Микроволновая система посадки ( MLS ) — это всепогодная, точная система радионаведения, предназначенная для установки в крупных аэропортах для помощи самолетам при посадке, включая «слепые посадки». [1] MLS позволяет приближающемуся самолету определить, когда он выровнен с взлетно-посадочной полосой назначения и находится на правильной глиссаде для безопасной посадки. MLS была предназначена для замены или дополнения систем посадки по приборам (ILS). MLS имеет ряд эксплуатационных преимуществ по сравнению с ILS, включая более широкий выбор каналов для избежания помех от близлежащих установок, превосходную производительность в любую погоду, небольшой «след» в аэропортах и широкие вертикальные и горизонтальные углы «захвата», которые позволяют заходить на посадку из более широких областей вокруг аэропорта.
Хотя некоторые системы MLS были введены в эксплуатацию в 1990-х годах, широкомасштабное развертывание, задуманное некоторыми авиационными агентствами, так и не стало реальностью. На это было две причины: (экономическая) хотя технически и превосходит ILS, MLS не предлагает достаточно больших возможностей, чтобы оправдать добавление приемников MLS к оборудованию самолета; и (потенциально превосходящая третья система) системы на основе GPS , в частности WAAS , позволяют ожидать аналогичного уровня позиционирования без необходимости в оборудовании в аэропорту . GPS/WAAS значительно снижает стоимость аэропорта по внедрению точных "подобных" заходов на посадку, что особенно важно в небольших аэропортах. По этим причинам большинство существующих систем MLS в Северной Америке были отключены. Заходы на посадку LPV на основе GPS/WAAS "Localizer Performance with Vertical guide" обеспечивают вертикальное наведение, сопоставимое с ILS категории I, а опубликованные FAA заходы на посадку LPV в настоящее время превосходят по количеству заходы на посадку ILS в аэропортах США.
Хотя изначально MLS, казалось, представлял интерес в Европе, где были опасения по поводу доступности GPS в Европе, широкомасштабная установка так и не произошла. Дальнейшее развертывание системы маловероятно. Вместо этого несколько европейских аэропортов внедрили подходы LPV на основе спутниковой системы EGNOS (совместимой с WAAS).
MLS использует передатчики 5 ГГц на месте посадки, которые используют пассивные электронные сканирующие массивы для отправки сканирующих лучей в направлении приближающегося самолета. Самолет, который входит в сканируемый объем, использует специальный приемник, который вычисляет его положение, измеряя время прибытия лучей.
Американская версия MLS, совместная разработка FAA , NASA и Министерства обороны США , была разработана для обеспечения точного навигационного руководства для точного выравнивания и снижения самолетов при подходе к взлетно-посадочной полосе. Она обеспечивает азимут, высоту и расстояние, а также «обратный азимут» для навигации вдали от прерванной посадки или ухода на второй круг. Каналы MLS также использовались для ближней связи с диспетчерами аэропортов, позволяя передавать частоты дальней связи другим самолетам.
В Австралии проектные работы по версии MLS начались в 1972 году. Большая часть этой работы была выполнена совместно Федеральным департаментом гражданской авиации (DCA) и Отделом радиофизики Организации научных и промышленных исследований Содружества ( CSIRO ). Проект назывался Interscan, одна из нескольких микроволновых систем посадки, рассматриваемых на международном уровне. Interscan был выбран FAA в 1975 году и ICAO в 1978 году в качестве формата для принятия. Инженерная версия системы, названная MITAN, была разработана промышленностью ( Amalgamated Wireless Australasia Limited и Hawker de Havilland ) по контракту с преемником DCA, Департаментом транспорта, и успешно продемонстрирована в аэропорту Мельбурна (Тулламарин) в конце 1970-х годов. Белые антенные тарелки все еще можно было увидеть в Тулламарине до 2003 года, когда они были демонтированы.
За этим первоначальным исследованием последовало создание Interscan International limited в Сиднее, Австралия, в 1979 году, которая производила системы MLS, которые впоследствии были развернуты в США, ЕС, Тайване, Китае и Австралии. Управление гражданской авиации (Великобритания) разработало версию MLS, которая установлена в аэропорту Хитроу и других аэропортах из-за большей частоты инструментальных заходов на посадку при погоде категории II/III.
По сравнению с существующей системой посадки по приборам (ILS) MLS имела значительные преимущества. Антенны были намного меньше, использовали сигнал более высокой частоты. Их также не нужно было размещать в определенном месте в аэропорту, и они могли «компенсировать» свои сигналы электронным способом. Это упрощало размещение по сравнению с физически большими системами ILS, которые приходилось размещать на концах взлетно-посадочных полос и вдоль траектории захода на посадку.
