉ thị của la bàn, phi công có thể lái theo hƣớng bay tới đài NDB. Khi máy bay bay vƣợt qua đài NDB thì kim chỉ thị bộ định hƣớng đảo ngƣợc 180 độ báo hiệu cho ngƣời phi công biết rằng đã bay qua đài.
40 - Ƣu điểm: Hệ thống đã đƣợc dùng rộng rãi trong nhiều năm và các thao tác với đài rất quen thuộc với các phi công. Các thiết bị trạm mặt đất không đắt, hệ thống đơn giản không cần bảo dƣỡng bởi công nghệ hiện đại.
- Nhƣợc điểm: Chịu ảnh hƣởng rất mạnh của địa vật, địa hình và các nhiễu tạp thời tiết. Lỗi của hệ thống đài NDB còn xảy ra khi có sét đánh hoặc nhiễu xạ của sóng điện từ vào ban đêm. Lỗi dẫn đến việc chỉ thị sai lệch cao sẽ rất nguy hiểm cho máy bay.
Một số hình ảnh của đài NDB K1, K2 đang đƣợc sử dụng và phục vụ cho Cảng Hàng không Quốc tế Đà Nẵng.
41
Hình 2.21. Tủ điều khiển NDB tại đài dẫn đường K2
2.7.3 Đài dẫn đƣờng đa hƣớng sóng cực ngắn VOR 2.7.3.1 Chức năng, nhiệm vụ của đài VOR 2.7.3.1 Chức năng, nhiệm vụ của đài VOR
- Chức năng: VOR (VHF Omnidirectional radio Range) là hệ thống dẫn đƣờng
phụ trợ bằng sóng Radio phát ra trong không gian nhằm giúp máy bay xác định đƣợc vị trí của nó với vị trí đặt đài.
- Nhiệm vụ: Thông thƣờng đài VOR thƣờng kết hợp với đài đo khoảng cách DME để tạo thành trạm xác định góc phƣơng vị và cự ly, dùng cho cả hai chế độ đài điểm và phục vụ cất hạ cánh.
2.7.3.2 Các phƣơng thức hoạt động của đài VOR
Đài VOR phát ra 2 tín hiệu bao gồm: pha biến thiên và pha chuẩn. Tín hiệu pha chuẩn là tín hiệu điều chế 30Hz có pha cố định theo mọi hƣớng. Pha biến thiên là tín hiệu điều chế 30Hz mà pha của nó trễ khi máy bay chuyển hƣớng theo chiều kim đồng hồ và trễ 3600 khi hƣớng quay 3600. Bằng cách đo sự khác pha giữa hai tín hiệu mà ngƣời phi công đo đƣợc góc phƣơng vị giữa máy bay với đài. Đài VOR có độ chính xác cao, sai số góc phƣơng vị cho phép là ±2 độ.
- Ƣu điểm: độ chính xác về thông tin vị trí cao, cho phép thiết lập mạng đài VOR trên đƣờng bay cố định.
- Nhƣợc điểm: chịu ảnh hƣởng của hiệu ứng đa đƣờng, dễ bị nhiễu tác động, cự ly hoạt động phụ thuộc vào tầm nhìn thấy trực tiếp và công suất phát của đài, độ chính xác giảm khi khoảng cách máy bay với đài tăng.
42 Đài VOR tại Cảng HK Quốc tế Đà Nẵng thuộc quản lý của Trung tâm quản lý bay. Dƣới đâylà hình ảnh đài VOR thực tế tại sân bay.
Hình 2.22. Đài dẫn đường VOR
2.7.4 Hệ thống dẫn đƣờng hạ cánh chính xác ILS
ILS (Instrument Landing System) là hệ thống thiết bị nhằm mục đích hƣớng dẫn
máy bay tiếp cận và hạ cánh bằng thiết bị trong các điều kiện thời tiết khó khăn nhất. Hệ thống trợ giúp hạ cánh ILS cung cấp các thông tin hƣớng dẫn chính xác cho quá trình hạ cánh của các máy bay tại các sân bay. Các sân bay nơi có lắp đặt hệ thống ILS, ngƣời phi công có khả năng hạ cánh chính xác xuống đƣờng băng một cách an toàn.
