浅析无线电罗盘的现状和发展趋势

浅析无线电罗盘的现状和发展趋势

黄文韬

中航西安飞机工业集团股份有限公司 陕西省西安市 710000

摘要：无线电罗盘是飞机无线电导航分系统中一个重要的组成部分。各类飞机基本都安装有无线电罗盘。无线电罗盘是最早使用的导航设备之一，其构造简单，使用方便。本文首先对飞机无线电罗盘的基本组成进行介绍，然后分析现阶段常用的无线电罗盘，最后对无线电罗盘的发展趋势进行展望。

关键词：飞机 无线电罗盘 发展趋势

无线电罗盘运用无线电测向技术，具有广泛的用途。无线电罗盘是用来指示飞机航向的导航仪表，其从严格意义上讲，它并不是罗盘，因为它并不指向地磁的北极，而是相对于它调谐的无线电台方向[1]。无线电罗盘工作在200-1800kHz频段，这个频段有很多地面导航台可以利用。飞行员根据飞机仪表盘上显示的相对方位角，操控飞机完成向台或者背台飞行，甚至可以利用无线电罗盘进行着陆。所以，无线电罗盘是飞机上一个非常重要的机载设备，对于引导飞机和飞行安全起着关键性作用。

1.无线电罗盘系统的基本组成

无线电罗盘的机载设备一般由天线、接收机、控制盒、指示器等组成。

1.1 天线

无线电罗盘有两种天线，一种是垂直天线，用来调谐接收机和识别方向，垂直天线不具有方向性；另一个是环形天线用于接收来自地面导航台的信号，向接收机提供方位信息，环形天线具有方向性。现代飞机大多将垂直天线和环形天线用组合天线替代，直接与接收机相连。

1.2 接收机

现代的无线电罗盘接收机比早期的接收机有很大改进。早期的无线电罗盘大多由电子管装成，体积大，重量重，可靠性也差。上个世纪50-60年代采用了晶体管线路，体积和重量减少很多，但因为是由分立元件组成的，可靠性仍不理想。到了上个世纪70-80年代，无线电罗盘采用集成电路和印刷版线路，体积和重量就更小、更轻、可靠性也大大优于电子管和晶体管式的设备。[2]现代机载无线电罗盘大多采用超外差一次或二次混频电路、频率合成器和BCD（二-十进制）或五中取二调谐方式。接收机通常包括有信号接收线路、环形天线线路、方位信息处理电路和监控电路。监控电路用来接收信号的有效性和监控接收机本身的工作状态。

1.3 控制盒

控制盒，顾名思义，是用来控制盒无线电罗盘接收机的。完成对接收机工作方式等的控制。早期的无线电罗盘多是单控系统，即一个控制盒；而对于那些分前后舱的飞机来说，无线电罗盘大多是双控系统，即两个控制盒，可以实现前、后舱控制转换功能。飞行前会将飞行航路上的导航台频率调好，以便飞行员飞行使用。

1.4 指示器

无线电罗盘有很多类型的指示器。一种是无线电罗盘指示器（RBI），它以飞机纵轴为基准，从0°开始顺时针转动的角度是飞机的相对方位角。另一种是无线电磁指示器（RMI），因为它是由磁罗盘系统带动的，所以它的刻度盘时刻在变动；无线电罗盘指针的角度数是相对于地面导航台的磁方位角。现代飞机上常用的是无线电方位距离磁指示器（RDDMI），不仅能给出相对方位角还能给出飞机相对于地面台或另一架飞机的距离，从而确定飞机的具体位置。

