Dispositif viseur pour aéronefs. Une des principales difficultés dans le pilotage des avions tient à ce que le pilote ne peut voir qu'une petite partie du terrain qu'il survole. Il est en effet impossible à la vue humaine de dominer simultanément une étendue aussi grande et, de plus, une grande partie du terrain est cachée à la vue du pi lote par son propre avion. Aussi le pilote doit-il, pour y remédier, se pencher en dehors de la carlingue en cessant ainsi momentané ment de prêter attention au pilotage et à la ligne de vol.
Pour les mêmes raisons, il est difficile au pilote de faire une navigation rigoureuse, parce que, en général, il n'aura ni le temps ni la présence d'esprit nécessaires pour pou voir utiliser son dérivomètre ou tout autre appareil similaire. La preuve en est que l'usage de ces appareils reste à la charge d'un second pilote, ou observateur, qui donne les indications nécessaires au pilote.
Il est évident qu'il serait très avantageux si le pilote pouvait constamment voir tout ou une plus grande partie du terrain qu'il sur vole; ces avantages seraient encore plus grands si l'observation nécessitait peu d'ef forts ou si le pilote pouvait faire les opéra tions nécessaires au maintien du cap voulu, tels que mesure et correction de la dérive, de la vitesse réelle sur le terrain ou la dé termination de la direction et de la force du vent, etc.
Dans le brevet portugais antérieur no 17134 du titulaire du présent brevet, on a déjà décrit un dispositif permettant de reproduire à bord d'un avion, d'un dirigeable ou de tout autre machine volante, à une échelle déter minée, le terrain survolé.
Mais ce dispositif rie permettait pas au pilote de l'utiliser, parce qu'il était destiné à l'observateur, comme c'est le cas pour les autres instruments de navigation. Tout au contraire, le dispositif, objet de la présente invention, permet au pilote de l'utiliser lui- même avec la plus grande facilité.
Ce dispositif servant à la reproduction, à échelle réduite du terrain survolé par un aéronef, est caractérisé par un tube contenant un système optique dont l'axe est prévu pour être vertical lorsque l'aéronef sur lequel le dispositif est fixé se déplace horizontalement, ce système optique renvoyant l'image qu'il reçoit dans une direction angulaire par rap port à son axe, de façon que l'image projetée puisse être observée commodément par une personne se trouvant sur l'aéronef.
Le dispo sitif peut être agencé de façon que l'on voie la reproduction de l'image du terrain par un condenseur ou verre spécial, placé sur le ta blier, en face du pilote, comme les autres instruments de bord, de façon à être sensi blement à hauteur des yeux du pilote et dans un plan sensiblement perpendiculaire à la ligne de vol. Ainsi, le pilote peut voir devant lui, à une distance convenable et d'une ma nière très confortable (avec les deux yeux), la reproduction exacte, à échelle réduite, de tout ou de presque tout le terrain survolé.
De ce fait, le pilote n'a même pas besoin de regarder ailleurs que sa ligne de vol, ce qui constitue un avantage énorme pour le pi lotage, l'observation et la navigation.
Le dispositif peut aussi être établi pour permettre de mesurer la dérive et la vitesse par rapport au sol et permettre ainsi la navi gation rigoureuse. A cet effet, il peut être muni de réticules placés convenablement sur l'image projetée et mobiles par rapport à celle-ci. Une description plus détaillée de ces réticules est donnée ci-après.
