Hvernig DME virkar: Leiðbeiningar flugmannsins um fjarlægðarmælingarbúnað

Spurningin sem kemur upp í fyrsta DME-tíma allra hljóðfæranema er blekkjandi einföld: hvernig veit kassi í mælaborðinu nákvæmlega hversu langt þú ert frá stöð á jörðu niðri? Svarið er ekki töfrar eða gervihnattamerki. Þetta er nákvæmur útvarpstímatökuleikur sem hefur virkað áreiðanlega síðan á fimmta áratug síðustu aldar.

Flestar skýringar sleppa þeim hluta sem skiptir flugmanninn mestu máli í stjórnklefanum. Þær lýsa kenningunni án þess að tengja hana við það sem DME-skjárinn sýnir í raun, eða verra, þær hylja yfir vandamálið með halladrægni sem getur villt þig í aðflugi. Að skilja hvernig DME virkar þýðir að skilja bæði glæsilega púlstímasetningu og rúmfræðilega gildru sem fangar flugmenn sem meðhöndla mælinguna sem fjarlægð frá jörðu niðri.

Þessi grein fjallar um útvarpsspurningarferlið, hallasviðsrúmfræðina sem hver flugmaður verður að taka tillit til og hvernig DME parast við VOR og ILS tíðni til að gefa þér staðsetningarupplýsingar sem þú getur treyst. Að lokum munt þú vita nákvæmlega hvað þessi DME mæling þýðir og hvenær á að spyrja hana út í efa.

Útvarpspúlsinn sem mælir fjarlægð

Flestir flugmenn gera ráð fyrir að DME virki með því að mæla hversu langan tíma það tekur stakan útvarpspúls að ferðast til jarðstöðvarinnar og til baka. Raunveruleg virkni er nákvæmari og áhugaverðari en þessi einfalda mynd gefur til kynna.

DME-spyrnubúnaður flugvélarinnar sendir straum af púlsparum á tiltekinni tíðni innan 960 – 1215 MHz tíðnisviðiðJarðstöðin tekur við þessum púlsum og sendir, eftir fasta 50 míkrósekúndna seinkun, sitt eigið púlspar til baka á annarri tíðni. Þessi af ásettu ráði gerðar seinkun er lykillinn. Án hennar gæti tölvan um borð ekki greint svar jarðstöðvarinnar frá handahófskenndum útvarpshávaða eða endurskini.

Móttakarinn mælir heildartímann fram og til baka frá sendingu til móttöku. Hann dregur frá þekkta 50 míkrósekúndna seinkun jarðstöðvarinnar og deilir síðan eftirstandandi tíma með tveimur. Niðurstaðan er einstefnuferðartíminn, sem umreiknast beint í vegalengd á ljóshraða.

Þetta ferli endurtekur sig hundruð sinnum á sekúndu. DME tölvan reiknar meðaltal þessara mælinga til að framleiða stöðuga, uppfærða fjarlægðarmælingu. Kerfið er nógu hratt til að flugmaðurinn sjái samfellda tölu, ekki röð stakra útreikninga.

Glæsileiki þessarar hönnunar felst í því að flugvélin reiknar út allt. Jarðstöðin hlustar einfaldlega og svarar. Þessi ósamhverfa þýðir að búnaðurinn á jörðu niðri getur þjónað ótakmörkuðum fjölda flugvéla samtímis, þar sem hver þeirra reiknar út sína eigin fjarlægð sjálfstætt.

Af hverju halladrægni skiptir meira máli en fjarlægð á jörðu niðri

Fjarlægðin sem birtist á DME-mælinum þínum er lygi, eða að minnsta kosti ekki sannleikurinn sem flestir flugmenn gera ráð fyrir. Þessi tala táknar skálínuna milli flugvélarinnar og jarðstöðvarinnar, ekki lárétta fjarlægðina yfir yfirborð jarðar.

Þessi greinarmunur skiptir mestu máli þegar hann skiptir síst máli. Í mikilli hæð með fjarlægri stöð er munurinn á halladrægni og fjarlægð til jarðar hverfandi. En nálægt, sérstaklega í aðflugi, verður skekkjan rekstrarlega mikilvæg.

Ímyndaðu þér DME-mælingu fimm mílur á meðan þú ert í tíu þúsund fetum yfir jörðu. Rúmfræðin er rétthyrnd þríhyrningur: hæðin er annar fóturinn, fjarlægðin til jarðar er hinn fóturinn og DME-mælingin er lághliðin. Þessi fimm mílna halla þýðir að raunveruleg fjarlægð til jarðar er nær fjórum og hálfum mílum. Því hærra sem þú ert, því meira verður skekkjan.