2.现常用的无线电罗盘

目前我国制造无线电罗盘的厂家有成都的719厂和宝鸡的765厂，我国飞机上常用的无线电罗盘有WL-5系列、WL-7系列、WL-8系列、WL-9系列和WL-11系列等无线电罗盘。WL-5、WL-7、WL-8系列的无线电罗盘都是早期的含机电伺服机构的罗盘，可靠性很低。WL-9系列无线电罗盘去掉了机电伺服机构，为全固态电路的无线电罗盘，含部分中小规模集成电路，可靠性得到提升。WL-11系列无线电罗盘采用双调制振幅比较法，实现自动定向；并采用中大规模集成电路，技术先进，可靠性高。现WL-11系列应用较广，以下分析其的组成和工作原理。

2.1 WL-11无线电罗盘简介

WL-11无线电罗盘是目前较为常用的无线电罗盘，WL-11无线电罗盘工作频率在150kHz-1750kHz。它具有“收讯”和“罗盘”（自动定向）两种工作方式。在“收讯”方式，它是一台超外差式接收机，用来处理含有方位信息的信号，给出方位数据及音频信号；在“罗盘”方式，它接收导航台的信号，给出飞机相对导航台的方位，同时输出音频信号，引导飞机飞行。

2.2 设备的构成

2.2.1 单控系统的构成

WL-11无线电罗盘单控系统是由接收机、控制盒、环形天线、环匹配盒、垂直天线、天线放大器、指示器、耳机及连接电缆等构成。

2.2.2 双控系统的构成

WL-11无线电罗盘双控系统由接收机、两个控制盒、两个按钮盒、转换器、环形天线、环匹配器、垂直天线、天线放大器、无线电航向指示器、耳机及连接电缆等构成。见图1。

图1 WL-11双控系统框图

2.3 各设备功能

天线放大器将垂直天线收到的微弱信号按需要进行放大。环形天线接收来自地面导航台的信号，向接收机提供方位信息。环匹配器将环天线信号与天线放大器送来的信号进行处理，并按合适的比例叠加，得到接收机需要的含有方位信息的信号。如果系统选配组合天线，则可将图1中的垂直天线、天线放大器、环形天线、环匹配器用组合天线替代，直接与接收机相连。接收机是一台超外差式接收机，用来处理含有方位信息的信号，给出方位数据及音频信号。耳机（600Ω耳机）用来监听接收机输出的音频信号。指示器指示飞机纵轴与所选导航台之间的夹角，指示器为三线同步方位指示器。控制盒完成对接收机工作方式等的控制。

3.无线电罗盘的发展趋势

为减轻飞机重量，加快信息处理，提升飞机性能，飞机中的机载设备将往高度集成化和模块化发展。飞机中各导航设备，在未来大部分都将会转化成各个模块，并集成在一个机箱内实现。而无线电罗盘系统中的各设备也会往模块化发展，由独立的LRU转化成罗盘模块嵌入无线电导航分系统中，和罗盘天线完成无线电罗盘功能；且无线电罗盘系统的工作频率和天线可与一些其它导航系统共用，如无线电信标，则两个导航系统可集成在同一个模块中实现分别的功能。国内一小部分机型已实现无线电罗盘的模块化。

罗盘天线接收来自地面导航台的信号，并向罗盘模块提供含有方位信息的射频信号；无线电导航分系统提供罗盘模块所需的电源、时钟，并控制模块的工作频率、罗差补偿、自检等，并接收罗盘模块发出的方位数据与识别码，从而实现无线电罗盘功能。

4.结语

无线电罗盘作为最早的无线电导航设备之一，具有造价便宜、环境适应性强、天线体积小等优点，广泛应用于各类飞机中。目前无线电罗盘系统中的机载设备仍以LRU为主，未来的无线电罗盘将更多的以模块的形式集成在飞机的处理机箱中，在减轻重量的同时，提高无线电罗盘系统信息处理能力，加强与其它无线电导航设备的交联，从而提升飞机整体的导航性能。

参考文献

[1]那宇.浅析飞机无线电罗盘数字化设计[J].通讯世界,2017(04):283.

[2]蔡成仁.航空无线电[M].北京：科学出版社，1992.02

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