Le dispositif présente les avantages sui vants par rapport au dispositif décrit dans le brevet antérieur mentionné: 10 Il peut être établi de façon que le pi lote d'un avion puisse voir devant lui con stamment et à la hauteur des yeux (donc sans aucun effort). une reproduction réduite et exacte de tout le terrain; 20 Lorsqu'il est muni des réticules en question, le pilote peut contrôler constam ment et sans aucun effort, la dérive, et faire sa correction immédiatement;
80 Dans ce dernier cas, le pilote peut ra pidement vérifier la vitesse par rapport au sol, et en déduire la direction et la vitesse du vent, en faisant les observations néces saires; 40 Le pilote, pouvant observer aisément le terrain survolé, peut, avec la plus grande facilité, maintenir la ligne de vol, ce qui di minue la durée du voyage; 50 L'orientation, et par conséquent la navigation, sera très facilitée;
60 En cas de panne de moteur, le pilote pouvant voir immédiatement le terrain -sur volé, peut préparer et réaliser dans les meil leures conditions possibles son atterrissage, ce qui accroît la sécurité, les quelques se condes que l'on gagne et l'avantage qu'a le pilote de ne pas avoir besoin de se pencher en dehors ou de se retourner, pour voir le terrain, peuvent empêcher un désastre; 70 Le pilote peut observer les avions qui se trouvent au-dessous de lui, et suivre leurs évolutions, ce qui diminue les risques de col lision et présente une grande importance pour les combats aériens;
<B>80</B> Les passages à la verticale, l'observa tion militaire, le bombardement et d'une façon générale toutes les opérations militaires sont facilitées; 90 Comme l'axe du système optique est normalement vertical et que l'on peut em ployer des verres ou filtres spéciaux pour sé lectionner les rayons lumineux, on pourra voir à travers la brume ou à travers l'eau (par exemple dans la chasse aux.sous-marins);
<B>100</B> La navigation nocturne ainsi que l'observation des lumières est très facilitée, surtout lorsqu'il s'agit d'observer plusieurs signes lumineux simultanément, ce qui faci lite les atterrissages de nuit; 110 Le pilote peut plus facilement déter miner l'altitude et les distances;
120 Pendant l'exécution des photographies aériennes, le pilote peut faire son vol avec plus de précision, obtenant ainsi une parfaite superposition des plaques photographiques, ce qui est très avantageux dans la photo- grammétrie. Afin de mieux faire comprendre l'inven tion, on va décrire ci-après diverses formes d'exécution de l'objet de l'invention. données schématiquement et à titre d'exemple sur le dessin.
La fig. 1 montre deux vues d'une pre mière forme d'exécution; La fig. 2 montre deux vues d'une deuxième forme d'exécution; La fig. 3 montre le montage du dispositif à. bord d'un avion; La. fig. 4 est une vue de face d'un viseur montrant sa combinaison possible avec un instrument de navigation; La fig. 5 montre une autre forme d'exé cution destinée plus particulièrement à faci liter l'atterrissage et à permettre la vue en avant pendant le roulement au sol.
Comme le montrent plus particulièrement les fig. 1 à 3, le dispositif viseur est consti tué par un système optique 0 monté à l'ex trémité inférieure d'un tube vertical A; ce système produit une image sur un second système optique 0' (fig. 1) ou sur un verre dépoli V (fig. 2) ou encore sur tout autre système approprié (écran, miroir, etc.). L'image est ensuite renvoyée sur un miroir, prisme ou autre système approprié B, d'où elles est réfléchie sur le condenseur ou verre spécial C. Le tout est renfermé dans un tube en équerre comportant la branche verticale A.
Le cas échéant, on peut se dispenser de ce dernier dispositif et observer l'image di rectement dans le réflecteur B. On voit l'image en position normale et avec les deux yeux, donc sans aucul effort. Pour obtenir le passage de l'image du terrain du haut en bas de l'écran et sans inversion (ce qui constitue un grand avantage, mais n'est pas indispensable), on introduit dans le système optique une combinaison de miroirs spéciaux (non figurée).
La fig. 1 représente, d'une façon schéma tique, une première forme d'exécution, tandis que la fig. 2 représente une exécution plus perfectionnée. Dans cette dernière, l'image est obtenue sur un verre dépoli V, ce qui permet l'utilisation d'objectifs très lumineux, et de grands angulaires. Cet agencement per met l'utilisation d'un tube de plus petit dia mètre et une construction plus économique et plus légère.