Þess vegna sýna aðflugsplötur kröfur um DME-fjarlægð með hæðartakmörkunum. Aðferð sem krefst DME við ákveðna staðsetningu gerir ráð fyrir að þú sért í ákveðinni hæð. Ef þú ert hærri en hönnunarhæð aðferðarinnar, munt þú ná DME-fjarlægðinni áður en þú nærð samsvarandi stöðu á jörðu niðri. Misst aðflugspunktar og niðurstigsstaðir eru háðir því að skilja þetta samband.

The CFI minnisbók á DME Útskýrir rúmfræðina skýrt, en raunverulegur lærdómur felst í því að fljúga aðfluginu. Treystu DME-mælingunni fyrir tímasetningu og röðun, en berðu hana alltaf saman við hæð þína og hönnun verklagsreglnanna. Skekkjan í hallabilinu er fyrirsjáanleg og stjórnanleg, en það er ekki hægt að hunsa hana.

Hvernig DME parast við VOR og ILS tíðni

Pörunin á milli DME og annarra leiðsögutækja er ekki þægindaaðgerð, heldur er það meðvituð tíðnistjórnunarstefna sem kemur í veg fyrir að útvarpsbylgjan verði ónothæf. Þegar flugmaður velur VOR- eða ILS-tíðni stillir DME-móttakarinn sig sjálfkrafa á samsvarandi rás án frekari aðgerða. Þetta gerist vegna þess að FAA úthlutar tilteknum DME-rásum til tiltekinna VOR- og ILS-tíðna, sem skapar eitt-á-einn samband sem útilokar þörfina fyrir sérstaka stillingu.

DME-búnaður er næstum alltaf staðsettur samhliða VOR- eða ILS-jarðstöðvum. VOR- eða ILS-tækið sendir leiðsögumerki sín yfir VHF-tíðnisviðið, en DME-tækið starfar á UHF-tíðnisviðinu. Pörunin virkar vegna þess að merkin tvö koma frá sama staðsetningu, þannig að fjarlægðin sem DME mælir samsvarar beint upplýsingum um stefnu eða rennuleið frá paraða leiðsögutækinu.

Kerfið notar X- og Y-rásaruppröðun til að koma í veg fyrir truflanir milli paraðra stöðva sem starfa á sömu tíðni. X-rásir nota ákveðið púlsbil en Y-rásir nota mismunandi bil. Þetta gerir mörgum DME-stöðvum kleift að deila sömu tíðni án þess að rugla saman móttakara flugvélarinnar. Spyrjandi flugvélarinnar veit hvaða rás hann hefur valið og hlustar aðeins eftir svarpúlsum með réttu bili.

Þessi pörun er ástæðan fyrir því að stilling á ILS-tíðni gefur þér sjálfkrafa upplýsingar um fjarlægð í aðflugi. DME-rásin er innbyggð í ILS-tíðniúthlutunina. Flugmenn þurfa ekki að hugsa um það, kerfið sér um pörunina hljóðlega. En að skilja aðferðina skiptir máli þegar leitað er að bilanagreiningu vegna vantar DME-lestrar eða þegar flogið er inn í loftrými þar sem DME er verið að taka úr notkun.

Til að skoða nánar hvernig DME rásarúthlutun vinnu Tækniskjölin sýna nákvæmar tíðniparanir sem láta þetta kerfi virka, fyrir mismunandi gerðir leiðsögukerfa.

Hvað gerist þegar þú stillir á ILS tíðni

Um leið og þú velur inn ILS-tíðni virkjast DME-spyrnutækið í mælaborðinu þínu án frekari innsláttar. Þessi sjálfvirka pörun gerir mælitækisflug meðfærilegt, ein tíðnival virkjar bæði staðsetningarleiðsögnina og fjarlægðarmælinguna sem skilgreinir hvert skref aðflugsins.

Stilltu ILS tíðnina inn á leiðsöguútvarpið

DME rásin er tengd við þá VHF tíðni í gegnum pörunarkerfið sem lýst var áður. Ekki þarf að slá inn sérstaka DME tíðni. Móttakarinn byrjar strax að leita að samsvarandi jarðstöð á pöruðu UHF rásinni.

