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揭秘“飞机如何导航”

 cntagu 2017-06-20

这篇文章很正经的…

说起飞机导航,那要从大约100年前说起~

当时飞行员都是看着地标飞,比如公路啦,河流啦,这样导航在短途航线还凑合。后来美国开通了一条连通东西海岸的航线送邮件,问题就来了,这么远的航线,飞行员也记不住路啊,所以常常飞着飞着就飞丢了,这可咋办呢?

美国国会一咬牙,就修建了一条横跨美国的箭头带,每个箭头21米多长,黄颜色,旁边还竖着一座燃气灯,飞行员在天上的时候,就一直顺着箭头的方向飞,等看到下一个箭头,就调整方向。所以那时候飞行员除了开飞机,还要不停的伸出脑袋找地面上的箭头。如果找不着,那就只有哭着骂F**k了…

揭秘“飞机如何导航”

(图片来自百度图片,现在美国还保留很多箭头)

老是这样也不行啊,随着无线电技术的发展,ADF出山了,ADF中文名叫自动定向机,看名字也能猜出来,它大概就跟一个指南针类似,不同的是,指南针让找不着北的人罩杯(为啥输入法第一个是这个…找北),而ADF呢让飞机知道地面上相应的NDB台的方向。

稍微说下原理,NDB台和ADF这俩是配合使用的,NDB叫无方向性信标,它就像个非常大的磁铁,360度各个方向都在吸引着各路ADF(发信号),飞机上的ADF有个指针,感到有人“勾引”它了,它就朝着那个方向骂,这样,飞机就知道NDB台相对于飞机的方位角了。

大家明白了吧,飞行员只要顺着一个个NDB台的方向飞,就能到达目的地,可是还有问题,飞行员怎么通过NDB知道自己在哪呢?

这个问题我打算用我练(丢)了20年的画功来解释一下:

揭秘“飞机如何导航”

一般飞机上有两台ADF,分别指向两个不同的NDB,这样是不是就有两条相交的直线啦,交点就是飞机的位置,所以,有时在老电影里看到飞机上有人拿个地图和尺子画啊画的,就是用这个方法定位飞机位置的。

再说说VOR,VOR和NDB效果类似,但是原理完全不同,VOR会发送两个信号,一个信号是基准信号,360度发射,另外一个信号是相对于基准信号有“相变”的信号,从0到360度,相变依次增加,飞机上的设备收到这俩信号,一对比,就知道自己的方位了。

VOR和DME经常住在一个地方,这俩也是一对couple。DME中文名叫测距机,测量距离呗,很简单,飞机向DME发个信号,DME收到后立马回个信号,飞机上的设备根据时间差就算出来距离了。

有距离了,那就比ADF+NDB这对couple牛逼很多了,为什么呢?看图:

揭秘“飞机如何导航”

你看,现在有了飞机和DME1的距离R1,那么飞机就可以确定自己是位于以DME1为中心,半径为R1的圆上了,如果再给出跟DME2的距离R2,那飞机肯定是位于这两个圆的交点上,可两个圆交点有俩啊?所以这时再给出跟DME3的距离R3,那是不是就可以给出唯一的交点啦?飞机也就知道自己当前的位置了。

另外DME和VOR配合也可以定位,如图:

揭秘“飞机如何导航”

DME给出距离,先确定了一个圆,飞机知道自己在半径为R的圆上,VOR呢给出方位角,于是就确定了唯一的一点。

除了上面这些方法,还有一种方法也可以只根据距离定位,叫做双曲定位,高中数学书翻到第20页!(敲黑板)

高中几何课上讲了:“一动点至两定点的距离差为常数的点的轨迹是以这两定点为焦点的一条双曲线”。

双曲线的描述方程我就不写了,怕你后悔高中几何没学好。看下图吧:

揭秘“飞机如何导航”

同样三个DME,如果给出飞行器距离这三个DME的距离就可以拟合出两条双曲线,两条双曲线的交点即飞机的位置,飞机也就定位了。

好了,今天说的这两对couple就是传说中的无线电导航,其实是比我爷爷年纪还大的老技术了,不过现代的飞机上还在使用,随着PBN的推广,NDB等将逐渐淘汰,GNSS逐渐成为主流的导航手段…

什么是PBN?好问题,这个我们在下一番再讲。

PS:还有什么想了解的航空知识可以留言告诉小编~

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