Cet agencement permet aussi l'emploi de distances focales très petites don nant par conséquent une image très petite sur le verre dépoli V, laquelle est ensuite agrandie et réfléchie par le miroir B. On pourra aussi renvoyer directement l'image réduite sur B et l'observer à travers un verre amplificateur placé en C. Comme le montre la fi-. 3, l'ensemble ci-dessus décrit est monté de telle sorte dans le poste de pilotage de l'aéronef que, pendant le vol horizontal, l'axe optique du tube A soit vertical, tandis que l'axe optique du condenseur est horizon tal et "situé dans le plan de vision du pilote.
II y a avantage à disposer le condenseur, ou plus généralement la surface sur laquelle vient se projeter l'image formée dans l'appa reil (écran, plaque dépolie, etc.) sur le ta blier même, désigné par T, qui porte les instruments de bord de l'avion, de sorte que le pilote a constamment sous les yeux l'image du terrain survolé.
La fig. 4 montre un dispositif qui per met non seulement la vision directe du ter rain survolé, mais encore la mesure de la dérive et les observations nécessaires â la navigation. A cet effet, le condenseur ou éventuellement l'écran sur lequel vient se projeter l'hmage est rendu solidaire d'une monture qui peut effectuer un mouvement de rotation autour du point P qui constitue la trace de l'axe optique horizontal. Le mou vement de rotation est produit à la main par exemple, par tout dispositif approprié.
Un index permet de mesurer sur le limbe L l'angle de dérive que les points du terrain forment avec les réticules longitudinaux g gravés dans le condenseur. L'appareil com porte par ailleurs deux réticules mobiles transversaux g', déplaçables au moyen du bouton molleté N.
On donne l'écartement qui correspond à la hauteur de vol, lue dans l'altimètre, en tournant le bouton N dont le limbe est gradué en mètres de hauteur de vol. La détermination du temps de passage d'un point du terrain entre les deux réticules transversaux g', au moyen d'un chronomètre, permet d'obtenir la vitesse par rapport au sol. Le cadran du chronomètre peut être gradué directement en vitesse horaire;
le chronomètre lui-même et sa commande peu vent être placés sur le manche ou en tout autre endroit approprié, à portée de la main du pilote.
Il est évident que le dispositif peut être combiné à tout autre système de mesure de la dérive et de la vitesse de l'avion par rap port au sol.
Suivant une variante, les réticules sont gravés dans le verre dépoli V, pour éviter les effets de parallaxe. La lecture des limbes et index peut être faite, en. disposant<B>-</B>ceux-ci dans le tube optique, sur l'image vue par C, ou, extérieurement au tube optique, en tout autre point convenant pour le pilote (dessin). Le dispositif qui commande le mouvement de rotation de la monture M peut aussi être placé dans un endroit quelconque à portée de la main du pilote.
Un des avantages essentiels du dispositif selon la fig. 3 réside dans le fait que la surface ou l'écran de projection se trouve sur le tablier, c'est-à-dire par construction à une distance correspondant à la distance de vision distincte -du pilote. Ce dernier n'éprouvera aucune fatigue à observer avec les deux yeux pendant tout le temps néces saire, l'image du terrain survolé, cette image étant par ailleurs nette et lumineuse et n'exi geant aucun réglage; en outre, la disposition axiale de l'ensemble élimine automatique ment les erreurs de parallaxe et facilite ainsi le pilotage.
