《飞机设计》
世界航空史曾有这样一件趣事:1978年,飞行员杰伊·普罗奇诺驾驶塞斯纳188型飞机,因机载自动定向仪损坏,被困在南太平洋上空陷入绝境。此时,一架载有88名乘客的客机恰好从附近经过。于是,上演了“大飞机找小飞机”的神奇一幕,堪称现实版“大海捞针”。
飞行万里不迷航,是飞机高效可靠完成各项任务的前提。早期,飞机导航方式较为单一,受复杂地貌和空中不稳定气流的影响,飞行员很容易迷失航向。针对这一问题,航空导航技术应运而生。
现代航空导航技术如何发展而来?各类导航系统如何精准引导飞机抵达目的地?请看海军航空大学一级领航员王桂建的解读。
观山看海行天下
走进军用运输机的领航舱,纵横交错的线路和精密复杂的仪器让人目不暇接。这些部件构成导航系统,帮助战机确定航向。
有人会问:一个多世纪前,没有现代化导航系统,飞机如何飞抵目的地?
这个问题曾困扰着当时的飞行员。飞行员从高空向下望,连绵的山脉、蜿蜒的河流,很难辨别方位,不免心生疑惑:“这是飞到哪里了?”
当时,飞行员凭经验总结出最原始的导航方法——地标导航。这种方式基本靠“瞅”,飞行员需要根据地图和记忆寻找特征地形,从而确定飞行路线。
1911年,在一次比赛中,美国飞行员基恩从容地驾驶飞机,屡屡超越飞得更快的选手,他的飞行秘诀是一张防风地图。这张防风地图,能让他驾驶飞机飞直线,而其他选手只能参照公路地标。
然而,参照自然地貌的地标导航只适用于晴天飞行,一旦遇到复杂天气该怎么办呢?20世纪20年代,科研人员在地面铺设了几百座箭头状导航信标。每座信标长21米,被刷成明亮的黄色,上方有一座15米高塔,塔顶安装一盏燃气灯,塔底有小屋供应燃料。
采用这种导航方式,飞行员从远处就能看到箭头,百余个箭头横跨整个美国,为飞行员飞行指明方向。
对富有冒险精神的飞行探险家而言,“跨越大海”是他们新一轮的挑战目标。
广袤大洋一望无际,缺少目视参照物,又该怎么办?当时,飞行员们认为,只要航向准确,他们就可以根据风速和飞行速度,大致计算出飞行时间和位置,从而完成跨洋飞行。
1927年,美国飞行员查尔斯·林白作出一个大胆决定——带着一枚指南针、一块偏流测量仪和几张地图,独自开启了跨越大西洋的航程。
天有不测风云。大西洋上空,一场突如其来的暴风雨致使飞机罗盘失灵。在空中盘旋数个小时后,查尔斯终于透过舷窗发现了一艘渔船。他难掩激动心情,超低空飞了过去,大喊:“爱尔兰在哪里?”
经过连续计算和飞行修正,查尔斯终于看到爱尔兰的海岸线。起飞33.5小时后,他降落在巴黎布尔歇机场,成为单飞不降落、横跨大西洋的第一人。
虽然此次跨海飞行航线与计划航线只偏差不到5公里,但飞行导航过程中的艰险经历让科研人员认识到:要想顺利完成海上飞行,需要一种更先进的航空导航方式。
耳听八方定方位
20世纪30年代,随着无线电技术日益成熟,人们发现,这项技术除了用于通信交流,还可以进行航空导航。于是,科研人员将无线电技术与罗盘结合,计算出飞机的飞行位置。
与目视导航相比,无线电导航不易受到气象条件影响,即使在夜间或复杂气象条件下,也能确保飞机飞行安全。
最初,无线电导航是利用布设在地面的中/长波无方向信标台和测距仪定位。它们就像茫茫大海中的灯塔,向周边空间不断发射信号。飞机上的无线电接收系统如同顺风耳,能从各种信号中“听”出不同信息。比如,飞机在导航台什么方位、有多远距离,从而为飞机精准定位、引导航向。
二战时期,跨海执行远程任务的轰炸机机群,需要跟着领航机飞行。领航员靠着无线电和地图的指引,将轰炸机机群带到目标上空。轰炸任务完毕后,再靠本土大功率无线电信标台指引返航。
当时,中/长波无线电信标台存在传播特性不稳定、作用距离短等缺点,为克服这些问题,科研人员又研制出甚高频全向信标——伏尔导航系统。
伏尔导航系统通信距离达400公里,统一规范了无线电导航台的频率,简化了机载无线电设备的设计。20世纪50年代,伏尔导航系统被列为专用国际标准民用导航系统,并沿用至今。
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