Оптическая система посадки

 

Изобретение относится к области авиации, в частности к аэродромному оборудованию, и может быть использовано в светосигнальном оборудовании аэродрома. Оптическая система посадки содержит индикаторные лампы огней положения ЛА на глиссаде, оптическое устройство (линзы), направленное своей оптической главной осью по заданному углу глиссады, совмещенный с ней фотоэлектрический преобразователь (ФЭП), подключенное к нему усилительно-преобразовательное устройство с логическим блоком, включающее генератор прямоугольных импульсов. Огни положения ЛА на глиссаде выполнены в виде пары огней “положение ЛА выше глиссады”, установленных дальше точки приземления ЛА, и пары огней “ положение ЛА ниже глиссады”, установленных ближе точки приземления ЛА, и расположены по краям ВПП симметрично относительно ее оси. Оптическое устройство выполнено в виде коллиматора с оптически связанным с ним фотометром. Цифровой фотоэлектрический преобразователь выполнен с телевизионной передающей трубкой (видиконом). Усилительно-преобразовательное устройство выполнено с генератором переменного симметричного треугольного напряжения развертки, реверсивного счетчика импульсов, первый вход которого соединен с генератором прямоугольных импульсов, второй и третий входы соединены с выходами двух логических схем, каждая из которых подключена соответственно к первым и вторым выходам генератора переменного треугольного напряжения развертки и электронного усилителя, вход которого подключен к выходу мишени видикона. Счетчик подключен своим выходом к электрической цепи ФЭП, состоящей из последовательно связанных переключателя, компаратора, аналого-цифрового преобразователя, причем фотометр подключен ко второму входу компаратора. Выходы переключателя связаны с каждой парой огней положения ЛА на глиссаде. Пара огней “положение ЛА ниже глиссады” и пара огней “положение ЛА выше глиссады” выполнены с красными и желтыми светофильтрами. Технический результат - легкость восприятия летчиком визуальной информации в сложных метеоусловиях. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к аэродромному оборудованию, и может быть использовано в светосигнальной аппаратуре аэродрома для повышения его информативности для повышения безопасности посадки летательных аппаратов (ЛА) в условиях ограниченной видимости.

Известна светосигнальная система аэродрома для обеспечения посадок ЛА по II и III категориям ИКАО (см. Басов Ю.Г. Светосигнальные устройства. М., Транспорт, 1993 г., с. 216), которая содержит огни осевой линии, ограничительные, боковые, входные огни взлетно-посадочной полосы (ВПП), огни концевой полосы безопасности, огни зоны приближения. Огни зовы приземления размещаются на первых 900 м ВПП в виде рядов из трех огней, перпендикулярных и симметричных относительно оси ВПП. Такая система является достаточно сложной и громозкоя и в то же время не дает летчику полную визуальную информацию о высоте полета ввиду того, что на большинстве современных ЛА значительная часть огней зоны приземления не видна летчику из-за ограниченного обзора на посадочных углах тангажа. На этом сложном этапе посадки пилотирование ЛА осуществляется летчиком вручную и визуально. Ему необходима визуальная информация о положении ЛА относительно ВПП по направлению, высоте и скорости снижения. Но данная светосигнальная система не обладает достаточной информативностью и не обеспечивает необходимую безопасность посадки, особенно в сложных метеоусловиях. Оперативное развертывание светотехнических средств на необорудованные аэродромы с такой светотехнической аппаратурой невозможно.

Известны способ и установка для направленного ориентирования самолета при заходе на посадку фирмы Britec, Франция, взятые за прототип (см. патент США №5136288, кл. В 64 Р 1/18, 1992 г.). Устройство, включающее установку не менее трех огней с каждой стороны ВПП у ее входной кромки, выполненных таким образом, что при своей работе они создают пуск световой зоны в направлении захода самолета на посадку, позволяющей ему занимать правильное положение. Однако данная система решает только задачу обеспечения правильного захода на посадку при достаточно хорошей видимости и не обеспечивает достаточную безопасность посадки ЛА на ее заключительном этапе. Система не обеспечивает оперативное развертывание светотехнических средств на необорудованных аэродромах.