La variante de la fig. 5 se distingue des dispositifs décrits précédemment par le fait que l'axe optique subit deux déviations, étant donné que l'extrémité inférieure du tube A est prolongée par une partie A' inclinée vers l'avant, les rayons lumineux pénétrant dans le tube<B>A</B>' étant renvoyés dans l'axe du tube A par l'intermédiaire d'un système optique approprié (prisme ou analogue)
. Cette dispo sition permet de contrôler constamment le terrain situé en avant de l'avion, ce qui est particulièrement précieux lors des atterris sages, puisque le pilote peut, en conservant sa position normale, se rendre compte clé la nature du terrain, des obstacles éventuels et de la distance à laquelle il se trouve de ces obstacles. Le cas échéant, un dispositif tel que ceux des fig. 1 à 3 peut être complété par un viseur d'atterrissage en rendant la partie A' mobile par rapport à la partie A, et en ne l'amenant en position qu'en cas de nécessité.
Le dispositif viseur permet d'utiliser des objectifs grands angulaires de 180 et même davantage. Pour la navigation aérienne nor male, un dispositif de 100 est déjà suffi sant, et cette ouverture est déjà bien supé rieure à celle des objectifs des viseurs actuels.
On peut aussi utiliser un système optique de longueur focale variable de façon à obte nir une reproduction du terrain. à l'échelle voulue.
Le dispositif viseur permet aussi de re produire l'image,du terrain survolé en n'im porte quel point de l'avion, par exemple dans la cabine des passagers, de façon à permettre l'observation en toute commodité du terrain survolé, comme s'il s'agissait du passage d'un. film coloré sur l'écran. Le condenseur, mi roir ou analogue servant à reproduire l'image peut évidemment recevoir toute inclinaison voulue.
Le viseur peut aussi être combiné avec un autre instrument, par exemple avec une bous sole, ce qui permet au pilote de voir simul tanément la direction et le terrain, et de mesurer et corriger la dérive, tout en obser vant la boussole.
Le dispositif viseur, objet de l'invention, est encore très intéressant dans le cas d'uti lisation de trains d'atterrissage escamotables, parce qu'il peut être agencé pour permettre au pilote de vérifier immédiatement et cons tamment la position de son train d'atterris sage.
Sighting device for aircraft. One of the main difficulties in piloting airplanes is that the pilot can only see a small part of the terrain he is flying over. It is indeed impossible for human sight to simultaneously dominate such a large area and, moreover, a large part of the ground is hidden from the sight of the pilot by his own plane. To remedy this, the pilot must therefore lean outside the cabin, thereby temporarily ceasing to pay attention to the piloting and the flight line.
For the same reasons, it is difficult for the pilot to do rigorous navigation, because, in general, he will not have the time or the presence of mind necessary to be able to use his derivometer or any other similar device. The proof is that the use of these devices remains the responsibility of a second pilot, or observer, who gives the necessary indications to the pilot.
It is obvious that it would be very advantageous if the pilot could constantly see all or more of the terrain he is flying; these advantages would be even greater if the observation required little effort or if the pilot could perform the operations necessary to maintain the desired heading, such as measuring and correcting the drift, the actual speed on the ground or the determination of wind direction and force, etc.
In the previous Portuguese patent No. 17134 of the holder of the present patent, a device has already been described which makes it possible to reproduce on board an airplane, an airship or any other flying machine, on a determined scale, the terrain overflown.
But this device did not allow the pilot to use it, because it was intended for the observer, as is the case with other navigation instruments. On the contrary, the device, object of the present invention, allows the pilot to use it himself with the greatest ease.
This device used for the reproduction, on a reduced scale of the terrain overflown by an aircraft, is characterized by a tube containing an optical system whose axis is designed to be vertical when the aircraft on which the device is attached moves horizontally, this optical system returning the image which it receives in an angular direction with respect to its axis, so that the projected image can be conveniently observed by a person on the aircraft.
The device can be arranged so that we see the reproduction of the image of the terrain by a condenser or special glass, placed on the table, in front of the pilot, like the other on-board instruments, so as to be substantially at the pilot's eye level and in a plane substantially perpendicular to the flight line. Thus, the pilot can see in front of him, at a suitable distance and in a very comfortable way (with both eyes), the exact reproduction, on a reduced scale, of all or almost all of the terrain overflown.