Hệ thống dẫn đƣờng ILS gồm 2 đài chính cung cấp thông tin giúp máy bay xác định đƣợc quỹ đạo hạ cánh xuống đƣờng băng một cách chính xác đó là đài Localizer (LOC) và đài Glide Path (GP).
Đây là hệ thống dẫn đƣờng quan trọng nhât trong tất cả các hệ thống dẫn đƣờng hiện nay tại sân bay Đà Nẵng. Trên đây chỉ giới thiệu sơ bộ về hệ thống ILS, Ở Chƣơng 3 chúng ta sẽ tìm hiểu kĩ hơn về hệ thống ILS.
43
Từ những gì đã trình bày trong Chƣơng 2, chúng ta đã có cái nhìn tổng quản về
hầu hết các trang thiết bị, hệ thống kỹ thuật mà Trung tâm Dịch vụ Kỹ thuật đảm nhiệm. Qua đó đã học đƣợc không ít kiến thức về thiết bị sử dụng trong ngành Hàng không, đồng thời hiểu đƣợc phần nào công việc của các anh trong đội kỹ thuật. Biết đƣợc rằng vì các thiêt bị ngành hàng không là thiết bị chuyên dụng nên cần đảm bảo độ chính xác, an toàn tuyệt đối, các thiết bị sử dụng luôn có thiết bị dự phòng hỗ trợ để đảm bảo hệ thống luôn luôn vận hành.
44
CHƢƠNG 3: TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG DẪN ĐƢỜNG HẠ CÁNH CHÍNH XÁC ILS/DME
3.1 Giới thiệu chƣơng
Trong chƣơng này, chúng ta sẽ tìm hiểu về hệ thống dẫn đƣờng chính xác ILS/DME. Đây là hệ thống dẫn đƣờng quan trọng nhất hiện nay tại sân bay Đà Nẵng. Nội dung chƣơng sẽ giới thiệu về hệ thống ILS, DME về thành phần và nguyên lý hoạt động của từng hệ thống và hình ảnh thực tế của các thiết bị mà nhóm thực tập ghi đƣợc trong quá trình thực tập. Từ những kiến thức đã tìm hiều, đã giúp chúng em hiểu đƣợc phần nào về hệ thống thiết bị quan trọng này.
3.2 Giới thiệu hệ thống dẫn đƣờng hạ cánh chính xác ILS
Các hệ thống NDB, VOR, DME nhƣ đã giới thiệu là các thiết bị dẫn đƣờng trong
không gian 2 chiều. Việc cung cấp thông tin chính xác cho phi công hạ cánh an toàn là rất khó, nhất là trong điều kiện thời tiết xấu tầm nhìn của phi công bị hạn chế thì việc hạ cánh là dƣờng nhƣ không thể. Vi vậy để khắc phục những nhƣợc điểm trên đảm bảo phi công có thể hạ cánh tại sân bay trong điều kiện xấu, ngƣời ta sử dụng hệ thống dẫn đƣờng chính xác đó là hệ thống ILS.
Hệ thống ILS giúp hƣớng dẫn cho máy bay hạ cánh, tìm quỹ đạo hạ cánh xuống đƣờng băng với độ chính xác cao. Hệ thống ILS gồm đài dẫn đƣờng Localizer và Glide Path, với hệ thống này phi công có thể dể dàng hạ cánh trong mọi điều kiện thời tiết.
3.3 Hệ thống ILS
3.3.1 Chức năng thành phần của hệ thống ILS
- Chức năng: Cung cấp hƣớng dẫn chính xác giúp cho máy bay tiếp cận và hạ cánh xuống đƣờng băng, trong những điều kiện thời tiết bất lợi nhƣ sƣơng mù, mƣa lớn,… dẫn đến tầm nhìn hạn chế, phi công không thể hạ cánh bằng tín hiệu đèn thì hệ thống ILS vẫn có thể hƣớng dẫn giúp may bay hạ cánh an toàn.
- Thành phần:
Hệ thống ILS có hai đài cơ bản để cung cấp thông tin giúp máy bay xác định đƣợc quỹ đạo hạ cánh xuống đƣờng cất hạ cánh một cách chính xác, đó là đài Localizer (LOC) và đài Glidepath (GP).
+ Ðài LOC còn gọi là đài xác định hƣớng, dùng để xác định chính xác trục tâm của đƣờng cất hạ cánh và giúp máy bay hạ cánh vào chính iữa âm đƣờng cất hạ cánh.
