Systém kursové sestupové dráhy neboli KGS neboli radiomaják instrumentální přibližovací systém pro letadla [1] ) je nejběžnějším radionavigačním systémem v letectví pro přistání na přístrojích v kokpitu. V závislosti na vlnové délce se KGS dělí na metrové ( ILS (přístrojový přistávací systém) a centimetrové ( MLS , mikrovlnný přistávací systém ) systémy .
Přístrojové přistávací systémy založené na principech radionavigace se začaly v nejvyspělejších zemích vyvíjet na počátku 30. let 20. století. V USA, po úspěšných testech systému kurzových sestupových cest, podepsala Správa civilního letectví dohodu o jeho instalaci do roku 1941 na 6 letištích v zemi. V roce 1945 Spojené státy používaly KGS na 9 civilních letištích a 50 vojenských letištích [2] . KGS, vytvořené Němci ve 30. letech 20. století, se do roku 1938 kromě samotného Německa prodávaly po celém světě a byly instalovány zejména v Dánsku , Švédsku , Polsku , Československu , Maďarsku , Austrálii a Anglii [3] . Japonsko vyvinulo optický přistávací systém před válkou pro použití na letadlových lodích . Během druhé světové války měli takový systém na letadlových lodích pouze Japonci.
V SSSR byl první KGS - "Night-1" vytvořen na konci 30. let a sestával z kursového sestupového majáku a značkovacích majáků [4] [5] . V roce 1950 se objevil přistávací systém SP-50 Materik, který zahrnoval opakovač RD-1, lokalizátor KRM-F, sestupovou dráhu GRM-1 a značkovací majáky MRM-48 [6] . Systém SP-50 byl instalován v 50. letech na řadě letišť v SSSR (vojenských i civilních) a umožňoval přistávat letouny Li-2, Il-12, Il-14, Tu-4, Tu-16 při meteorologickém minimu 50x500 (výška základny oblačnosti 50 m, dosah viditelnosti na dráze 500 m). Z civilistů byla jako první vybavena letiště v Moskvě, Leningradu, Sverdlovsku a Charkově. Do 70. let byl SP-50 instalován na 70 letištích v zemi [7] .
KGS se skládá ze dvou majáků : lokalizátoru (KRM) a sestupové dráhy (GRM) [8] .
Anténní systém KRM je víceprvkové anténní pole skládající se z lineární řady směrových antén metrového frekvenčního rozsahu s horizontální polarizací . Pro rozšíření pracovního sektoru radiomajáku do úhlů ±35° se často používá další anténní pole. Provozní frekvenční rozsah KRM je 108-112 MHz (používá se 40kanálová frekvenční mřížka, kde je každé frekvenci KRM přiřazena určitá časovací frekvence). KRM je umístěn mimo dráhu na pokračování její osy. Jeho anténní systém současně tvoří dva horizontální vyzařovací diagramy v prostoru . První diagram má jeden široký lalok nasměrovaný podél středové čáry, ve kterém je nosná frekvence amplitudově modulována součtem signálů o frekvenci 90 a 150 Hz . Druhý diagram má dva úzké mimofázové laloky na levé a pravé straně středové čáry, ve kterých je rádiová frekvence amplitudově modulována rozdílem signálů o frekvenci 90 a 150 Hz a nosná je potlačeno. V důsledku sčítání je signál distribuován v prostoru takovým způsobem, že při letu podél středové linie je hloubka modulace signálů 90 a 150 Hz stejná, což znamená, že rozdíl hloubky modulace (DDM) je stejný. na nulu. Při odchylce od středové linie se hloubka modulace signálu jedné frekvence zvyšuje, zatímco druhá klesá, takže RGM se zvyšuje v kladném nebo záporném směru. V tomto případě je součet hloubek modulace (SHM) v oblasti pokrytí majáku udržován na konstantní úrovni. Palubní letové a navigační zařízení měří hodnotu DGM určením strany a úhlu odchylky letadla od přistávacího kurzu.