Другим преимуществом было то, что сигналы MLS покрывали очень широкую веерообразную область за пределами взлетно-посадочной полосы, что позволяло диспетчерам направлять самолеты, приближающиеся с разных направлений, или вести самолеты по сегментированному подходу. Для сравнения, ILS могла направлять самолет только по одной прямой линии, требуя от диспетчеров распределять самолеты вдоль этой линии. MLS позволяла самолетам приближаться с любого направления, в котором они уже летели, в отличие от полета на парковочную орбиту до «захвата» сигнала ILS. Это было особенно ценно в крупных аэропортах, так как это могло позволить самолету горизонтально отделиться гораздо ближе к аэропорту. Аналогично по высоте веерообразный охват допускает изменения скорости снижения, что делает MLS полезным для самолетов с более крутыми углами захода на посадку, таких как вертолеты, истребители и космические челноки.
В отличие от ILS, которая требовала множества частот для трансляции различных сигналов, MLS использовала одну частоту, передавая информацию об азимуте и высоте одну за другой. Это снижало вероятность возникновения частотных конфликтов, как и тот факт, что используемые частоты были далеки от FM- трансляций, еще одной проблемы ILS. MLS также предлагала двести отдельных каналов, что делало конфликты между аэропортами в одном районе легко предотвращаемыми.
Наконец, точность была значительно улучшена по сравнению с ILS. Например, стандартное оборудование DME , используемое с ILS, обеспечивало точность дальности всего ±1200 футов. MLS улучшило это до ±100 футов в том, что они называли DME/P (точность), и предложило аналогичные улучшения по азимуту и высоте. Это позволило MLS осуществлять чрезвычайно точные заходы на посадку CAT III, тогда как для этого обычно требовался дорогой наземный высокоточный радар.
Подобно другим системам точной посадки, боковое и вертикальное наведение может отображаться на обычных индикаторах отклонения от курса или включаться в многоцелевые дисплеи кабины. Информация о дальности также может отображаться на обычных индикаторах DME и также включаться в многоцелевые дисплеи.
Первоначально предполагалось, что ILS будет работать до 2010 года, прежде чем ее заменит MLS. Система была установлена экспериментально только в 1980-х годах, когда FAA начало отдавать предпочтение GPS. Даже в худших случаях GPS обеспечивал точность не менее 300 футов, не такую хорошую, как MLS, но намного лучшую, чем ILS. GPS также работал «везде», а не только за пределами взлетно-посадочных полос. Это означало, что один навигационный прибор мог заменить как ближнюю, так и дальнюю навигационную систему, предлагая лучшую точность, чем любая из них, и не требовал наземного оборудования.
Производительность GPS, а именно точность вертикального наведения вблизи порога взлетно-посадочной полосы и целостность системы не смогли соответствовать историческим стандартам и практике ИКАО. Более высокая точность GPS могла бы быть обеспечена путем отправки «корректирующих сигналов» с наземных станций, что повысило бы точность примерно до 10 м в худшем случае, намного превзойдя MLS. Первоначально планировалось отправлять эти сигналы с помощью коротких FM-передач на коммерческих радиочастотах, но это оказалось слишком сложно организовать. Сегодня аналогичный сигнал вместо этого отправляется по всей Северной Америке через коммерческие спутники в системе, известной как WAAS . Однако WAAS не способна предоставлять стандартные сигналы CAT II или CAT III для автоматической посадки авиаперевозчиков (хотя подходы WAAS могут обеспечивать достаточно точное наведение для возможности экстренной автоматической посадки в самолетах, оборудованных Garmin Autoland), поэтому необходимо использовать локальную систему усиления или LAAS.
Система посадки с использованием микроволнового сканирующего луча (MSBLS) была навигационным средством приближения и посадки в диапазоне K u , используемым космическим челноком NASA . [2] [3] [4] [5] [6] Она обеспечивала точные данные о высоте, направлении и расстоянии, которые использовались для управления орбитальным аппаратом в течение последних двух минут полета до приземления. Сигнал обычно можно было использовать с горизонтального расстояния около 28 км и с высоты около 5 км (18 000 футов).