DME móttakarinn læsist á pöruðu rásinni

Þetta gerist innan nokkurra sekúndna. Spyrjandi flugvélarinnar byrjar að senda púlspör á úthlutaðri rás á meðan hún hlustar eftir svari jarðstöðvarinnar. Ef stöðin er innan seilingar og sjónlína er óhindrað, læsist hún sjálfkrafa.

Jarðstöðin svarar með púlspörum

Eftir fasta 50 míkrósekúndna seinkun sendir jarðsvararinn púlspör til baka á tíðni sem er nákvæmlega 63 MHz frávik frá spurnartíðninni. Móttakari flugvélarinnar greinir þessi sem gild svör með því að para saman púlsbil og tímasetningu.

Flugvélin reiknar út fjarlægðina og sýnir hana

Tölvan um borð dregur þekkta seinkun á jörðu niðri frá heildartíma fram og til baka, deilir með tveimur og breytir niðurstöðunni í sjómílur. Sú tala birtist á DME-vísinum eða er lögð ofan á HSI-skjáinn. Þú finnur misstu aðflugspunktinn með því að skoða hvar feitletraða línan breytist í strikalínu í prófíl- eða grunnsýn á nálgunarplata.

Öll þessi ferli, frá tíðniskráningu til stöðugrar fjarlægðarmælingar, tekur styttri tíma en það tekur að lesa þessa málsgrein. Sjálfvirknin er aðalatriðið. Hún frelsar þig til að einbeita þér að aðferðinni sjálfri frekar en að stjórna aðskildum leiðsöguheimildum.

Takmarkanirnar sem allir flugmenn ættu að vita

DME er áreiðanlegt tól, en það hefur erfiðar líkamlegar og rekstrarlegar skorður sem hver flugmaður verður að innræta áður en hann treystir álesturinn á mikilvægum stigum flugsins. Hættulegasta mistökin eru að meðhöndla fjarlægðarskjáinn sem algildan sannleika án þess að skilja hvað getur skekkt hann.

• Sjónlínukrafa lokar fyrir móttöku í lágum hæðum fyrir aftan landslag
• Skekkjan í hallabilinu eykst með hæð yfir sjávarmáli og ofmetur þannig fjarlægð frá jörðu niðri.
• Tíðniteppa í fjölförnum loftrými getur valdið truflunum á púlsum
• Niðurfelling jarðstöðva dregur úr þjónustusvæði á sumum svæðum
• Fjölleiðar endurspeglun frá byggingum eða fjöllum skapar rangar mælingar
• Ekkert DME merki þýðir engar upplýsingar um fjarlægð

Þessi listi sýnir að veikleikar DME snúast nákvæmlega um þær aðstæður þar sem flugmenn þurfa mest á því að halda, lágflugsflug, aðflug í landslag og umferðarmikil flugstöð. Tæknin er í grundvallaratriðum takmörkuð af eðlisfræði, ekki hönnunargöllum.

Berið saman fjarlægð DME við aðrar tiltækar uppsprettur í hverri aðflugsflugi. Þegar flogið er inn í ókunnugt landslag eða fjölmennt loftrými, skal upplýsa lækninn sérstakar takmarkanir á DME sem eiga við um þann flugvöll áður en þú þarft á upplýsingunum að halda. Líttu á upplestur sem einn gagnapunkt, ekki lokaorðið.

Hvernig nákvæmni DME helst við raunverulegar aðstæður

Flestir flugmenn gera ráð fyrir að nákvæmni DME sé föst tala sem er stimpluð á tæknilýsingu. Raunveruleikinn er sá að nákvæmnin er breytileg eftir aðstæðum og raunveruleg afköst kerfisins eru háð þáttum sem handbókin nær ekki til að fullu.

Nákvæmni púlstímasetningar er grunnurinn. Innri klukka jarðstöðvarinnar verður að viðhalda nákvæmni á míkrósekúndustigi til þess að útreikningur á hringferð virki. Loftslagsaðstæður eins og mikil úrkoma eða hitastigsumbreytingar geta dreift púlsmerkinu og valdið litlum tímasetningarvillum sem magnast upp við lengri drægni.

Fjölleiðartruflanir eru falda breytan. Landslagseiginleikar, fjöll, byggingar, jafnvel stórar flugvélar á jörðu niðri, geta endurkastað DME merkinu, sem veldur því að móttakarinn læsist á seinkað bergmál frekar en beinum púlsinum. Þetta skapar ranga fjarlægðarmælingu sem getur verið frábrugðin um nokkra tíundu úr mílu, sérstaklega við notkun í lághæð nálægt flugvöllum með flóknu landslagi.

