飞行理论图解 · 无线电导航

NDB 与 ADF 图解

无方向性信标 · 自动定向机

电台在哪里,针尖说了算
针尖指的永远是电台

NDB · ADF · RMI · 相对方位

NDB(无方向性信标)在地面广播,机载 ADF(自动定向机)靠环形天线的方向特性测出电台相对飞机的方位角,再用一根针把方向指出来——这是最早的无线电导航系统,也是一套近程测角系统。这一页讲清地面台怎么发、机载设备怎么收、表盘怎么读、过台有什么怪现象,以及四个最常考的误差。

01 地面台与机载设备

地面 NDB · 机载 ADF

地面 NDB 台:无方向性信标 顶载天线 桅杆(拉线加固) 设备机房 向空间发射无方向性无线电信号 地波 主要以地波传送 · 可绕过高大障碍物 · 易受干扰 高大障碍物 典型频率 190~1750 kHz 航线定向定位用 · 有效距离 ≥150 km 着陆导航台 · 有效距离 ≤50 km 不同台不同识别码 · 以摩尔斯电码发送 地波 无方向性信号
NDB 台站实景:红白相间桅杆带拉线,台下有围栏与设备间
实景 · NDB 地面台——红白桅杆就是发射天线(带拉线加固),台下是设备间与围栏(Gagarin FK NDB;Wikimedia Commons,CC BY-SA 4.0)
机载自动定向机(ADF)组成 环形天线 垂直天线 自动定向接收机 测电台相对方位 控制盒 频率调谐 · 方式选择 方位指示器(指针 → 电台) ADF 方式:自动定向,指针指向电台 ANT 方式:可调谐识别电台、收听语音 但 ADF 指示器无指示
ADF 接收机控制盒实景:R-346A,频率窗显示 972 kHz,带 OFF/ADF/REC/BFO/TEST 方式按钮
实景 · ADF 接收机(R-346A,Cessna 172 无线电堆栈)——频率窗显示 972 kHz,下方一排方式就是 ADF / REC / BFO / TEST 按钮(Wikimedia Commons,CC BY-SA 3.0)
系统
自动定向仪(ADF)是最早的无线电导航系统,与地面 NDB 台配合组成近程测角系统
地面台
NDB 向空间发射无方向性无线电信号;典型频率 190~1750 kHz;主要以地波传送,可绕过高大障碍物,但易受干扰使指针晃动
用途距离
航线定向定位用:有效作用距离不少于 150 km;着陆导航台引导着陆:有效距离一般不超过 50 km
识别码
每个 NDB 台有相应识别标志及摩尔斯电码,应用时应识别摩尔斯电码;不同台用不同识别码,以摩尔斯电码发送
机载设备
自动定向接收机、控制盒、方位指示器、环形天线、垂直天线
方式
ADF 方式自动定向,指针指向电台;ANT 方式可调谐识别电台、收听语音,但 ADF 指示器无指示

注 · 记忆抓手:地面台叫 NDB(无方向性信标),机载仪表叫 ADF(自动定向机)——台发的是"无方向",机载靠环形天线把方向"找出来"。

02 ADF 指示器识读

表盘固定 vs 航向旋钮 · QDM/QDR/RB

无航向旋钮 · 表盘固定 N E S W 机头方向(表盘固定) 针尖 → 电台 RB 指针读数即电台相对方位角 RB 有航向旋钮 · 标线对正航向 N E S W 航向标线(对正当时航向 MH) 航向旋钮 针尖 QDM 针尾 QDR RB 转旋钮使标线对正当时航向 · 指针与标线夹角即 RB 方位角几何 磁北 N MH 飞机航向 QDM 电台磁方位(针尖) QDR = QDM ± 180°(针尾) MH RB QDM = MH + RB QDR = QDM ± 180° 方位随飞行变化 飞行方向 电台 电台在右侧 → 无线电方位逐渐增大 飞行方向 电台 电台在左侧 → 无线电方位逐渐减小
无航向旋钮
表盘固定,指针读数即电台相对方位角 RB
有航向旋钮
转旋钮使标线对正当时航向,此时指针指电台磁方位 QDM,针尾指飞机磁方位 QDR,指针与标线夹角即 RB
三者关系
QDM = MH + RBQDR = QDM ± 180°
方位变化
电台在右侧,飞机向前飞行无线电方位逐渐增大;电台在左侧逐渐减小

