飛行員如何知道自己在哪裡？

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飛行員如何知道自己在在哪裡？又如何知道機場在哪？這是看起來像是一個哲學問題。但是如果這個問題用飛行術語解答，其實就可以翻譯成——飛行員如何對飛機進行導航的？又是怎麼找到機場落地的。

在飛行屆，有個大家都熟知的黃金定律用來提示飛行員們駕駛飛機的優先順序，分別是aviate(飛行)、navigate(導航)、(communicate)通訊。可以看到，導航是排在第二位的，重要性僅次於控制好飛機。

什麼是導航

那什麼是導航呢？對於目視飛行來說，導航是指飛行員使用海上或陸地上的目視參考點，並通過對比航圖來推測飛機的相對行系或相對位置。

簡單的說，就是飛行員們通過觀察山體，河流，高大的建築，城市等等顯著的可識別的物體或地標，通過記憶和經驗，參考航圖進行目視導航。另外在地標不明顯的區域，可以根據之前記憶的位置和時間，通過地速矢量推算出飛機當前的位置，這種方法我們叫推測領航法——Dead reckoning，目視法和推測領航法是互相結合著使用的。

這種簡單的目視飛行方法雖然比較好飛，但是也有弊端。就是飛行員/領航員只有一直能清晰的看見外部參考，才能保證安全的飛行。

想像一下，如果你正在目視飛行時出現了一塊較低的雲擋住了你的視線，或者類似的雨、霧、煙塵等等類似的較低能見度的天氣現象出現時，你的目視參考會變得模糊、甚至看不見了，那會是多麼可怕的一種情況——就像你開著車子，突然發現前面的路不見了一樣——失去了目視參考飛行員就無法再進行導航了，這種現象叫迷航。如果迷航發生在在空域繁忙區域，飛機有可能會與其他航空器相撞，如果迷航發生在山區，則飛機還會有撞山的風險。

儀錶飛行法

為了避免惡性事故的發生，聰明的飛行員們想出了另外一種行之有效的飛行方法，我們叫儀錶飛行法。

在儀錶飛行期間，不但需要飛機上有相關的儀錶設備，也需要地面導航設備的配合，才可以對飛機的方向、位置進行校準和確認。

另外值得注意的一點是，在儀錶飛行條件下，能見度沒有要求（可以為0）。

因為儀錶飛行允許飛行員在沒有視覺參考的情況下進行，就必須要一種或多種的導航方式來幫助飛行員在無法目視的情況下導航，比如地面上常見的導航助航設備，包括DME，VOR，NDB等等。

地面導航基站系統

傳統飛機導航原理很簡單，導航台是一個點，飛機是另外一個點。數學學過：通過兩點之間有且只有一條直線。利用這個原理，即可確定導航台和飛機的之前的大概關係（主要是方位）。所以在飛一個航班之前，會在飛機所飛的航路上設置一些地面導航台，飛機在飛行過程中根據導航台引導飛行（向著台或者背著台按照直線飛行），當飛機被引導到機場上空後，在通過設計好的程序，通過儀錶著陸系統（後面提到的ILS等方式）引導飛機著陸。在整個飛行期間，由各地的空管通過一次或二次雷達對飛機進行監視。

說到地面導航基站系統，最早可推溯到第一次世界大戰期間。最早的儀錶導航系統叫RDF（Radio direction finding）是NDB系統的前身。類似中波或短波廣播電台，人類發明了無線電以後除了收聽電台節目以外使用無線電進行導航的第一種產品。就是地面基站發射一個信號，讓飛機通過安裝一個接收器來接收傳來的信號，告知飛機的一個大概的飛行方向。

但是由於精度問題，這種設備最終被轉為備用方案，有些則直接被淘汰（因為該設備極易受到干擾，而且設備只提供方向信息沒有距離信息，雖然使用距離遠，但是精度太差）為了安全的飛行和降落，飛行員們需要更加精密的儀錶導航及進近系統，比如後來發明的VOR、DME、ILS等等。

早在1932年，美國就開發並使用了ILS系統（儀錶著陸系統），這種設備可以將飛機引導到更低的高度，使得落地更加容易。因為盲降系統的廣泛使用，使得商業航班的返航率大大降低，公司運營成本也隨之降低了不少。

雖然在1970年到80年之間有了更先進的MLS系統（微波著陸系統），但是由於成本的原因以及星基導航（星基導航就是大家都熟悉的類似美國的GPS系統）的廣泛使用，最終，微波導航系統還是沒有被推廣。而目前依靠衛星導航的GNSS進近體系已廣泛被人們接受了。

星基導航

星基導航（global navigation satellite system，GNSS）是以後飛機導航的大趨勢，包含大家所熟知美國的GPS系統，當然還有大家不知道的，比如俄羅斯的GLONASS系統，歐盟的Galileo（伽利略）系統和中國的compass（北斗）系統等都屬於GNSS範疇，可用衛星數量達到100顆星以上。

（截止2018年7月12日，中國北斗系統已經成功發射31顆衛星，在不久的將來，會有更多的衛星升空，進一步提升星基導航的競爭力。）

GNSS的定位原理也非常簡單，兩個點可以確定一條直線，而不同空間的幾個點加起來不但可以確定飛機的方向，還能確定飛機的位置、高度、速度等等一切飛機相對運動的數據。

新一代的程序設計正是利用這些方法使機場的運行成本降低。同時，GNSS系統具有更高的精確度，和以前任何的陸基系統相比起來都更加方便，因為它（GNSS）幾乎在地球上的任何位置使用，並且只需要幾十顆衛星即可提供全球覆蓋。由於這些優點，GNSS導致幾乎所有以前的導航系統開始逐漸淘汰並不再更新了。

何時該下降高度？

至於飛機怎麼知道什麼時候該下降高度，不瞞你說，這也是一個飛行員的基本功。

飛機設計好以後，都有一個固定的飄降性能，飛行員在得知距機場的測距之後，通過計算三角關係函數換算（不會三角函數關係計算的飛行員，都是不太合格的飛行員）。

按照合理的下降剖面使飛機下降，加入機場上空標準的進場程序，按照機場規定好的進場程序下降高度後（也可以跟隨著雷達引導下降高度），加入盲降進近或者其他進近方式，跟隨航道和下滑道指引截獲盲降系統，完成落地。

插畫：菠蘿包