Известна "система индикации глиссады", содержащая посадочные две индикаторные лампы огней положения летательного аппара на глиссаде, размещенных на ВПП, оптическое устройство - линзы, преобразующие свет от посадочной фары ЛА в линейное изображение. При этом главная оптическая ось линз направлена по заданному углу глиссады на бортовую фару приближающегося летательного аппарата. Система содержит фотоэлектрический преобразователь, выполненный с фотодиодной матрицей, логическое устройство, усилительно-преобразовательное устройство, генератор прямоугольных импульсов. Логическое устройство, соединенное с матрицей, определяет положение самолета относительно заданной глиссады, сравнивая положение линейного изображения с эталонным положением. По результатам сравнения индикаторы - две лампы, размещенные на ВПП, - обеспечивают мигание, устойчивое свечение, показывая пилоту положение самолета относительно глиссады (см. патент США Л 4554943, МКИ 340-948, 86). Однако недостатком данной системы является то, что данное размещение индикаторных ламп не дает летчику полную визуальную информацию о положении ЛА относительно ВПП, а такта недостатком системы является недостаточная точность выявления следования угловых значений по глиссаде летательного аппарата

Сущность изобретения

Задачей изобретения является создание светосигнальной системы аэродрома, которая дозволяет летчику получать визуальную информацию о положении ЛА относительно ВПП на заключительном этапе посадки - выравнивании и приземлении. Система должна обеспечивать легкость восприятия летчиком визуальной информации в сложных метеоусловиях. Система должна обеспечивать оперативное развертывание светотехнических средств на необорудованных аэродромах, т.о. должна обеспечивать более высокую степень безопасности посадки ЛА.

В соответствий с изобретением поставленная задача достигается тем, что в оптической системе посадки (ОСП), включающей индикаторные лампы огней положения ЛА на глиссаде, огни подхода, огни ограничения, боковые огни, огни осевой линий ВПП, оптического устройство - линзы, направленные своей оптической главной осью по заданному углу глиссады на бортовую фару летательного аппарата, фотоэлектрический преобразователь, подключенное к нему усилительно-преобразовательное устройство с логическим блоком, генератором прямоугольных импульсов, в соответствии с изобретением огни положения ЛА на глиссаде выполнены в виде пары огней "положение ЛА выше глиссады", установленных дальше точки приземления ЛА, и пары огней "положение ЛА ниже глиссады", установленных ближе точки приземления ЛА, и расположены по краям ВПП симметрично относительно ее оси. Кроме того, оптическое устройство выполнено в виде коллиматора с оптически связанным с ним фотометром, цифровой фотоэлектрический преобразователь (ФЭП) выполнен с телевизионной передающей трубкой (видиконом). Более того, усилительно-преобразующее устройство выполнено с генератором переменного симметричного треугольного напряжения развертки, реверсивного счетчика импульсов, первый вход которого соединен с генератором прямоугольных импульсов, второй и третий входа соединены с выходами двух логических схем, каждая из которых подключена соответственно к первым и вторым выходам генератора переменного треугольного напряжения развертки и электронного усилителя, вход которого подключен к выходу мишени видикона, счетчик подключен своим выходок к электрической цепи ФЭП, состоящей из последовательно связанных переключателя, компаратора, аналого-цифрового преобразователя, причем фотомер подключен ко второму входу компаратора, выходы переключателя связаны с каждой парой огней положения ЛА на глиссаде.

Пара огней "положение ЛА ниже глиссады" и пара огней "положение ЛА выше глиссада" выполнены соответственно с красными и желтыми светофильтрами.

Изобретение поясняется чертежами.

Фиг.1 показывает схему светосигнального оборудования ВПП в соответствии с поставленной задачей.

Фиг.2 показывает эпюры напряжений в контрольных точках фотоэлектронного преобразователя.

Фиг.3 показывает схематический вид расположения огней ВПП при выравнивании ЛА.

