自动着陆

在航空领域，自动着陆（autoland）是指由机载自动飞行系统完全控制航空器，进行着陆飞行的过程。此时航空器驾驶员只是监视飞行状态，在出现异常时才进行人工干预。

概要

自动着陆系统多数设于大型客机上，在跑道视程在使用上需要配合仪器降落系统的信号和飞机上导航计算机同时运作。而使用者（飞行员）必须具备相关的认证才可以执行自动着陆。

自动着陆能力在必须经常在能见度很低的情况下运行的区域和飞机上得到了最快的采用。 经常受到大雾困扰的机场是 III 类进近的主要候选者，在喷气式客机上包括自动着陆能力有助于降低它们因恶劣天气而被迫改道的可能性。

自动着陆非常准确，在他1959年的论文中，时任英国皇家飞机公司盲着陆实验组的主管约翰·查恩利在对统计结果的讨论结束时说：“因此，公平地说，不仅当天气阻止飞行员时，自动系统使飞机降落，它还可以更精确地执行操作”。

以前，自动着陆系统非常昂贵，以至于很少在小型飞机上使用。然而，随着显示技术的发展，增加了平视显示器（HUD）允许训练有素的飞行员使用来自飞行引导系统的引导提示手动驾驶飞机。 这显著降低了在极低能见度下运行的成本，并允许未配备自动着陆设备的飞机在较低水平的前视能见度或跑道视程（RVR）下安全地手动着陆。 1989年，阿拉斯加航空公司成为世界上第一家在美国联邦航空局III类天气（浓雾）下通过平视引导系统手动降落客机（波音B727）的航空公司。

同时，全球试点组织主要从安全角度提倡使用平视显示系统。许多在没有配备ILS的跑道的非复杂环境中的运营商也在寻求改进。净效应是行业内的压力，要求寻找替代方法来实现低能见度操作，例如“混合”系统，该系统使用由飞行员通过 HUD 监控的可靠性相对较低的自动着陆系统。阿拉斯加航空公司是这种方法的领导者，并在这方面与Flight Dynamics和波音公司进行了大量的开发工作。

这种方法的一个主要问题是欧洲当局非常不愿意证明这样的计划，因为它们破坏了经过充分验证的“纯”自动着陆系统概念。当英国航空公司成为庞巴迪支线喷气式飞机的潜在客户时，这一僵局被打破，该飞机无法容纳完整的 Cat 3 自动着陆系统，但需要在这些条件下运行。通过与阿拉斯加航空公司和波音公司的合作，英国航空公司的技术飞行员能够证明混合动力概念是可行的，尽管英国航空公司最终从未购买过支线飞机，但这是此类系统获得国际批准所需的突破，这意味着他们可以到达全球市场。

2006年12月，当伦敦希思罗机场长期受到浓雾的影响时，车轮转了一圈。该机场在良好条件下以最大容量运行，为保护自动着陆系统的航向道信号所需的低能见度程序意味着容量从每小时约 60 次着陆大幅降低至 30 次。由于大多数在希思罗机场运营的航空公司已经拥有配备自动着陆的飞机，因此预计会正常运营，因此出现了大规模延误。受影响最严重的航空公司当然是英国航空公司，它是机场最大的运营商。

2021年6月，Garmin Autoland系统赢得了2020年科利尔奖杯，以表彰上一年“美国航空航天领域最伟大的成就”。

例子

假设一架747-400客机在成田国际机场进场时遇上低能见度天气:

• 进近塔台会许可飞行员截获跑道16R航向道和下滑道。
• 飞行员对导航计算机作出截获跑道16R的ILS信号的指令
• 当机场塔台许可着陆后，飞行员再通报使用CAT III(三类)仪器降落，也就是代表了他们会使用自动降落。
• 起落架差不多触地时，飞机上的仪器靠测距仪和无线电高度表得知了飞机已到了跑道接地区(touchdown zone)，而调整落地姿态，平飘(Flare)。同时，自动导航计算机随机选择大约触地位置来减低对跑道的损害。
• 接地后，飞行员会打开引擎反推，自动刹车和自动减速板打开。飞行员会关掉自动导航电脑，自动降落过程完成。

如果系统正常处于ARM模式，当ILS接收器检测到航向道时，自动着陆系统模式将变为“LOCALIZER CAPTURE”。飞控计算机将飞机变成航向道并沿航向道飞行。一种典型的进场方式是让飞机进入“下滑道下方”（垂直引导），这样飞机将沿着航向道飞行（与跑道中心线对齐），直到检测到下滑道。此时，自动着陆模式将变为 CAT III，飞行器将由飞行控制计算机沿航向道和下滑道光束飞行。

这些系统的天线不在跑道接地点，航向道在跑道之外有一段距离。在距地面预定距离处，飞机将启动拉平机动，保持相同的航向，并在指定的着陆区内降落在跑道上。

如果自动着陆系统在决断高度之前失去冗余，则将向机组人员显示“AUTOLAND FAULT”错误消息，此时机组人员可以选择继续以CAT II进近，或者如果由于天气原因无法这样做条件，然后机组需要开始复飞并前往另一个机场。

如果在决断高度以下发生单一故障，将显示“AUTOLAND FAULT”；此时飞机承诺着陆，自动着陆系统将保持启动状态，仅在两个系统上控制飞机，直到飞行员完成滑跑并将飞机完全停在跑道上或关闭跑道进入滑行道。这被称为“故障激活”。在这种状态下，自动着陆系统离脱离“只有一个故障”，因此“自动着陆故障”指示应告知飞行机组人员非常仔细地监控系统行为并准备立即控制。

如果系统正常处于ARM模式，当ILS接收器检测到航向道时，自动着陆系统模式将变为“LOCALIZER CAPTURE”。飞控计算机将飞机变成航向道并沿航向道飞行，一种典型的进场方式是让飞机进入“下滑道下方”（垂直引导），这样飞机将沿着航向道飞行（与跑道中心线对齐），直到检测到下滑道。 此时，自动着陆模式将变为CAT III，飞行器将由飞行控制计算机沿航向道和下滑道光束飞行。

使用和限制

自动着陆并不是所有情况也可以使用，以747-400客机为例，手册写到使用自动降落最多逆风是25海里，最大顺风是10海里，最大侧风是25海里。除此之外，还要引擎反推，自动刹车和自动减速板运作正常，超出了任何一个限制机上的电脑是不会允许进入自动降落的操作。 同时，飞机要进行自动降落也要机场有一定的设备支持:

• 跑道需要配备三类仪器降落系统(CATIIIa/b/c ILS)
• 跑道摩擦系数满足要求
• 能够保障对有关设备持续供电

参见

• 仪器降落系统