As a result, the pilot does not even have to look away from his line of flight, which is a huge advantage for flight, observation and navigation.
The device can also be set up to enable drift and speed relative to the ground to be measured and thus allow rigorous navigation. For this purpose, it can be provided with reticles placed suitably on the projected image and movable relative to it. A more detailed description of these reticles is given below.
The device has the following advantages over the device described in the earlier mentioned patent: It can be set up so that the pilot of an airplane can see in front of him constantly and at eye level (therefore without any effort. ). reduced and accurate reproduction of all terrain; 20 When fitted with the reticles in question, the pilot can control the drift constantly and without any effort, and make his correction immediately;
80 In the latter case, the pilot can quickly check the speed with respect to the ground, and deduce the direction and speed of the wind, by making the necessary observations; 40 The pilot, being able to easily observe the terrain overflown, can, with the greatest ease, maintain the flight line, which reduces the duration of the trip; 50 Orientation, and therefore navigation, will be made much easier;
60 In the event of an engine failure, the pilot being able to see the terrain immediately - on the fly, can prepare and land under the best possible conditions, which increases safety, the few seconds that you gain and the the pilot's advantage of not needing to lean out or turn around to see the terrain can prevent a disaster; 70 The pilot can observe the planes which are below him, and follow their evolutions, which decreases the risks of collision and is of great importance for air combat;
<B> 80 </B> Vertical passages, military observation, bombardment and in general all military operations are facilitated; 90 As the axis of the optical system is normally vertical and special glasses or filters can be used to select the light rays, one will be able to see through the mist or through water (for example in hunting to.submarines);
<B> 100 </B> Night navigation as well as the observation of lights is very facilitated, especially when it comes to observing several light signs simultaneously, which facilitates night landings; 110 The pilot can more easily determine the altitude and distances;
120 During the execution of aerial photographs, the pilot can make his flight with more precision, thus obtaining a perfect superposition of the photographic plates, which is very advantageous in photogrammetry. In order to better understand the invention, various embodiments of the subject of the invention will be described below. schematically and by way of example in the drawing.
Fig. 1 shows two views of a first embodiment; Fig. 2 shows two views of a second embodiment; Fig. 3 shows the assembly of the device at. on board an airplane; Fig. 4 is a front view of a sight showing its possible combination with a navigation instrument; Fig. 5 shows another form of execution intended more particularly to facilitate the landing and to allow the view forward during the taxiing.
As shown more particularly in FIGS. 1 to 3, the sighting device is constituted by an optical system 0 mounted at the lower end of a vertical tube A; this system produces an image on a second optical system 0 '(fig. 1) or on a ground glass V (fig. 2) or even on any other suitable system (screen, mirror, etc.). The image is then returned to a mirror, prism or other suitable system B, from where it is reflected on the condenser or special glass C. The whole is enclosed in an angled tube comprising the vertical branch A.
If necessary, the latter device can be dispensed with and the image can be observed directly in reflector B. The image is seen in the normal position and with both eyes, therefore without any effort. To obtain the passage of the image of the ground from the top to the bottom of the screen and without inversion (which constitutes a great advantage, but is not essential), one introduces in the optical system a combination of special mirrors (not figured).
Fig. 1 shows, in a tick diagram fashion, a first embodiment, while FIG. 2 represents a more sophisticated execution. In the latter, the image is obtained on a ground glass V, which allows the use of very bright lenses, and wide angles. This arrangement allows the use of a smaller diameter tube and a more economical and lighter construction.
This arrangement also allows the use of very small focal lengths, consequently giving a very small image on the ground glass V, which is then enlarged and reflected by the mirror B. The reduced image can also be returned directly to B and I. 'observe through an amplifier glass placed in C. As shown in fig. 3, the assembly described above is mounted in such a way in the cockpit of the aircraft that, during horizontal flight, the optical axis of tube A is vertical, while the optical axis of the condenser is horizon tal and "located in the pilot's vision plane.
