自動著陸

在航空領域，自動著陸（autoland）是指由機載自動飛行系統完全控制航空器，進行著陸飛行的過程。此時航空器駕駛員只是監視飛行狀態，在出現異常時才進行人工干預。

基本介紹

• 中文名：自動著陸
• 外文名：autoland
• 領域：航空
• 釋義：機載自動飛行系統完全控制航空器
• 套用：飛機、無人機
• 學科：電子工程

概要

自動著陸系統多數設於大型客機上，在跑道視程低於600米或者是特殊進場情況下使用。在使用上需要配合儀器降落系統的信號和飛機上導航計算機同時運作。而使用者(飛行員))必需具備相關的認證才可以執行自動著陸。

傳統上，自動著陸系統非常昂貴，在小型飛機上很少見。然而，隨著顯示技術的發展，平視顯示器（HUD）的增加允許訓練有素的飛行員使用來自飛行引導系統的引導線索來手動飛行飛機。這顯著降低了在非常低的能見度下運行的成本，並且允許未配備自動著陸的飛機在較低的前視能見度或跑道可視範圍（RVR）下安全地手動著陸。1989年，阿拉斯加航空公司成為世界上第一家使用平視引導系統在FAA第三類天氣（濃霧）上手動降落載客客機（波音B727）的航空公司。

發展

全天候著陸技術的發展已經經歷了半個多世紀的時間。由於客觀氣象條件的原因，這項技術首先在英國受到重視，20世紀50年代以後美、法等國家也都積極開展了這方面的研究工作。
英倫三島多霧的天氣促使英國成為最早建立航空工業的國家之一。在第二次世界大戰後的第一個十年里(大約為1946年~1956年)，以英國皇家飛機公司的盲降實驗機構為代表開始進行自動著陸基本原理方案的探討，在不同類型的飛機上進行了上萬次的自動著陸試驗，重點是改善自動駕駛儀與儀表著陸系統禍合器、無線電高度表及方位引導系統。
1957年~1968年這段時間是全天候著陸系統獲得更大進展並開始付諸實際套用的時期。這一階段的早期工作是集中於多重系統的研製，以解決系統的可靠性問題。因此，飛行控制系統的余度技術首先是伴隨自動著陸系統的研製發展起來的。隨之，在民用飛機方面重點解決了如下幾個方面的問題：

(1)儀表著陸系統作為進場導引系統的合理性及生命力。
(2)低能見度環境下系統工作安全性要求的定量化。
(3)外界干擾(無線電干擾、各種風乾擾)的限制。
(4)使駕駛員和旅客接受自動著陸系統及進行系統的性能考驗、批准和頒發合格程式。

(4)使駕駛員和旅客接受自動著陸系統及進行系統的性能考驗、批准和頒發合格程式。

自動著陸系統

自動著陸系統是引導航空器著陸的自動控制系統，由地面設備和機上設備兩部分組成。目前世界上主要有儀表著陸系統（ILS）、微波著陸系統、全球定位系統三種方式。

在飛機的套用

自從飛機問世以來很長一段時間，飛機的進近和著陸都是依靠駕駛員的目視操作完成。隨著飛機速度的提高，體積的增大，駕駛員目視操作著陸越來越難。尤其對於現代的大型民航客機而言，要實現飛機的安全、準確地進近和著陸，必須依靠一套非常精確的著陸引導系統的幫助。這套系統包括飛機上安裝的信號接受設備和機場安裝的引導信號發射裝置。正是這些引導系統的存在，才使得現代民航客機在極低的能見度下實現安全降落成為可能，當然，也正是這些引導信號為飛機自動飛行系統提供了正確的進近和著陸的飛行軌跡，引導飛機安全的降落在跑道上，實現飛機著陸自動控制。

在無人機的套用

無人機自主起飛和著陸作為自主控制關鍵技術中的一個重要內容，它是實現無人機的回收和重複使用的前提。根據作戰性能要求，無人機具有多架次同時起降，機場靠近戰鬥前沿等特點，因此要求無人機能夠在無固定跑道或短距離跑道的小型機場上起飛，使用帶起落架的短距或垂直起降方式。起飛相對於著陸來說更簡單，主要包括加速滑跑和離地爬升兩個階段，當起飛條件滿足時，通過較簡單程式控制就可以實現起飛，對系統的自主性沒有太大的要求;而著陸階段則比較複雜，需要無人機具有高精度自主定位導航、魯棒著陸軌跡跟蹤能力。據統計，由於無人機在著陸時，操縱複雜，地面干擾因素多，因此發生事故的機率比正常飛行時高出好幾倍。

例子

假設一架747-400客機在成田國際機場進場時遇上低能見度天氣：

在飛行員截獲儀表降落系統（ILS Instrument Landing System）後，飛行員可以選擇採用自動落地或者目視跑道後斷開自動駕駛進行手動降落。

起落架差不多觸地時，飛機上的儀器靠測距儀和無線電高度表得知了飛機已到了跑道接地區（touchdown zone），而調整落地姿態，平飄（Flare）。同時，自動導航計算機隨機選擇大約觸地位置來減低對跑道的損害。

接地後，飛行員會打開引擎反推，自動煞車和自動減速板打開。飛行員會關掉自動導航電腦，自動降落過程完成。

使用和限制

自動著陸並不是所有情況也可以使用，以747-400客機為例，手冊寫到使用自動降落最多逆風是25海里，最大順風是10海里，最大側風是25海里。除此之外，還要引擎反推，自動煞車和自動減速板運作正常，超出了任何一個限制機上的電腦是不會允許進入自動降落的操作。 同時，飛機要進行自動降落也要機場有一定的設備支持：跑道需要配備儀器降落系統(ILS Instrument Landing System)；跑道摩擦係數滿足要求；能夠保障對有關設備持續供電。