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GPS问世前,飞机靠什么不迷航?

前几天有朋友问大喵

有没有碰到过迷航?

迷航?

好像在七八十年前比较常见,

自打各种导航技术完善,

尤其是卫星定位系统出现后,

就变得少多了!

那么,大喵好奇:

飞机在GPS发明之前,

靠什么导航定位呢?

导航

空中领航,这个问题不是有了飞机以后遇到的,至少在热气球飞艇时代就已经有人开始着手解决了,最早的飞行导航很简单,基本就是拿眼睛看,或者说是按地标飞行。再后来飞得高了,飞得远了,特别是要跨洋飞行,光靠地标导航做一套就不靠谱了,那怎么办?用仪表导航呗。

航空罗盘

航空最开始和航海学,用类似指南针的航空罗盘,而且还真有飞行员用普通指南针导航,不过大家也知道,指南针有时候也不靠谱。然后就有了无线电罗盘,简单说就是发射一道无线电波到无线导航台,通过电磁罗盘引导沿着无线电飞行。导航台位置都是已知,用具有单方向特性的天线,旋转天线去接收导航台的信号,自然就知道导航台和自己的角度,规划路线时基本是冲着导航台一路飞过去。战时敌机还可以用对方的广播电台定位。

无线电罗盘

不过即使这样,

还是不行,

因为无线电的局限性是很大的,

例如电磁干扰、通信距离一类的问题,

这种时候就要靠天文罗盘了。

六分仪

天文罗盘和航海导航的原理类似,可以根据时间不同,判读天体来判断自己所在位置进行导航,比如:用精确的经纬仪看太阳、星星确定经纬度。(看过史泰龙和施瓦辛格合作的《金蝉脱壳》吗?里面就有个简化版的经纬仪);比经纬仪更老的还有牵星板(一种低精度经纬仪)。飞行员粗略的可以用地面标志物和地图对比判断自己大体位置(比如你可以沿着河飞)。

当然,这些都比较考验人的导航能力,所以那时的飞机飞远路都有专门的导航员,负责时刻计算、定位。比如二战时期的轰炸机都有导航员一职,飞机上还给他们配了观察天空(使用六分仪)的观察窗。

B-17轰炸机,可以看到顶部炮塔后面有一个半圆形的玻璃罩,这就是导航员观察天空的位置,很多那个时代的飞机都有这样的设备。

直到战后很久,导航员都一直活跃在飞行中,比如伊尔-76就有专职导航员。

伊尔-76机头的透明部分就是导航员工作的位置

飞机导航员这个职位一直到80年代依然有,而像波音737-300这样的飞机都还一直留有观察天空的观察窗(正副驾驶头顶各有2个小方窗户)。

波音737-300

但即使是这样,依然有飞丢的时候,那就是大家说的迷航咯,因为迷航引发的事故频频发生。船还好说,飞机就必须尽快找到一个机场落下去,不然没油了机场还没找到就麻烦了。1988年时国内的2603号班机就出现过迷航的情况。

不过就算找到地方落下去,

可能也会很麻烦!

像美军的舰载机飞行员如果找不到自己的航母,落在别的航母上,飞机会被这样:

飞机原本的涂装Navy(海军)被划掉写个“一定是空军”,把垂尾的F补成“搞砸了”,驾驶舱下面写了一排“飞行员亚当斯报到,我想当个Ubangi”(Ubangi就是非洲那种在嘴唇上挂个盘子的种族)。

这么看着确实比较惨!

所以GPS对于飞行领域

那是相当重要的。

说到这,

大喵不得不提这两个导航

VOR和TACAN。

虽然现在GPS已经彻底普及,

这两种导航手段

仍然在军用和民用航空中

起到非常重要的作用。

甚高频全向信标

VHF Omni-directional Range,通常缩写为VOR,是一种飞机上使用的短距离无线电导航系统,利用接收地面上的固定无线电信标网络所发射、介于108至117.95兆赫的超高频讯号来判断飞机本身的位置,以维持在设定的航道上。

装有测距仪的多普勒甚高频全向信标台

最早是在1937年由美国开始发展并在1946年开始部署,VOR已是今日全球航空产业的导航系统标准,应用遍及民用航空与通用航空领域。但近年来由于GPS的逐渐普及,反而有部分机场撤除原本所设VOR的现象。

在许多机场,VOR通常会与测距仪(DME)甚至军用的战术空中导航系统(TACAN)并设在同一个位置。当与TACAN并设时,两系统会合称为“VORTAC”。

VOR系统于1949年被国际民航组织批准为国际标准的无线电导航设备,是目前广泛使用的陆基近程测角系统之一。

另一个是

战术空中导航系统

(英语:Tactical Air Navigation,缩写TACAN,通称塔康),可以为使用者提供目的地(如航母、空军基地等)的方位和斜距,通常由军队使用,可以说是民航用途DME/VOR的军用进阶版。

美国海军拉利级两栖舰舰载的塔康系统

当塔康与VOR并设时,两系统会合称为“VORTAC”,在这一系统中,其他飞机可以使用该系统提供的测距仪资讯作为着陆参考,配备了塔康设备的飞机则可以以其作非精确进场着陆的导航。美国NASA的航天飞机就曾特别设计在返回着陆时以塔康设备作非精确进场着陆,但现在已经由GPS系统取代。

装载在飞机的塔康系统可以调频便接收目的地信号。起初塔康仅可以进行地对空的信号收发,但后来亦能够进行地对空/空对空的方位和斜距资讯沟通。

第二次世界大战时,英国曾发明一种仪表轰炸系统(Oboe),而“战术空中导航系统”就是这个系统的衍生、进化产品。1955年起,战术空中导航系统获美军采用。

无论哪种方法导航都不能做到百分之百可靠,所以往往是几种方法混用。在飞行中,通常会建立大量导航站,飞机沿导航站飞行。当地面空管发现飞机偏离航向时,会通知飞行员及时修正。

所以说即便是今天,

GPS也是仪表飞行不可或缺的东西。

对别人而言,

GPS作用可能不明显,

但对飞行而言,

它简直算是大救星了。

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