There is an advantage in placing the condenser, or more generally the surface onto which the image formed in the apparatus (screen, frosted plate, etc.) is projected on the table itself, designated by T, which bears the on-board instruments of the aircraft, so that the pilot has the image of the terrain overflown constantly before his eyes.
Fig. 4 shows a device which allows not only direct vision of the land overflown, but also the measurement of the drift and the observations necessary for navigation. For this purpose, the condenser or possibly the screen onto which the image is projected is made integral with a frame which can perform a rotational movement around the point P which constitutes the trace of the horizontal optical axis. The rotational movement is produced by hand, for example, by any suitable device.
An index makes it possible to measure on the blade L the angle of drift that the points on the ground form with the longitudinal reticles g engraved in the condenser. The device also comprises two transverse movable reticles g ', movable by means of the soft button N.
The spacing which corresponds to the flight height, read in the altimeter, is given by turning the N knob whose limb is graduated in meters of flight height. Determining the time of passage of a point on the ground between the two transverse reticles g ', by means of a stopwatch, makes it possible to obtain the speed with respect to the ground. The chronometer dial can be directly graduated in time speed;
the stopwatch itself and its control can be placed on the handle or in any other suitable place within easy reach of the pilot.
It is obvious that the device can be combined with any other system for measuring the drift and the speed of the airplane relative to the ground.
According to a variant, the reticles are etched in the ground glass V, to avoid the effects of parallax. The reading of limbo and index can be done, in. arranging <B> - </B> these in the optical tube, on the image seen by C, or, outside the optical tube, at any other point suitable for the pilot (drawing). The device which controls the rotational movement of the M mount can also be placed anywhere within easy reach of the pilot.
One of the essential advantages of the device according to FIG. 3 lies in the fact that the surface or the projection screen is located on the apron, that is to say by construction at a distance corresponding to the separate viewing distance of the pilot. The latter will not experience any fatigue in observing with both eyes during all the necessary time, the image of the terrain flown over, this image being moreover clear and luminous and requiring no adjustment; furthermore, the axial arrangement of the assembly automatically eliminates parallax errors and thus facilitates piloting.
The variant of FIG. 5 differs from the devices described above by the fact that the optical axis undergoes two deviations, given that the lower end of the tube A is extended by a part A 'inclined towards the front, the light rays penetrating into the tube < B> A </B> 'being returned to the axis of tube A by means of an appropriate optical system (prism or the like)
. This arrangement makes it possible to constantly control the terrain situated in front of the aircraft, which is particularly valuable during wise landings, since the pilot can, by keeping his normal position, be aware of the nature of the terrain and of any obstacles. and the distance it is from these obstacles. Where appropriate, a device such as those of FIGS. 1 to 3 can be supplemented by a landing sight by making part A 'mobile with respect to part A, and by bringing it into position only when necessary.
The viewfinder device allows the use of wide angle lenses of 180 and even more. For normal air navigation, a device of 100 is already sufficient, and this aperture is already much greater than that of the objectives of current sights.
It is also possible to use an optical system of variable focal length so as to obtain a reproduction of the terrain. at the desired scale.
The viewfinder device also makes it possible to reproduce the image of the terrain overflown at any point on the plane, for example in the passenger cabin, so as to allow the observation of the terrain overflown in all convenience, such as if it was the passage of a. colorful film on the screen. The condenser, mirror or the like serving to reproduce the image can obviously receive any desired inclination.
The sight can also be combined with another instrument, for example with a compass, which allows the pilot to simultaneously see direction and terrain, and to measure and correct drift, while observing the compass.
The sighting device, object of the invention, is still very interesting in the case of the use of retractable landing gears, because it can be arranged to allow the pilot to immediately and constantly check the position of his gear. to land wise.