Časovací anténní systém je v nejjednodušším případě polem dvou horizontálně polarizovaných UHF směrových antén rozmístěných od sebe na výšku („0“ pole). Pracovní frekvenční rozsah časování je 329-335 MHz. Měřič času je umístěn na straně proti staveništi a pojezdovým drahám, ve vzdálenosti 120-180 m od osy RWY naproti přistávací zóně. Časová vzdálenost od prahu dráhy se určuje tak, že při daném úhlu sklonu sestupové dráhy je referenční bod (bod nad koncem dráhy, kterým prochází přímá část sestupové dráhy) je ve výšce 15 ± 3 m pro majákové přistávací systémy kategorie I a II a 15 + 3 0 m pro systémy kategorie III. Vyzařovací diagram časovacího anténního systému se vytváří jako výsledek odrazu rádiových vln od zemského povrchu, proto jsou kladeny zvláštní požadavky na čistotu oblasti bezprostředně sousedící s časovacím anténním systémem. Pro snížení vlivu nerovností podkladového povrchu na vyzařovací diagram a v důsledku toho zakřivení linie sestupové dráhy se používá anténní pole tří vertikálně rozmístěných antén („M“ pole). Poskytuje snížený radiační výkon v malých úhlech k horizontu. Časování využívá stejný princip činnosti jako KRM. Jeho anténní systém současně tvoří dva vertikální vyzařovací diagramy v prostoru, s jedním širokým lalokem a dvěma úzkými - nad a pod rovinou sestupové dráhy (rovina nulové hodnoty RGM). Průsečík roviny kurzu a roviny sestupové dráhy dává linii sestupové dráhy. Čáru sestupové dráhy lze nazvat pouze přímkou, protože v ideálním případě jde o hyperbolu , která se ve vzdálené zóně přibližuje k přímce procházející bodem dotyku. V reálných podmínkách, kvůli nerovnému terénu a překážkám v oblasti pokrytí rádiovými majáky, je linie sestupové dráhy vystavena zakřivení, jehož velikost je normalizována pro každou kategorii přistávacího systému.
Úhel sestupové dráhy (GPA) je přibližně 3°, ale může se lišit podle terénu. Čím menší je CNG, tím je pro letadlo pohodlnější přistát, protože vertikální rychlost je nižší. V Rusku se na letištích, kde terén nezasahuje do nízkého přiblížení, používá úhel 2°40'. V horách nebo pokud sestupový svah prochází nad městem, je UG větší. Například na letišti Novosibirsk Severny , které se nachází v blízkosti centra města, je sestupová dráha nad lesem nakloněna pod úhlem 2°40' (sklon 4,7 %) a přiblížení z města úhel 3°40' (sklon 6,4 %, 1,5krát větší). Na letišti města Kyzyl , v horské oblasti, je UNG 4° (7%).
KRM WFP načasování VPRM UNG BPRM DPRM signál PAPIKromě navigačních signálů vysílá lokalizátor svůj identifikační kód, dvě nebo tři písmena v morseovce . To umožňuje pilotovi nebo navigátorovi ujistit se, že má naladěný požadovaný KGS, o kterém musí informovat posádku. Maják sestupové dráhy nevysílá identifikační signál. Pro příjem zpráv z ovladače je možné použít přijímač KGS na letadle.
U starších lokalizérů KGS vysílají méně přímý signál a lze jej přijímat i za majákem. To vám umožňuje navigovat alespoň po kurzu při přiblížení z opačné strany (pokud je na dráze pouze jeden KGS). Existuje také nebezpečí zachycení parazitního laloku a vstupu do falešné klouzavosti. S ohledem na to posádka letadla provádí komplexní navigaci letadla, což znamená sledování provozu některých navigačních systémů s pomocí jiných. Pokud například během zachycení falešné sestupové dráhy a sestupu do letové výšky LSM posádka nezaznamenala let markeru, klesání je nutně zastaveno, letadlo je převedeno do vodorovného letu nebo stoupání.