На фиг.1 изображены:

1 - фотоэлектронный преобразователь (ФЭП);

2 - усилительно-преобразующее устройство;

3 - объектив;

4 - телевизионная передающая трубка-видикон;

5 - мишень;

6 - полупрозрачное зеркало;

7 - зеркало;

8 - отклоняющая система;

9 - генератор развертки;

10 - схема "И";

11 - электронный усилитель;

12 - реверсивный счетчик;

13 - генератор импульсов;

14 - цифроанадоговый преобразователь;

15 - компаратор;

16 - переключатель - контакторная схема;

17 - два ближних огня;

18 - два дальних огня;

19 - светофильтр;

20 - самолетная фара;

21 - фотометр;

22 - огни подхода;

23 - огни ограничения;

24 - огни осевой линии.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

ОСП, включающая огни подхода 22, огни ограничения 23, огни осевой линии ВПП 24, содержит цифровой ФЭП 1, связанный с фотометром 21, последовательно соединенные АЦП 14, компаратор 15, переключатель - контакторная схема 16, огни положения ЛА на глиссаде 17, 18, расположенные по краям ВПП симметрично относительно оси. Для индикации точки приземления ЛА введены пара дальних огней от нее "положение ДА выше глиссады" 18 и пара ближних огней - ниже глиссада 17 - с желтыми и красными светофильтрами. ФЭП 1 содержит последовательно расположенные оптически элементы 19, 6, 3, 7 оптического устройства, телевизионную передающую трубку - видикон 4, усилительно-преобразующее устройство 2, генератор переменного симметричного треугольного напряжения развертки 9 и прямоугольных импульсов управления 13, в усилительно-преобразующем устройстве находится реверсивный счетчик 12 импульсов, управляющие входы которого соединены через логические схемы 10 с выходами генератора 9 и усилителя 11. Вход усилителя 11 соединен с выходом мишени видикона.

Система снабжена ограничительными огнями 23 с красным светофильтром, расположенными вдоль торца ВПП и предназначенными для обозначения ее конца. Аэродром оснащается дополнительным светосигнальным оборудованием - огнями 17, 18 зоны приземления из 2 рядов огней, установленных с каждой из боковых сторон ВПП вне и вдоль нее в начальной части; расстояние от начала ВПП до начала огней зоны приземления до 150 м.

Система работает следующим образом.

Устройство - фотоэлектрический преобразователь (ФЭП) с цифровым выходом предназначено для преобразования перемещений светящегося точечного объекта - смещения автоколлимационного блика фары ЛА-20 в фокальной плоскости автоколлиматора в цифровой код, пропорциональный этому перемещению. В ФЭП 1 содержится передающая телевизионная трубка, например видикон. Изображение светящегося объекта проецируется на мишень 5 видикона, потенциальный рельеф которого коммутируется электронным пучком. В цепи сигнальной пластины трубки возникает сигнал, образующийся в момент пересечения пучком изображения. Временный интервал между началом развертки и сигнальным импульсом пропорциональнален величине перемещения. Электронная схема преобразует этот временной интервал в цифровой код. Точность прибора достигается применением суперпозиционного метода измерения, при котором на измеряемую величину смещения изображения накладывается периодическое линейно перемешающееся возвратно-поступательное движение электронного пучка и вычисляется разность временных интервалов между парами соседних импульсов, образующихся в цепи сигнальной пластины трубки за период развертки. При этом чувствительность прибора по измеряемой величине возрастает. Для этого генератор развертки 9 вырабатывает линейно изменяющееся напряжение треугольной формы для управления электронным пучком и прямоугольные импульсы, управляющие работой электронной схемы.

На фиг.2 изображены эпюры напряжений в контрольных точках А, Б, В, Г схемы соответственно. Эпюра Г показывает также развертку электронного луча во времени, т.е. смещение электронного пятна относительно положения главной оптической оси объектива автоколлиматора на мишени видикона.

Объектив 3 создает параллельный поток света от фары 2 ЛА, Телевизионная трубка-видикон 4 помещена таким образом, что ее мишень 5 оказывается в фокальной плоскости объектива 3. Поток света фары 20 через полупрозрачное зеркало 6 и объектив 3 оптически связан с зеркалом 7, которое в свою очередь связано с мишенью видикона. Отклоняющая система 8 подключена к генератору развертки 9, создающему линейное (треугольное) напряжение А. Управляющие выходы генератора 9 соединены со входами двух логических схем совпадения (типа "И") 10, вторые входы которых через усилитель 11 соединены с сигнальным электродом мишени 5. Усилитель 11 усиливает импульсы фототока, возникающие в момент коммутации электронным пучком изображения цели 20 на мишени, а схемы "И" разделяют импульсы Б с выхода усилителя 11 на два канала по сигналам генератора 9. Выходы схем "И" соединены со входами реверсивного счетчика импульсов 12 и управляют режимом его работы, обеспечивая суммирование или вычитание счетных импульсов высокой частоты с генератора импульсов 13, выход которого подключен к счетному входу счетчика.