45 + Ðài GP còn gọi là đài chỉ góc, dùng để xác định chính xác đƣờng trƣợt hạ cánh của quỹ đạo hạ cánh và giúp máy bay hạ cánh chính xác vào vùng hạ cánh của đƣờng cất hạ cánh.
Ngoài ra còn kết hợp với thiết bị đo khoảng cách DME cung cấp thông tin cho máy bay thông tin về khoảng cách từ nó so với đài phát. Giúp cho phi công biết đƣợc khoảng cách từ máy bay tới sân bay là bao xa.
Dƣới đây là hình ảnh hệ thống ILS.
Hình 3.1. Cấu trúc hệ thống ILS
3.3.2 Hệ thống đài xác định hƣớng Localizer 3.3.2.1 Nguyên lý hoạt động 3.3.2.1 Nguyên lý hoạt động
Hệ thống Localizer (LOC) đƣợc đặt ở phía cuối đƣờng băng, nó bao gồm nhiều anten định hƣớng. Trƣờng điện từ đƣợc bức xạ từ hệ thống anten LOC là một trƣờng điện từ hỗn hợp mà đƣợc điều chế biên độ bởi hai tín hiệu âm tần là 90Hz và 150Hz. Anten sẽ phát ra tín hiệu đƣợc điều chế ở hai tần số khác nhau, mỗi tần số là một búp sóng hẹp đƣợc phát ra hai phía của đƣờng băng. Bộ thu tín hiệu LOC trên máy bay đo sự khác nhau về độ sâu điều chế của hai tín hiệu, độ sâu điều chế cho mỗi tần số thông thƣờng khoảng 20%, sự khác nhau này phụ thuộc vào vị trí của máy bay và tim đƣờng băng, từ đây, máy bay có thể xác định đƣợc vị trí tim đƣờng băng để có thể hạ cánh chính xác. Trong trƣờng hợp máy bay thu đƣợc một tần số có tỉ lệ vƣợt trội so với tần số còn lại, thì điều đó có nghĩa là máy bay đang lệch trái hoặc phải so với tim đƣờng
46 băng. Tần số sóng mang cho tín hiệu trong hệ thống LOC nằm trong khoảng từ 108.10 MHz đến 111.95 MHz.
Trong hình 3.2 là hình ảnh bức xạ điện từ của anten. Trong đó hai búp sóng SBO +150 -90 và SBO -150 +90 là đƣợc tạo ra bởi tín hiệu điều chế AM triệt sóng mang của hai tần số 90Hz và 150Hz. Búp sóng còn lại tạo bởi tín hiệu điều chế AM không triệt sóng mang CSB +90 +150 của hai tần số 90Hz và 150Hz. Ta thấy khi máy bay tiếp cận vào vùng búp SBO bên phải thì thành phần tần số 150Hz là vƣợt trội, lúc này phi công biết đƣợc là mình đã bị lệch phải so với tim đƣờng băng và sẽ có điều chỉnh để máy bay đi vào đúng quỹ đạo. Tƣơng tụ khi máy bay bị lệch trái thì phi công sẽ biết đƣợc và có điều chỉnh thích hợp.
Hình 3.2. Bức xạ điện từ “Localizer course signals”
Trong hoạt động của đài LOC cũng nhƣ đài GP thì việc xác định giá trị DDM (Difference Depth Modulation) là độ sai khác của độ sâu điều chế giữa các tín hiệu là rất quan trọng. Khi máy bay bay vào vùng có DDM = 0, thì phi công biết rằng máy bay đã vào đúng hƣớng với tim đƣờng băng.
3.3.2.2 Lắp đặt và giám sát hệ thống
- Lắp đặt: Hệ thống anten đài LOC đƣợc đặt vuông góc với tâm đƣờng cất hạ
cánh nối dài và cách điểm dừng cuối cùng của đƣờng cất hạ cánh khoảng 300m - Giám sát:
+ Hệ thống giám sát tự động sẽ cung cấp một tín hiệu báo động khi: Sự bức xạ bị dừng lại, không có thông tin về dẫn đƣờng và tín hiệu nhận dạng từ sóng mang. + Hệ thống giám sát tự động sẽ chuyển hoặc tắt máy khi: Ðộ chính xác của đƣờng trung tâm (course line) sai quá giới hạn cho phép, mất tín hiệu nhận dạng, công suất phát giảm 20%.