Lokalizátor (LLC) je pozemní radiotechnické zařízení, které vysílá rádiové signály do prostoru obsahující informace pro řízení letadla týkající se přistávacího kurzu během přiblížení na přistání do výšky rozhodnutí. Anténa KRM je instalována na prodloužení osy RWY ve vzdálenosti 425-1200 m od blízkého konce RWY ze strany opačné ke směru přiblížení na přistání, boční posun antény KRM od prodloužení osy RWY je nepovoleno.
Maják sestupové dráhy (GRM) je pozemní radiotechnické zařízení, které vysílá rádiové signály do prostoru obsahující informace pro řízení letadla ve vertikální rovině vzhledem k nastavenému úhlu sklonu linie sestupové dráhy při přiblížení k výšce rozhodnutí. Časovací anténa je instalována na straně dráhy ve vzdálenosti 120-180 m od její osy a 200-450 m od konce dráhy ze strany přiblížení.
Značkovací majáky pracují na frekvenci 75 MHz a vysílají signál v úzkém paprsku směrem nahoru. Když letadlo přelétne přes značkovací maják, aktivuje se varovný systém – speciální indikátor na palubní desce bliká a ozve se zvukový signál. Blízké a vzdálené signální majáky na domácích letištích jsou obvykle instalovány spolu s rádiem lokátoru . Tato zařízení se označují jako BRMS (rádiová stanice pro řízení v blízkosti se značkou) a LRMS (rádiová stanice pro řízení dlouhého dosahu se značkou).
Vzdálený majákVzdálený radiomaják je instalován ve vzdálenosti 3,5-4 km od prahu dráhy ± 75 m. V tomto bodě musí letadlo, pohybující se ve výšce uvedené na přibližovací mapě (přibližně 210-220 metrů), zkontrolovat provozu ČGS, aktuální výšku letu a pokračující pokles. Modulační frekvence tohoto majáku je 400 Hz a modulační kód je série dvou „čárek“ Morseovy abecedy.
Blízký majákMaják na blízko je instalován v místě, kde se výška sestupové dráhy normálně rovná výšce rozhodnutí . To odpovídá vzdálenosti 1050 ± 75 metrů od konce dráhy. Signalizace průletu tímto bodem tedy piloty dodatečně informuje, že se nacházejí v bezprostřední blízkosti dráhy a jsou stále na přistávací rovince. Modulační frekvence tohoto majáku je 1300 Hz a modulační kód je kombinací šesti teček a dvou pomlček Morseovy abecedy.
Interní značkovací majákVnitřní maják se používá zřídka, instaluje se pro doplňkový signál o přejezdu přes práh RWY za podmínek nízké viditelnosti. Obvykle je to místo, kde letadlo dosáhne minimálního bodu pro kategorii II CGS (cca 10-20 m).
Jakákoli odchylka v činnosti CGS od normy okamžitě ovlivňuje přístroje v letadle přibližujícím se k přistání a může vést k nebezpečným odchylkám od správného kurzu a výšky. Speciální zařízení proto hlídá činnost ČGS a pokud odchylka po určitou dobu (sekundy) překročí normu, systém se vypne a je vydán poplach nebo systém přestane vysílat svůj identifikátor a navigační signály. V každém případě pilot uvidí na přístrojích vlajku indikující, že CGS nefunguje.
Při použití CGS na letišti existují speciální "CGS zóny". Pojíždění letadla v radiační zóně CGS je možné pouze v případě, že na sestupové dráze není žádné jiné letadlo provádějící přiblížení na přistání.
Standardní RVR, která je klasifikována jako RCV I. kategorie, umožňuje provádět přiblížení ve výšce rozhodnutí minimálně 60 m nad úrovní dráhy a dráhovou dohledností (RVR vypočtená z jasu postranních a přibližovacích návěstidel dráhy) 550 m (1800 ft) nebo při meteorologické viditelnosti 800 m (2 700 ft), pokud dráhová světla chybí nebo jsou vypnutá.
Složitější systémy kategorie II a III umožňují přistání za horší viditelnosti, ale vyžadují speciální dodatečnou certifikaci letadla a pilota.