Световой поток фары ЛА 20, прошедший через светофильтр 19, отразившись от полупрозрачного зеркала 6, попадает на фотометр 21 для регулировки яркости света приближающегося ЛА. Далее проходит через объектив 3 на зеркало 7, угол поворота которого настроен на угол глиссады планирования ЛА и отражается от него обратно в объектив 3, который проецирует изображение цели через полупрозрачное зеркало 6 на мишень 5 видикона. Каждому значению угла рассогласования между осью визирования и нормально к зеркалу 7 соответствует определенное постоянное смещение l_р изображения фары на мишени. При отсутствии рассогласования (l_p=0) положение блика ЛА на мишени совпадает с осью симметрии движения электронного пучка (главная оптическая ось объектива 1), поэтому при прямом и обратном ходе электронного пучка с мишени видикона поступает по одному электрическому импульсу Б. Временные интервалы между импульсами одинаковы и численно равны половине периода (фиг.2), т.е. t₁=t₂=, где Т - период развертки. Реверсивный счетчик вычисляет число, пропорциональное разности Δt=t₁-t₂, которая в этой случае равна нулю. Если изображение цели - фары 20 - смещается относительно нулевого положения величину l_р, изменяется соотношение отрезков t₁ и t₂. При прямо ходе электронного пучка импульс с фототока с мишени, возникающий в момент пересечения пучком изображения цели - фары 20, проходя через управляющий вход реверсивного счетчика 12, приводит его в режим суммирования, который продолжается до поступления следующего импульса фототока при обратном движении электронного пучка. В момент поступления этого импульса счетчик переводится в режим вычитания. Таким образов система позволяет летчику получить визуальную информацию о положении самолета относительно точки приземления по дальности и высоте относительно ВПП на заключительном этапе посадки - выравнивания и приземления. Система обеспечивает легкость восприятия летчиком визуальной информации в сложных метеоусловиях.

Формула изобретения

1. Оптическая система посадки, содержащая индикаторные лампы огней положения ЛА на глиссаде, оптическое устройство (линзы), направленное своей оптической главной осью по заданному углу глиссады, совмещенный с ней фотоэлектрический преобразователь (ФЭП), подключенное к нему усилительно-преобразовательное устройство с логическим блоком, включающее генератор прямоугольных импульсов, отличающаяся тем, что огни положения ЛА на глиссаде выполнены в виде пары огней “положение ЛА выше глиссады”, установленных дальше точки приземления ЛА, и пары огней “положение ЛА ниже глиссады”, установленных ближе точки приземления ЛА, и расположены по краям ВПП симметрично относительно ее оси, оптическое устройство выполнено в виде коллиматора с оптически связанным с ним фотометром, цифровой фотоэлектрический преобразователь выполнен с телевизионной передающей трубкой (видиконом).

2. Оптическая система посадки по п.1, отличающаяся тем, что усилительно-преобразовательное устройство выполнено с генератором переменного симметричного треугольного напряжения развертки, реверсивного счетчика импульсов, первый вход которого соединен с генератором прямоугольных импульсов, второй и третий входы соединены с выходами двух логических схем, каждая из которых подключена, соответственно, к первым и вторым выходам генератора переменного треугольного напряжения развертки и электронного усилителя, вход которого подключен к выходу мишени видикона, счетчик подключен своим выходом к электрической цепи ФЭП, состоящей из последовательно связанных переключателя, компаратора, аналого-цифрового преобразователя, причем фотометр подключен ко второму входу компаратора, выходы переключателя связаны с каждой парой огней положения ЛА на глиссаде.

3. Оптическая система посадки по п.1, отличающаяся тем, что пара огней “положение ЛА ниже глиссады” и пара огней “положение ЛА выше глиссады” выполнены соответственно с красными и желтыми светофильтрами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3