47 Hình ảnh đài LOC tại Cảng Hàng không Quốc tế Đà Nẵng
48
Hình 3.4. Thiết bị điều khiển đài LOC
3.3.3 Đài Glide Path (GP) 3.3.3.1 Nguyên lý hoạt động 3.3.3.1 Nguyên lý hoạt động
Hệ thống Glide Path (GP) đƣợc đặt một bên vùng điểm chạm bánh của đƣờng băng. Cũng tƣơng tự nhƣ LOC thì hệ thống GP cũng bao gồm các anten và phát ra hai tín hiệu có tần số khác nhau là 90Hz và 150Hz, nhƣng khác với hệ thống LOC thì búp sóng đƣợc phân biệt theo chiều dọc, tần số sóng mang của hệ thống GP nằm trong khoảng từ 329.15 MHz đến 335 MHz. Đƣờng trung tâm của vùng giao của hai búp sóng chính là đƣờng xuống theo góc 3 , đây là tín hiệu dẫn đƣờng cho máy bay xuống theo góc 3 độ.
3.3.3.2 Lắp đặt và giám sát hệ thống
- Lắp đặt: Hệ thống anten đài Glidepath đƣợc đặt phía bên trái hoặc phải
đƣờng cất hạ cánh, cách ngƣỡng hạ cánh của đƣờng cất hạ cánh khoảng 300m. - Giám sát: Hệ thống giám sát sẽ tạo ra một tín hiệu báo khi các tiêu chuẩn sau bị vi phạm:
+ Góc hạ cánh θ bị dịch chuyển hơn: 0,075θ theo chiều âm (nhỏ hơn θ) và 1,10θ theo chiều dƣơng (lớn hon θ).
+ Công suất giảm 20%.
49
Hình 3.4. Hình ảnh aten đài Glide Path
3.3.4 Các phƣơng thức hoạt động của hệ thống ILS
Không giống nhu các đài NDB, DME, VOR có thể áp dụng cho dẫn đƣờng trung cận lẫn tiếp cận hạ cánh, hệ thống ILS chỉ đƣợc sử dụng để hƣớng dẫn tiếp cận hạ cánh của máy bay xuống đƣờng băng
Ngoài sự phân cấp chính xác theo tiêu chuẩn kỹ thuật, cấp chính xác trong khai thác còn phụ thuộc vào hai yếu tố là tầm nhìn và trần mây.
Có thể áp dụng phƣơng thức chỉ sử dụng đài xác định hƣớng (LOC only) để phục vụ tiếp cận hạ cánh, vì lúc này nhiệm vụ của đài xác định hƣớng giống nhƣ nhiệm vụ của hai đài NDB, cho nên các yếu tố về khí tƣợng nhƣ tầm nhìn, trần mây… đƣợc áp dụng nhƣ nhau.
3.4 Thiết bị đo khoảng cách DME
3.4.1 Chức năng, nhiệm vụ của đài DME
- Chức năng: DME là một đài thu phát trên tần số UHF nhằm cung cấp cho máy bay cự ly từ máy bay đến vị trí đặt đài, đây là cự ly nghiêng là khoảng cách từ đài đến máy bay.
- Nhiệm vụ:
+ Trong chế độ đài điểm: Khi DME kết hợp trạm VOR thì DME cung cấp thông tin giúp má bay xác định đƣợc cự ly nghiêng từ máy bay đến vị trí đặt trạm DME.
50 + Trong chế độ cất hạ cánh: DME cung cấp thông tin giúp máy bay xác định đƣợc cự ly nghiêng từ máy bay đến vị trí đặt trạm DME.
3.4.2 Các phƣơng thức hoạt động của đài đo cự ly
Hệ thống DME cung cấp cho máy bay thông tin khoảng cách từ nó so với đài. Máy bay phát xung hỏi nhờ bộ hỏi đặt trên núi và trạm mặt đất (còn gọi là bộ phát đáp- Transponder) nhận đƣợc các xung hỏi này từ máy bay và trả lời tự động bằng các xung trả lời có tần số sóng mang các tần số sóng mang xung hái 63 MHz. Thông tin