注 · 读数时先分清"表盘动不动":表盘固定 → 指针就是 RB;有航向旋钮 → 先对正航向,再读针尖 QDM、针尾 QDR、夹角 RB。

03 RMI 识读

航向标线 · 细针粗针

RMI 无线电磁指示器 N 3 6 E 12 15 S 21 24 W 30 33 航向标线(读当时航向 340°) 细针(第一部) 针尖 → QDM 粗针(第二部) 针尾 → QDR RB 细针、粗针分别指示第一部或第二部 ADF 或 VOR 接收机方位信号 针尖指 QDM 针尾指 QDR 针尖与标线夹角即 RB 细针与粗针可同时指两个电台 或两套导航源
RMI 实景:波音 747-400 备用无线电磁指示器,刻度盘与双针
实景 · RMI(Boeing 747-400 备用表)——刻度盘随航向转动,绿/橙双针分指两个导航源,下角拨杆选 VOR 或 ADF 源(Wikimedia Commons,CC BY-SA 4.0)
刻度盘
随飞机航向转动,从航向标线可读飞机当时航向
指针
两根方位指针:细针、粗针分别指示第一部或第二部 ADF 或 VOR 接收机方位信号
读法
针尖指 QDM,针尾指 QDR,针尖与标线夹角即 RB

注 · RMI 比普通 ADF 表盘更"省心":航向和电台方位在同一张盘上,针尖直接给出电台磁方位,不用自己加加减减。

04 静锥区与过台

静锥区 · 过台倒针

NDB 台 静锥区(收不到信号) 低高度航迹(锥区窄) 高高度航迹(锥区宽) 高度越高 静锥区越大 过台前 正上方 过台后 ADF 指示器 针指前方电台 ADF 指示器 指针停滞或摆动 ADF 指示器 迅速倒向后方电台
静锥区
进入 NDB 电台上空静锥区时收不到信号,ADF 指针停滞或摆动
大小
高度越高,静锥区越大
过台
过台后 ADF 指针迅速倒向后方电台

注 · 过台判断:指针从"指向前方"经过短时停滞或摆动,突然甩到"指向后方"——这一甩就是过台时刻。静锥区内别拿瞬时摆动当故障。

05 四大误差

干扰 · 夜间 · 山区 · 海岸

① 静电干扰误差 大气放电辐射多种频率电波 对中波、长波影响最大 雷暴云附近飞行受影响 克服:杂音最小、指针稳定瞬间读方位 选距离近、功率大的台 ② 夜间效应 电离层对电波吸收白天比夜间强 通常出现在日落后 2 小时和日出前 2 小时 定向误差一般 10°~15° 电离层 夜间天波反射 NDB 台 克服:选频率低、距离近的台 增加飞行高度 · 读平均值 ③ 山区效应 NDB 台 飞机(低空) 反射 / 绕射 电波遇山峰、丘陵、大建筑物反射绕射 低空时方位指针可能偏离或摆动 电波越长绕射越强、影响越大 克服:选低频率台 · 提高飞行高度 ④ 海岸效应 海岸线 夹角小 → 方位误差大 垂直 → 不产生误差 电波从陆入海或从海入陆 因导电系数改变产生定向误差
①静电干扰
大气放电辐射多种频率电波,影响最大的是中波、长波;雷暴云附近飞行时影响自动定向机接收和定向。克服:仔细辩听,在杂音最小、指针稳定瞬间读方位;选距离近、功率大的导航台。
②夜间效应
电离层对电波吸收白天比夜间强,通常出现在日落后 2 小时日出前 2 小时,定向误差一般 10°~15°。应尽量选频率低、距离近的台,增加飞行高度,测方位时读平均值。
③山区效应
电波遇山峰、丘陵、大建筑物反射绕射,低空时方位指针可能偏离或摆动。电波越长绕射越强、影响越大;选低频率台或提高飞行高度避免山区效应。
④海岸效应
电波从陆入海或从海入陆时,因导电系数改变产生定向误差。电波传播方向与海岸线夹角越小,方位误差越大;垂直时不产生误差。
误差特征 / 条件克服
静电干扰大气放电 · 影响最大是中波、长波 · 雷暴云附近杂音最小、指针稳定瞬间读方位;选距离近、功率大的台
夜间效应日落后 2 小时和日出前 2 小时 · 误差一般 10°~15°选频率低、距离近的台;增加飞行高度;读平均值
山区效应山峰、丘陵、大建筑物反射绕射 · 低空时指针偏离或摆动选低频率台;提高飞行高度
海岸效应陆海交界导电系数改变 · 夹角越小误差越大垂直跨越海岸线时不产生误差

注 · 把四个误差当四件事记:打雷(静电)、天黑(夜间)、进山(山区)、跨海(海岸)——见什么条件,想什么误差。