余焰

[摘要]由于民用航空的主要“生产设备”是飞机，它是在空中高速运行的“飞行器”，不可能用任何导线光纤之类的“实体”与其它物体联系，因此飞机与外界的联系手段，唯有使用“电磁波”一种方法。本文讲述了飞机在空中飞行至降落的过程中电磁波所发挥的作用，从而让读者体会电磁波在民航通信中的重要意义。

[关键词]电磁波；飞机；通信；甚高频；导航

一、电磁波的特性

电磁波是极其普遍的现象，远不是民航所专用“物资”。人们无时无刻不与电磁波发生“互动”，但是就像空气一样，人们往往并不注意电磁波的存在，而且常常有人对于“电磁辐射”存在偏见，一见到“电磁辐射”就认为是有害的事物。我们有时候见到有人宣传说，“某某家用电器会产生电磁辐射，需要防护它……”。事实上，凡是高于“绝对零度”的物体，都会有电磁辐射，我们的身体、暖气片、太阳，都是发出电磁辐射的源泉，它们都与我们生活息息相关。自从飞机进入人类的生活，飞行活动就必然需要利用电磁波才能进行，也许有人说，最初的飞机没有无线电设备同样能够飞行，可是不要忘记，“目视”同样是依靠电磁波——光线——才能看见，所以我们看就是利用电磁波。

二、电磁波在民航通信中的应用

飞行所需的最初无线电设备，大概就是现在仍然在使用的“塔台指挥甚高频机”了，现在由于国际化的发展，民航飞机都要在不同的国家飞行，因此对飞机的指挥，也都被标准化的使用同样的甚高频信道，只是利用不同的频率，区分不同地区和分类。不过直到现在，塔台指挥设备所使用的技术措施，仍是最为原始的“调幅制”，因此飞行中陆空间的通信常常被地面非法的电磁波干扰，常常不得不换用备用频率，才得以保证航班的正常进行。有人和我讨论过，为什么塔台指挥，不采用某些较复杂的技术来避免干扰。我想，大概就是因为这种方式，已经在全世界大量使用，而且不可须臾中断，因此要进行技术改进的话，影响面就会太大……

稍次于飞机起降时的指挥，是航路上的通信，飞机在两个机场之间的“航路上”，经常要报告自己的位置高度飞行状态等等，还要知道别的飞机的动态。在民航飞机使用活塞式发动机时期，飞行高度一般都在三千米以下，因此航路通信只能使用短波（因为甚高频只能在“可视距离”内有效），而短波通信的质量，大大差于甚高频，因此在那时期，常常需要配备专职报务员，担任通信联络。到了现代喷气客机时代，航班飞机都在七八千米以上的高空飞行，“可视距离”大幅增长，因此航路通信也使用甚高频，而且因为通话质量提高，无需专职报务员，而由正副驾驶员自己直接与地面联络了。加上现在通讯技术的发展，远程指挥经过卫星及光纤信道，可以将视距以外的飞机联络信号，由遥控转接电路建立，保证了远距离可靠高质量的通信。

对于民航飞机正常飞行另一类设备就是导航了，早期飞机的飞行距离短、高度低，“目视飞行”是很重要的方式，到了现代的民航飞行，高精尖的导航方式发展起来，其中绝大多数都要依靠电磁波，最初的导航设备，主要是“中长波”导航机，由于中长波主要以“地波”传播，稳定性和方向性都很好，飞机上的“无线电罗盘”能够指示出地面导航台与飞机航向的角度，因而起到引导飞行的作用。

利用“线电罗盘”和人工方式的“定向台”，都是利用无线电波传输中，不同角度信号的强度差，由于“垂直天线”发射的波，在用环形天线接收的时候，有“8字形”的强度变化，在两个圆形相交的地方，强度变化最为明显，因此就是利用此特点来定向，不过这种定向方式的精度并不很高。

后来发展过一种“双曲线导航”，是在地面建立成组的发射台，同时发出信号，飞机上的接收机，由于距离不同电台的距离不同，所收到的信号相差一定的时间，凡是相差时间相同的点，连接起来就成为“双曲线组”，两组以上的双曲线交点，就可以确定飞机的位置……

还有一种我国民航大量采用的“全向信标+测距仪”的导航系统。早期它是由人工手动方式来定向的，它的原理是：在选定位置上建立导航台，每间隔一段时间，发送一个“基准信号”，然后由一个从“0度”开始发送旋转360度的信号，飞机上收到的“基准信号与旋转信号的时间差”，就表示出飞机的位置与导航台之间的角度。

当时，飞行员手握“秒表”，在听到“基准信号”后，立即按下秒表开始计时，然后在听到“方位信号”的时候，按停秒表，所记下的时间，就可以读出“方位角”。随着技术的进步，计时的工作已经完全由电子设备完成了，但是原理仍旧保持不变。在与“全向信标台”相同点上，还设有“测距仪”，它可以根据无线电波与飞机之间传输的时间，确定飞机与导航台的距离，有了这两个（方位与距离）数据，就可以确定飞机的位置了。这种定向定位方式，经过多年发展改进，成为现代民航导航的主要设施，称为“多普勒甚高频全向信标”，航路上的飞机利用这种导航台，很容易找到所要降落的机场……

在到达机场附近的时候，就改由“仪表着陆系统”（也被叫做“盲降系统”），来进一步引导飞机到达跑道。仪表着陆系统在跑到头的末端，发射一个“航向信号”，飞机上的仪表能够引导飞机，准确的对准“航向台”，也就是准确地飞在跑道中心线上；盲降系统在跑道“始端”（预定的“接地点”）旁边，设有“下滑台”，发出一个与地面呈小角度的信号，飞机只要沿着它指示的“下滑角度”飞行，就会准确的落到跑道头上去，当然在非常接近跑道的时候，飞行员就会看到“跑道灯”之类的跑道标志了。所以，现代民航飞机，能够在能见度很差的情况下，准确地找到机场和跑道，然后安全降落在预定的跑道上。

还有一种众所周知的“全球卫星导航系统”，也就是GPS导航，它也是利用電磁波传播，由已知相对位置的人造卫星所发射的电波，到达用户接收设备的时间，算出用户在地球上的位置和高度。目前以美国最先研制的GPS，然后俄罗斯的“格洛纳斯”，我国的“北斗”以及欧洲的“伽利略”几个系统，它们都有民用和军用功能，当然也能够对民航飞机起到导航的作用，而且从它的定位精度和运用广度上来说，都具有很高的使用价值，因此日益受到广大用户的青睐。

近年来，正在发展一种被称为PBN（中文意思是“基于性能的导航”系统），主要是依靠“全球卫星定位”的精准技术，将导航精度划分为不同的等级，以保证飞机在不同地点具有所需要的精准度，最小误差在0.5海里之内，其结果是可以加大航班的密度、提高安全性和可靠性，简化导航过程等等……

三、结束语

总之，民航班机的快速、准时、安全，都要依靠电磁波的传播和人类掌握的技术设施，越来越完美的让我们放心且舒适的旅行。