Установки MSBLS, используемые NASA, сертифицировались каждые два года на точность. С 2004 года Федеральное управление гражданской авиации работало с NASA для проведения этой проверки. Ранее использовались только самолеты и оборудование NASA. Тестирование MSBLS Космического центра Кеннеди в 2004 году показало точность в 5 сантиметров.
Заход на посадку космического челнока начинался с наклона глиссады в 19 градусов, что в шесть раз круче типичного наклона в 3 градуса для коммерческих реактивных авиалайнеров.
Систему можно разделить на пять функций: азимут захода на посадку, обратный азимут, высота захода на посадку, дальность и передача данных.
Азимутальная станция передает угол MLS и данные по одному из 200 каналов в диапазоне частот от 5031 до 5090,7 МГц и обычно располагается на расстоянии около 1000 футов (300 м) от конечного конца взлетно-посадочной полосы, но существует значительная гибкость в выборе мест. Например, для операций на вертолетной площадке азимутальный передатчик может быть совмещен с передатчиком угла места.
Азимутальное покрытие простирается: В поперечном направлении, по крайней мере, на 40 градусов по обе стороны от осевой линии взлетно-посадочной полосы в стандартной конфигурации. По высоте, до угла 15 градусов и не менее 20 000 футов (6 км), и по дальности, не менее 20 морских миль (37 км) (см. РИС. 1-1-8.)
Станция измерения высоты передает сигналы на той же частоте, что и станция азимута. Одна частота разделена по времени между функциями угла и данных и обычно расположена примерно в 400 футах от края взлетно-посадочной полосы между порогом взлетно-посадочной полосы и зоной приземления.
Охват по углу места обеспечивается в том же воздушном пространстве, что и сигналы наведения по азимуту: по углу места, не менее +15 градусов; по горизонтали, для заполнения бокового охвата по азимуту и по дальности, не менее 20 морских миль (37 км) (см. рис. 1-1-9.)
Точное дальномерное оборудование MLS (DME/P) функционирует так же, как навигационное DME, но есть некоторые технические различия. Радиомаяк-ответчик работает в диапазоне частот от 962 до 1105 МГц и реагирует на запросчик самолета. Точность MLS DME/P улучшена, чтобы соответствовать точности, обеспечиваемой станциями азимута и угла места MLS.
Канал DME/P сопряжен с каналом азимута и угла места. Полный список 200 сопряженных каналов DME/P с угловыми функциями содержится в стандарте FAA 022 (требования к совместимости и производительности MLS).
DME/N или DME/P является неотъемлемой частью MLS и устанавливается на всех объектах MLS, если не получено разрешение. Это происходит нечасто и только в отдаленных аэропортах с низкой плотностью, где маркерные маяки или компасные локаторы уже установлены.
Передача данных может включать как основные, так и вспомогательные слова данных. Все средства MLS передают основные данные. При необходимости могут передаваться вспомогательные данные. Данные MLS передаются по всем секторам покрытия азимута (и обратного азимута, если он предусмотрен). Представительные данные включают: идентификацию станции, точное местоположение азимута, возвышения и станций DME/P (для функций обработки приемника MLS), уровень производительности наземного оборудования; а также канал и статус DME/P.
Идентификация MLS представляет собой четырехбуквенное обозначение, начинающееся с буквы M. Оно передается международным кодом Морзе не менее шести раз в минуту наземным оборудованием азимута подхода (и обратного азимута). [7]
Содержание дополнительных данных: Репрезентативные данные включают: трехмерное расположение оборудования MLS, координаты точек маршрута, состояние взлетно-посадочной полосы и погоду (например, дальность видимости на ВПП, потолок, настройки высотомера, ветер, вихревой след, сдвиг ветра).
В Соединенных Штатах FAA приостановила программу MLS в 1994 году в пользу GPS ( Wide Area Augmentation System WAAS). Перечень процедур полетов по приборам FAA больше не включает местоположения MLS; [8] последние два были исключены в 2008 году. [ необходима цитата ]
Из-за различных условий эксплуатации в Европе многие страны (особенно те, которые известны условиями плохой видимости) должны были принять систему MLS в качестве замены ILS. Однако в действительности единственной крупной установкой был лондонский аэропорт Хитроу , который был выведен из эксплуатации 31 мая 2017 года. Другие крупные аэропорты, такие как аэропорт Франкфурта , которые должны были установить MLS, вместо этого опубликовали подходы с использованием наземной системы дополнения (GBAS). [9]
Поскольку устанавливается все больше систем GBAS, дальнейшая установка MLS или продолжение эксплуатации существующих систем должны быть под вопросом. [10]