Jarðstöðin sjálf hefur meðfæddar nákvæmnimörk. Hver stöð er kvörðuð við uppsetningu, en íhlutarhreyfingar með tímanum og árstíðabundin hitastigsbreyting breyta grunnlínunni. Nútíma fastfasa DME-einingar halda þrengri vikmörkum en eldri rörkerfi, en grundvallar eðlisfræði ... mæling á fjarlægum útvarpsstöðvum þýðir að engin lestur er algildur.

Nákvæmni GPS er oft betri við kjöraðstæður, en DME stendur sig vel þar sem GPS á erfitt uppdráttar. DME merki er erfiðara að trufla, það er ekki háð gervihnattalögunum og virkar áreiðanlega í þéttbýli þar sem GPS merki endurkastast af byggingum. Kerfin tvö bæta hvort annað upp, annað er ekki í eðli sínu betra.

DME í nútíma stjórnklefum: Enn viðeigandi eða úrelt?

Spurningin sjálf sýnir misskilning á því hvernig raunverulegt mælitæki virkar. GPS hefur ekki gert DME úrelt, heldur hefur það gert DME verðmætara sem gagnpróf og varaafl.

Nútíma FMS kerfi samþætta DME mælingar ásamt GPS og tregðuleiðsögu. Kerfið velur ekki eina uppsprettu umfram aðra. Það blandar þeim saman og vegur hverja og eina út frá gæðum merkis og rúmfræði. Þegar GPS bilar yfir afskekktu landslagi eða við gervihnattarleysi heldur DME staðsetningarlausninni gangandi án þess að flugmaðurinn þurfi að lyfta fingri.

Ákveðnar aðferðir krefjast enn DME fyrir leiðréttingar á niðurskurði og fráflugsaðferðir. ILS-aðflug með DME-bogum krefst búnaðar sem GPS eitt og sér getur ekki endurtekið án vottaðs móttakara. FAA hefur ekki tekið DME úr notkun á sama hraða og önnur leiðsögutæki á jörðu niðri einmitt vegna þess að það fyllir þetta skarð.

Flugakademían í Florida Flyers þjálfar nemendur bæði í hefðbundinni DME-stjórnun og GPS-byggðri leiðsögu. Markmiðið er ekki að velja eitt uppáhaldskerfi heldur að smíða flugmenn sem geta gengið inn í hvaða stjórnklefa sem er, hvort sem það er gufumælaþjálfunarflugvél með sjálfstæðum DME-kassa eða glerplötu með innbyggðu FMS-kerfi, og vita nákvæmlega hvað fjarlægðarmælingin þýðir og hvenær á að treysta henni.

DME er ekki eldra kerfi sem bíður eftir að verða tekið úr notkun. Það er viðbótarlag í leiðsögukerfinu sem allir atvinnuflugmenn ættu að skilja á flugbrautarstigi, ekki bara þegar þeir ýta á takka. Að skilja grunnatriði DME aðgreinir flugmenn sem fylgja magenta línum frá flugmönnum sem sigla.

Náðu tökum á DME og fljúgðu af sjálfstrausti

Að skilja hvernig DME virkar breytir úr stjórnklefa úr tölu sem þú treystir blint í gagnapunkt sem þú getur staðfest, véfengt og notað af nákvæmni. Munurinn á flugmanni sem þekkir yfirheyrsluferlið og þeim sem les bara skjáinn er munurinn á þeim sem stýra og þeim sem fylgja.

Sérhver blindflugsflugmaður sem byggir á fjarlægðarmælingum með DME verður prófraun á þessum skilningi. Ef villan í hallabilinu í hæð missir af aðflugspunktinum færist af. Ef tíðnipörunin mislesist helst fjarlægðarskjárinn dökkur. Þetta eru ekki fræðileg vandamál. Þetta eru þau mistök sem aðgreina traustan blindflugsflugmann frá þeim sem eiga í erfiðleikum með blindflugsþjálfun.

Flugakademían í Florida Flyers innleiðir DME-kunnáttu í öll mælitæki og atvinnuflugnám því raunverulegir stjórnklefar krefjast þess enn. Æfið verklagið þar til yfirheyrsluferlið verður að sjálfsögðu eðlilegt. Flugmennirnir sem ná tökum á grunnatriðunum eru þeir sem fljúga af öryggi þegar GPS-kerfið bilar og eina talan á skjánum kemur frá púls sem ferðast á ljóshraða.