著陸系統(tǒng)信道環(huán)境好壞直接決定著系統(tǒng)的引導(dǎo)能力,，儀表著陸系統(tǒng)下滑信標(biāo)依據(jù)水平地面良導(dǎo)體特性,，利用鏡像原理通過(guò)天線輻射水平極化電波， 產(chǎn)生下滑道[1],，因此下滑信標(biāo)反射區(qū)域地面的電特性對(duì)下滑道的形成相當(dāng)重要,。在一定積雪覆蓋和地面濕度的情況下，反射區(qū)域地面的電特性會(huì)發(fā)生改變,，引起反射信號(hào)幅度的降低,，從而影響儀表著陸系統(tǒng)的性能，嚴(yán)重情況下將導(dǎo)致系統(tǒng)的降級(jí)[2],。

    為了確保儀表著陸系統(tǒng)穩(wěn)定工作,，需要特別注意下滑臺(tái)的反射區(qū)域積雪所造成的影響，必要時(shí)需要根據(jù)除雪規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行區(qū)域除雪[3],。由于機(jī)場(chǎng)除雪規(guī)范在定制時(shí)是根據(jù)最壞情況而設(shè)定的,，在多雪的時(shí)節(jié)積雪未影響儀表著陸系統(tǒng)正常工作的情況下，根據(jù)規(guī)范需要對(duì)機(jī)場(chǎng)進(jìn)行頻繁的除雪,，耗費(fèi)大量人力,、物力，而且在除雪時(shí),，機(jī)場(chǎng)交通運(yùn)輸也受到影響[4],。為緩和除雪的頻繁性，進(jìn)一步提高機(jī)場(chǎng)在多雪天氣下的運(yùn)作效率,，同時(shí)確保著陸安全,，可以通過(guò)理論分析并建立模型的方法進(jìn)行地面雪層覆蓋對(duì)系統(tǒng)影響的分析，為實(shí)現(xiàn)高效的機(jī)場(chǎng)積雪清除,、確保飛行安全提供理論指導(dǎo),。本文根據(jù)下滑道形成原理，基于幾何光學(xué)理論建立了機(jī)場(chǎng)積雪模型并依據(jù)經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題的抽象模型進(jìn)行仿真,，而后細(xì)致討論分析研究,。



3 仿真分析
    接收下滑信標(biāo)信號(hào)與其信號(hào)反射區(qū)域附近的地面特性有很大的關(guān)系，實(shí)際機(jī)場(chǎng)地面積雪常常存在兩類情況,，一類是濕雪或積水,，一類是干雪或凍冰[7]。濕雪可以認(rèn)為是良導(dǎo)體，其反射特性較為明顯,，與積水問(wèn)題等效,。而干雪則不同于濕雪，其反射特性不明顯而透射特性突出,，而且干雪存在融化,，再次結(jié)冰等問(wèn)題，干雪問(wèn)題與冰層覆蓋等效,。
3.1 濕雪覆蓋
    圖2給出了下滑信標(biāo)的工作頻率為332 MHz,預(yù)設(shè)下滑角為3°時(shí),，濕雪覆蓋情況下系統(tǒng)性能的變化情況，濕雪的相對(duì)介電常數(shù)?著r=80,，電導(dǎo)率?滓=10-3 S/m,，地面的相對(duì)介電常數(shù)?著e=20，電導(dǎo)率?滓e=10-2 S/m,。隨著雪層厚度d的增大,，下滑角逐步上升，下滑道寬度也逐漸增大,，如圖3所示,，當(dāng)雪層厚度為20 cm時(shí)，下滑角由預(yù)設(shè)的3°上升到3.07°,下滑道寬度由預(yù)設(shè)的0.7°增加到0.72°,。當(dāng)雪層厚度增加到100 cm時(shí),，下滑角上升到3.4°，下滑道寬度則增加到0.78°,，濕雪雪層覆蓋使得下滑角與下滑道寬度逐漸增加,。由于濕雪屬于良導(dǎo)體，根據(jù)良導(dǎo)體的趨膚效應(yīng)原理,，雪層表面存在大量的感應(yīng)電流,，在雪層界面呈現(xiàn)出反射特性大于折射特性，發(fā)生在雪層-地面界面的反射和空氣-雪層界面的反射相比可以忽略,，式(14)中包含k2的指數(shù)項(xiàng)趨向于零,，下滑信號(hào)在雪層的反射是雪層對(duì)系統(tǒng)的主要影響。因此,，濕雪雪層覆蓋提高了鏡像面的高度,，相當(dāng)于降低了下滑天線的高度，改變了其相位中心,，但是隨著雪層厚度的增加,下滑角和下滑道寬度的增幅不大,在雪層厚度較小的情況下,其主要影響是降低儀表著陸系統(tǒng)的著陸容差等級(jí),，而并不會(huì)影響系統(tǒng)的可用性，因此在濕雪覆蓋時(shí),只要其厚度未超出所設(shè)置的門(mén)限值,可以暫時(shí)不必進(jìn)行除雪,。