Přiblížení kategorie II umožňují přistání ve výšce rozhodnutí 30 m (100 ft) a RVR 350 m (1200 ft).
Pro přistání kategorie III letadlo přistává s použitím automatického přistávacího systému, neexistuje žádná výška rozhodnutí a RVR musí být alespoň 250 m (700 ft) pro kategorii IIIa nebo 50-250 m pro kategorii IIIb. Každý CGC s certifikací kategorie III má své vlastní stanovené výšky rozhodnutí a minima. Některé KGS jsou certifikovány pro přistání za podmínek nulové viditelnosti (kategorie IIIc, také psáno Cat III C).
Systémy kategorie II a III musí mít středové osvětlení, přistávací zóny a další pomůcky.
KGS by měl být v případě poruch vypnutý. S přibývající kategorií by se zařízení mělo vypínat rychleji. Například lokalizátor kategorie I by se měl vypnout 10 sekund po zjištění poruchy a lokalizátor kategorie III by se měl vypnout za méně než 2 sekundy.
Řídící systémy v letadle (systémy, které určují polohu vzhledem k sestupové dráze a zobrazují ji na přístrojích) jsou citlivé na odrazy signálů CGS vznikající v důsledku přítomnosti různých objektů v oblasti jeho působení, např. domy, hangáry a letadla a automobily umístěné v blízkosti rádiových majáků mohou způsobit vážné zkreslení signálu. Svažitý terén, kopce a hory a další nerovný terén mohou také odrážet signál a způsobit kolísání údajů přístroje. To omezuje oblast spolehlivého provozu ČGS.
Také pro běžný provoz CGS na letištích je nutné zavést další omezení pohybu letadel na zemi tak, aby nezakrývala a neodrážela signály, a to zvýšení minimální vzdálenosti mezi letadly na zemi a přistávací dráhu, uzavřít některé pojezdové dráhy nebo prodloužit interval mezi přistáními tak, aby přistávající letadlo dokázalo opustit problémovou oblast a další přistávající letadlo nezaznamenalo rádiové rušení. To značně snižuje kapacitu letišť, když musí pracovat ve ztížených povětrnostních podmínkách v kategoriích II a III.
Kromě toho může KGS sloužit pouze pro přímé přiblížení, protože existuje pouze jedna linie stejné intenzity majáků. Zároveň na mnoha letištích vyžaduje náročný terén obtížnější přístup, jako například na letišti v Innsbrucku .
V 70. letech minulého století bylo v USA a Evropě vynaloženo velké úsilí na vývoj a implementaci mikrovlnného přistávacího systému (MLS). Nemá problémy s odrazy a přesně určuje polohu letadla nejen přímo před dráhou, ale i v jakémkoliv místě kolem. To umožňuje provádět na něm nepřímé přiblížení, zkrátit bezpečnostní intervaly a tím zvýšit kapacitu letiště za nepříznivých povětrnostních podmínek. Letecké společnosti a letiště však s investicí do implementace tohoto systému váhaly. Nástup GPS konečně zastavil pokrok v oblasti malých a středních podniků .
Vývoj globálního polohovacího systému GPS vytvořil alternativu k tradičním prostředkům radionavigace v letectví. GPS však sama o sobě bez pomocných prostředků není dostatečně přesná ani ve srovnání s KGS kategorie I. Byly zvažovány různé způsoby, jak zlepšit přesnost: Wide Area Augmentation System ( WAAS ), jeho protějšek European Geostationary Navigation Coverage Service ( EGNOS ). Mohou poskytovat navigaci odpovídající kategorii I.
Pro použití GPS v podmínkách přiblížení v kategoriích II a III je vyžadována větší přesnost než u těchto systémů. Zdejší pozemní systém ( LKKS ) odpovídá pouze kategorii I a rozvinuté systémy kategorie II a III jej mohou zahrnovat. Tato technika pravděpodobně nahradí ČGS, i když pravděpodobně zůstanou v provozu jako záloha pro případ poruchy zařízení.
Evropský systém Galileo je také navržen tak, aby byl dostatečně přesný, aby umožnil automatické přistání.