(16),，取ρd=0.5,，在T=-10℃條件下，干雪的相對(duì)介電常數(shù)為1.4,，電導(dǎo)率δ=9.36×10-6 S/m,。
　    隨著雪層厚度的增加，下滑道和下滑寬度均出現(xiàn)變化,。起初,，隨著d的增加，下滑角從3°下降到2.85°,，下滑道寬度由0.7°減小為0.67°；而后隨著d的進(jìn)一步增加,，在雪層厚度增加到40 cm時(shí),，下滑角快速上升到極大值3.45°，下滑道寬大增大到0.8°,，如圖5所示,，系統(tǒng)下滑角大小隨雪層厚度呈近似周期性變化，隨著雪層厚度的增加,，下滑角先減小,，而后出現(xiàn)異變，快速增大到某一極值,，然后再逐漸減小,，按照這樣規(guī)律重復(fù)循環(huán)變化，但是需要注意的是,，每一輪循環(huán)下滑道異變后,，下滑角快速上升所到達(dá)的極大值要比前一循環(huán)的極大值大。由于覆蓋地面的干雪或冰層屬于非理想導(dǎo)體媒質(zhì),，其表面的透射特性大于反射特性,，地面對(duì)信號(hào)的反射起主要作用。此時(shí)發(fā)生在空氣-雪層界面的反射與雪層-地面界面的反射相比足夠小,以致r12與r23相比可以忽略,，由于k2sinθ2>k1sinθ1,，所以，反射系數(shù)的相位被延遲,，下滑道先會(huì)出現(xiàn)下降,，但下滑道下降的幅度并不大，因?yàn)橐话闱闆r下其幅值并不大,。干雪雪層下滑道發(fā)生異變主要是因?yàn)楦采w雪層厚度所造成的反射系數(shù)相位突變,，即式(13)中與r23相關(guān)項(xiàng)的180°相位突變，經(jīng)推導(dǎo)可得發(fā)生異變時(shí),，干雪的覆蓋厚度d存在關(guān)系式：
 

    機(jī)場(chǎng)積雪作為一種常見(jiàn)的場(chǎng)地環(huán)境因素,，會(huì)對(duì)儀表著陸系統(tǒng)性能產(chǎn)生影響,。根據(jù)幾何光學(xué)原理建立了機(jī)場(chǎng)積雪模型，并針對(duì)反射區(qū)附近積雪對(duì)儀表著陸系統(tǒng)下滑道影響的問(wèn)題進(jìn)行了建模分析,。結(jié)果表明,，一定條件下機(jī)場(chǎng)的濕雪覆蓋會(huì)導(dǎo)致下滑道上移和下滑道寬度變寬，在雪層厚度較小的情況下,，其主要影響是降低著陸系統(tǒng)著陸容差等級(jí),，而并不會(huì)影響系統(tǒng)的可用性，只需按照正常的規(guī)范除雪即可,。而干雪覆蓋條件下,，一定厚度的干雪會(huì)引起反射系數(shù)相位突變，導(dǎo)致下滑道異變,，使得系統(tǒng)在雪層厚度不大的情況下,，性能超出飛行檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的門(mén)限。應(yīng)用該分析方法可以為機(jī)場(chǎng)除雪提供更有利的理論參考,，提高除雪的時(shí)效性,。
參考文獻(xiàn)
[1] 李躍, 邱致和.導(dǎo)航與定位[M].北京: 國(guó)防工業(yè)出版社,  2008:541-543.
[2] GREVING G, SPOHNHEIMER L N. Current issues in flight inspection measurements[A]. 16th International Flight  Inspection Symposium proceedings[C].Beijing,China:ICASC, 2010:183-192.
[3] ICAO. Annex10-Aeronautical Communications to the Convention on International Civil Aviation, Volume I Radio Navigation Aids[S]. The sixth edition, ICAO, 2006: 3-14-3-18.
[4] GREVING G, SPOHNHEIMER L N. Current Issues in demanding Flight Measurement Environments[A]. 15th International Flight Inspection Symposium proceedings[C].  Oklahoma, USA: ICASC, 2008:175-179.
[5] QUINET D, S.A.O. Analysis of ILS receiver output data  and comparison to US flight inspection tolerances[A]. 24th  Digital Avionics Systems Conference[C], 2005:1-8.
[6] STRATTON J A. 電磁理論[M]. 何國(guó)瑜譯. 北京: 北京 航空學(xué)院出版社, 1986:12-19.
[7] WALTON E K. Effect of wet snow on the null-reference  ILS System[J]. IEEE Transaction on Aerospace and Electronic Systems, 1993,29(3):1030-1035.
[8] TIURI M E, SIHVOLA A H, NYFORS E G. The complex  dielectric constant of snow at microwave frequencies[J]. IEEE Journal of Oceanic Engineering, 1984, OE-9(5):377-382.